第五章 物理因素及其对健康的影响

一、概述

在生产和工作环境中，与劳动者健康相关的物理因素包括：气象条件、电磁辐射、噪声和振动。

作业场所常见的物理因素中，除了激光是人工产生外，其余因素在自然界均有存在。

物理因素具有以下特点：

1. 每种物理因素都有明确的来源。
2. 作业场所的物理因素的强度一般不均匀，以发生装置为中心，向四周传播。
3. 物理因素具有不同的传播形式。
4. 物理因素在某一强度范围内对人体无害，高于或低于这一范围才对人体产生不良影响。

 

二、不良气象条件

高温作业

 （1）高温作业的气象条件：气温、气湿、气流、热辐射。

 

 （2）高温作业的类型：

• 高温、强热辐射作业
• 高温、高湿作业
• 夏季露天作业

 

 （3）高温作业对机体生理功能的影响：

主要表现为体温调节、水盐代谢、循环系统、消化系统、神经系统、泌尿系统等方面的适应性变化。

 

 （4）高温作业导致的疾病：

主要是“中暑”。中暑（heatstroke）是高温环境下由于热平衡或水盐代谢紊乱引起的一种以中枢神经系统和（或）心血管系统障碍为主要表现的急性热致疾病。

环境温度过高、湿度大、风速小、劳动时间过长是中暑的主要致病因素。过度疲劳、未热适应、睡眠不足、肥胖是诱发因素。

 

中暑按发病机制可分为三种类型：热射病（heat stroke）、热痉挛（heat cramp）和热衰竭（heat exhaustion）。

• 热射病：人体内部和外部总体热负荷超过了散热能力，导致身体过热所致。临床特点为突然发病，体温可升至40℃以上，开始大量出汗，然后出现“无汗”，可伴有嗜睡、昏迷。通常此各类型最为严重，即使救治迅速，仍有少数病人死亡。
• 热痉挛：由于大量出汗，体内钠、钾过量丢失所致。临床表现为明显的肌肉痉挛，伴有收缩痛。
• 热衰竭：高温、高湿环境下，皮肤血流增加，但内脏血管未收缩或血容量未相应增加，因此不能足够地代偿，导致脑部暂时供血减少而晕厥。临床特点为起病迅速，先有头昏、心悸、恶心、呕吐、面色苍白，继而晕厥，体温稍高。通常休息片刻即可清醒，不引起循环衰竭。

 

中暑的诊断

• 轻症中暑，具有下列情况之一：①头昏、胸闷、心悸、面色潮红、皮肤灼热；②有呼吸及循环衰竭的早期症状，大量出汗、面色苍白、血压下降、脉搏细弱而快；③肛温超过5℃。
• 重症中暑：出现热射病、热痉挛或热衰竭的主要临床症状之一者，即可诊断。

 

中暑的治疗

• 轻症中暑：使病人迅速离开高温环境，移至通风良好的阴凉处，给予含盐清凉饮料，必要时给予葡萄糖生理盐水静脉滴注。
• 重症中暑：①热射病，迅速采取降低体温、维持循环呼吸功能的措施，必要时应纠正水、电解质平衡紊乱。 ②热痉挛，及时口服含盐清凉饮料，必要时给予葡萄糖生理盐水静脉滴注。 ③热衰竭，使病人平卧，移至阴凉通风处，口服含盐清凉饮料，对症处理。

 

低温作业

（1）定义：指生产劳动过程中，工作地点平均气温≤5℃的作业。可分为4级，级数越高，冷强度越大。

 

高气压

海平面的大气压通常为1个大气压，进行水下作业时，潜水员或潜函等潜水工具每下沉10.3米，压力增加101.33kPa（1个大气压），增加总分称为“附加压”。附加压与水面大气压之和为“总压”，也称作“绝对压”。

 

（1）高气压作业的类型：潜水作业、潜函作业、高压氧舱等。

 

（2）减压病：在高气压下工作一定时间后，在转向正常气压时，因减压过速所致的职业病。

• 发病机制：减压过速或发生意外事故，外界压力下降幅度太大，体内溶解氮气体张力与外界气压的比率超过饱和安全系数，就无法继续溶解，在几秒至几分钟内迅速变成气泡，游离于组织和血液中。减压愈快，气泡产生愈快。在脂肪较少、血管分布较多的组织中，气泡多在血管内形成而造成栓塞，引起一系列症状。同时，由于血管内外气泡继续形成，引起组织缺氧和损伤，可使细胞释放出钾离子、肽、组织胺类物质和蛋白水解酶。后者又可刺激产生组织胺和5-羟色胺，这类物质主要作用于微循环系统，最终可使血管平滑肌麻痹，使微循环血管阻塞，进一步减低组织中氮的脱饱和速度。可见，减压病的发病机制，原发因素是气泡。
• 诊断：依据《职业性减压病诊断标准》（GBZ 24-2006）
• 急性减压病：分为轻度、中度、重度。
• 减压性骨坏死

 

低气压

低气压环境是指高山、高原和高空环境。通常高山和高原指海拔在3000米以上的环境，海拔越高，氧分压越低。

《职业性高原高原病诊断标准》（GBZ 92-2008）将发生高原病的海拔高度确定为2500米，因此在海拔2500米以上的地区作业均属于低气压环境下的作业。

在高海拔低氧环境下，人体为保持正常活动和进行作业，在细胞、组织和器官首先发生功能性的适应，逐渐过渡到稳定的适应称为“高原习服”（high altitude acclimatization）。

低气压作业相关的职业危害，主要是高原病、航空航空病。

 

处理原则：

• 急性高原病：早发现、早诊断、休息并就地对症治疗。
• 慢性高原病：转移至低海拔地区，不宜返回高原地区工作。

 

预防：

• 习服：适应性锻炼；适当控制登高速度与高度；高糖、低脂、充足的新鲜蔬菜水果及适量蛋白的饮食；早期开展缺氧训练。
• 减少氧耗，避免机体抵抗力下降。
• 增加氧供，提高劳动能力。

 

职业禁忌证：

有明显的心、肺、肝、肾疾病，高血压Ⅱ期，各种血液病，红细胞增多症者不宜进入高原地区！

 

三、噪声

长期暴露于一定强度的噪声，会导致“噪声聋”（noise-induced deafness），这是我国法定职业病之一。

 

基本概念

1. 声音：物体受到振动后，振动在弹性介质中以波的形式向外传播，到达人耳引起的音响感觉。
2. 频率：物体每秒振动的次数，用“f”表示，单位是 赫兹（Hz）。
3. 声波：人耳能够感受到的声音频率在20~20000Hz之间。
4. 次声波：频率小于20Hz的声波。
5. 超声波：频率大于20000Hz的声波。
6. 噪声：从卫生意义上讲，指一切使人感到厌烦、不需要或有损健康的声音。噪声是声音的一种，具有声音的物理特性。
7. 生产性噪声：在生产过程中产生的，其频率和强度没有规律，听起来使人感到厌烦的声音。

 

物理特性

1. 声强（sound intensity）：用能量大小表示声音的强弱。用“I”表示，单位“瓦/米（W/m²）”。
2. 听阈（threshold of hearing）：正常人最低可听到的声音强度。
3. 痛阈（threshold of pain）：声音增大至人产生痛感时的声音强度。
4. 声强级：用对数值来表示声强的等级。用“L”表示，单位“分贝（dB）”。 计算公式：L₁ = lgI/I₀ .（听阈声强 I₀ = 10^-12 W/m² 作基准值）
5. 声压（sound pressure）：由于声波振动而对介质（空气）产生的压力。用“P”表示，单位“帕（Pa）或 N/m² ”。（注意：1Pa = 1N/m²）
6. 声压级（sound pressure level, SPL）：用对数值来表示声压的等级。用“”表示，单位“分贝（dB）”。
7. 响度级（loudness level）：根据人耳对声音的感觉特性，联系声压和频率测定出人耳对声音音响的主观感觉量。单位为“㕫（phone）”。
8. 声级：使用频率计权网络（滤波器）测得的声压级。单位为“分贝（dB）”。根据滤波器的特点可分为A声级、B声级、C声级、D声级，分别用 dB(A)、dB(B)、dB(C)、dB(D) 表示。

 

普通谈话声压级为50dB左右，载重汽车为85dB左右，喷气式飞机可达140~150dB。人耳对高频声2000~5000Hz的声音敏感，对低频声不敏感。

A计权网络，模拟人耳对40㕫纯音的响应，对低频大幅衰减，对高频不衰减。（国内外一般用A声级作噪声的评价指标）

B计权网络，模拟人耳对70㕫纯音的响应，对低频有衰减。

C计权网络，模拟人耳对100㕫纯音的响应，对所有频率的声音几乎同等程度地通过。

D计权网络，可直接用于测量飞机噪声强度。

 

人体健康

（一）听觉系统

外界声波传入听觉系统有两种途径，一个是“空气传导”，另一个是“骨传导”。

噪声引起听觉器官的损伤，一般先出现暂时性听阈位移，逐渐发展为永久性听阈位移。

1. 暂时性听阈位移（TTS）：指人或动物接触噪声后引起听阈水平变化，脱离噪声环境后，经过一段时间听力可以恢复到原来水平。
2. 永久性听阈位移（PTS）：指由噪声或其他因素引起的不能恢复到正常听阈水平的听阈升高。
3. 职业性噪声聋：指劳动者在工作过程中，由于长期接触噪声而发生的一种渐进性的感音性听觉损伤，大多数病人为双耳对称。
4. 爆震性耳聋：由于防护不当或缺乏必要的防护设备，可因强烈爆炸所产生的冲击波造成急性听觉系统的外伤，引起听力丧失。

（二）非听觉系统

自主神经中枢调节功能障碍主要表现为皮肤划痕试验反应迟钝。

 

影响噪声对机体作用的因素

1. 噪声的强度和频谱特性
2. 接触时间和接触方式
3. 噪声的性质：脉冲噪声稳态噪声危害大。
4. 其他有害因素共同存在
5. 机体健康状况及个人敏感性
6. 个体防护

 

四、振动

振动（vibration）指质点或物体在外力作用下，沿直线或弧线围绕平衡位置（或中心位置）作往复运动或放置运动。

 

物理参量

1. 频率（frequency）：指单位时间内物体振动的次数。单位“Hz”。
2. 振幅（amplitude）：振动体离开平衡位置的最大距离。
3. 位移（displacement）：振动体离开平衡位置的瞬时距离。单位“mm”。
4. 速度（velocity）：振动体单位时间内位移变化的量。单位“m/s”。
5. 加速度（acceleration）：振动体单位时间内速度变化的量。单位“m/s²”。

★反映振动强度对人体作用关系最密切的物理量是 振动加速度。振动评价常用的物理参量是：振动频谱、共振频率、4小时等能量频率计权加速度有效值。

 

振动分类

根据传导方式和作用于人体的部位，可分为：手动振动、全身振动。

1. 手动振动（hand-transmitted vibration）：又称“手臂振动”，指生产中使用手持振动工具或接触受振工件时，直接作用或传递到人手臂的机械振动或冲击。如 风钻、砂轮机。
2. 全身振动（whole body vibration）：指工作地点或座椅的振动，人体足部或臀部接触振动，通过下肢或躯干传导至全身。如 拖拉机、火车。

 

手臂振动病

（一）定义：

手臂振动病 指长期从事手传振动作业而引起的以手部末梢循环障碍、手臂神经功能障碍为主的疾病，可引起手、臂骨关节、肌肉的损伤。

（二）临床表现：

早期表现为手部症状和类神经症，如手麻、手僵，头痛、失眠、乏力。肌电图可见神经源性损害。

典型表现是“振动性白指（VWF）”，也称“职业性雷诺现象”，是诊断本病的重要依据。发作特点具有一过性，受冷后，患指出现麻、痛，并由灰白变苍白，由远端向近端发展，可持续数分钟至数十分钟，再逐渐由苍白变潮红，恢复正常。白指常见部位是 示指、中指、无名指的远端指节，严重者，可累及近端指节，导致全手指变白。

（三）诊断：

据我国《职业性手臂振动病诊断标准》（GBZ 7-2014）。

 

五、非电离辐射

非电离辐射与电离辐射均属于电磁辐射。

一般而言，波长短，频率高，辐射能量大的电磁辐射，作用于生物体产生的效应强。

非电离辐射 指量子能量较低，不引起生物体电离的电磁辐射。

 

静磁场

定义：指自然界（如地球磁场）、磁铁、稳恒电流产生的频率为0赫兹的磁场。单位“特斯拉（T）”或“高斯（G）”。

 

极低频电磁场

定义：指来源于输电线路、变电站、电气设备、家用电器产生的0~300Hz的电磁场，以50或60Hz的工频电磁场为主。

电场可用木头、金属等材料屏蔽，而磁场难以屏蔽。

 

射频电磁场

定义：指频率在100kHz~300GHz的电磁辐射，也称“无线电波”。它包括高频电磁场和微波，是电磁辐射中量子能量较小、波长较长的频段，波长范围1mm~3km。

 

红外辐射

定义：即红外线，也称“热射线”。可分为长波红外线、中波红外线、短波红外线。

凡温度高于绝对零度（-273℃）的物体，才能发射红外线，且温度越高，辐射强度越大，波长越短。

 

紫外辐射

定义：波长范围在100~400nm的电磁波，也称“紫外线（UV）”。

波长在250~320nm的紫外线，可被角膜和结膜上皮大量吸收，引起急性角膜结膜炎。

 

激光

定义：指物质受激辐射所发出的光放大。

它是一种人造的、特殊类型的非电离辐射，具有高亮度、方向性、相干性好的特性。

激光伤害人体的靶器官主要是眼和皮肤。其中，激光所致眼（角膜、晶状体、视网膜）损伤为法定职业病。

 

六、电离辐射

电离辐射指一切能使作用物质发生电离现象的辐射。

与职业卫生有关的射线主要是：Χ射线、γ射线、α粒子、β粒子和中子（n）。

 

放射病

定义：指由一定剂量的电离辐射作用于人体所引起的全身性或局部性放射损伤。

提示：X射线是伦琴发现的。很多放射学专家死于此射线。