执业卫生与执业医学-电子教材:第十一章 高温作业

第十一章  高温作业

第一节  物理因素对健康损害的特点 

在生产和工作环境中，与劳动者健康密切相关的物理性因素包括气象条件，如气温、气湿、气流、气压；噪声和振动；电磁辐射，如X-射线、γ-射线、紫外线、可见光、红外线、激光、微波和射频辐射；等等。与化学因素相比，物理因素具有如下一些特点：

1．作业场所常见的物理因素中，除了激光是由人工产生之外，其他因素在自然界中均有存在。正常情况下，有些因素不但对人体无害，反而是人体生理活动或从事生产劳动所必需的，如气温、可见光等。因此, 对于物理因素除了研究其不良影响或危害以外，还应研究其“适宜”的范围，如最适的温度范围，以便创造良好的工作环境。

2．每一种物理因素都具有特定的物理参数，如表示气温的温度，振动的频率和速度，电磁辐射的能量或强度等。这些参数决定了物理因素对人体是否造成危害以及危害程度的大小。

3．作业场所中的物理因素一般有明确的来源，当产生物理因素的装置处于工作状态时，其产生的因素则可能造成健康危害。一旦装置停止工作，则相应的物理因素便消失，不会造成健康损害。

4．作业场所空间中物理因素的强度一般是不均匀的，多以发生装置为中心，向四周传播。如果没有阻挡，则随距离的增加呈指数关系衰减。在进行现场评价时要注意这一特点，并在采取保护措施时充分加以利用。

5．有些物理因素，如噪声、微波等，可有连续波和脉冲波两种传播形式。不同的传播形式使得这些因素对人体危害的程度会有较大差异，因此在制订卫生标准时需要分别加以考虑。

6．在许多情况下，物理因素对人体的损害效应与物理参数之间不呈直线的相关关系。而是常表现为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，并且影响的部位和表现形式可能完全不同。例如正常气温与气压对人体生理功能是必需的，而高温可引起中暑，低温可引起冻伤或冻僵；高气压可引起减压病，低气压可引起高山病，等等。

除了某些放射性物质进入人体可以产生内照射以外，绝大多数物理因素在脱离接触后，体内便不再残留。因此对物理因素所致损伤或疾病的治疗，不需要采用“驱除”或“排出”的方法，而主要是针对损害的组织器官和病变特点采取相应的治疗措施。还有，机体在接触物理因素后，大都会产生适应现象，比如：高温、低气温、噪声。一方面，可以利用此适应现象来保护职业人群，但另一方面，这种保护现象仅在一定的范围，不能忽视积极的预防策略。

根据物理因素的特点，在对作业场所进行劳动卫生学调查时要对有关参数进行全面测量。同时，针对物理因素采取预防措施时不是设法消除这些因素，也不是将其减少到越低越好，而是设法将这些因素控制在正常范围内，条件容许时使其保持在适宜范围则更好。如果由于某些原因，作业场所的物理因素超出正常范围且对人体健康构成危害，而采取技术措施和个人防护又难以达到要求时，需采用缩短接触时间的办法以保护劳动者的健康。

随着生产发展和技术进步，劳动者接触的物理因素越来越多，如超声、次声、工频电磁场、超高压直流电场、超重和失重等。其中有些因素在一般生产过程中虽然也有接触，但由于强度小，对人体健康不产生明显影响，不引起人们的注意。在新的科技行业和生产工艺过程中，上述这些因素的强度可有明显增加，因此可能对工作者的健康造成危害。对此需及时加以研究和解决。

第二节、 高温作业

一．高温生产环境中的气象条件及其特点

生产环境中的气象条件主要指空气温度、湿度、风速和热辐射，由这些因素构成了工作场所的微小气候（microclimate)。

1、气温：生产环境中的气温除取决于大气温度外，还受太阳辐射、工作热源和人体散热等的影响。所产生的热能通过传导和对流，加热生产环境中的空气，并通过辐射加热四周的物体，从而形成二次热源。这使受热空气的面积增大，温度进一步升高。

2、气湿：生产环境中的气湿（humidity)以相对湿度表示。相对湿度在80%以上称为高气湿，低于30% 称为低气湿。高气湿主要由于水分蒸发和蒸气释放所致，如纺织、印染、造纸、制革、缫丝、屠宰和潮湿的矿井、隧道等作业。低气湿可见于冬季高温车间中的作业。

3、气流：生产环境中的气流除受自然界风力的影响外，主要与厂房中的热源有关。热源使空气加热而上升，室外的冷空气从门窗空隙或通风处进入室内，造成空气对流。室内外温差愈大，产生的气流也愈强。

4、热辐射：热辐射主要指红外线及一部分可见光的辐射。太阳光照射、生产环境中各种熔炉、燃烧的火焰和熔化的金属等热源均能产生大量热辐射。红外线不直接加热空气，但可使受照物体加热。当物体表面温度超过人体表面温度时，物体向人体传递热辐射而使人体受热，称为正辐射。反之，当周围物体表面温度低于人体表面温度时，人体向周围物体辐射散热，称为负辐射。热源辐射的能量（E)大小取决于辐射源的温度，并与其绝对温度（T)的4 次方成正比（E=KT4)。其中K为热辐射系数，除受温度影响外，它与辐射源的表面积和表面黑度等因素有关。热源温度愈高，表面积愈大，辐射能量也愈大。另一方面，辐射能量与辐射源距离的平方成反比，故离辐射热源越远，物体受到的辐射强度也越小。热辐射强度以每分钟每平方厘米表面接受多少焦耳（J)热量表示（J/cm2•min)。

生产环境中的气象条件不仅受厂房建筑、通风设备、工艺过程和热源情况的影响，而且与地理位置、自然季节和昼夜时间有关。因此，在不同地区和不同季节，生产环境的气象条件差异很大，同一工作场所在一天内的不同时间和同一工作地点的不同高度，气象条件也会有显著的变化。由于各种气象条件都可影响机体的生理功能，故在做卫生学评价和制定预防措施时必须综合考虑多种因素。

二、高温作业的类型与职业接触

高温作业系指工作地点有生产性热源，以本地区夏季室外平均温度为参照基础，工作地点的气温高于室外2℃或2℃以上的作业。一般将热源散热量大于23W/m3的车间称为热车间或高温车间。在高气温或同时存在高气湿或热辐射的不良气象条件下进行的生产劳动，通称为高温作业。高温作业按其气象条件的特点可分为下列三个基本类型。

1、高温、强热辐射作业：如冶金工业的炼焦、炼铁、轧钢等车间；机械制造工业的铸造、锻造、热处理等车间；陶瓷、玻璃、搪瓷、砖瓦等工业的炉窑车间；火力发电厂和轮船的锅炉间等。这些生产场所的气象特点是气温高、热辐射强度大，而相对湿度较低，形成干热环境。

2、高温、高湿作业：其气象特点是高气温、气湿，而热辐射强度不大。高湿度的形成，主要是由于生产过程中产生大量水蒸气或生产上要求车间内保持较高的相对湿度所致。例如印染、缫丝、造低等工业中液体加热或蒸煮时，车间气温可达35℃以上，相对湿度常达90% 以上。潮湿的深矿井内气温可达30℃以上，相对湿度达95%以上。如通风不良就容易形成高温、高湿和低气流的不良气象条件，即湿热环境。

3、夏季露天作业：夏季的农田劳动、建筑、搬运等露天作业，除受太阳的直接辐射作用外，还受到加热的地面和周围物体二次辐射源的附加热作用。露天作业中的热辐射强度虽较高温车间为低，但其作用的持续时间较长，加之中午前后气温较高，形成高温与热辐射的联合作业环境。

三．高温作业对机体生理功能的影响

高温作业时，人体可出现一系列生理功能改变，主要为体温调节、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。

1、体温调节：众所周知，正常人的体温是相对恒定的，是保证机体新陈代谢和生命活动正常进行的必要条件。当环境温度发生变化时，经外周和中枢温度感受器的温度信息在下丘脑PO/AH体温调节中枢整合后，通过调节机体的产热和散热活动，来维持机体体温的相对恒定。

在机体与环境的交互作用中，可以热平衡公式表示（式-1)。

S=M-E±R±C1±C2（式-1)

其中，S（storage)为热蓄积的变化，M（metabolism)为代谢产热，E（evaporation)为蒸发散热，R（radiation)为经辐射的获热或散热，C1（convection)为对流的获热或散热，C2（conduction)为传导的获热或散热。辐射热总是由热的物体传向温度较低的物体，但并不加热其周围的空气。人体经对流将热传给空气分子，气温过高时则相反。人体通过蒸发将热传给水分子。风（气流)大可加强对流和蒸发。传导则为热由一个物体直接传给另一物体。通过上述几种方式，人体与环境不断进行热交换使中心体温保持在正常变动范围内。需要特别注意的是，高温环境本身和劳动所涉及的肌肉与精神活动均增加代谢产热；皮肤是散热的主要部位，蒸发散热是最重要而有效的散热方式。

2、水盐代谢：环境温度医学三基愈高，劳动强度愈大，人体出汗则愈多。汗液的有效蒸发率在干热有风的环境中高达80%以上，散热良好。但在湿热风小的环境，效蒸发率则经常不足50%，汗液难于蒸发，往往成汗珠淌下，不利于散热。皮肤潮湿、角质渍汗而膨胀，阻碍汗腺孔的正常作用，使更多地淌汗。一般高温工人一个工作日出汗量可达3000～4000g，经汗排出盐达20～25g，故大量出汗可致水盐代谢障碍。出汗量是高温工人受热程度和劳动强度的综合指标，一个工作日出汗量6L为生理最高限度，失水不应超过体重的1.5%。汗液的主要成分是水和盐，还含有K+、Ca2+ 、尿素氮、葡萄糖、乳酸、氨基酸、维生素B1、B2等，这些在制订防暑降温措施时应该考虑。

3、循环系统：高温环境下从事体力劳动时，心脏要向高度扩张的皮肤血管网输送大量血液，以便有效地散热；又要向工作肌输送足够的血液，以保证工作肌的活动，且要维持适当的血压。另一方面，由于出汗丧失大量水分和体液转移至肌肉而使有效血容量减少。这种供求矛盾使得循环系统处于高度应激状态。心脏向外周输送血液的能力取决于心排出量，而心排出量又依赖于最高心率和血管血容量。如果高温工人在劳动时已达最高心率，机体蓄热又不断增加，心排出量则不可能再增加来维持血压和肌肉灌流，可能导致热衰竭。血压改变没有明确的规律，老工人可出现心脏代偿性肥大。

4、消化系统：高温作业时，由于出汗散热和工作肌的需要，血液重新分配，消化系统血流减少，导致消化液分泌减弱，消化酶活性和胃液酸度（游离酸与总酸)降低；胃肠道的收缩和蠕动减弱，吸收和排空速度减慢；唾液分泌也明显减少，淀粉酶活性降低，这些因素均可引起食欲减退和消化不良，胃肠道疾患增多。且工龄越长，患病率越高。

5、神经系统：高温作业可使中枢神经系统出现抑制，肌肉工作能力低下，机体产热量因肌肉活动减少而下降，热负荷得以减轻。因此，可把这种抑制看作是保护性反应。但由于注意力、肌肉工作能力、动作的准确性与协调性及反应速度降低，不仅导致工作效率的降低，而且易发生工伤事故。

6、泌尿系统：高温作业时，大量水分经汗腺排出，肾血流量和肾小球过滤率下降，经肾脏排出的尿液等大量减少，有时达85%～90%。如不及时补充水分，由于血液浓缩使肾脏负担加重，可致肾功能不全，尿中出现蛋白、红细胞、管型等。

7、热适应：热适应（heat acclimatization)是指人在热环境工作一段时间后对热负荷产生适应的现象。一般在高温环境劳动数周时间，机体可产生热适应。主要表现为上述各个系统的功能有利于降低产热、增加散热，如从事同等强度的劳动，汗量增加，可增加30%甚至1倍，汗液中无机盐含量减少1/10，皮温和中心体温先后降低；心率明显下降。此外，近年研究发现细胞在机体在受热时及热适应后诱导合成一组的蛋白质即热休克蛋白（heat shock proteins，HSPs)，特别是分子量为27kD和70kD的HSP27和 HSP70，可保护机体免受一定范围高温的致死性损伤，热适应者HSP70表达调节能力增强，体育锻炼能提高此能力与水平，这些有助于防止中暑和减轻热损伤。热适应的状态并不稳定，停止接触热一周左右返回到适应前的状况，即脱适应（deacclimatization)。病愈或休假重返工作岗位者应注意重新适应。热适应者对热的耐受能力增强，这不仅可提高高温作业的劳动效率，且有助于防止中暑发生。但人体热适应有一定限度，超出限度仍可引起生理功能紊乱。因此，绝对不能放松防暑保健工作。

四、高温作业所致的疾病

高温可导致急性热致疾病（如刺热、痱子和中暑)和慢性热致疾病（慢性热衰竭、高血压、心肌损害、消化系统疾病、皮肤疾病、热带性嗜睡、肾结石、缺水性热衰竭等)。这里，我们主要介绍中暑。中暑（heat stroke)是高温环境下由于热平衡和/或水盐代谢紊乱等而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（acute heat–induced illness)。

1、致病因素：环境温度过高、湿度大、风速小、劳动强度过大、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、年老、体弱、肥胖和抗热休克蛋白抗体都易诱发中暑。

2、发病机制与临床表现：中暑按发病机制可分为三种类型：即热射病（heat stroke，含日射病sun stroke)、热痉挛（heat cramp)和热衰竭（heat exhaustion)。这种分类是相对的，临床上往往难于区分，常以单一类型出现，亦可多种类型并存，我国职业病名单统称它为中暑。

（1)热射病：人体在热环境下，散热途径受阻，体温调节机制失调所致。其临床特点为突然发病，体温升高可达40℃以上，开始时大量出汗，以后出现“无汗”，并伴有干热和意识障碍、嗜睡、昏迷等中枢神经系统症状。死亡率甚高。

（2)热痉挛：由于大量出汗，体内钠、钾过量丢失所致。主要表现为明显的肌肉痉挛，伴有收缩痛。痉挛以四肢肌肉及腹肌等经常活动的肌肉为多见，尤以腓肠肌为最。痉挛常呈对称性，时而发作，时而缓解。患者神志清醒，体温多正常。

（3)热衰竭：多数认为在高温、高湿环境下，皮肤血流的增加不伴有内脏血管收缩或血容量的相应增加，因此不能足够的代偿，致脑部暂时供血减小而晕厥。一般起病迅速。先有头昏、头痛、心悸、出汗、恶心、呕吐、皮肤湿冷、面色苍白、血压短暂下降，继而晕厥，体温不高或稍高。通常休息片刻即可清醒，一般不引起循环衰竭。

在这三种类型的中暑，热射病最为严重，尽管迅速救治，仍有20%～40%的病人死亡。

3、中暑的诊断：根据高温作业人员的职业史及体温升高、肌痉挛或晕厥等主要临床表现，排除其他类似的疾病，可诊断为职业性中暑。中暑按其临床症状的轻重可分为轻症和重症中暑，重症中暑包括热射病、热痉挛、热衰竭。

（1)轻症中暑：具备下列情况之一者，诊断为轻症中暑。①头昏、胸闷、心悸、面色潮红、皮肤灼热；②有呼吸与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肛温升高达38.5℃以上。

（2)重症中暑：凡出现前述热射病、热痉挛或热衰竭的主要临床表现之一者，可诊断为重症中暑。

4、中暑的治疗：中暑的治疗原则：主要依据其发病机制和临床症状进行对症治疗，体温升高者应迅速降低体温。

（1)轻症中暑：应使患者迅速离开高温作业环境，到通风良好的阴凉处安静休息，给予含盐清凉饮料，必要时给予葡萄糖生理盐水静脉滴注。

（2)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，使患者平卧，移至阴凉通风处，口服含盐清凉饮料，对症处理。静脉给予盐水虽可促进恢复，但通常无必要，升压药不必应用，尤其对心血管疾病患者慎用，避免增加心脏负荷，诱发心衰。

对中暑患者及时进行对症处理，一般可很快恢复。不必调离原作业。若因体弱不宜从事高温作业，或有其他就业禁忌证者，应调换工种。

五、热致疾病的预防

按照高温作业卫生标准、采取一系列综合防暑降温措施是预防与控制热致疾病与热损伤的必要途径。

1、高温作业卫生标准：高温作业时，人体与环境的热交换和平衡既受气象因素，又受劳动代谢产热的影响。制订卫生标准应以机体热应激不超出生理范围（例如，直肠体温≤38℃)为依据，对气象诸因素及劳动强度作出相应的规定，以保证工人的健康。

自上世纪初以来，已从气象因素、生理以至心理等研制了一系列综合指标。例如：实感温度（effective temperature，ET)，它是让受试者在各种温度、湿度和风速的环境体验热的感觉，凭经验制订出来的综合指标，包括了气象各因素以及人的热感觉。湿球黑球温度（wet-bulb globe temperature，WBGT)乃湿球、黑球和干球温度的加权平均值，也是综合性的热负荷指数。还有波球温度（botsball，BB)、表现温度（apparent temperature，AT)、热负荷指数（heat stress index，HSI)等。这些指标还有局限性，多没有考虑代谢产热、衣着、身体高矮胖瘦。另外，它测定的是瞬时值，而暴露时间长短对于健康效应至关重要。

一般以WBGT制订高温作业卫生标准，例如国际标准化组织（international organizationfor standardization，ISO)制订出的高温作业卫生标准（表-1)，气象诸因素以湿球-黑球温度表示，有时也称湿球黑球温度指数（wet-bulb-globe-temperatureindex，WBGT)，在该WBGT环境条件下劳动，中心体温不会超过38℃。

表-1  高温生产环境卫生标准（ISO 7243；1989)

我国早期制订的生产场所气象条件卫生标准（见工业企业设计卫生标准GBZ 1-2002)以车间内外温差（℃)规定了夏季车间工作地点的容许温度（表-2)。地夏季通风室外计算温度指当地每年最热月份14时的月平均气温的历年均值。

表-2  车间内工作地点夏季空气温度规定

注：工作地点系指工人生产而经常或定时停留的地点，如生产操作在车间内许多不同地点进行，则整个车间均视为工作地点

经多年研究我国也制订出综合性的高温作业卫生标准（工作场所有害因素职业接触限值GBZ 2-2002)，它以综合温度反映高温气象诸因素构成的热负荷（所谓综合温度相当于WBGT指数)，还考虑了劳动强度，在该高温环境下劳动，约90%的工人其中心体温不会超过38℃（表 -3)。近来，这个标准已经修订，与ISO 7243近似，还制定了高温作业连续工作的允许时间限值以及室内空调作业至适温度等卫生标准。

表-3  高温作业工作场所综合温度容许限值

注：*按夏季通风室外计算温度分区

2、防暑降温措施：多年来，我国总结了一套综合性防暑降温措施，对保护高温作业工人的健康起到积极作用。

六、技术措施

1、合理设计工艺流程：合理设计工艺流程，改进生产设备和操作方法是改善高温作业劳动条件的根本措施。如钢水连铸，轧钢、铸造、搪瓷等的生产自动化，可使工人远离热源，同时减轻劳动强度。热源的布置应符合下列要求：①尽量布置在车间外面；②采用热压为主的自然通风时，尽量布置在天窗下面；③采用穿堂风为主的自然通风时，尽量布置在夏季主导风向的下风侧；④对热源采取隔热措施；⑤使工作地点易于采用降温措施，热源之间可设置隔墙（板)，使热空气沿着隔墙上升，经过天窗排出，以免扩散到整个车间。热成品和半成品应及时运出车间或堆放在下风侧。

2、隔热：隔热是防止热辐射的重要措施。可以利用水或导热系数小的材料进行隔热，其中尤以水的隔热效果最好，水的比热大，能最大限度地吸收辐射热。

3、通风降温：①自然通风（natural ventilation)：任何房屋均可通过门窗、缝隙进行自然通风换气，高温车间仅仅靠这种方式是不够的，热量大、热源分散的高温车间，每小时需换气30～50次以上，才能使余热及时排出，此时必须把进风口和排风口配置得十分合理，充分利用热压和风压的综合作用，使自然通风发挥最大的效能（详见第五章通风)；②机械通风（mechanical ventilation)：在自然通风不能满足降温的需要或生产上要求车间内保持一定的温湿度时，可采用机械通风。

七、保健措施

1．供给饮料和补充营养：高温作业工人应补充与出汗量相等的水分和盐分。补充水分和盐分的最好办法是供给含盐饮料。一般每人每天供水3～5L，盐20g左右。在8小时工作日内汗量少于4L时，每天从食物中摄取15～18g盐即可，不一定从饮料中补充。若出汗量超过此数时，除从食物摄取盐外，尚需从饮料适量补充盐分。饮料的含盐量以0.15%～0.2%为宜。饮水方式以少量多次为宜。

在高温环境劳动时，能量消耗增加，故膳食总热量应比普通工人为高，最好能达到12600～13860kJ。蛋白质增加到总热量的14%～15%为宜。此外，可补充维生素和钙等。

2．个人防护：高温工人的工作服，应以耐热、导热系数小而透气性能好的织物制成。防止辐射热，可用白帆布或铝箔制的工作服。工作服宜宽大又不妨碍操作。此外，按不同作业的需要，供给工作帽、防护眼镜、面罩、手套、鞋盖、护腿等个人防护用品。特殊高温作业工人，如炉衬热修、清理钢包等工种，为防止强烈热辐射的作用，须佩戴隔热面罩和穿着隔热、阻燃、通风的防热服，如喷涂金属（铜、银)的隔热面罩、铝膜隔热服等。

3．加强医疗预防工作：对高温作业工人应进行就业前和入暑前体格检查。凡有心血管系统器质性疾病、血管舒缩调节功能不全、持久性高血压、溃疡病、活动性肺结核、肺气肿、肝、肾疾病，明显的内分泌疾病（如甲状腺功能亢进)、中枢神经系统器质性疾病、过敏性皮肤疤痕患者、重病后恢复期及体弱者，均不宜从事高温作业。

八、组织措施

我国防暑降温已有较成熟的经验，关键在于加强领导，改善管理，严格遵照国家有关高温作业卫生标准搞好厂矿防暑降温工作。根据地区气候特点，适当调整夏季高温作业劳动和休息制度。休息室或休息凉棚应尽可能设置在远离热源处，必须有足够的降温设施和饮料。大型厂矿可专门设立具空气调节系统的工人休息公寓，保证高温作业工人在夏季有充分的睡眼与休息，这对预防中暑有重要意义。