第2讲.体力劳动与生理反应

第二讲（第一章）

体力劳动与生理反应中国矿业大学安全专业课2023/2/51第二讲体力劳动与生理反应2.1引言2.2能量代谢及有关概念2.3劳动强度及其分级2.4作业时的生理反应——疲劳2023/2/52E-mail：ttgnhm@126.com引言——本章内容主要是研究人（劳动者）在劳动过程中的生理反应；——这是工业卫生学的基础劳动创造了人类，是人类最基本的社会活动，也是人类赖以生存的根本保证；劳动的主体是人；人具有主观能动性，易受外界工作环境、劳动强度以及劳动组织方式等因素的影响；2023/2/53E-mail：ttgnhm@126.com引言工业卫生学的出发点：保护劳动者的健康，研究创造符合工业卫生要求的劳动条件，预防和治疗职业疾病，以达到保护工人劳动热情和安全健康的目的；研究人在劳动过程中的生理反应是保证作业人员健康和安全、提高生产率的基础工作；2023/2/54E-mail：ttgnhm@126.com体力和脑力劳动都必须付出能量；进行劳动时，人是一个效率不高的“热机”；了解能量在体内的转化，进而充分发挥人的劳动效率是一个很重要的问题，是劳动生理学的基础，也是工业卫生学的基础；引言2023/2/55E-mail：ttgnhm@126.com本章学习点：体力劳动中的能量代谢；劳动强度及其分级；作业时的生理反应（疲劳）及其与安全生产的关系；2023/2/56E-mail：ttgnhm@126.com2.2能量代谢及有关概念2.2.1能量代谢的概念（1）能量代谢——伴随着物质的代谢过程同时发生的人体内能量的产生、转化、贮存和利用的过程称为能量代谢；尽管难以准确测量和计量，但所有的能量代谢过程都是遵循着物质守恒和能量守恒定律的；物质代谢产生的能量有各种不同的形式（热、功、物质），它们之间可以相互转换（有条件的）；2023/2/57E-mail：ttgnhm@126.com能量的生产：人体摄入的营养物质（糖、脂肪、蛋白质）在体内氧化（生物氧化）分解产生能量；糖和脂肪在体内经生物氧化后生成二氧化碳和水，同时产生能量；糖是人体的主要能源，人体所需要的能量约有70%由糖的分解代谢来提供；脂肪则起着储存和供应能量的作用；2023/2/58E-mail：ttgnhm@126.com含氮的蛋白质，在体内分解成氨基酸以后，经脱氨基或转氨基作用生成非氮物质，它们和糖、脂肪一样氧化；脱下的氨基作为尿氮（尿素和NH4+）排出体外。所以，蛋白质在体内的氧化是不完全氧化，见表1-1；蛋白质在体外燃烧时产生的热量为每克23.42KJ，但在体内氧化时，只产生17.14KJ热量；1-12023/2/59E-mail：ttgnhm@126.com人体代谢产生的能量中有50％左右直接转变为热能用以维持体温；能量的转化和储存另一部分以化学能的形式（三磷酸腺苷ATP）储存起来，以供给各种生理活动；（45％左右）另有一部分用于合成肌体组织和进行机体的新陈代谢；能量的利用ATP的分解供肌肉收缩对外做功，最终仍然转变热能而散于体外；对外做功也可折算为热量；热量和能量的本质是一致的；机体每天消耗的能量可以用热量单位来表示（kJ或kcal）；人体能量来源和消耗可大致用图1-1表示2023/2/510E-mail：ttgnhm@126.com能量转化和利用的关键物质：ATP2023/2/511E-mail：ttgnhm@126.com能量去路：50%转为热能2023/2/512E-mail：ttgnhm@126.com（2）热价和呼吸商能量代谢计算时，经常会用到以下两个概念——热价和呼吸商；热价——每克营养物质氧化时释放的热量，称为该物质的热价；某种营养物质氧化时每消耗1升氧所产生的热叫该物质的氧的热价；如1g脂肪的热价为38.87kJ，耗氧1.96L，则其氧的热价为19.83kJ；2023/2/513E-mail：ttgnhm@126.com呼吸商（RQ＝CO2/O2）机体内产生的CO2量与同一时间内消耗的O2量之比；纯葡萄糖的呼吸商为1,其它均小于1；表1-1、产热量及热价表2023/2/514E-mail：ttgnhm@126.com2.2.2能量代谢的种类为了便于定量和比较准确地研究人的能量代谢问题，在工业卫生学中将能量代谢分为基础代谢、安静代谢和劳动代谢三种；基础代谢清醒状态下维持生命所必需消耗的最小能量代谢叫基础代谢；人在清晨清醒静卧于18～25℃环境中，并保持精神放松、体位安定，各种生理活动维持在较低水平的代谢量；基础代谢量用每平方米体表面积、每小时的产热量来计算的，单位是kJ/（m2·h）；我国不同年龄段人口的正常基础代谢量如表1－3所列2.2能量代谢及有关概念（续）2023/2/515E-mail：ttgnhm@126.com是人为保持身体平衡及安静姿态所多消耗的能量；安静代谢一般是在工作前或工作后进行测定；一般按基础代谢量的20％估算；注意：安静状态时的总代谢量＝1.2×基础代谢；劳动代谢人为了进行工作或运动，在安静时能耗量的基础上增加的代谢量;最紧张的脑力劳动的能量代谢量不会超过基础代谢量的10％；肌肉活动的能耗量却可高出基础代谢的10～25倍；2023/2/516E-mail：ttgnhm@126.com它和体力劳动强度直接相关，对研究劳动管理（工资、定额、劳动制度等）和劳动卫生学是极为重要的；基础代谢、安静代谢和劳动代谢三者之间关系如图所示:2023/2/517E-mail：ttgnhm@126.com劳动时能耗量＝基础代谢量＋安静代谢量＋劳动代谢量＝基础代谢量＋0.2基础代谢量＋RMR基础代谢量＝基础代谢量（1.2＋RMR）劳动强度的评价？2023/2/518E-mail：ttgnhm@126.com尽管劳动代谢与劳动强度呈正相关关系，但如果直接用劳动代谢来评价劳动强度却往往存在很大个体误差；原因：人的体质、年龄和体力等差别，从事同等强度的体力劳动所消耗的能量因人而异；如何来消除这种误差呢？人们发现如果用劳动代谢与基础代谢的比值来评价某种体力劳动的强度，则误差要小得多；这一比值称为能量代谢率（RMR——RelativeMetabolicRate）；表1-4为实测的RMR值2023/2/519E-mail：ttgnhm@126.com2.2.3能量代谢的测定和计算方法1、直接测热法原理：人体内物质代谢过程中释放出的能量除做功外，最终都以热能的形式散于体外；方法：把人置于量热器中，直接测定人体放散的热量；理论上可行，但不实用2、间接测热法原理：因为能量代谢和气体的代谢之间存在特定的量的联系，测气体代谢量就可算出能量代谢量；2.2能量代谢及有关概念（续）2023/2/520E-mail：ttgnhm@126.com间接法就是通过对氧耗量和CO2产生量的测定，计算出产生的热量；间接测定法又分为开放式和闭合式测定两种方法，这里介绍开放式测定法；2023/2/521E-mail：ttgnhm@126.com开放式测定法仪器设备:储气袋、气量计和气体分析器；受试者通过面罩吸入空气，呼气时将呼出的气体收集在贮气袋时，并用气体流量计测量呼出的气量。然后从气袋中采取呼出的气样，测定其中的氧和二氧化碳的浓度（体积百分比）。根据吸入气体和呼出气体中的氧和CO2的含量之差及呼气总量，就可以计算出单位时间内的氧耗量和二氧化碳排出量；此法可测定任何状态下的能量代谢；2023/2/522E-mail：ttgnhm@126.com间接测定法2023/2/523间接测热方法评价:直观、易理解、准确（测准），但需要一定装备，工作量大，测得不准误差更大；我国新开发的肺通气量仪附有新型流量计，可以累计测定呼气量，完全不用道格拉斯气袋采取气样。德国制造的EDS型心肺能量代谢仪和ER—40型电脑功率车是试验室测定的最新设备；在实际工作中，常用查表计算法2023/2/524E-mail：ttgnhm@126.com2.2.4作业时氧消耗的动态研究意义：耗氧量→代谢量；概念：作业时人体所需要的氧量取决于劳动强度；耗氧动态→代谢动态；氧需——人体单位时间需氧量叫氧需（Oxygendemand）；或者说劳动一分钟所需要的氧量叫氧需；安静时成人为0.2～0.25升/分；劳动时迅速上升；2.2能量代谢及有关概念（续）2023/2/525E-mail：ttgnhm@126.com概念：氧上限——血液在一分钟内能供给的最大氧量叫氧上限；成年人的氧上限一般不超过3升，经过锻炼的人可达4升。最大可达4.2升；主要取决于循环系统和呼吸系统的功能限度。所谓氧耗动态，根据氧需和氧上限的关系，可分为如下情况：2023/2/526E-mail：ttgnhm@126.com（1）氧需不超过氧上限在作业刚开始的几分钟内，呼吸系统和循环系统还不能满足氧需，肌肉的活动所需的能量是在缺氧条件下产生的；这一阶段氧需和实际供氧量出现了差额，此差值称氧债；几分钟后，呼吸和循环系统活动逐渐加强和适应，氧需得到满足，即供氧稳定状态；这样的作业可维持很长时间；作业结束后，还有一个偿还氧债的过程；2023/2/527E-mail：ttgnhm@126.com（2）氧需超过氧上限若劳动强度过大，氧需超过氧上限，机体则将继续处于供氧不足状态下作业，肌肉内的贮存物质（主要是糖原）迅速消耗，作业就无法持久；一般成年人的负氧债能力只有10升左右，最大可达15升；作业停止后一段时间内，机体继续消耗高于安静代谢的氧以偿还氧债，甚至1小时以上才能完全补偿；2023/2/528E-mail：ttgnhm@126.com2.3劳动强度及其分级2.3.1劳动强度的概述作业中人在单位时间内做的功和机体代谢能力之比；我们日常所说的轻、重劳动、费力大小，或重工业、轻工业等都不能完全表达劳动强度的含义；Eg:教师、营业员、理发师、厨师等?作业姿势是强制的，精神非常紧张等，都被列为重劳动和劳累的工作；劳动强度的影响因素：费力大小、工作时间率、工作环境、精神负担；2023/2/529E-mail：ttgnhm@126.com——静力作业

&

动力作业脑力劳动者、计算机操作人员、仪器监控者等所从事的作业都可归纳为静力作业，或叫静态作业（Staticwork）；主要是依靠肌肉的等长收缩来维持一定的体位；静力作业：特征：能耗水平不高，但却容易疲劳；难以进行劳动强度等级的划分，一般放在疲劳中研究；作业（劳动）的分类：2023/2/530E-mail：ttgnhm@126.com动力作业动力作业是靠肌肉等的张力收缩来完成作业动作的，即经常说的体力劳动。主要讨论体力劳动及其分级；2023/2/531E-mail：ttgnhm@126.com2.3劳动强度及其分级（续）2.3.2劳动强度的分级劳动强度的大小可以用耗氧量、能量消耗量、能量代谢率等加以衡量；分三级：中等强度作业、大强度作业及极大强度作业；为区分劳动强度大小，将其划分等级是必要的；（1）按耗氧量进行分级（国外）中等强度作业（指氧需不超过氧上限的作业）中等强度又可分为6级：很轻、轻、中等、重、很重、和极重；2023/2/532E-mail：ttgnhm@126.com各级指标参见表1-5（资料摘自国际劳工局，1983）；2023/2/533E-mail：ttgnhm@126.com大强度作业（指氧需超过氧上限的作业）即在氧债大量积累的情况下作业；如负重爬坡、手工挥镐或锻打；这种作业只能持续10分钟，不会更长；极大强度作业指完全无氧的条件下的作业；短跑、游泳比赛，持续时间不超过2min；大强度作业和无氧作业不进行劳动强度分级；（2）按能量消耗量进行分级1升氧的热价约20～21kJ,乘以耗氧量即为能耗量；无实质性意义；2023/2/534E-mail：ttgnhm@126.com表1-6是日本学者研究的分级，把劳动强度分为5级；（3）按RMR进行分级（4）体力劳动强度分级国家标准（GB3689—83）中国医学科学研究院劳动卫生研究所调查测定262个工种的劳动工时、能量代谢和疲劳感等指标，经过综合分析研究后提出了这一标准；2023/2/535E-mail：ttgnhm@126.comI=3T+7M劳动强度指数I的计算公式：式中：I——劳动强度指数；M——8小时工作日平均能量代谢率；T——净劳动时间率；2023/2/536E-mail：ttgnhm@126.com2.4作业时的生理反应——疲劳2.4.1概述劳动作业时人体对氧的需要量大增，代谢量也随之增大，产生的能量供机体各部分做功使用，同时迅速排出大量代谢产物，使得人体内各系统均发生了变化。人对这些变化的直接感受（反应）就是疲劳；作业疲劳是劳动生理的一种正常表现；人们之所以重视对疲劳的研究，一是因为它的复杂性（涉及生理和心理两个方面原因），二是因为它的重要性（安全——事故；管理——质量、效率；卫生——健康、积劳成疾）；2023/2/537E-mail：ttgnhm@126.com2.4作业时的生理反应——疲劳（续）2.4.2疲劳的概念与分类一般是指经过一定量的劳动（活动）以后，人体的某些生理机能出现明显下降，不能保持原有作业能力的一种综合表现；1、疲劳的概念当人体出现疲劳时，人就会在主观上也表现出疲劳感；但疲劳和疲劳感又是有区别的；疲劳一般是生理指标，比较客观；疲劳感通常是心理指标，带有很强的主观因素；谁先出现，可因人因事而异；2023/2/538E-mail：ttgnhm@126.com在正常状态下，从主观上出现疲劳感到完全筋疲力尽需要一个时间过程；所以说正常情况下应该是先有疲劳感，这样有助于预防机体过劳；是人身体的保护机制；实际工作中有两种较极端情况：一种是对工作厌倦、缺乏认识和兴趣而不安心工作，疲劳感过早出现；另一种是对工作具有高度兴趣和责任感，或有所追求则疲劳感出现在生理疲劳发生很长时间后；（废寝忘食，不知疲倦）精神可嘉，但不利健康；2023/2/539E-mail：ttgnhm@126.com一种划分方法是按疲劳出现的快慢分为急性、亚急性和慢性疲劳；2、疲劳的分类慢性疲劳是现代人的一种常见病（慢性疲劳综合症），多伴有心理因素，尤其对脑力劳动者，长期劳累以致心力交瘁，甚至死于慢性疲劳，实际上已超出疲劳概念的范畴；另一种划分方法是将疲劳分为肉体疲劳（生理疲劳，体力劳动为主的人）和精神疲劳（心理疲劳，脑力劳动为主的人）；2023/2/540E-mail：ttgnhm@126.com（1）个别器官疲劳详细区分为五种类型：如计算机操作人员的肩肘痛、眼疲劳；打字、刻蜡纸工人的手指、腕疲劳等；（2）全身性疲劳全身动作，进行较繁重的劳动导致作业能力下降、错误增多，反应迟钝等；（3）智力疲劳紧张的脑力劳动引起的头昏脑胀、全身乏力、肌肉松驰等、嗜睡或失眠等；2、疲劳的分类2023/2/541E-mail：ttgnhm@126.com（4）技术性疲劳常见于体脑并用的劳动，如驾驶汽车，教师上课，毕业设计时手工绘图等，表现为头昏脑胀、嗜睡、失眠或腰腿疼痛；（5）心理性疲劳单调的作业内容很容易引起心理性疲劳；例如：监视仪表的工人，表面上坐在那里“悠闲自在”，实际上并不轻松。信号率越低越容易疲劳，使警觉性下降。这时体力上并不疲劳，而是大脑皮层的某一部位经常兴奋引起的抑制。例：高速公路事故，坐车易睡觉等；2023/2/542E-mail：ttgnhm@126.com除此以外，还有所谓的周期性疲劳；根据疲劳出现的周期长短，又可分为年周期性疲劳和月、周、日的周期性疲劳；例如：工人在春节休假以后刚上班的头几天，作业能力总是低水平的，而且主观上有明显的疲劳感，似乎没有充分的恢复体力。体力劳动强度越大，上述感觉就越突出；又如：作业人员在周初感到不适应紧张的工作（尤其是工作在流水线上的作业人员），周末则有明显的疲劳感；上述诸例中，体力疲劳是基础，但明显地都具有心理因素的影响；2023/2/543E-mail：ttgnhm@126.com2.4作业时的生理反应——疲劳（续）2.4.3疲劳的一些规律1、青年作业人员作业中产生的疲劳较老年人小得多，而且易于恢复；生理学解释，因为青年人的心血管和呼吸系统比老年人旺盛得多，供血、供氧能力强；某些强度大的作业不适于老年人干；2023/2/544E-mail：ttgnhm@126.com2、疲劳可以恢复；年轻人比年老人恢复得快；体力上的疲劳比精神上的疲劳恢复得快；心理上的疲劳常与心理状态同步存在、同步消失；所以，对于厌烦工作的人，对其采取必要的规劝和批评教育是必要的；（调动员工的积极性）2023/2/545E-mail：ttgnhm@126.com3、疲劳有一定的积累效应；未完全恢复的疲劳可在一定程度上继续存在到次日；4、人对疲劳有一定的适应能力；例如：相同劳动强度的工作连续做几天，后面几天的疲劳感觉就不象开始时那样了，反而不觉得累了；5、在生理周期的低潮期发生的疲劳的自我感受较重，相反在高潮期较轻；2023/2/546E-mail：ttgnhm@126.com例如：噪声可加重甚至引起疲劳，而优美的音乐可舒张血管、松弛紧张的情绪而减轻疲劳；所以，在某些作业过程中，休息时间和下班后听听音乐是很值得提倡的；6、环境因素直接影响疲劳的产生，以及疲劳的加重和减轻；7、单调作业使人易于疲劳；流水线上作业的人员，周而复始地做着单一的、毫无创造的、重复的工作，在调查中，他们突出地反映工作的单调感和工作效率低下；2023/2/547E-mail：ttgnhm@126.com2.4作业时的生理反应——疲劳（续）2.4.4作业疲劳的调查与测定研究疲劳具有十分重要的意义，但目前还研究得非常不够，对于疲劳尚缺乏直接客观的测定评价方法，而常以主观的疲劳感判断疲劳的有无和深浅；测定方法只是间接测定其他生理或心理反应指标，推论疲劳的程度；1、疲劳的调查周身疲劳和局部疲劳可由个人的自觉症状的主诉得以确认，日本产业卫生学会疲劳研究会提供了自觉症状调查表；表1-8、疲劳自觉症状调查表

2023/2/548E-mail：ttgnhm@126.com2、疲劳的测定闪光融合值测定——视觉疲劳能量代谢率测定（耗氧量）限度内的疲劳易于恢复。心率

疲劳越重，氧债越多，心率恢复的越慢。2.4作业时的生理反应——疲劳（续）2023/2/549E-mail：ttgnhm@126.com2.4作业时的生理反应——疲劳（续）2.4.5疲劳与安全生产的关系作业疲劳可使作业者产生一系列精神症状、身体症状和意识症状，这样就必然影响到作业人员的作业行为；1、睡眠休息不足、困倦引起的事故这类事故多见于夜班或长时间作业未得到休息的情况下，而且多为技术性作业事故；如某矿卷扬机司机，白天休息不充分，夜班时打盹，开动卷扬机即进入半睡眠状态，以致造成过卷事故，拉断钢丝绳，大罐坠入井底；2023/2/550E-mail：ttgnhm@126.com2、反应和动作迟钝引起的事故疲劳感越强，人的反应速度越慢，手脚动作越迟钝；例如：某矿井下作业中三名工人因疲劳靠在采场矿壁处休息，两人站立，一人坐位，突然矿壁片帮，坐位工人被打死，站位二人重伤；原因：作业人员在疲劳后不顾及顶、帮检查就停下来休息，有了声响和预兆也反应不灵；2023/2/551E-mail：ttgnhm@126.com例如：井下工作条件恶劣——易疲劳——作业动作粗放简单——抛上摔下；如某矿充填准备工作——省力——减少底部渗水密闭支柱——砂水跑冒——巷道堵塞；煤堆表面冻结——省力——挖空底部——屋檐形煤顶——塌落——压死压伤3、重体力劳动常给作业人员造成一种特殊的心理状态省能心理——违反操作规程；2023/2/552E-mail：ttgnhm@126.com4、环境因素造成的疲劳，导致发生事故重体力劳动容易导致疲劳，而劳动环境不良则更加重了疲劳程度；