Психофизиологические и эргономические основы безопасности

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное 

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия 

Е. Н. КАМЕНСКАЯ

ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ 

ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2019

УДК  504.05(075)
ББК  20.18.я73

К181 

Печатается по решению кафедры экологии и безопасности 

жизнедеятельности Института управления в экономических, 
экологических и социальных системах Южного федерального 

университета (протокол № 5 от 18 декабря 2019 г.)

Рецензенты:

доктор педагогических наук, профессор кафедры общей педагогики 
Таганрогского института им. А. П. Чехова (филиал) «РГЭУ (РИНХ)» 

Л. В. Быкасова 

доктор технических наук, профессор кафедры техносферной безопасности 

и химии ИНЭП ЮФУ Л. П. Милешко

Каменская, Е. Н. 

К181
Психофизиологические и эргономические основы безопасности :

учебное пособие / Е. Н. Каменская ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. – 134 с.

ISBN 978-5-9275-3175-2
В работе рассматриваются микроклиматические условия на рабочем месте и 

средства их оптимизации, психофизиологические и эргономические условия организации и безопасности труда. Подробно освещается таксономия условий труда, негативные факторы производственной среды, тяжесть и напряженность процесса труда и меры защиты. 

Учебное пособие раскрывает основы нормирования параметров микрокли
мата на производстве и позволяет освоить методики определения микроклиматических условий на рабочем месте и оценки тяжести и напряженности трудового 
процесса.

Рекомендуется для студентов всех специальностей.

УДК 504.05(075) 

ББК 20.18.я73

ISBN 978-5-9275-3175-2

© Южный федеральный университет, 2019
© Каменская Е. Н., 2019
© Оформление. Макет. Издательство 

Южного федерального университета, 2019

ВВЕДЕНИЕ

Безопасность человека в производственной сфере определяют условия 

его трудовой деятельности.

В данной работе освещены психофизиологические и эргономические 

условия организации и безопасности труда в производственной среде. Трудовая деятельность человека осуществляется в производственной среде, в 
которой имеются определенные условия, учитывающие специфику его деятельности.  

Основными целями учебного пособия являются: изучение взаимосвязи 

условий жизнедеятельности со здоровьем и производительностью труда, 
микроклиматических условий на рабочем месте, средств оптимизации микроклиматических условий на рабочем месте, эргономических и психофизиологических условий организации  и безопасности труда, принципов, методов и средств организации комфортных условий жизнедеятельности, развитие навыков определения микроклиматических условий в производственной среде и оценки тяжести и напряженности трудового процесса.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Взаимосвязь условий жизнедеятельности со здоровьем 

и производительностью труда

В процессе жизни человек постоянно взаимодействует с окружающей 

его средой, которая представлена природной, техногенной, социальной и 
информационной средами. Гармоничное взаимодействие человека со средой обитания возможно при условии нахождения потоков энергии, вещества и информации в пределах, которые благоприятно воспринимаются человеком и природной средой. 

Негативное взаимодействие в системе «человек – среда обитания» про
является в случае превышения привычных уровней потоков энергии, вещества и информации.

Условия жизнедеятельности – совокупность элементов окружающей 

среды, которые воздействуют на человека. 

Условия жизнедеятельности могут быть:
 благоприятные  (нет вредного воздействия элементов окружающей 

среды на здоровье человека);

 неблагоприятные (вредное воздействие на здоровье человека прояв
ляется).

Условия, в которых осуществляется трудовая деятельность человека, 

оказывают влияние на его производительность труда и качество выпускаемой  продукции.

Сохранение здоровья, повышение уровня использования рабочего вре
мени, продление периода  трудовой активности человека повышают его 
производительность труда.

Оптимизация условий  труда  и  безопасности сотрудника приводит к 

сокращению количества несчастных случаев на производстве, уменьшению 
числа профессиональных заболеваний у сотрудников,  поддержанию их
здоровья на приемлемом уровне и снижению материальных средств, предназначенных для оплаты лечения сотрудников и компенсаций за работу в 
неблагоприятных условиях,  на  оплату программ переподготовки работников.

1.2.  Микроклиматические условия на рабочем месте 

5

1.2.  Микроклиматические условия на рабочем месте

Человек может осуществлять производственную деятельность в поме
щении или на открытом воздухе. В любом случае в рабочей зоне проявляются определенные микроклиматические условия.

Необходимым условием безопасного и эффективного труда является 

обеспечение чистоты воздуха  и  нормальных  микроклиматических условий в рабочей зоне помещений. Микроклиматические условия на производстве зависят от специфики климата и сезонных особенностей территории, где находится предприятие, а также от качества отопления, вентиляции и других факторов.

Человеческий организм на протяжении жизни отводит теплоту в окру
жающую среду. Степень физического напряжения человека влияет на величину его тепловыделений (например, величина тепловыделений в состоянии покоя (85 Дж/с) будет отличаться от величины тепловыделений при 
выполнении тяжелой физической работы (500 Дж/с)). Нормальное функционирование физиологических процессов организма человека находится в 
зависимости от поглощения его тепловыделений средой обитания. Если 
тепловой баланс нарушается (перегрев или переохлаждение организма), то 
это приводит к нарушению трудоспособности человека, развитию у него 
заболеваний. И может привести даже к гибели человека.

Терморегуляция – процессы регулирования выделений тепла человека, 

позволяющие сохранять постоянную температуру его тела.

Таксономия теплового состояния человека: 
 оптимальное (комфортное тепловое состояние человека, длительное 

время сохраняется его высокая  работоспособность); 

 допустимое (незначительное дискомфортное тепловое состояние че
ловека, при котором наблюдаются небольшие локализованные дискомфортные тепловые ощущения, напряжение механизмов терморегуляции
умеренное, возможно понижение работоспособности, но здоровье сохраняется);

 предельно допустимое (дискомфортное тепловое состояние человека, 

при котором  наблюдается существенное напряжение механизмов терморегуляции, понижение работоспособности);

 недопустимое (дискомфортное тепловое состояние человека, при ко
тором проявляется сильное напряжение механизмов терморегуляции).

I. Теоретическая часть

6

Тепловой баланс человека соответствует его нормальному тепловому 

самочувствию. При этом все количество выделенного организмом человека 
тепла полностью поглощается окружающей средой. Тогда температура человека соответствует 36,5 °С.

При конвективном обмене между человеческим телом и средой обита
ния теплота передается в результате воздействия на тело воздуха, излучений окружающих предметов, испарений влаги (выделения потовых желез, 
дыхание человека) и других факторов.

При таком обмене теплота передается перемещающимися частицами

(между человеческим телом и воздухом, который воздействует на поверхность тела). Температурой среды обитания, барометрическим давлением, 
подвижностью воздуха и его влагосодержанием определяется величина и 
направление конвективного обмена.

Одежда человека имеет небольшую теплопроводность, поэтому глав
ную роль при теплообмене играет ток крови, который способствует отдаче 
тепла.

Электромагнитные волны способствуют теплообмену между физиче
скими телами в лучепрозрачной среде. Такой теплообмен называется излучением. Тепловая энергия с поверхности горячего тела преобразуется в лучистую энергию и переходит на холодную поверхность другого тела, где 
преобразуется в тепловую энергию.

Выделение человеческим телом теплоты в среду обитания происходит 

в процессе выведения пота на поверхность тела с помощью потовых желез 
(процесс испарения влаги). Например, если температура воздуха 30 °С, то 
выделение пота у человека соотносится с  тяжестью выполняемых им 
работ. При тяжелых физических нагрузках выделение пота возрастает от 
120 до 570 г/ч.

Количество теплоты, которое передается организмом человека в окру
жающую среду, определяется температурой воздуха и другими факторами 
(интенсивность деятельности человека, скорость движения воздуха, относительная влажность).

При попадании воздуха из окружающей среды в легкие человека про
исходит его насыщение водяными парами. Частота дыхания человека определяется состоянием его организма и физической нагрузкой в определенный момент времени. Теплота, отдаваемая организмом человека при выдохе, определяется его физической нагрузкой, влажностью и температурой 

1.2.  Микроклиматические условия на рабочем месте 

7

вдыхаемого воздуха. К примеру, большая физическая нагрузка человека и 
низкая температура воздуха будут способствовать увеличению отдачи теплоты при выдохе человека.

Тепловое самочувствие человека зависит от температуры среды обита
ния, скорости воздушного потока, относительной влажности воздуха, барометрического давления, температуры окружающих предметов и интенсивности его физической нагрузки.

Микроклимат – комплекс метеорологических показателей, которые 

обеспечивают тепловой обмен между человеческим  телом и средой обитания.

Микроклиматические показатели: температура, скорость воздушного 

потока, относительная влажность, барометрическое давление. Перечисленные параметры микроклимата оказывают существенное влияние на тепловое состояние человека и его работоспособность.

Параметры микроклимата включают температуру, скорость воздушно
го потока, относительную влажность и барометрическое давление. Они 
влияют на тепловое состояние человека и работоспособность. Уменьшение 
температуры окружающей среды негативно влияет на тепловое самочувствие человека (переохлаждение организма). Тепловое состояние человека 
ухудшается при повышении скорости воздушного потока, так как усиливаются конвективный теплообмен и увеличивается объем выделения тепла. 

Увеличение температуры больше + 30 ºС окружающей среды также не
гативно влияет на тепловое самочувствие человека (происходит перегревание организма, снижается его работоспособность). Максимальной температурой воздуха, которую может выдержать человек в течение нескольких 
минут без средств индивидуальной защиты, является температура +116 ºС.

Влажность и скорость движения воздушного потока влияет на самочув
ствие человека. Увеличение относительной влажности способствует меньшему испарению пота и быстрому перегреванию тела. Сочетание высокой 
влажности и температуры воздуха выше 30 °C неблагоприятно влияет на 
работоспособность человека. В данной ситуации наблюдается сильное выделение пота, который не успевает поглощаться окружающей средой в 
процессе испарения. Организм человека не может обеспечить 
не
обходимую теплоотдачу, проявляется сильное напряжение механизмов 
терморегуляции и истощение организма.

I. Теоретическая часть

8

Негативно воздействует на организм человека уменьшение относитель
ной влажности воздуха, так как при этом наблюдается быстрое испарение
влаги со слизистых оболочек, которые могут пересохнуть, растрескаться и
загрязнится патогенными микроорганизмами. Поэтому показатель относительной влажности воздуха должен находиться в интервале от 30 до 70 %, 
если сотрудники длительно находятся в закрытом помещении.

Выделяемые с потом человека, вода и соли должны восполняться. Если 

восполнения не происходит, то наблюдается сгущение крови и проявляются нарушения сердечно-сосудистой системы человека. 

Допустимое снижение веса – организм человека теряет 2–3 % своего 

веса в результате испарения влаги.

Недопустимое снижение веса – в результате обезвоживания организм 

человека теряет:

 6 % своего веса (наблюдаются нарушения умственной деятельности, 

снижение остроты зрения и др.);

 15–20 % своего веса (смерть).  
В процессе выделения пота  организм человека теряет большое количе
ство минеральных солей. Потеря может составлять 0,4–0,6 % поваренной 
соли. Человеческий организм содержит 140 г. поваренной соли. Тяжелая 
физическая нагрузка или неблагоприятный микроклимат инициируют потерю поваренной соли до 60 г. Это может привести к изменению состава 
крови и нарушению сердечно-сосудистой системы человека. Увеличение 
температуры окружающей среды и недостаток воды в организме способствуют разрушению белков и усиленному расходу углеводов и жиров. 

Длительное воздействие на человеческий организм высокой температу
ры воздуха и повышенной влажности вызывает гипертермию (перегревание организма). Увеличение температуры тела человека до плюс 38–40 °C 
характеризуется ухудшением его самочувствия: появлением головной боли, головокружения, слабости, тошноты, рвоты, потерей сознания.

Воздействие на организм человека низкой температуры, повышенной 

влажности и скорости воздушного потока вызывает гипотермию (переохлаждение организма). Умеренный холод приводит к изменениям параметров дыхания. Уменьшается частота дыхания и увеличивается объем 
вдоха. При длительном воздействии холода дыхание человека становится 
неритмичным. Происходит увеличение частоты и объема вдоха, меняется 
углеродный обмен. При этом уменьшение температуры на 1 °C увеличива

1.2.  Микроклиматические условия на рабочем месте 

9

ет обменные процессы в организме на 10 %. При быстром охлаждении 
процессы обмена усиливаются в три раза. Появляется мышечная дрожь, которая способствует переходу всей энергии в теплоту. Такой защитный механизм позволяет на короткий промежуток времени приостановить снижение температуры внутренних органов.

Барометрическое давление существенно влияет на дыхание. Наиболее 

эффективно всасывание кислорода в кровь осуществляется при парциальном давлении кислорода в пределах от 95 до 120 мм рт. ст. Изменение давления от указанного диапазона может привести к затруднению дыхания человека и ухудшению сердечно-сосудистой деятельности. На высоте от 2 до 
3 км (р ≈ 70 мм рт. ст.) насыщение крови кислородом понижается и способствует усилению деятельности сердца и легких. Даже долгое пребывание 
человека в данной зоне не влияет существенно на его здоровье. Поэтому 
она получила название «зона достаточной компенсации».

На высоте 4 км (р ≈ 60 мм рт. ст.) насыщение крови кислородом пони
жается, несмотря на большое содержание кислорода (21 %). Возникает 
кислородное голодание – гипоксия, которое проявляется головной болью, 
головокружением, замедленной реакцией, нарушением работы органов 
слуха и зрения, нарушением обмена веществ.  

Удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом со
храняется до высоты 4 км, а при дыхании чистым кислородом (100 %) – до 
высоты 12 км. Поэтому длительные полеты на летательных аппаратах выше 4 км осуществляются с помощью кислородных масок, герметизации кабин. 

Тепловое самочувствие человека определяется не только воздействием 

на организм основных параметров микроклимата (температуры воздуха, 
скорости воздушного потока, относительной влажности), но дополнительных микроклиматических параметров (теплосодержания, влагосодержания 
и др.).

Теплосодержание воздуха (ккал/кг) при постоянном атмосферном дав
лении – количество тепла, которое находится во влажном воздухе, сухая 
часть которого весит 1 кг.

Абсолютная влажность (г/м3) – масса водяного пара, который находит
ся в 1 м3 воздуха.

Парциальное давление газа (мм рт. ст.), который входит в состав смеси 

(например, давление паров воды в определенном объеме воздуха), называ