Иако људска бића поседују значајну способност компензације топлотног стреса који се природно јавља, многа професионална окружења и/или физичке активности излажу раднике топлотном оптерећењу које је толико превелико да угрожава њихово здравље и продуктивност. У овом чланку су описане различите технике које се могу користити за минимизирање инциденције топлотних поремећаја и смањење озбиљности случајева када до њих дође. Интервенције се сврставају у пет категорија: максимизирање топлотне толеранције међу изложеним особама, обезбеђивање правовремене замене изгубљене течности и електролита, промена радних пракси како би се смањило топлотно оптерећење, инжењерска контрола климатских услова и употреба заштитне одеће.
Факторе ван радног места који могу утицати на топлотну толеранцију не треба занемарити у процени обима изложености и последично у изради превентивних стратегија. На пример, укупно физиолошко оптерећење и потенцијална подложност топлотним поремећајима биће много већи ако се топлотни стрес настави током ван радног времена кроз рад на другом послу, напорне активности у слободно време или живот у бескрајно врућим просторијама. Поред тога, статус ухрањености и хидратација могу одражавати обрасце јела и пијења, који се такође могу променити у зависности од сезоне или верских обреда.
Максимизирање индивидуалне топлотне толеранције
Кандидати за вруће занате треба да буду генерално здрави и да поседују одговарајуће физичке особине за посао који треба обавити. Гојазност и кардиоваскуларне болести су стања која повећавају ризик, а појединцима са историјом претходних необјашњивих или понављајућих топлотних болести не би требало да се додељују задаци који укључују озбиљан топлотни стрес. Различите физичке и физиолошке карактеристике које могу утицати на толеранцију топлоте су дискутоване у наставку и спадају у две опште категорије: инхерентне карактеристике које су ван контроле појединца, као што су величина тела, пол, етничка припадност и старост; и стечене карактеристике, које су барем делимично подложне контроли и укључују физичку спремност, аклиматизацију на топлоту, гојазност, здравствена стања и самоиндуковани стрес.
Раднике треба информисати о природи топлотног стреса и његовим штетним ефектима, као ио заштитним мерама на радном месту. Треба их научити да толеранција на топлоту у великој мери зависи од пијења довољно воде и уравнотежене исхране. Поред тога, раднике треба поучити о знацима и симптомима топлотних поремећаја, који укључују вртоглавицу, несвестицу, недостатак даха, лупање срца и екстремну жеђ. Такође треба да науче основе прве помоћи и где да позову помоћ када препознају ове знакове код себе или код других.
Менаџмент треба да имплементира систем за пријављивање инцидената у вези са топлотом на раду. Појава топлотних поремећаја код више особа – или више пута код једне особе – често је упозорење на озбиљне невоље које предстоје и указује на потребу хитне процене радног окружења и преиспитивања адекватности превентивних мера.
Људске особине које утичу на адаптацију
Димензије тела. Деца и веома мали одрасли суочавају се са две потенцијалне недостатке за рад у врућим срединама. Прво, спољашњи наметнути рад представља веће релативно оптерећење за тело са малом мишићном масом, изазивајући већи пораст унутрашње телесне температуре и бржи почетак замора. Поред тога, већи однос површине и масе малих људи може бити недостатак у екстремно топлим условима. Ови фактори заједно могу да објасне зашто је утврђено да су мушкарци који теже мање од 50 кг изложени повећаном ризику од топлотних болести у активностима дубоког рударства.
Род. Чинило се да су ране лабораторијске студије на женама показале да су оне биле релативно нетолерантне на рад на врућини, у поређењу са мушкарцима. Међутим, сада препознајемо да се скоро све разлике могу објаснити у смислу величине тела и стеченог нивоа физичке спремности и аклиматизације на топлоту. Међутим, постоје мање полне разлике у механизмима дисипације топлоте: већа максимална стопа знојења код мушкараца може побољшати толеранцију на екстремно вруће и суво окружење, док су женке боље способне да потисну прекомерно знојење и стога штеде воду из тела, а тиме и топлоту у врућим, влажним срединама. . Иако је менструални циклус повезан са променом базалне телесне температуре и незнатно мења терморегулаторне одговоре код жена, ова физиолошка прилагођавања су превише суптилна да би утицала на толеранцију топлоте и терморегулаторну ефикасност у стварним радним ситуацијама.
Када се узме у обзир индивидуална грађа и кондиција, мушкарци и жене су у суштини слични у својим одговорима на топлотни стрес и њиховој способности да се аклиматизују на рад у врућим условима. Из тог разлога, избор радника за вруће послове треба да буде заснован на индивидуалном здравственом и физичком капацитету, а не на полу. Веома мале или седеће особе оба пола ће показати лошу толеранцију за рад на врућини.
Утицај трудноће на толеранцију жене на топлоту није јасан, али измењени нивои хормона и повећани циркулаторни захтеви фетуса код мајке могу повећати њену подложност несвестици. Чини се да тешка хипертермија мајке (прегријавање) због болести повећава учесталост феталних малформација, али нема доказа о сличном ефекту топлотног стреса на послу.
Етницитет. Иако су различите етничке групе настале у различитим климатским условима, мало је доказа о инхерентним или генетским разликама у одговору на топлотни стрес. Чини се да сви људи функционишу као тропске животиње; њихова способност да живе и раде у низу термичких услова одражава адаптацију кроз сложено понашање и развој технологије. Привидне етничке разлике у одговору на топлотни стрес вероватно се односе на величину тела, индивидуалну животну историју и статус ухрањености, а не на инхерентне особине.
Старост. Индустријска популација генерално показује постепени пад толеранције на топлоту након 50. године. Постоје неки докази о обавезном смањењу кожне вазодилатације (ширењу шупљине крвних судова коже) и максималног знојења у зависности од старости, али већина промена се може приписати променама у начину живота које смањују физичку активност и повећавају акумулацију телесне масти. Старост не нарушава толеранцију на топлоту или способност аклиматизације ако особа одржава висок ниво аеробне кондиције. Међутим, старије популације су подложне све већој инциденци кардиоваскуларних болести или других патологија које могу нарушити индивидуалну толеранцију на топлоту.
Физичка кондиција. Максимални аеробни капацитет (ВО2 Мак) је вероватно најјача појединачна детерминанта способности појединца да обавља континуирани физички рад у врућим условима. Као што је горе наведено, рани налази групних разлика у толеранцији на топлоту који су приписани полу, раси или старости сада се посматрају као манифестације аеробног капацитета и топлотне аклиматизације.
Индукција и одржавање високог радног капацитета захтевају понављајуће изазове за систем транспорта кисеоника у телу кроз енергичне вежбе у трајању од најмање 30 до 40 минута, 3 до 4 дана у недељи. У неким случајевима активност на послу може обезбедити неопходну физичку обуку, али већина индустријских послова је мање напорна и захтевају допуну кроз редован програм вежбања за оптималну кондицију.
Губитак аеробног капацитета (детренинг) је релативно спор, тако да викенди или одмори од 1 до 2 недеље изазивају само минималне промене. Озбиљни пад аеробног капацитета је вероватније да ће се десити током недеља или месеци када повреда, хронична болест или други стрес доведу до промене начина живота појединца.
Топлотна аклиматизација. Аклиматизација на рад по врућини може умногоме проширити људску толеранцију на такав стрес, тако да задатак који је у почетку изван могућности неаклиматизоване особе може постати лакши посао након периода постепеног прилагођавања. Појединци са високим нивоом физичке спремности углавном показују делимичну аклиматизацију на топлоту и способни су да заврше процес брже и са мање стреса од седентарних особа. Сезона такође може утицати на време које се мора дозволити за аклиматизацију; радници који се ангажују током лета можда су већ делимично аклиматизовани на топлоту, док ће за запошљавање током зиме бити потребан дужи период прилагођавања.
У већини ситуација, аклиматизација се може индуковати постепеним увођењем радника у врући задатак. На пример, нови регрут може бити распоређен на врући посао само ујутру или на периоде који се постепено повећавају током првих неколико дана. Таква аклиматизација на послу треба да се одвија под строгим надзором искусног особља; нови радник треба да има сталну дозволу да се повуче у хладније услове сваки пут када се појаве симптоми нетолеранције. Екстремни услови могу оправдати формални протокол прогресивног излагања топлоти, као што је онај који се користи за раднике у јужноафричким рудницима злата.
Одржавање пуне топлотне аклиматизације захтева излагање раду на топлоти три до четири пута недељно; нижа фреквенција или пасивно излагање топлоти имају много слабији ефекат и могу дозволити постепено опадање топлотне толеранције. Међутим, слободни викенди немају мерљив утицај на аклиматизацију. Прекид излагања током 2 до 3 недеље ће узроковати губитак већине аклиматизације, иако ће се неке задржати код особа изложених врућем времену и/или редовним аеробним вежбама.
Гојазност. Висок садржај телесне масти има мали директан утицај на терморегулацију, пошто расипање топлоте на кожи укључује капиларе и знојне жлезде које леже ближе површини коже него поткожни масни слој коже. Међутим, гојазне особе су хендикепиране због вишка телесне тежине јер сваки покрет захтева већи мишићни напор и самим тим ствара више топлоте него код мршаве особе. Поред тога, гојазност често одражава неактиван начин живота са резултујућим нижим аеробним капацитетом и одсуством аклиматизације на топлоту.
Здравствена стања и други стресови. Толерантност радника на топлоту у датом дану може бити нарушена различитим условима. Примери укључују фебрилну болест (вишу телесну температуру од нормалне), недавну имунизацију или гастроентеритис са повезаним поремећајем равнотеже течности и електролита. Стања коже као што су опекотине од сунца и осип могу ограничити способност лучења зноја. Поред тога, подложност топлотној болести може бити повећана лековима који се издају на рецепт, укључујући симпатомиметике, антихолинергике, диуретике, фенотиазине, цикличне антидепресиве и инхибиторе моноамин-оксидазе.
Алкохол је чест и озбиљан проблем међу онима који раде на врућини. Алкохол не само да омета унос хране и воде, већ делује и као диуретик (повећано мокрење) као и узнемирујуће. Штетни ефекти алкохола се протежу много сати након узимања. Алкохоличари који пате од топлотног удара имају далеко већу стопу морталитета од неалкохолних пацијената.
Орална замена воде и електролита
Хидратација. Испаравање зноја је главни пут за расипање телесне топлоте и постаје једини могући механизам хлађења када температура ваздуха пређе телесну температуру. Потребе за водом се не могу смањити обуком, већ само снижавањем топлотног оптерећења радника. Губитак воде и рехидрација људи су опсежно проучавани последњих година, а сада је доступно више информација.
Човек од 70 кг може да се зноји брзином од 1.5 до 2.0 л/х неограничено, а могуће је да радник током дана у изузетно топлој средини изгуби неколико литара или до 10% телесне тежине. Такав губитак би био онеспособљен осим ако се бар део воде не замени током радне смене. Међутим, пошто апсорпција воде из црева достиже максимум од око 1.5 л/х током рада, веће стопе знојења ће изазвати кумулативну дехидрацију током дана.
Пијење да би се задовољила жеђ није довољно да се особа добро хидрира. Већина људи не постане свесна жеђи све док не изгуби 1 до 2 л телесне воде, а особе које су високо мотивисане за тежак посао могу да доживе губитке од 3 до 4 л пре него што их јака жеђ натера да стану и пију. Парадоксално, дехидрација смањује способност апсорпције воде из црева. Због тога се радници у врућим занатима морају едуковати о важности пијења довољно воде током рада и континуиране издашне рехидрације током ван радног времена. Такође их треба научити вредности „прехидрације“ – конзумирања великог напитка воде непосредно пре почетка озбиљног топлотног стреса – пошто топлота и вежба спречавају тело да елиминише вишак воде у урину.
Менаџмент мора да обезбеди лак приступ води или другим одговарајућим пићима који подстичу рехидрацију. Било која физичка или процедурална препрека за пиће ће подстаћи „добровољну“ дехидрацију која предиспонира топлотну болест. Следећи детаљи су витални део сваког програма за одржавање хидратације:
- Сигурна, укусна вода мора бити лоцирана у кругу од неколико корака од сваког радника или се мора доносити раднику сваког сата—чешће у најстреснијим условима.
- Треба обезбедити санитарне чаше за пиће, јер је скоро немогуће рехидрирати из чесме.
- Посуде за воду морају бити засјењене или охлађене на 15 до 20ºЦ (ледена пића нису идеална јер имају тенденцију да инхибирају унос).
Ароме се могу користити за побољшање прихватања воде. Међутим, пића која су популарна јер „сјеку“ жеђ се не препоручују, јер инхибирају унос пре него што се рехидрација заврши. Из тог разлога је боље понудити воду или разблажене, ароматизоване напитке и избегавати газирање, кофеин и пића са великом концентрацијом шећера или соли.
Исхрана. Иако је зној хипотоничан (мањи садржај соли) у поређењу са крвним серумом, високе стопе знојења укључују континуирани губитак натријум хлорида и мале количине калијума, који се морају заменити свакодневно. Поред тога, рад на топлоти убрзава промет елемената у траговима укључујући магнезијум и цинк. Сви ови есенцијални елементи би нормално требало да се добијају из хране, тако да раднике у врућим занатима треба подстицати да једу добро избалансиране оброке и избегавају да замењују слаткише или грицкалице, којима недостају важне нутритивне компоненте. Неке дијете у индустријализованим земљама укључују високе нивое натријум хлорида, и мало је вероватно да ће радници на таквој исхрани развити дефицит соли; али друге, традиционалније дијете можда не садрже довољно соли. Под неким условима може бити неопходно да послодавац обезбеди слане ужине или другу допунску храну током радне смене.
Индустријализоване земље виде повећану доступност „спортских напитака“ или „утолитеља жеђи“ који садрже натријум хлорид, калијум и угљене хидрате. Витална компонента сваког напитка је вода, али електролитна пића могу бити корисна код особа које су већ развиле значајну дехидрацију (губитак воде) у комбинацији са осиромашењем електролита (губитак соли). Ова пића углавном имају висок садржај соли и треба их помешати са једнаким или већим количинама воде пре конзумирања. Много економичнија смеша за оралну рехидрацију може се направити по следећем рецепту: у један литар воде, погодне за пиће, додати 40 г шећера (сахарозе) и 6 г соли (натријум хлорида). Радницима не треба давати таблете соли, јер се оне лако злоупотребљавају, а предозирање доводи до гастроинтестиналних тегоба, повећаног излучивања мокраће и веће подложности топлотним обољењима.
Модификоване радне праксе
Заједнички циљ модификације радних пракси је да се смањи временско просечно излагање топлотном стресу и да се оно доведе у прихватљиве границе. Ово се може постићи смањењем физичког оптерећења наметнутог поједином раднику или заказивањем одговарајућих пауза за термички опоравак. У пракси, максимална временска просечна производња метаболичке топлоте је ефективно ограничена на око 350 В (5 кцал/мин) јер тежи рад изазива физички замор и потребу за сразмерним паузама за одмор.
Индивидуални нивои напора могу се смањити смањењем спољашњег рада као што је подизање, и ограничавањем потребне локомоције и статичке напетости мишића, као што је она повезана са незгодним држањем. Ови циљеви се могу постићи оптимизацијом дизајна задатака према ергономским принципима, обезбеђивањем механичких помагала или поделом физичког напора на више радника.
Најједноставнији облик модификације распореда је омогућавање индивидуалног самосталног темпа. Индустријски радници који обављају познати задатак у благој клими ће се такмичити брзином која производи ректалну температуру од око 38°Ц; наметање топлотног стреса доводи до тога да добровољно успоравају радни темпо или праве паузе. Ова способност добровољног прилагођавања брзине рада вероватно зависи од свести о кардиоваскуларном стресу и умору. Људска бића не могу свесно да открију повишење телесне температуре; уместо тога, они се ослањају на температуру коже и влажност коже да би проценили топлотну нелагодност.
Алтернативни приступ измени распореда је усвајање прописаних циклуса рада и одмора, где менаџмент одређује трајање сваке радне борбе, дужину паузе за одмор и очекивани број понављања. Термални опоравак траје много дуже од периода потребног за смањење брзине дисања и срчане фреквенције изазване радом: за снижавање основне температуре на ниво мировања потребно је 30 до 40 минута у хладном и сувом окружењу и траје дуже ако особа мора да се одмара у врућим условима или док носи заштитну одећу. Ако је потребан сталан ниво производње, онда се наизменичне екипе радника морају узастопно распоредити на врући посао, након чега следи опоравак, при чему последњи укључује или одмор или седеће послове који се обављају на хладном месту.
Контрола времена
Да трошкови нису предмет, сви проблеми топлотног стреса могли би се решити применом инжењерских техника за претварање непријатељског радног окружења у гостољубиво. У зависности од специфичних услова радног места и расположивих ресурса може се користити широк спектар техника. Традиционално, вруће индустрије се могу поделити у две категорије: У топло-сушеним процесима, као што су топљење метала и производња стакла, радници су изложени веома топлом ваздуху у комбинацији са јаким топлотним оптерећењем зрачењем, али такви процеси додају мало влаге у ваздух. Насупрот томе, топло-влажне индустрије као што су текстилне фабрике, производња папира и рударство укључују мање екстремно загревање, али стварају веома високу влажност због влажних процеса и паре која излази.
Најекономичније технике контроле животне средине обично укључују смањење преноса топлоте из извора у животну средину. Врући ваздух се може испустити ван радног простора и заменити свежим ваздухом. Вруће површине се могу прекрити изолацијом или дати рефлектујућим премазима како би се смањила емисија топлоте, истовремено чувајући топлоту која је потребна за индустријски процес. Друга линија одбране је велика вентилација радног простора како би се обезбедио снажан проток спољашњег ваздуха. Најскупља опција је клима уређај за хлађење и сушење атмосфере на радном месту. Иако снижавање температуре ваздуха не утиче на пренос топлоте зрачења, оно помаже да се смањи температура зидова и других површина које могу бити секундарни извори конвективног и радијационог грејања.
Када се укупна контрола животне средине покаже непрактичном или неекономичном, можда ће бити могуће побољшати топлотне услове у локалним радним подручјима. У оквиру већег радног простора могу бити обезбеђена климатизована кућишта или се на одређеној радној станици може обезбедити проток хладног ваздуха („тачкасто хлађење“ или „ваздушни туш“). Локални или чак преносиви рефлектујући штит може бити постављен између радника и извора топлоте зрачења. Алтернативно, савремене инжењерске технике могу дозволити изградњу удаљених система за контролу врућих процеса, тако да радници не морају да трпе рутинску изложеност високо стресном топлотном окружењу.
Тамо где је радно место проветрено спољним ваздухом или постоји ограничен капацитет климатизације, топлотни услови ће одражавати климатске промене, а нагли пораст спољне температуре и влажности ваздуха може подићи топлотни стрес до нивоа који превазилази толеранцију радника на топлоту. На пример, пролећни топлотни талас може изазвати епидемију топлотних болести међу радницима који још нису аклиматизовани на топлоту као што би били лети. Управа стога треба да имплементира систем за предвиђање промена топлотног стреса у вези са временским приликама како би се могле предузети правовремене мере предострожности.
Заштитна одећа
Рад у екстремним термичким условима може захтевати личну термичку заштиту у виду специјализоване одеће. Пасивну заштиту пружају изолациона и рефлектујућа одећа; сама изолација може заштитити кожу од топлотних пролазних појава. Рефлектујуће кецеље се могу користити за заштиту особља које ради суочено са ограниченим извором зрачења. Ватрогасци који морају да се носе са пожарима изузетно врућег горива носе одела која се називају „бункери“, која комбинују тешку изолацију од врућег ваздуха са алуминијумском површином која рефлектује топлоту зрачења.
Други облик пасивне заштите је ледени прслук, који је пун бљузгавице или замрзнутих пакетића леда (или сувог леда) и носи се преко поткошуље како би се спречило непријатно хлађење коже. Промена фазе леда који се топи апсорбује део метаболичког и топлотног оптерећења животне средине из покривеног подручја, али лед се мора заменити у редовним интервалима; што је топлотно оптерећење веће, то се лед мора чешће заменити. Ледени прслуци су се показали најкориснијим у дубоким рудницима, бродским стројарницама и другим веома врућим, влажним срединама где се може организовати приступ замрзивачима.
Активну термичку заштиту обезбеђује одећа хлађена ваздухом или течношћу која покрива цело тело или неки његов део, обично торзо, а понекад и главу.
Ваздушно хлађење. Најједноставнији системи се вентилирају околним, амбијенталним ваздухом или компримованим ваздухом хлађеним експанзијом или пролазом кроз вортекс уређај. Потребне су велике количине ваздуха; минимална брзина вентилације за запечаћено одело је око 450 л/мин. Хлађење ваздухом се теоретски може одвијати конвекцијом (промена температуре) или испаравањем зноја (промена фазе). Међутим, ефикасност конвекције је ограничена ниском специфичном топлотом ваздуха и потешкоћама у њеној испоруци на ниским температурама у врућем окружењу. Већина одеће са ваздушним хлађењем стога ради путем хлађења испаравањем. Радник доживљава умерени топлотни стрес и пратећу дехидрацију, али је у стању да терморегулише кроз природну контролу брзине знојења. Ваздушно хлађење такође повећава удобност кроз своју тенденцију да суши доње рубље. Недостаци укључују (1) потребу за повезивањем субјекта са извором ваздуха, (2) већи део одеће за дистрибуцију ваздуха и (3) потешкоће са испоруком ваздуха до удова.
Течно хлађење. Ови системи циркулишу мешавину воде и антифриза кроз мрежу канала или малих цеви, а затим враћају загрејану течност у хладњак који уклања топлоту додату током проласка преко тела. Брзина циркулације течности је обично реда величине 1 л/мин. Расхладни елемент може распршити топлотну енергију у околину кроз испаравање, топљење, хлађење или термоелектричне процесе. Одећа хлађена течношћу нуди далеко већи потенцијал хлађења од ваздушних система. Одело са пуном покривеношћу повезано са адекватним хладњаком може уклонити сву метаболичку топлоту и одржати топлотну удобност без потребе за знојењем; такав систем користе астронаути који раде ван своје летелице. Међутим, тако моћан механизам за хлађење захтева неку врсту система контроле удобности који обично укључује ручно подешавање вентила који пребацује део циркулишуће течности поред хладњака. Системи са хлађењем течношћу могу се конфигурисати као руксак да обезбеде континуирано хлађење током рада.
Сваки уређај за хлађење који додаје тежину и запремину људском телу, наравно, може ометати рад при руци. На пример, тежина леденог прслука значајно повећава метаболичке трошкове кретања и стога је најкориснија за лагани физички рад као што је стајање на сату у врућим одељцима. Системи који везују радника за хладњак су непрактични за многе врсте посла. Повремено хлађење може бити корисно када радници морају да носе тешку заштитну одећу (као што су хемијска заштитна одела) и не могу да носе хладњак или да буду везани док раде. Скидање одела за сваку паузу за одмор одузима много времена и укључује могућу изложеност токсичности; под овим условима, једноставније је да радници носе одећу за хлађење која је причвршћена за хладњак само током одмора, омогућавајући термички опоравак у иначе неприхватљивим условима.