第二講（第一章）

體力勞動與生理反應中國礦業大學安全專業課2023/2/51第二講體力勞動與生理反應2.1引言2.2能量代謝及有關概念2.3勞動強度及其分級2.4作業時的生理反應——疲勞2023/2/52E-mail：ttgnhm@126.com引言——本章內容主要是研究人（勞動者）在勞動過程中的生理反應；——這是工業衛生學的基礎勞動創造了人類，是人類最基本的社會活動，也是人類賴以生存的根本保證；勞動的主體是人；人具有主觀能動性，易受外界工作環境、勞動強度以及勞動組織方式等因素的影響；2023/2/53E-mail：ttgnhm@126.com引言工業衛生學的出發點：保護勞動者的健康，研究創造符合工業衛生要求的勞動條件，預防和治療職業疾病，以達到保護工人勞動熱情和安全健康的目的；研究人在勞動過程中的生理反應是保證作業人員健康和安全、提高生產率的基礎工作；2023/2/54E-mail：ttgnhm@126.com體力和腦力勞動都必須付出能量；進行勞動時，人是一個效率不高的“熱機”；了解能量在體內的轉化，進而充分發揮人的勞動效率是一個很重要的問題，是勞動生理學的基礎，也是工業衛生學的基礎；引言2023/2/55E-mail：ttgnhm@126.com本章學習點：體力勞動中的能量代謝；勞動強度及其分級；作業時的生理反應（疲勞）及其與安全生產的關系；2023/2/56E-mail：ttgnhm@126.com2.2能量代謝及有關概念2.2.1能量代謝的概念（1）能量代謝——伴隨著物質的代謝過程同時發生的人體內能量的產生、轉化、貯存和利用的過程稱為能量代謝；盡管難以準確測量和計量，但所有的能量代謝過程都是遵循著物質守恒和能量守恒定律的；物質代謝產生的能量有各種不同的形式（熱、功、物質），它們之間可以相互轉換（有條件的）；2023/2/57E-mail：ttgnhm@126.com能量的生產：人體攝入的營養物質（糖、脂肪、蛋白質）在體內氧化（生物氧化）分解產生能量；糖和脂肪在體內經生物氧化后生成二氧化碳和水，同時產生能量；糖是人體的主要能源，人體所需要的能量約有70%由糖的分解代謝來提供；脂肪則起著儲存和供應能量的作用；2023/2/58E-mail：ttgnhm@126.com含氮的蛋白質，在體內分解成氨基酸以后，經脫氨基或轉氨基作用生成非氮物質，它們和糖、脂肪一樣氧化；脫下的氨基作為尿氮（尿素和NH4+）排出體外。所以，蛋白質在體內的氧化是不完全氧化，見表1-1；蛋白質在體外燃燒時產生的熱量為每克23.42KJ，但在體內氧化時，只產生17.14KJ熱量；1-12023/2/59E-mail：ttgnhm@126.com人體代謝產生的能量中有50％左右直接轉變為熱能用以維持體溫；能量的轉化和儲存另一部分以化學能的形式（三磷酸腺苷ATP）儲存起來，以供給各種生理活動；（45％左右）另有一部分用于合成肌體組織和進行機體的新陳代謝；能量的利用ATP的分解供肌肉收縮對外做功，最終仍然轉變熱能而散于體外；對外做功也可折算為熱量；熱量和能量的本質是一致的；機體每天消耗的能量可以用熱量單位來表示（kJ或kcal）；人體能量來源和消耗可大致用圖1-1表示2023/2/510E-mail：ttgnhm@126.com能量轉化和利用的關鍵物質：ATP2023/2/511E-mail：ttgnhm@126.com能量去路：50%轉為熱能2023/2/512E-mail：ttgnhm@126.com（2）熱價和呼吸商能量代謝計算時，經常會用到以下兩個概念——熱價和呼吸商；熱價——每克營養物質氧化時釋放的熱量，稱為該物質的熱價；某種營養物質氧化時每消耗1升氧所產生的熱叫該物質的氧的熱價；如1g脂肪的熱價為38.87kJ，耗氧1.96L，則其氧的熱價為19.83kJ；2023/2/513E-mail：ttgnhm@126.com呼吸商（RQ＝CO2/O2）機體內產生的CO2量與同一時間內消耗的O2量之比；純葡萄糖的呼吸商為1,其它均小于1；表1-1、產熱量及熱價表2023/2/514E-mail：ttgnhm@126.com2.2.2能量代謝的種類為了便于定量和比較準確地研究人的能量代謝問題，在工業衛生學中將能量代謝分為基礎代謝、安靜代謝和勞動代謝三種；基礎代謝清醒狀態下維持生命所必需消耗的最小能量代謝叫基礎代謝；人在清晨清醒靜臥于18～25℃環境中，并保持精神放松、體位安定，各種生理活動維持在較低水平的代謝量；基礎代謝量用每平方米體表面積、每小時的產熱量來計算的，單位是kJ/（m2·h）；我國不同年齡段人口的正常基礎代謝量如表1－3所列2.2能量代謝及有關概念（續）2023/2/515E-mail：ttgnhm@126.com是人為保持身體平衡及安靜姿態所多消耗的能量；安靜代謝一般是在工作前或工作后進行測定；一般按基礎代謝量的20％估算；注意：安靜狀態時的總代謝量＝1.2×基礎代謝；勞動代謝人為了進行工作或運動，在安靜時能耗量的基礎上增加的代謝量;最緊張的腦力勞動的能量代謝量不會超過基礎代謝量的10％；肌肉活動的能耗量卻可高出基礎代謝的10～25倍；2023/2/516E-mail：ttgnhm@126.com它和體力勞動強度直接相關，對研究勞動管理（工資、定額、勞動制度等）和勞動衛生學是極為重要的；基礎代謝、安靜代謝和勞動代謝三者之間關系如圖所示:2023/2/517E-mail：ttgnhm@126.com勞動時能耗量＝基礎代謝量＋安靜代謝量＋勞動代謝量＝基礎代謝量＋0.2基礎代謝量＋RMR基礎代謝量＝基礎代謝量（1.2＋RMR）勞動強度的評價？2023/2/518E-mail：ttgnhm@126.com盡管勞動代謝與勞動強度呈正相關關系，但如果直接用勞動代謝來評價勞動強度卻往往存在很大個體誤差；原因：人的體質、年齡和體力等差別，從事同等強度的體力勞動所消耗的能量因人而異；如何來消除這種誤差呢？人們發現如果用勞動代謝與基礎代謝的比值來評價某種體力勞動的強度，則誤差要小得多；這一比值稱為能量代謝率（RMR——RelativeMetabolicRate）；表1-4為實測的RMR值2023/2/519E-mail：ttgnhm@126.com2.2.3能量代謝的測定和計算方法1、直接測熱法原理：人體內物質代謝過程中釋放出的能量除做功外，最終都以熱能的形式散于體外；方法：把人置于量熱器中，直接測定人體放散的熱量；理論上可行，但不實用2、間接測熱法原理：因為能量代謝和氣體的代謝之間存在特定的量的聯系，測氣體代謝量就可算出能量代謝量；2.2能量代謝及有關概念（續）2023/2/520E-mail：ttgnhm@126.com間接法就是通過對氧耗量和CO2產生量的測定，計算出產生的熱量；間接測定法又分為開放式和閉合式測定兩種方法，這里介紹開放式測定法；2023/2/521E-mail：ttgnhm@126.com開放式測定法儀器設備:儲氣袋、氣量計和氣體分析器；受試者通過面罩吸入空氣，呼氣時將呼出的氣體收集在貯氣袋時，并用氣體流量計測量呼出的氣量。然后從氣袋中采取呼出的氣樣，測定其中的氧和二氧化碳的濃度（體積百分比）。根據吸入氣體和呼出氣體中的氧和CO2的含量之差及呼氣總量，就可以計算出單位時間內的氧耗量和二氧化碳排出量；此法可測定任何狀態下的能量代謝；2023/2/522E-mail：ttgnhm@126.com間接測定法2023/2/523間接測熱方法評價:直觀、易理解、準確（測準），但需要一定裝備，工作量大，測得不準誤差更大；我國新開發的肺通氣量儀附有新型流量計，可以累計測定呼氣量，完全不用道格拉斯氣袋采取氣樣。德國制造的EDS型心肺能量代謝儀和ER—40型電腦功率車是試驗室測定的最新設備；在實際工作中，常用查表計算法2023/2/524E-mail：ttgnhm@126.com2.2.4作業時氧消耗的動態研究意義：耗氧量→代謝量；概念：作業時人體所需要的氧量取決于勞動強度；耗氧動態→代謝動態；氧需——人體單位時間需氧量叫氧需（Oxygendemand）；或者說勞動一分鐘所需要的氧量叫氧需；安靜時成人為0.2～0.25升/分；勞動時迅速上升；2.2能量代謝及有關概念（續）2023/2/525E-mail：ttgnhm@126.com概念：氧上限——血液在一分鐘內能供給的最大氧量叫氧上限；成年人的氧上限一般不超過3升，經過鍛煉的人可達4升。最大可達4.2升；主要取決于循環系統和呼吸系統的功能限度。所謂氧耗動態，根據氧需和氧上限的關系，可分為如下情況：2023/2/526E-mail：ttgnhm@126.com（1）氧需不超過氧上限在作業剛開始的幾分鐘內，呼吸系統和循環系統還不能滿足氧需，肌肉的活動所需的能量是在缺氧條件下產生的；這一階段氧需和實際供氧量出現了差額，此差值稱氧債；幾分鐘后，呼吸和循環系統活動逐漸加強和適應，氧需得到滿足，即供氧穩定狀態；這樣的作業可維持很長時間；作業結束后，還有一個償還氧債的過程；2023/2/527E-mail：ttgnhm@126.com（2）氧需超過氧上限若勞動強度過大，氧需超過氧上限，機體則將繼續處于供氧不足狀態下作業，肌肉內的貯存物質（主要是糖原）迅速消耗，作業就無法持久；一般成年人的負氧債能力只有10升左右，最大可達15升；作業停止后一段時間內，機體繼續消耗高于安靜代謝的氧以償還氧債，甚至1小時以上才能完全補償；2023/2/528E-mail：ttgnhm@126.com2.3勞動強度及其分級2.3.1勞動強度的概述作業中人在單位時間內做的功和機體代謝能力之比；我們日常所說的輕、重勞動、費力大小，或重工業、輕工業等都不能完全表達勞動強度的含義；Eg:教師、營業員、理發師、廚師等?作業姿勢是強制的，精神非常緊張等，都被列為重勞動和勞累的工作；勞動強度的影響因素：費力大小、工作時間率、工作環境、精神負擔；2023/2/529E-mail：ttgnhm@126.com——靜力作業

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動力作業腦力勞動者、計算機操作人員、儀器監控者等所從事的作業都可歸納為靜力作業，或叫靜態作業（Staticwork）；主要是依靠肌肉的等長收縮來維持一定的體位；靜力作業：特征：能耗水平不高，但卻容易疲勞；難以進行勞動強度等級的劃分，一般放在疲勞中研究；作業（勞動）的分類：2023/2/530E-mail：ttgnhm@126.com動力作業動力作業是靠肌肉等的張力收縮來完成作業動作的，即經常說的體力勞動。主要討論體力勞動及其分級；2023/2/531E-mail：ttgnhm@126.com2.3勞動強度及其分級（續）2.3.2勞動強度的分級勞動強度的大小可以用耗氧量、能量消耗量、能量代謝率等加以衡量；分三級：中等強度作業、大強度作業及極大強度作業；為區分勞動強度大小，將其劃分等級是必要的；（1）按耗氧量進行分級（國外）中等強度作業（指氧需不超過氧上限的作業）中等強度又可分為6級：很輕、輕、中等、重、很重、和極重；2023/2/532E-mail：ttgnhm@126.com各級指標參見表1-5（資料摘自國際勞工局，1983）；2023/2/533E-mail：ttgnhm@126.com大強度作業（指氧需超過氧上限的作業）即在氧債大量積累的情況下作業；如負重爬坡、手工揮鎬或鍛打；這種作業只能持續10分鐘，不會更長；極大強度作業指完全無氧的條件下的作業；短跑、游泳比賽，持續時間不超過2min；大強度作業和無氧作業不進行勞動強度分級；（2）按能量消耗量進行分級1升氧的熱價約20～21kJ,乘以耗氧量即為能耗量；無實質性意義；2023/2/534E-mail：ttgnhm@126.com表1-6是日本學者研究的分級，把勞動強度分為5級；（3）按RMR進行分級（4）體力勞動強度分級國家標準（GB3689—83）中國醫學科學研究院勞動衛生研究所調查測定262個工種的勞動工時、能量代謝和疲勞感等指標，經過綜合分析研究后提出了這一標準；2023/2/535E-mail：ttgnhm@126.comI=3T+7M勞動強度指數I的計算公式：式中：I——勞動強度指數；M——8小時工作日平均能量代謝率；T——凈勞動時間率；2023/2/536E-mail：ttgnhm@126.com2.4作業時的生理反應——疲勞2.4.1概述勞動作業時人體對氧的需要量大增，代謝量也隨之增大，產生的能量供機體各部分做功使用，同時迅速排出大量代謝產物，使得人體內各系統均發生了變化。人對這些變化的直接感受（反應）就是疲勞；作業疲勞是勞動生理的一種正常表現；人們之所以重視對疲勞的研究，一是因為它的復雜性（涉及生理和心理兩個方面原因），二是因為它的重要性（安全——事故；管理——質量、效率；衛生——健康、積勞成疾）；2023/2/537E-mail：ttgnhm@126.com2.4作業時的生理反應——疲勞（續）2.4.2疲勞的概念與分類一般是指經過一定量的勞動（活動）以后，人體的某些生理機能出現明顯下降，不能保持原有作業能力的一種綜合表現；1、疲勞的概念當人體出現疲勞時，人就會在主觀上也表現出疲勞感；但疲勞和疲勞感又是有區別的；疲勞一般是生理指標，比較客觀；疲勞感通常是心理指標，帶有很強的主觀因素；誰先出現，可因人因事而異；2023/2/538E-mail：ttgnhm@126.com在正常狀態下，從主觀上出現疲勞感到完全筋疲力盡需要一個時間過程；所以說正常情況下應該是先有疲勞感，這樣有助于預防機體過勞；是人身體的保護機制；實際工作中有兩種較極端情況：一種是對工作厭倦、缺乏認識和興趣而不安心工作，疲勞感過早出現；另一種是對工作具有高度興趣和責任感，或有所追求則疲勞感出現在生理疲勞發生很長時間后；（廢寢忘食，不知疲倦）精神可嘉，但不利健康；2023/2/539E-mail：ttgnhm@126.com一種劃分方法是按疲勞出現的快慢分為急性、亞急性和慢性疲勞；2、疲勞的分類慢性疲勞是現代人的一種常見病（慢性疲勞綜合癥），多伴有心理因素，尤其對腦力勞動者，長期勞累以致心力交瘁，甚至死于慢性疲勞，實際上已超出疲勞概念的范疇；另一種劃分方法是將疲勞分為肉體疲勞（生理疲勞，體力勞動為主的人）和精神疲勞（心理疲勞，腦力勞動為主的人）；2023/2/540E-mail：ttgnhm@126.com（1）個別器官疲勞詳細區分為五種類型：如計算機操作人員的肩肘痛、眼疲勞；打字、刻蠟紙工人的手指、腕疲勞等；（2）全身性疲勞全身動作，進行較繁重的勞動導致作業能力下降、錯誤增多，反應遲鈍等；（3）智力疲勞緊張的腦力勞動引起的頭昏腦脹、全身乏力、肌肉松馳等、嗜睡或失眠等；2、疲勞的分類2023/2/541E-mail：ttgnhm@126.com（4）技術性疲勞常見于體腦并用的勞動，如駕駛汽車，教師上課，畢業設計時手工繪圖等，表現為頭昏腦脹、嗜睡、失眠或腰腿疼痛；（5）心理性疲勞單調的作業內容很容易引起心理性疲勞；例如：監視儀表的工人，表面上坐在那里“悠閑自在”，實際上并不輕松。信號率越低越容易疲勞，使警覺性下降。這時體力上并不疲勞，而是大腦皮層的某一部位經常興奮引起的抑制。例：高速公路事故，坐車易睡覺等；2023/2/542E-mail：ttgnhm@126.com除此以外，還有所謂的周期性疲勞；根據疲勞出現的周期長短，又可分為年周期性疲勞和月、周、日的周期性疲勞；例如：工人在春節休假以后剛上班的頭幾天，作業能力總是低水平的，而且主觀上有明顯的疲勞感，似乎沒有充分的恢復體力。體力勞動強度越大，上述感覺就越突出；又如：作業人員在周初感到不適應緊張的工作（尤其是工作在流水線上的作業人員），周末則有明顯的疲勞感；上述諸例中，體力疲勞是基礎，但明顯地都具有心理因素的影響；2023/2/543E-mail：ttgnhm@126.com2.4作業時的生理反應——疲勞（續）2.4.3疲勞的一些規律1、青年作業人員作業中產生的疲勞較老年人小得多，而且易于恢復；生理學解釋，因為青年人的心血管和呼吸系統比老年人旺盛得多，供血、供氧能力強；某些強度大的作業不適于老年人干；2023/2/544E-mail：ttgnhm@126.com2、疲勞可以恢復；年輕人比年老人恢復得快；體力上的疲勞比精神上的疲勞恢復得快；心理上的疲勞常與心理狀態同步存在、同步消失；所以，對于厭煩工作的人，對其采取必要的規勸和批評教育是必要的；（調動員工的積極性）2023/2/545E-mail：ttgnhm@126.com3、疲勞有一定的積累效應；未完全恢復的疲勞可在一定程度上繼續存在到次日；4、人對疲勞有一定的適應能力；例如：相同勞動強度的工作連續做幾天，后面幾天的疲勞感覺就不象開始時那樣了，反而不覺得累了；5、在生理周期的低潮期發生的疲勞的自我感受較重，相反在高潮期較輕；2023/2/546E-mail：ttgnhm@126.com例如：噪聲可加重甚至引起疲勞，而優美的音樂可舒張血管、松弛緊張的情緒而減輕疲勞；所以，在某些作業過程中，休息時間和下班后聽聽音樂是很值得提倡的；6、環境因素直接影響疲勞的產生，以及疲勞的加重和減輕；7、單調作業使人易于疲勞；流水線上作業的人員，周而復始地做著單一的、毫無創造的、重復的工作，在調查中，他們突出地反映工作的單調感和工作效率低下；2023/2/547E-mail：ttgnhm@126.com2.4作業時的生理反應——疲勞（續）2.4.4作業疲勞的調查與測定研究疲勞具有十分重要的意義，但目前還研究得非常不夠，對于疲勞尚缺乏直接客觀的測定評價方法，而常以主觀的疲勞感判斷疲勞的有無和深淺；測定方法只是間接測定其他生理或心理反應指標，推論疲勞的程度；1、疲勞的調查周身疲勞和局部疲勞可由個人的自覺癥狀的主訴得以確認，日本產業衛生學會疲勞研究會提供了自覺癥狀調查表；表1-8、疲勞自覺癥狀調查表

2023/2/548E-mail：ttgnhm@126.com2、疲勞的測定閃光融合值測定——視覺疲勞能量代謝率測定（耗氧量）限度內的疲勞易于恢復。心率

疲勞越重，氧債越多，心率恢復的越慢。2.4作業時的生理反應——疲勞（續）2023/2/549E-mail：ttgnhm@126.com2.4作業時的生理反應——疲勞（續）2.4.5疲勞與安全生產的關系作業疲勞可使作業者產生一系列精神癥狀、身體癥狀和意識癥狀，這樣就必然影響到作業人員的作業行為；1、睡眠休息不足、困倦引起的事故這類事故多見于夜班或長時間作業未得到休息的情況下，而且多為技術性作業事故；如某礦卷揚機司機，白天休息不充分，夜班時打盹，開動卷揚機即進入半睡眠狀態，以致造成過卷事故，拉斷鋼絲繩，大罐墜入井底；2023/2/550E-mail：ttgnhm@126.com2、反應和動作遲鈍引起的事故疲勞感越強，人的反應速度越慢，手腳動作越遲鈍；例如：某礦井下作業中三名工人因疲勞靠在采場礦壁處休息，兩人站立，一人坐位，突然礦壁片幫，坐位工人被打死，站位二人重傷；原因：作業人員在疲勞后不顧及頂、幫檢查就停下來休息，有了聲響和預兆也反應不靈；2023/2/551E-mail：ttgnhm@126.com例如：井下工作條件惡劣——易疲勞——作業動作粗放簡單——拋上摔下；如某礦充填準備工作——省力——減少底部滲水密閉支柱——砂水跑冒——巷道堵塞；煤堆表面凍結——省力——挖空底部——屋檐形煤頂——塌落——壓死壓傷3、重體力勞動常給作業人員造成一種特殊的心理狀態省能心理——違反操作規程；2023/2/552E-mail：ttgnhm@126.com4、環境因素造成的疲勞，導致發生事故重體力勞動容易導致疲勞，而勞動環境不良則更加重了疲勞程度；