第2講.體力勞動與生理反應

第二講（第一章）

體力勞動與生理反應中國礦業(yè)大學安全專業(yè)課2023/10/171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(yè)時的生理反應——疲勞2023/10/172E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com引言——本章內(nèi)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(yè)衛(wèi)生學的基礎勞動創(chuàng)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(huán)境、勞動強度以及勞動組織方式等因素的影響；2023/10/173E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com引言工業(yè)衛(wèi)生學的出發(fā)點：保護勞動者的健康，研究創(chuàng)造符合工業(yè)衛(wèi)生要求的勞動條件，預防和治療職業(yè)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(yè)人員健康和安全、提高生產(chǎn)率的基礎工作；2023/10/174E-mail：ttgnhm@126.com：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(nèi)的轉(zhuǎn)化，進而充分發(fā)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(yè)衛(wèi)生學的基礎；引言2023/10/175E-mail：ttgnhm@126.com：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(yè)時的生理反應（疲勞）及其與安全生產(chǎn)的關系；2023/10/176E-mail：ttgnhm@126.com：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(zhì)的代謝過程同時發(fā)生的人體內(nèi)能量的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)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(zhì)守恒和能量守恒定律的；物質(zhì)代謝產(chǎn)生的能量有各種不同的形式（熱、功、物質(zhì)），它們之間可以相互轉(zhuǎn)換（有條件的）；2023/10/177E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com能量的生產(chǎn)：人體攝入的營養(yǎng)物質(zhì)（糖、脂肪、蛋白質(zhì)）在體內(nèi)氧化（生物氧化）分解產(chǎn)生能量；糖和脂肪在體內(nèi)經(jīng)生物氧化后生成二氧化碳和水，同時產(chǎn)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；2023/10/178E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com含氮的蛋白質(zhì)，在體內(nèi)分解成氨基酸以后，經(jīng)脫氨基或轉(zhuǎn)氨基作用生成非氮物質(zhì)，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(zhì)在體內(nèi)的氧化是不完全氧化，見表1-1；蛋白質(zhì)在體外燃燒時產(chǎn)生的熱量為每克23.42KJ，但在體內(nèi)氧化時，只產(chǎn)生17.14KJ熱量；1-12023/10/179E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com人體代謝產(chǎn)生的能量中有50％左右直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苡靡跃S持體溫；能量的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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2023/10/1710E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com能量轉(zhuǎn)化和利用的關鍵物質(zhì)：ATP2023/10/1711E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com能量去路：50%轉(zhuǎn)為熱能2023/10/1712E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com（2）熱價和呼吸商能量代謝計算時，經(jīng)常會用到以下兩個概念——熱價和呼吸商；熱價——每克營養(yǎng)物質(zhì)氧化時釋放的熱量，稱為該物質(zhì)的熱價；某種營養(yǎng)物質(zhì)氧化時每消耗1升氧所產(chǎn)生的熱叫該物質(zhì)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；2023/10/1713E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com呼吸商（RQ＝CO2/O2）機體內(nèi)產(chǎn)生的CO2量與同一時間內(nèi)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(chǎn)熱量及熱價表2023/10/1714E-mail：ttgnhm@126.com：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(yè)衛(wèi)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(tài)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(huán)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(chǎn)熱量來計算的，單位是kJ/（m2·h）；我國不同年齡段人口的正?；A代謝量如表1－3所列2.2能量代謝及有關概念（續(xù)）2023/10/1715E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com是人為保持身體平衡及安靜姿態(tài)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(tài)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；2023/10/1716E-mail：ttgnhm@126.com：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(wèi)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:2023/10/1717E-mail：ttgnhm@126.com：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？2023/10/1718E-mail：ttgnhm@126.com：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(zhì)、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(fā)現(xiàn)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2023/10/1719E-mail：ttgnhm@126.com：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(nèi)物質(zhì)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(lián)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(xù)）2023/10/1720E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com間接法就是通過對氧耗量和CO2產(chǎn)生量的測定，計算出產(chǎn)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；2023/10/1721E-mail：ttgnhm@126.com：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(jù)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(nèi)的氧耗量和二氧化碳排出量；此法可測定任何狀態(tài)下的能量代謝；2023/10/1722E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com間接測定法2023/10/1723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(fā)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2023/10/1724E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com2.2.4作業(yè)時氧消耗的動態(tài)研究意義：耗氧量→代謝量；概念：作業(yè)時人體所需要的氧量取決于勞動強度；耗氧動態(tài)→代謝動態(tài)；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(xù)）2023/10/1725E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com概念：氧上限——血液在一分鐘內(nèi)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(jīng)過鍛煉的人可達4升。最大可達4.2升；主要取決于循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)的功能限度。所謂氧耗動態(tài)，根據(jù)氧需和氧上限的關系，可分為如下情況：2023/10/1726E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com（1）氧需不超過氧上限在作業(yè)剛開始的幾分鐘內(nèi)，呼吸系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)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(chǎn)生的；這一階段氧需和實際供氧量出現(xiàn)了差額，此差值稱氧債；幾分鐘后，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)活動逐漸加強和適應，氧需得到滿足，即供氧穩(wěn)定狀態(tài)；這樣的作業(yè)可維持很長時間；作業(yè)結(jié)束后，還有一個償還氧債的過程；2023/10/1727E-mail：ttgnhm@126.com：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(xù)處于供氧不足狀態(tài)下作業(yè)，肌肉內(nèi)的貯存物質(zhì)（主要是糖原）迅速消耗，作業(yè)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(yè)停止后一段時間內(nèi)，機體繼續(xù)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；2023/10/1728E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com2.3勞動強度及其分級2.3.1勞動強度的概述作業(yè)中人在單位時間內(nèi)做的功和機體代謝能力之比；我們?nèi)粘Ｋf的輕、重勞動、費力大小，或重工業(yè)、輕工業(yè)等都不能完全表達勞動強度的含義；Eg:教師、營業(yè)員、理發(fā)師、廚師等?作業(yè)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(huán)境、精神負擔；2023/10/1729E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com——靜力作業(yè)

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動力作業(yè)腦力勞動者、計算機操作人員、儀器監(jiān)控者等所從事的作業(yè)都可歸納為靜力作業(yè)，或叫靜態(tài)作業(yè)（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(yè)：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(yè)（勞動）的分類：2023/10/1730E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com動力作業(yè)動力作業(yè)是靠肌肉等的張力收縮來完成作業(yè)動作的，即經(jīng)常說的體力勞動。主要討論體力勞動及其分級；2023/10/1731E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com2.3勞動強度及其分級（續(xù)）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(yè)、大強度作業(yè)及極大強度作業(yè)；為區(qū)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(yè)（指氧需不超過氧上限的作業(yè)）中等強度又可分為6級：很輕、輕、中等、重、很重、和極重；2023/10/1732E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com各級指標參見表1-5（資料摘自國際勞工局，1983）；2023/10/1733E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com大強度作業(yè)（指氧需超過氧上限的作業(yè)）即在氧債大量積累的情況下作業(yè)；如負重爬坡、手工揮鎬或鍛打；這種作業(yè)只能持續(xù)10分鐘，不會更長；極大強度作業(yè)指完全無氧的條件下的作業(yè)；短跑、游泳比賽，持續(xù)時間不超過2min；大強度作業(yè)和無氧作業(yè)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(zhì)性意義；2023/10/1734E-mail：ttgnhm@126.com：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(yī)學科學研究院勞動衛(wèi)生研究所調(diào)查測定262個工種的勞動工時、能量代謝和疲勞感等指標，經(jīng)過綜合分析研究后提出了這一標準；2023/10/1735E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.comI=3T+7M勞動強度指數(shù)I的計算公式：式中：I——勞動強度指數(shù)；M——8小時工作日平均能量代謝率；T——凈勞動時間率；2023/10/1736E-mail：ttgnhm@126.com：ttgnhm@126.com2.4作業(yè)時的生理反應——疲勞2.4.1概述勞動作業(yè)時人體對氧的需要量大增，代謝量也隨之增大，產(chǎn)生