Vi khí hậu trong sản xuất

1. Khái niệm và định nghĩa
Vi khí hậu là trạng thái lý học của không khí trong khoảng không gian thu hẹp gồm các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ nhiệt và vận tốc chuyển động không khí. Điều kiện vi khí hậu trong sản xuất phụ thuộc vào tính chất của quá trình công nghệ và khí hậu địa phương.

Về mặt vệ sinh, vi khí hậu có ảnh hưởng đến sức khỏe, bệnh tật của công nhân. Làm việc lâu trong điều kiện vi khí hậu lạnh và ẩm có thể mắc bệnh thấp khớp, viêm đường hô hấp trên, viêm phổi và làm cho bệnh lao nặng thêm.

Vi khí hậu lạnh và khô làm cho rối loạn vận mạch thêm trầm trọng, gây khô niêm mạc, nứt nẻ da. Vi khí hậu nóng ẩm làm giảm khả năng bay hơi mồ hôi, gây ra rối loạn thăng bằng nhiệt, làm cho mệt mỏi xuất hiện sớm, nó còn tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển, gây các bệnh ngoài da.

Tùy theo tính chất tỏa nhiệt của quá trình sản xuất người ta chia ra 3 loại vi khí hậu sau:

- Vi khí hậu tương đối ổn định: nhiệt tỏa ra khoảng 20 kcal/m³h (trong xưởng cơ khí, dệt...).

- Vi khí hậu nóng:  nhiệt tỏa ra nhiều hơn 20 kcal/m³h (trong xưởng đúc, rèn, cán, luyện kim...).

- Vi khí hậu lạnh: nhiệt tỏa ra dưới 20 kcal/m³h (trong xưởng lên men rượi bia, nhà ướp lạnh, chế biến và bảo quản thực phẩm...). 
2. Các yếu tố vi khí hậu 
2.1. Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong sản xuất, phụ thuộc vào các quá trình sản xuất và nguồn phát nhiệt: lò nung, ngọn lửa, năng lượng điện, cơ biến thành nhiệt, phản ứng hóa học sinh nhiệt, bức xạ nhiệt của mặt trời. nhiệt do NLĐ sinh ra.

Những nguồn nhiệt này có thể làm cho nhiệt độ không khí lên đến 50¸60^oC.

Khi nhiệt độ tăng cơ thể người có các hiện tượng: tăng sự mệt mỏi, giảm khả năng lao động, tim đập nhanh, huyết áp tăng, giảm hoạt động các cơ quan tiêu hóa, tăng sự phân bổ máu ở da, tăng sự bài tiết mồ hôi. Điều lệ vệ sinh quy định nhiệt độ tối đa cho phép ở nơi làm việc của công nhân về mùa hè là 30^oC và không được vượt quá nhiệt độ cho phép từ 3¸5^oC. Nơi sản xuất nóng như xưởng rèn, xưởng đúc, xưởng cán, xưởng luyện thép... nhiệt độ không quá 40^oC. Lao động ở nhiệt độ lạnh dễ gây bệnh thấp khớp, viêm đường hô hấp, viêm phế quản, khô niêm mạc gây cảm lạnh... 
2.2. Độ ẩm

Độ ẩm tuyệt đối là lượng hơi nước có trong không khí biểu thị bằng gam trong một mét khối không khí hoặc bằng sức trương hơi nước tính bằng mm cột thủy ngân.

Độ ẩm cực đại là lượng hơi nước bảo hòa có trong không khí ở một nhiệt độ nhất định.

Độ ẩm tương đối là tỷ lệ phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối ở một thời điểm nào đó so với  độ ẩm cực đại ứng với cùng nhiệt độ.

Về mặt vệ sinh người ta thường sử dụng độ ẩm tương đối để biểu thị mức độ ẩm cao hay thấp. Độ ẩm là nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân. Điều lệ vệ sinh quy định độ ẩm tương đối nơi sản xuất nên trong khoảng 75¸85%.

Khi độ ẩm quá cao, lượng oxy mà cơ thể hút vào phổi bị giảm do hàm lượng hơi nước trong không khí tăng, làm cho cơ thể thiếu oxy, sinh ra uể oải, phản xạ chậm, dễ gây tai nạn. Khi độ ẩm cao còn làm tăng sự đọng nước, làm cho việc đi lại trên nền xi măng bị trơn, dễ ngã. Độ ẩm cao còn tăng khả năng truyền dẫn điện, dễ chạm mát đối với mạch điện của các máy điện và truyền điện vào môi trường ẩm, gây ra tai nạn điện giật. Khi độ ẩm quá cao có thể bố trí hệ thống  thông gió với lượng không khí khô thích hợp để điều chỉnh độ ẩm.

Khi độ ẩm thấp, không khí hanh khô, da khô nẻ, nhất là những người tiếp xúc với dầu mỡ, lớp mỡ trên da bị dầu mỡ hòa tan càng làm mặt da khô cứng, càng dễ bị khô nứt. Các vết nứt nẻ trên da làm cho chân tay bị đau đớn, giảm độ linh hoạt và đó cũng là nguyên nhân xảy ra các TNLĐ. 
2.3. Bức xạ nhiệt

Bức xạ nhiêt là những hạt năng lượng truyền trong không khí dưới dạng dao động sóng điện từ bao gồm tia hồng ngoại, tia sáng thường và tia tử ngoại. Bức xạ nhiệt do các vật thể đen được nung nóng phát ra. Khi nung tới 500^oC các vật thể chỉ phát ra tia hồng ngoại, nung tới 1.800^o¸2.000^oC còn phát ra tia sáng thường và tia tử ngoại, nung tiếp đến 3.000^oC lượng tia tử ngoại phát ra càng nhiều.

Về mặt vệ sinh, cường độ bức xạ nhiệt được biểu thị bằng Cal/m².phút và được đo bằng nhiệt kế cầu hoặc Actinometre. Ở các xưởng rèn, đúc, cán thép cường độ bức xạ nhiệt lên tới 5-10 Kcal/m².phút. (Tiêu chuẩn vệ sinh cho phép 1 Kcal/m².phút). 
2.4. Vận tốc chuyển động không khí

Được biểu thị bằng m/s. Tiêu chuẩn cho phép vận tốc không khí không vượt quá 3m/s, trên 5m/s gây kích thích bất lợi cho cơ thể.

Để đánh giá tác dụng tổng hợp của các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc gió của môi trường không khí đối với cảm giác nhiệt của cơ thể con người, người ta đưa ra khái niệm về Nhiệt độ hiệu quả tương đương - ký hiệu là t_hqtđ.

Nhiệt độ hiệu quả tương đương của không khí (có nhiệt độ t, độ ẩm ϕ và vận tốc chuyển động gió v) là nhiệt độ của không khí bão hòa hơi nước có ϕ = 100% và không có gió v = 0m/s mà gây ra cảm giác nhiệt giống hệt như cảm giác gây ra bởi không khí với t, ϕ, v đã cho.

Dựa trên thực nghiệm, Hội Sưởi ấm và thông gió Hoa kỳ lập ra biểu đồ để xác định nhiệt độ hiệu quả tương đương sau (hình 3): Độ ẩm tương đối của không khí có thể xác định bằng nhiệt độ khô và ướt cho nên trên biểu đồ có 2 trục nhiệt độ khô t_k và ướt t_ư. Ngoài ra trên biểu đồ người ta vẽ chùm tương ứng với nhiệt độ khô 36,5^oC (nhiệt độ bình thường của cơ thể con người). Hai đường cong biên tương ứng với vận tốc gió v = 0m/s và v = 3,5m/s. Người ta ghi các trị số của nhiệt độ hiệu quả tương đương trên các đường cong biên, đường cong với các trị số khác nhau của vận tốc gió v. Các đường cong này cắt nhau tại một điểm.

Ví dụ ta biết: - nhiệt độ khô t_k= 20^oC (điểm A),

                   - nhiệt độ ướt t_ư = 15^oC (điểm B).

          Nối 2 điểm A và B, đường AB cắt đường cong v = 0m/s tại điểm C.

          Điểm C cho trị số t_hqtđ = 18,3^oC.

          Nếu không khí có  t_k và t_ư  như trên nhưng v = 0,5m/s thì t_hqtđ = 17,5^oC.

Theo biểu đồ, chúng ta thấy trục nhiệt độ khô cắt các đường cong biểu diễn vận tốc gió.

Trong vùng nằm phía trái của trục t_k khác với cùng phía bên phải là cơ
thể con người cảm thấy lạnh hơn nếu không khí có độ ẩm cao hơn. Điều đó có thể giải thích được bằng sự tăng độ dẫn nhiệt của không khí khiđộ ẩm ϕ tăng và đồng thời lúc đó cường độ hấp thụ các tia bức xạ của hơi nước trong không khí cũng tăng cùng với độ ẩm ϕ.

Với trị số  t_k >36,5^oC  thì cơ thể người không phải ở trường hợp mất nhiệt nữa mà thu nhiệt từ môi trường, lúc đó nếu vận tốc chuyển động của không khí càng lớn thì con người cảm thấy nóng bức bởi vì trao đổi nhiệt đối lưu sẽ tăng khi độ ẩm tăng.

Đối với người Việt Nam có thể lấy vùng ôn hòa dễ chịu về mùa hè t_hqtđ = 23¸27^o và mùa đông t_hqtđ = 20¸25^o trong đó dễ chịu nhất là 25^oC về mùa hè và 23^oC về mùa đông. 
3. Điều hòa thân nhiệt ở người

Cơ thể người có nhiệt độ không đổi trong khoảng 37 ± 0,5^oC là nhờ 2 quá trình điều nhiệt do trung tâm chỉ huy điều nhiệt điều khiển. Trong điều kiện vi khí hậu nóng, cơ thể thải nhiệt thừa để duy trì thăng bằng nhiệt bằng cách giãn mạch ngoại biên và tăng cường tiết mồ hôi. Chuyển một lít máu từ nội tạng ra ngoài da thải được khoảng 2,5 kcal và nhiệt độ hạ được 3^oC. Một lít mồ hôi bay hơi hoàn toàn thải ra được khoảng 580 kcal. Trong điều kiện vi khí hậu lạnh cơ thể tăng cường quá trình sinh nhiệt và hạn chế quá trình thải nhiệt để duy trì cân bằng nhiệt. Thăng bằng nhiệt chỉ có thể thực hiện được trong phạm vi trường điều nhiệt, gồm 2 vùng: vùng điều nhiệt hóa học và vùng điều nhiệt lý học. Trên hình 4 giới thiệu đường cong chuyển hóa ở các nhiệt độ khác nhau. Vượt quá giới hạn này về phía dưới cơ thể sẽ bị nhiễm lạnh, ngược lại về phía trên sẽ bị nóng.

3.1. Điều nhiệt hóa học

Điều hòa nhiệt hóa học là quá trình biến đổi sinh nhiệt do sự oxy hóa các chất dinh dưỡng. Biến đổi chuyển hóa thay đổi theo nhiệt độ không khí bên ngoài và trạng thái lao động hay nghỉ ngơi của cơ thể. Quá trình chuyển hóa tăng khi nhiệt độ bên ngoài thấp và lao động nặng, ngược lại quá trình giảm khi nhiệt độ môi trường cao và cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi. 
3.2. Điều nhiệt lý học

Điều nhiệt lý học là tất cả các quá trình biến đổi thải nhiệt của cơ thể gồm truyền nhiệt, đối lưu, bức xạ và bay hơi mồ hôi v.v...Thải nhiệt bằng truyền nhiệt là hình thức mất nhiệt của cơ thể khi nhiệt độ của không khí và các vật thể mà ta tiếp xúc có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ở da. Khi da có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường sẽ xảy ra quá trình truyền nhiệt ngược lại. 
4. Ảnh hưởng của vi khí hậu đối với cơ thể người
4.1. Ảnh hưởng của vi khí hậu nóng

* Biến đổi về sinh lý:

          Nhiệt độ da đặc biệt là da trán rất nhạy cảm đối với nhiệt độ không khí bên ngoài. Biến đổi về cảm giác của da trán như sau:

          28¸29^oC                                     → cảm giác lạnh;

          29¸30^oC                                     → cảm giác mát;

          30¸31^oC                                     → cảm giác dể chịu;

          31,5¸32,5^oC                               → cảm giác nóng;

          32,5¸33,5^oC                               → cảm giác rất nóng;

          > 33,5^oC                                     → cảm giác cực nóng.

Thân nhiệt (ở dưới lưỡi) nếu thấy tăng thêm 0,3¸1^oC là cơ thể có sự tích nhiệt. Thân nhiệt ở 38,5^oC được coi là nhiệt báo động, có nguy hiểm, sinh chứng say nóng.

* Chuyển hóa nước:

Cơ thể người hàng ngày có sự cân bằng giữa lượng nước ăn uống vào và thải ra. Lượng nước cần cung cấp hàng ngày cho cơ thể khoảng 2,5¸3 lít và thải ra qua thận từ 1¸1,5 lít, 0,2 lít qua phân, lượng còn lại theo mồ hôi và hơi thở để ra ngoài.

Trong điều kiện làm việc nóng bức, cơ thể phải tiết mồ hôi để hạ nhiệt độ, lượng nước có thể bị mất tới 5¸7 lít trong một ca làm việc và làm cho cơ thể giảm sút 0,4¸4kg thể trọng. Khi thoát mồ hôi cơ thể mất đi một lương muối ăn khoảng 20g và một số muối khóang gồm các ion K, Na, I, Fe, các vi tamin C, B₁, B₂ , PP... Do mất nước nhiều nên tỷ trọng máu tăng lên, tim phải làm việc nhiều để thải lượng nhiệt thừa của cơ thể. Khi ra mồ hôi nước bài tiết qua thận giảm chỉ còn lại 10¸15% so với lúc bình thường làm cho chức năng hoạt động của thận bị ảnh hưởng. Trong nước tiểu xuất hiện ambumin và hồng cầu. Lúc này nếu uống nhiều nước, dịch vị sẽ bị loãng ra nên mất cảm giác thèm ăn, ăn không ngon, khả năng diệt trùng của dịch vị giảm sút làm đường ruột dễ bị viêm nhiểm, chức năng thần kinh bị ảnh hưởng làm giảm sự chú ý, giảm phản xạ dẫn tới dễ bị TNLĐ.

Trong điều kiện vi khí hậu nóng, các bệnh thường tăng lên gấp đôi so với lúc bình thường. Rối loạn bệnh lý do vi khí hậu nóng thường gặp là chứng say nóng và chứng co gật, làm cho con người bị chóng mặt, đau đầu, buồn nôn và đau thắt lưng. Thân nhiệt có thể lên cao tới 39¸40^oC, mạch nhanh, nhịp thở nhanh. Trường hợp nặng cơ thể bị choáng, mạch nhỏ, thở nông. 
4.2. Ảnh hưởng của vi khí hậu lanh

Lạnh làm cho cơ thể mất nhiệt nhiều, nhịp tim, nhịp thở giảm và tiêu thụ oxy tăng. Lạnh làm các cơ co lại gây hiện tượng nổi da gà, các mạch máu co thắt sinh cảm giác tê cóng chân tay, vận động khó khăn.

Trong điều kiện vi khí hậu lạnh thường xuất hiện một số bệnh viêm dây thần kinh, viêm khớp, viêm phế quản, hen và một số bệnh mãn tính khác do máu lưu thông kém và sức đề kháng của cơ thể giảm. 
4.3. Ảnh hưởng của bức xạ nhiệt

Trong các phân xưởng gia công nóng, các dòng bức xạ chủ yếu do các tia hồng ngoại có bước sóng đến 10μm, khi hấp thụ tia này tỏa ra nhiệt. Bức xạ nhiệt phụ thuộc vào độ dài bước sóng, cường độ dòng bức xạ, thời gian chiếu xạ, diện tích bề mặt bị chiếu, vùng bị chiếu, gián đoạn hay liên tục, góc chiếu, luồng bức xạ và quần áo.

Các tia hồng ngoại trong vùng ánh sáng thấy được và các tia hồng ngoại có bước sóng đến 1,5μm có khả năng thấm sâu vào cơ thể, ít bị da hấp thụ. Vì vậy khi làm việc dưới nắng có thể bị chứng say nắng do các tia hồng ngoại có thể xuyên qua hộp sọ nung nóng màng não và các tổ chức. Những tia có bước sóng ngắn khoảng 3μm gây bỏng da mạnh nhất. Ngoài ra tia hồng ngoại còn gây ra bệnh giảm thị lực, đục nhân mắt...

Tia tử ngoại có 3 loại: Loại A có bước sóng từ 400¸315nm. Loại B có bước sóng từ 315¸280nm. Loại C có bước sóng nhỏ hơn 280nm. Tia tử ngoại loại A xuất hiện ở nhiệt độ cao hơn, thường có trong tia lửa hàn, đèn dây tóc, đèn huỳnh quang. Tia tử ngoại B thường xuất hiện trong đèn thủy ngân, lò hồ quang... Tia tử ngoại gây các bệnh về mắt như phá hủy giác mạc, giảm thị lực, bỏng da, ung thư da... Tia Laser hiện nay được dùng nhiều trong công nghiệp, trong nghiên cứu khoa học... cũng gây bỏng da, bỏng võng mạc...
5. Các biện pháp phòng chống vi khí hậu xấu 
5.1. Biện pháp kỹ thuật

Tong các phân xưởng, nhà máy nóng độc cần được áp dụng các tiến bộ KHKT như điều khiển từ xa, quan sát từ xa, cơ khí hóa, tự động hóa các quá trình sản xuất để giảm nhẹ lao động và nguy hiểm cho công nhân.

Trong các nhà máy có thiết bị tỏa nhiệt lớn, có thể giảm nhiệt tỏa ra môi trường bằng cách cách nhiệt cho thiết bị như dùng vật liệu cách nhiệt samốt, samốt nhẹ, diatômit..., tăng chiều dày lớp cách nhiệt, dùng các màn chắn nhiệt, làm nguội vỏ thiết bị bằng nước, hơi nước..., giảm thiểu diện tích cửa sổ quan sát hoặc hạn chế mở...

Trong các phân xưởng, nhà máy tỏa nhiều nhiệt cần bố trí các hệ thống để điều hòa không khí, đảm bảo thông thoáng và mát nơi làm việc.

Trong các phân xưởng nóng và bụi có thể bố trí hệ thống phun nuớc hạt mịn để vừa làm mát đồng thời làm sạch bụi trong không khí. 
5.2. Biện pháp tổ chức sản xuất hợp lý

Những tiêu chuẩn vệ sinh khi thiết kế xí nghiệp như nhiệt độ tối ưu và nhiệt độ cho phép, độ ẩm tương đối, vận tốc gió ở chỗ làm việc cố định... cần phải đựơc thực hiện đầy đủ và thường xuyên kiểm tra để điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện công việc lao động cụ thể.

Lập thời gian biểu sản xuất sao cho những công đoạn sản xuất tỏa nhiều nhiệt không cùng một lúc mà trải ra trong ca sản xuất.

Lao động trong những điều kiện nhiệt độ cao cần phải đảm bảo chế độ ăn uống bồi dưỡng, nước uống phải cần pha thêm các muối K, Na, Ca, P và các Vitamin B, C..., nghỉ ngơi hợp lý để nhanh chóng phục hồi sức lao động. Trang bị đầy đủ các phương tiện BHLĐ như áo quần chống nóng, chống lạnh, khẩu trang, kính mắt v.v.

Lao động trong điều kiện vi khí hậu lạnh cần phải đề phòng cảm lạnh, ăn đủ calo cho lao động và chống rét, trang bị đủ quần áo ấm, ủng, dày ấm, găng tay ấm... 
5.3. Biện pháp vệ sinh y tế

Trước hết cần quy định chế độ lao động thích hợp cho từng ngành nghề thực hiện trong điều kiện vi khí hậu xấu. Khám tuyển khi nhận người để bố trí công việc phù hợp, khám kiểm tra sức khỏe định kỳ để kịp thời phát hiện bệnh và điều trị...