Деятельность человека с позиции анализа безопасности целесообразно рассматривать как систему, состоящую из двух взаимосвязанных сложных подсистем: «человек (организм — личность)» и «среда обитания
55
(производственная среда)». Опасности, формируемые системой «человек (организм — личность)», определяются антропометрическими, физиологическими, психофизическими и психологическими возможностями человека выполнять производственную деятельность.
В настоящее время, у человека выработалась за миллионы лет в ходе эволюционного и социального развития надежная естественная система защиты от различных опасностей. Это система поразительно совершенная.
Рассмотрим, как она устроена.
3.3.1 Нервная система.
Основу естественной системы защиты человека, с точки зрения безопасности, составляет нервная система. Нервная система выполняет следующие важнейшие функции:
-осуществляет взаимодействие организмах с окружающей средой, обеспечивая приспособление организма постоянно меняющимся условиям среды;
-объединяет органы и системы тела в единое целое и согласует их деятельность;
-осуществляет психическую деятельность на основе физиологических процессов ощущения, восприятия и мышления.
Нервная система имеет сложную структуру. Различают центральную нервную систему (головной и спинной мозг), формирующую и регулирующую мышление и поведение человека; периферическую нервную систему – нервы, по которым сигналы-импульсы распространяются от периферических органов к нервным центрам и обратно; вегетативную нервную систему, регулирующую деятельность внутренних органов человека функции жизнеобеспечения.
Центральная нервная система – головной и спинной мозг – представляет собой обширное скопление нервных клеток, исчисляемых десятками миллиардов. Периферическую нервную систему образуют особые волокна – нервы, которые густой сетью пронизывают все органы. С нервными волокнами связаны особые чувствительные аппараты, воспринимающие сигналы, которые поступают из внешней и внутренней среды организма. Эти чувствительные аппараты называются анализаторами. Иногда их называют чувствительными приборами. Работа анализаторов специализирована: одни реагируют на холод, другие – на тепло, третьи воспринимают боль и т. д.
Анализаторы превращают энергию раздражителей в нервные импульсы, которые со скоростью примерно 120 м/с поступают по нервам в центральную нервную систему. Здесь происходит распознавание нервных импульсов и выработка приказов для исполнительных органов – мышц и желез, которые совершают действия соответственно поступающим сигналам. Так, прикоснувшись к горячему предмету, человек машинально отдергивает руку, сильный свет автоматически вызывает сужение зрачка глаза, от внезапного резкого звука человек вздрагивает.
56
Таким образом, нервная система подготавливает и дает ответ организма на запросы – раздражители. Это один из основных принципов работы нервной системы. Его называют обратной связью. Другими словами, нервная система обеспечивает реакцию организма на раздражители, приводит его в равновесие с окружающей средой. Эту деятельность нервной системы называют рефлекторной (от слова «рефлекс» - отражение).
И. М. Сеченов – известный русский физиолог доказал, что рефлекторная деятельность головного мозга – основа всех без исключения проявлений психической жизни человека. Благодаря рефлекторной деятельности нервной системы организм человека защищает от опасностей (разумеется, только от таких, которые не превосходят возможностей человеческого организма).
Деятельность внутренних органов регулируется вегетативной нервной системой. Сигналы с нервных окончаний поступают со всей поверхности тела, от внутренних органов, костей, лимфатических узлов и обрабатываются в специальных отделах мозга автоматически.
Важная особенность анализаторов – парность одноименных органов чувств (два глаза, два уха и т. д.), за счет чего обеспечивается высокая надежность работы анализаторов. Основная характеристика анализаторов – высокая чувствительность. Однако не всякий раздражитель, воздействующий на анализатор, вызывает ощущение. Чтобы оно появилось, интенсивность раздражителя должны достичь некоторой определенной величины. С увеличением интенсивности раздражителя наступает момент, когда анализатор перестает работать адекватно. Всякое воздействие, превышающее по интенсивности некоторый предел, вызывает боль и нарушение деятельности анализатора. Интервал от минимальной до максимальной адекватно ощущаемой величины характеризует диапазон чувствительности анализатора. Минимальную величину принято называть нижним абсолютным порогом чувствительности, максимальную – верхним. Абсолютные пороги чувствительности измеряют в абсолютных величинах раздражителя.
Психофизиологическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя, и основной психофизиологический закон Вебера - Фехнера записывается так:
E = K lgI + C, (3.1) где Е – интенсивность ощущений;
I – интенсивность раздражителя;
К и С – константы.
Величины порогов нестабильны. Они зависят от многих факторов, зачастую трудно учитываемых. Поэтому порог рассматривают как статическое понятие – область на кривой психометрической функции. Время от начала воздействия называют латентным периодом.
57
В многообразной рефлекторной деятельности мозга имеются врожденные безусловные рефлексы, которые передаются по наследству. С ними человек появляется на свет.
Всем знакомо чувство настороженности. Оно возникает, когда человек оказывается в непривычных, опасных состояниях, называемое рефлексом или ориентировочной реакцией. За рефлексы, спасающие нас от опасности, отвечает особая система клеток, располагающихся по всему спинному и головному мозгу.
В центральную нервную систему одновременно поступает громадное количество информации. Оказывается мозг обладает способностью сортировать воздействие по степени важности. Самыми важными являются сведения, имеющие значение для жизнедеятельности всего организма. За ними идут сигналы, имеющие значение для отдельных органов и систем.
Безусловные рефлексы побуждают вести поиск, бороться за существование. Но происходит это вслепую. Для безопасности нужен особый тип рефлекторной деятельности – условные рефлексы .Условные рефлексы сложнее безусловных. Условные рефлексы – это временная гибкая связь сигналов с ответной деятельностью организма. Они формируются на основе опыта. Приспособительное значение условных рефлексов огромно. Благодаря им, человек может заблаговременно предпринять необходимые действия для своей защиты, ориентируясь по признакам возможной опасности, не видя при этом самой опасности. Условные раздражители имеют сигнальный характер.
Они предупреждают об опасности. Условный сигнал, не получивший подкрепления, постепенно ослабевает и в конце концов исчезает. Сигналами называются все раздражители (звук, свет, давление, химические вещества и др.), воздействующие на органы чувств и вызывающие те или иные реакции.
Деятельность коры головного мозга, связанную с восприятием непосредственных раздражителей или сигналов из внешнего мира, называют первой сигнальной системой. Эта система есть у животных и у человека.
У человека пусковым механизмом рефлексов могут быть не только предметы и явления, но и их речевые обозначения, символы явлений.
Деятельность коры головного мозга, связанная с речью, называется второй сигнальной системой. Вторая сигнальная система является всеобъемлющей, способной обобщить все раздражители первой сигнальной системы, она представляет физиологическую основу речи и мышления человека.
Формирование условных рефлексов, их сохранение и возобновление при наличии определенных условий и является задачей производственного обучения. Вторая сигнальная система играет исключительную роль в обеспечении безопасности, в защите людей от вредных и опасных факторов.
3.3.2 Защитные реакции и иммунитет от опасностей.
Живому организму приходится защищаться от различных опасностей, среди которых множество болезнетворных бактерий, микробов.
58
Мир микроорганизмов - это микробы-враги и микробы-друзья. Причем число последних во много раз превышает число микробов-врагов. Полезные микроорганизмы используются в виноделии, хлебопечении, производстве лекарственных препаратов и т. д. однако много и патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания. Человек с ними борется, защитой против них является, прежде всего, кожные и слизистые покровы.
Благодаря непроницаемости кожи и слизистых оболочек, микробы, несмотря на их обилие на нашем теле, во рту, в носоглотке, в кишечнике, не проникают внутрь организма и не вызывают заболеваний. Кроме того, кожа и слизистые оболочки обладают бактерицидными (убивающие бактерии) свойствами.
В чем состоит механизм защитного действия кожи и слизистых оболочек? В 1922 г. английский микробиолог А. Флеминг открыл вещество – лизоцим, выделяемое кожей и слизистыми оболочками. Лизоцим, выделенный из слез, убивает микробы даже будучи разбавленным в 106 степени раз.
Лизоцим, попадая на микробную клетку, растворяет ее оболочку, и она погибает.
Однако кожа и слизистые оболочки – не единственный барьер для патогенных микроорганизмов. Проникая через кожу (если на ней есть царапины), микробы встречают на своем пути другие внутренние механизмы защиты. «Телохранителями» организма являются, прежде всего, лейкоциты, или белые кровные клетки. В 1 мм3 лимфы содержится до 2000, а в крови – до
8000 лейкоцитов (всего у взрослого человека примерно 5 – 8 л крови и около 2 л лимфы). Как только микробы-враги проникают в организм, лейкоциты
немедленно вступают с ними в борьбу. Борьбу лейкоцитов с микробами изучал знаменитый русский ученый И. И. Мечников. Он назвал это явление
«фагоцитоз» (пожирающий клетки).
В совокупности все средства защиты организма от микробов-врагов делают его невосприимчивым к инфекционным заболеваниям и чужеродным телам. Это свойство организма называют иммунитетом. Представление об иммунитете возникло давно, еще в древние времена, однако полностью это явление не изучено до сих пор.
Различают врожденный и приобретенный иммунитет. Врожденный обеспечивается наследственными свойствами вида. Так, человек не может заболеть чумой крупного рогатого скота, а полиомиелитом болеют только люди и обезьяны.
Человек дважды не болеет одной и той же инфекционной болезнью благодаря приобретенному иммунитету, который обеспечивается антителами, возникающими из гамма-глобулина после инфекционной болезни. Но организм отвечает выработкой иммунитета не на все микробы.
В организме человека функционирует ряд систем обеспечения безопасности. К ним относят глаза, уши, нос, костно-мышечную систему, кожу, систему иммунной защиты.
Например, глаза имеют веки – две кожно-мышечные складки, закрывающие глазное яблоко, они предохраняют органы зрения от
59
чрезмерного света, механического повреждения, способствуют увлажнению его поверхности и удалению со слезой инородных тел. Уши при чрезмерно громких звуках обеспечивают защитную реакцию: две самые маленькие мышцы среднего уха резко сокращаются, и три самых маленьких косточки (молоточек, наковальня, стремечко) перестают колебаться, наступает блокировка и система косточек не пропускает во внутреннее ухо чрезмерно сильные звуковые колебания.
Чихание относится к группе защитных реакций и представляет собой форсированный выдох через нос (при кашле – форсированный выдох через рот). Благодаря высокой скорости, воздушная масса уносит из полости носа попавшие инородные тела и раздражающие агенты.
Слезотечение возникает при попадании раздражающих веществ на слизистую оболочку верхних дыхательных путей: носа, носоглотки, трахеи и бронхов. Слеза выделяется не только наружу, но и попадает через слезо- носный канал в полость носа, смывая тем самым раздражающее вещество.
3.3.3 Кожа, и ее анализаторы.
Защитная функция кожи не ограничивается выделением лизоцима и борьбой с микробами. Кожа – сложный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций. Она защищает от проникновения в кровь химических веществ, предотвращая отравление, выполняет роль регулятора температуры тела, охраняя организм от перегрева и переохлаждения.
Если нарушить нормальные условия работы кожи, человек может погибнуть. Кожа является защитным барьером и для электрического тока, обладая огромным электрическим сопротивлением, достигающим иногда 100 000 Ом, кожа в первый момент препятствует прохождению электрического тока через внутренние органы. Правда, под действием тока электрическое сопротивление кожи быстро снижается, но к этому времени включаются другие виды защиты организма. На коже имеется около 50 000 неравномерно распределенных точек – тактильных анализаторов, воспринимающих ощущения, возникающие при действии на кожную поверхность различных механических стимулов (прикосновение, давление).
Абсолютный порог тактильной чувствительности определяется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения. Наиболее развита чувствительность на кончиках пальцев рук.
Характерной особенностью тактильного анализатора является быстрое развитие адаптации, т. е. исчезновение чувства прикосновения или давления.
Время адаптации зависит от силы раздражителя, для различных участков тела оно колеблется в пределах от 2 до 20 с. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновение одежды.
В коже человека находится два вида анализаторов температуры: одни реагируют на тепло, другие – только на холод. Всего на коже около 30 000 тепловых точек и 250 000 точек холода. Тепловые анализаторы защищают
60
организм от перегрева и переохлаждения, помогают сохранить постоянную температуру тела. Боль – сигнал тревоги для организма, призыв к борьбе с опасностями. На квадратный сантиметр кожи имеется до 100 болевых точек – оголенных окончаний нервов, которые подают сигнал в мозг при болевых воздействиях острых, горячих, холодных и других предметов. Организм реагирует на них рефлекторным движением. Под влиянием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма, повышается его реактивность.
Таким образом, заставляя организм реагировать на опасность, боль выполняет полезную роль. Но в то же время боль может быть опасной, например, при болевом шоке, который осложняет деятельность организма по самовосстановлению.
3.3.4 Обоняние и вкус.
Запах и вкус могут служить сигналом, предупреждающим об опасности.
Всем известно, как опасен газ. Нос человека мгновенно чувствует даже самые малые доли пахучих веществ. Обоняние у человека развито очень сильно. И все же многие животные превосходят человека, так, по данным кенийских зоологов, слоны улавливают запахи на расстоянии пяти километров.
У человека около 60 млн. обонятельных клеток, и они располагаются в слизистой оболочке носовых раковин на площади в 5 см2. Клетки покрыты огромным количеством волосков длинной 3 – 4 нм. Площадь их соприкосновения с пахучими веществами 5 – 7 м2. От обонятельных клеток отходят нервные волокна, посылающие сигналы о запахах в мозг.
Если на анализаторы попадает вещество, опасное для жизни и здоровья человека (эфир, хлороформ, нашатырный спирт и др.), рефлекторно замедляется или кратковременно задерживается дыхание. В то же время безвредные запахи такого действия не производят, скорее наоборот. Приятные запахи вызывают нюхательное движение.
Вкус воспринимается вкусовыми луковицами, микроскопическими образованиями в слизистой языка. Таких луковиц во рту несколько тысяч.
Каждая луковица состоит из 10 – 15 вкусовых клеток с ворсинками, воспринимающими вкус и посылающими сигналы в мозг. Вкусовые луковицы по виду почти все одинаковы, но клетки их реагируют по-разному: одни сразу на несколько вкусов, другие – только на один. Вкусовые ощущения играют предупредительную роль в обеспечении безопасности.
3.3.5 Слух и зрение.
Звуки доставляют человеку многочисленную информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека, некоторые звуки выполняют роль сигналов, предупреждающих об опасности. Звуки воспринимаются ушами. Человеческое ухо может воспринимать такие изменения давления, которые происходят при подъеме от поверхности земли на высоту всего 8 мм. Человеческое ухо может воспринимать звуки с частотой
61
от 20 до 20 000 Гц. С возрастом верхний предел колебаний, воспринимаемых человеком, снижается.
Замечательной особенностью слуха человека – бинауральный эффект (двуухий). Звук доходит до уха, обращенного к источнику звука, быстрее, чем до другого, более удаленного уха. Это позволяет человеку распознать местонахождение звука. У людей, глухих на одно ухо бинауральный эффект отсутствует.
Зрение – сложнейший биологический процесс. Орган зрения – глаз – обладает исключительно высокой чувствительностью. Воспринимаемый специальными анализаторами глаза свет преобразуется в импульс, который по зрительному нерву передается в мозг, где возникает зрительный образ.
Сетчатка глаза воспринимает излучения с длиной волн от 380 нм (фиолетовый свет) до 760 нм (красный свет). Остальной спектр человек невооруженным глазом не видит.
Глаз в высшей степени совершенный орган. Его способность приспосабливаться к изменяющимся условиям нельзя сравнить ни с одним другим органом. Приспособление глаза к большой освещенности называется
световой адаптацией. Она наступает через несколько минут (от 1 – 2 до 8 – 10). При этом чувствительность глаза снижается. Приспособление глаза к
плохой освещенности – темповая адаптация – происходит за счет повышения чувствительности. На это требуется больше времени (от 40 до 80 мин.).
В процессе адаптации диаметр зрачка изменяется в пределах от 1,5 до 8 мм. При этом чувствительность изменяется в сотни тысяч раз. Несмотря на очень широкий диапазон чувствительности, адаптационные возможности глаза не безграничны. Поэтому на производстве правилами безопасности предусматриваются соответствующие условия освещения.
Глаз человека способен различать семь основных цветов и более сотни оттенков. Наиболее чувствительна сетчатка глаза к зеленому цвету. Это самый полезный, самый приятный и успокаивающий цвет.
3.3.6 Мышечное чувство и двигательный аппарат.
В мышцах человека имеются специальные рецепторы. Их называют проприорецепторами (проприос – значит «собственный»). Они посылают сигналы в мозг, сообщая о том, в каком состоянии находятся мышцы. В ответ мозг направляет проприорецепторам импульсы, координирующие работу мышц, заставляющих их, как правило, сокращаться. Благодаря такому взаимодействию человек ощущает каждый свой мускул. Мышечное чувство
«работает» постоянно. Благодаря ему мы принимаем удобную или нужную нам позу. Мышечным чувством обуславливается выбор наиболее рациональных форм и размеров бытовой мебели, столов, стульев и других элементов рабочих мест. В определенной системе от удобного положения тела человека зависит его работоспособность, а в некоторых случаях и безо- пасность. Сила сокращения мышц человека колеблется в широких пределах.
Например, сила кисти 450 – 650 Н, а тренированной – до 900 Н. Поэтому при
62
разработке рычагов машин и механизмов обязательно учитывают двигательную активность человека, это позволит стимулировать защиту от опасностей.
В заключение следует заметить, что природа наделила человека огромными возможностями для защиты от опасностей. Однако, как показывает практика, этих возможностей недостаточно, так как человек в ходе эволюции постоянно изменяет характер опасностей и сам не успевает обеспечить надежные системы безопасности.
3.4 Человеческий фактор в обеспечении производственной