Потери влаги человеком при различной температуре воздуха
Материал нашел и подготовил к публикации Григорий Лучанский
Источник: В. И. Брумштейн. Потери влаги человеком в покое при различной температуре воздуха. Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР. Гигиена и санитария № 12, 1950 г. Москва.
Изучению потерь влаги человеком как одного из путей теплоотдачи посвящено значительное количество работ в отечественной и зарубежной литературе. Несмотря на это, по ряду важнейших вопросов до сих пор еще нет твердо установленных взглядов. К числу таких мало освещенных вопросов относится и вопрос о влиянии различных факторов внешней среды на потери влаги. Так, недостаточно выяснено влияние на потери влаги относительной влажности воздуха.
Эрисман считал, что из трех факторов внешней среды температура воздуха, подвижность его и относительная влажность – последняя оказывает наиболее сильное воздействие на потери влаги с кожи. Рубнер и Левашов установили определенную зависимость потерь влаги от относительной влажности воздуха в пределах температур от 15° до 25°.
Ряд авторов отрицает влияние относительной влажности на потери влаги при средних температурах окружающего воздуха (Бенедикт, Жорес, Липман, Уинслоу и др.). Разноречивы также литературные данные о влиянии движения воздуха на потери влаги. По наблюдениям Вольперта, при одной и той же скорости движения воздуха – 8 м/сек – потери влаги в движущемся воздухе увеличиваются или уменьшаются в зависимости от температуры воздуха. До 20° в движущемся воздухе потери влаги на 5 – 10% больше, чем в неподвижном; при 20 – 35° они, наоборот, меньше; с 36° движение воздуха вновь увеличивает потери влаги. Бенедикт, производивший свои исследования при 23 – 26°, не наблюдал разницы в потерях влаги в неподвижном и движущемся воздухе. По данным Шахбазяна, движение воздуха со скоростью 1 – 3 м/сек уменьшает потери влаги при температуре 24 – 25° и 34 – 35°. Аналогичные данные получены Давыдовым при температуре воздуха 15 – 18°.
Значительно колеблются средние величины потери влаги при одной и той же температуре воздуха, в чем можно убедиться из табл. 1.
Различные потери влаги получены при низкой температуре воздуха. По наблюдениям Вольперта, минимум потерь влаги у человека находится между 18° и 21° (18 г/час); при 10° потери влаги больше (30 – 32 г/час). Аналогичные данные получены Рубнером, установившим минимум потерь влаги между 15° и 20°. В современной литературе этот факт подтверждения не получил. Так, в наблюдениях Шика и Зака, Витте, Шахбазяна и Хоутона потери влаги при 20° больше, чем при 10°. Но, вместе с тем из данных Хоутона следует, что в интервале температура от – 1,1° до +18° потери влаги находятся на одном уровне.
Изложенное говорит о том, что, несмотря на большое количество работ по изучению потерь влаги, взаимосвязь между этим видом теплоотдачи человека и внешней средой еще недостаточно выяснена.
Целью данного сообщения является изложение результатов определения потерь влаги человеком в покое при неподвижном воздухе и температуре от 5° до 32°. Основная задача первой серии, опытов заключалась в выявлении влияния температуры воздуха на потери влаги. Поэтому относительная влажность воздуха поддерживалась примерно на одном и том же уровне – 44 – 59%. Из этих же соображений неизмененной оставалась одежда испытуемых. У мужчин она, кроме белья, состояла из верхней рубашки и полушерстяного костюма; женщины были одеты в шерстяную юбку, блузку из хлопчатобумажной или шелковой ткани и шерстяную трикотажную жакетку. Отступление от этих условий было допущено лишь в серии опытов, проводившихся при высокой температуре воздуха, в которой по техническим условиям относительная влажность была значительно ниже, чем во всех других сериях наблюдений (от 24 до 33%, в среднем 29%). В этой серии опытов одежда испытуемых была несколько облегчена: мужчины были без пиджака и в одной только рубашке из хлопчатобумажной ткани, женщины – без шерстяной жакетки.
Определение потерь влаги производилось путем динамического взвешивания испытуемых на весах с большой чувствительностью. Этот метод был описан Бенедиктом в 1926 г. Чувствительность предложенных им пружинных весов Заутера определялась 0,1 г. Однако этот тип весов не получил широкого распространения, очевидно, из-за сложности конструкции и трудности изготовления.
В работах иностранных авторов последних лет исследования потерь влаги производились на весах с более низкой чувствительностью. Так, все работы Херингтона и Уинслоу проведены с весами чувствительностью 2 г. Адольф в работе 1946 г. пользовался весами чувствительностью 10 г. В исследованиях Христенсена, опубликованных в 1947 г., чувствительность весов составляла 5 г и только Барч в 1945 г. описал видоизмененные им весы Заутера чувствительностью 0,05 г. Динамическое исследование потерь влаги советскими авторами Витте и Шахбазяном производилось на пружинных весах чувствительностью 1 г.
Для наших исследований проф. А. П. Бружесом и физиком М. А. Колосовым были сконструированы гидростатические дифференциальные весы чувствительностью – 0,24 г. Чувствительность эта, которую мы считали достаточной для наших исследований, не является предельной, так как конструкция весов позволяет ее повысить.
Под наблюдением находилось 4 испытуемых: двое мужчин 18 и 19 лет и две женщины 21 года и 39 лет.
В течение всего опыта испытуемые сидели в кресле, подвешенном к весам. Кресло во избежание задержки на нем влаги было плетеное из деревянных прутьев с большим количеством воздушных промежутков. Во время опыта испытуемым разрешалось читать. До начала опыта испытуемые находились в комнате при температуре 18 – 20° 25 – 30 минут и в камере при той температуре, при которой определялись потери влаги – 20 – 25 минут.
Потери влаги определялись через каждые 10 минут, в течение часа, что давало возможность проследить динамику потерь влаги на протяжении всего опыта. Через эти же промежутки времени измерялась температура кожи на лбу, кисти и спине. Одновременно отмечалось теплоощущение испытуемого.
В табл. 2 предоставлены средние данные потерь влаги из 107 опытов при разной температуре воздуха. Наши наблюдения показывают, что потери влаги у женщин меньше, чем у мужчин. Разница составляет 9 – 21 г/час.
Соотношения эти сохраняются и при перечислении потерь влаги на единицу веса: у мужчин на 1 кг веса приходится 0,62 – 1,13 г потерь, у женщин – 0,48 – 0,83 г. Это различие обусловлено рядом причин, одной из которых является различная температура кожи у мужчин и женщин.
В табл. 3 приведены данные о средней температуре кожи лба и спины у всех четырех испытуемых. Из этих данных видно, что температура кожи у женщин ниже, чем у мужчин, при температуре воздуха от 10° до 25,6°. Однако при высокой температуре воздуха (30,6 – 30,8°) разницы в температуре кожи не наблюдается. Нужно заметить, что по вопросу о влиянии пола на температуру кожи в литературе не имеется единого мнения. Одни авторы отмечают более низкую температуру у женщин и приписывают это более развитому жировому слою подкожной клетчатки, другие – не находят различий в температуре кожи у мужчин и женщин. Милимовки считает, что толщина подкожножирового слоя влияет на температуру кожи. По его данным, средняя температура кожи у худых субъектов 34,6°, у субъектов средней полноты 34,4°, у полных 33,5°.
Возможно также, что различие в потерях влаги объясняется и разной интенсивностью обмена веществ у мужчин и женщин.
Давыдов (Неопубликованные данные) нашел, что у наших испытуемых величины теплопродукции и потерь влаги при одних и тех же условиях внешней среды у женщин ниже, чем у мужчин.
Наконец, нельзя не учесть и различия мужской и женской одежды, имеющей несомненное влияние на теплообмен в целом, в том числе и на потери влаги. Таким образом, можно предположить, что ряд факторов обусловливает более низкие потери влаги у женщин.
Анализ полученных нами данных о потерях влаги в зависимости от температуры окружающего воздуха не подтвердил данных Рубнера и Вольперта об увеличении потерь при низкой температуре воздуха. Как видно из табл. 2, потери у мужчин при изменении температуры воздуха с 5,3° до 9,6° и 15,8° увеличиваются (31,4 – 45,92 г/час). В пределах температур 15,8 – 25,6° потери влаги находятся на одном уровне, составляя в среднем 46 г/час, и дают заветный скачок при температуре воздуха 30,6°. Потери влаги у женщин увеличиваются чрезвычайно незначительно – на 0,5 – 1 г/час при изменении температуры воздуха от 10,4° до 22,2°, составляя 29,1 – 30,85 г/час; при 25,6° потери увеличиваются несколько больше – до 34,4 г/час, а при 30,8° они, так же как у мужчин, дают более резкий скачок, достигая в среднем 44,34 г/час.
По данным Витте (Киевский институт гигиены труда) (табл. 4), с повышением температуры воздуха потери влаги все время нарастают.
По нашим наблюдениям потери влаги увеличиваются при переходе от низких температур воздуха к средним. В интервале температур 15,8 – 25,6° они находятся на одном уровне – 0,76 – 0,77 г/мин. и вновь нарастают при 30,6°.
В температурной зоне с одинаковым уровнем потерь влаги и субъективные ощущения испытуемых не представляют заметных различий: теплоощущение их при 15,8° выражается оценкой «комфорт», при 21,4 – 25,6° – «приятно тепло». При более низких температурах преобладает ощущение «прохладно» и «холодно», а при высокой температуре «неприятно тепло» и «жарко».
Абсолютные величины потерь влаги почти одинаковы в исследованиях Витте и наших для температур 10°, 15 – 16° и 18°. При 30° цифры, приводимые Витте, превышают наши в два раза (1,09 и 2,26 г/мин). Весьма возможно, что такая большая разница в потерях при этих условиях объясняется тем, что наши опыты проведены при очень низкой относительной влажности воздуха – 24 – 33%. В исследованиях же Витте относительная влажность воздуха составляла 35 – 50%.
Изучение потерь влаги на весах с большей чувствительностью позволило не только определить средние величины потерь с большой степенью точности, но и выявить их колебания в отдельных опытах. Представление об этих колебаниях дает рис. 1, на котором, кроме средних величии, намечены данные отдельных опытов. Из приведенной на рис. 1 диаграммы видно, что наибольшие колебания потерь влаги наблюдаются при высокой температуре воздуха. Они особенно выражены у женщин и из мужчин у испытуемого В. При разнице температуры в 2 – 3 отклонение величин потерь в отдельных опытах от среднего значения составляет у испытуемой К. +19,0 ( – 13,8) г/час, у испытуемой И. +19,4 (– 15,2) г/час и у испытуемого В. +8,5 (– 10,3) г/час. Во всех других наблюдениях при тех же колебаниях температуры рассеянность опытных точек значительно меньше. Отклонение от средней величины у этих испытуемых находится в пределах 0,8 – 6,6 г/чае. Очевидно, что повышение температуры воздуха до 29 – 32º влечет за собой значительные сдвиги в состоянии вегетативной нервной системы, находящие свое отражение в больших отклонениях потерь влаги.
Благодаря большой точности метода, оказалось возможным отметить некоторые особенности и в динамике потерь влаги. При температуре воздуха примерно от 5° до 22° количество влаги, испарявшейся через каждые 10 минут на протяжении часового опыта хотя и колебалось, но постепенно к концу наблюдений снижалось. При температуре 25,4 – 25,6° потери влаги были более равномерными, а иногда к концу опыта даже несколько повышались. При температуре порядка 30° потери быстро нарастали и у некоторых испытуемых не достигали постоянного уровня и по истечении часа.
Для более наглядного представления о динамике потерь влаги приводим результаты наблюдений над испытуемым В. (рис. 2): при температуре воздуха от 5,3° до 15,3° наблюдалось постепенное снижение потерь; при 25,6° имелась некоторая тенденция к повышению и при 31,3° потери влаги резко увеличивались.
Аналогичные результаты были получены в опытах, в которых взвешивание испытуемых продолжалось в течение двух часов. При такой длительной экспозиции потери влаги при температуре воздуха 17,3 – 17,8° еще заметно снижались; при температуре же 31,8 – 32,1° потери только к концу второго часа начинали приближаться к постоянному уровню.
Полученные результаты показывают, что адаптация к температуре окружающего воздуха представляет собой довольно длительный процесс. В наших исследованиях не подтвердились наблюдения Витте, который указывает, что в двухчасовых опытах он получил более или менее равномерное выделение водяных паров при температуре воздуха 10 – 18°, а при 28 – 35° постоянный уровень потоотделения не достигался и после 10–20 минут экспозиции. Возможно, что эти расхождения в результатах объясняются различной чувствительностью весов: как уже было указано выше, весы Витте имели чувствительность 1 г, наши – 0,24 г.
Последний вопрос, на котором следует остановиться, – это влияние одежды на потери влаги. Серия специальных опытов показала, что чем многословнее одежда, тем больше потери влаги. В табл. 5 представлены результаты этих опытов. Под обычной одеждой подразумевается та, которая описана выше. При облегченной одежде потери влаги снижаются, а при более теплой увеличиваются. Наши данные о влиянии одежды на потери влаги не согласуются с утверждением Бенедикта, что одежда не оказывает никакого влияния на потери влаги.
Исследование потерь влаги человеком на гидростатических дифференциальных весах чувствительностью 0,24 г позволило установить следующее.
1. Потери влаги у мужчин при средней температуре воздуха 5,3 – 30,6° составляют 31,4 – 65,8 г/час. В пределах температур 15,8 – 25,6° потери находятся на одном уровне, составляя в среднем 46 г/час.
2. Потери влаги у женщин при одинаковых условиях внешней среды меньше, чем у мужчин. Разница составляет 9 – 21 г/час.
3. Наибольшая лабильность потерь влаги наблюдается при высокой температуре воздуха (29 – 32°), что указывает на значительные сдвиги в состоянии вегетативной нервной системы при этой температурной зоне.
4. Динамика потерь влаги при часовых и двухчасовых опытах характеризуется постепенным снижением испарения при температуре воздуха до 15 – 18° и нарастанием при высокой температуре (до 32°). Полученные данные указывают, что тепловая адаптация представляет собой длительный процесс.
5. Чем многослойнее одежда, тем больше потери влаги.
