第二章勞動過程對人體的

影響與勞動強(qiáng)度

主講：馬如宏目錄第一節(jié)體力勞動時(shí)的能量消耗第二節(jié)體力勞動時(shí)人體的調(diào)節(jié)和適應(yīng)第三節(jié)勞動強(qiáng)度等級的劃分第一節(jié)體力勞動時(shí)的能量消耗一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理以骨骼肌為例，活動的能量來自細(xì)胞中的貯能元――三磷酸腺苷（ATP）。肌肉活動時(shí)，肌細(xì)胞中的三磷酸腺苷與水結(jié)合，生成二磷酸腺苷（ADP）和磷酸根（Pi），同時(shí)，釋放出29.3KJ的能量，即

ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3KJ／mol

（約7.0KCal/mol）

由于肌細(xì)胞中的ATP貯量有限，因此，能量釋放過程中，必須及時(shí)補(bǔ)充肌細(xì)胞中的ATP。補(bǔ)充ATP的過程稱為產(chǎn)能。產(chǎn)能一般通過三種途徑。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理人體補(bǔ)充ATP（產(chǎn)能）的三種途徑1ATP－CP系列2乳酸系列3需氧系列1．ATP－CP系列在要求能量釋放速度很快的情況下，肌細(xì)胞中的ATP由磷酸肌酸（CP）與二磷酸腺苷合成，予以補(bǔ)充

CP＋ADPCr＋ATP

（肌酸）該過程簡稱為ATP－CP系列。ATP－CP系列提供能量的速度極快，但由于CP在人體內(nèi)的貯量有限，其產(chǎn)能過程只能維持肌肉進(jìn)行大強(qiáng)度活動幾秒種。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理2．乳酸系列在大強(qiáng)度勞動時(shí)，能量需求速度較快，相應(yīng)ATP的分解也必須加快，但受到供氧能力的限制，此時(shí)，則靠無氧糖酵解產(chǎn)生乳酸的方式提供能量，故稱為乳酸系列。

葡萄糖（糖原）

ATP＋乳酸乳酸逐漸擴(kuò)散到血液，一部分排出體外，一部分在肝、腎內(nèi)部又合成為糖原。在食物營養(yǎng)充足的合理?xiàng)l件下，經(jīng)過休息，可以較快的合成為糖原。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理糖酵解3．需氧系列在中等勞動強(qiáng)度條件下，ATP以中等速度分解，又通過糖和脂肪的氧化磷酸化合成予以補(bǔ)充，即

葡萄糖或脂肪＋氧

ATP

由于這一過程需要氧參與合成ATP，故稱為需氧系列。在合成的開始階段，以糖的氧化磷酸化為主，隨著持續(xù)活動時(shí)間的延長，脂肪的氧化磷酸化轉(zhuǎn)為主要過程。

一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理氧化磷酸化能量的產(chǎn)生示例產(chǎn)能：補(bǔ)充ATP的過程ABC地點(diǎn)地點(diǎn)重物箱能量的產(chǎn)生生示例（續(xù)）1。第一階段：勞動者空手走到B點(diǎn)。

輕度體力勞動，用到需氧系列。2。第二階段：在B點(diǎn)把C拾起。

用到ATP－CP系列，需短時(shí)間大量ATP，增加Cp系列產(chǎn)能。3。第三階段：重度體力階段，負(fù)重C從B走到A，用到無氧糖酵解。肌肉中ATP供應(yīng)的三種途徑

雖然糖酵解時(shí)1g分子葡萄糖只能合成1g分子ATP，但糖酵解的速度比氧化磷酸化的快32倍，所以是高速提供能量的重要途徑。

乳酸系列需耗用大量葡萄糖才能合成少量的ATP，在體內(nèi)糖原含量有限的條件下（表2－1），這種產(chǎn)能不經(jīng)濟(jì)。此外，目前還認(rèn)為乳酸是一種致疲勞性物質(zhì)，所以乳酸系列提供能量的過程不可能持續(xù)較長時(shí)間。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理三種產(chǎn)能過程可概括于圖2－1所示，一般特性列于表2－2。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理圖2-1肌肉活動時(shí)能量的來源示意一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理肌肉活動的時(shí)間愈長，強(qiáng)度愈大，恢復(fù)原有貯備所需的時(shí)間也愈長。在食物營養(yǎng)充足合理的條件下，一般在24h內(nèi)便可得到完全恢復(fù)。肌肉轉(zhuǎn)換化學(xué)能作功的效率約為40％，若包括恢復(fù)期所需的能量，其總效率大約為10％－30％，其余70％－90％的能量以熱的形式釋放。一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理返回二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)能量產(chǎn)生和消耗可以從人體消耗的氧量(O2)上反應(yīng)出來。作業(yè)時(shí)的勞動強(qiáng)度越大，時(shí)間越長，消耗的氧也越多，單位時(shí)間所需要的氧量叫做——氧需。氧需能否得到滿足主要取決于循環(huán)系統(tǒng)的功能，其次決定于呼吸器官的功能。血液在單位時(shí)間內(nèi)能供應(yīng)的最大氧量叫做——氧上限。處于穩(wěn)定狀態(tài)的作業(yè)一般能維持較長的時(shí)間（圖2－2a）。若勞動強(qiáng)度較大，氧需超過氧上限，機(jī)體將繼續(xù)處于缺氧狀態(tài)下工作，肌肉內(nèi)的貯能物質(zhì)（主要指糖原）迅速消耗，這種作業(yè)就不能持久。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)作業(yè)停止后，機(jī)體的耗氧量并不能馬上降到安靜狀態(tài)的耗氧水平，機(jī)體還需要繼續(xù)消耗較多的氧以補(bǔ)償氧債（圖2－2b）。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)作業(yè)時(shí)，肌肉收縮作用于物體的力叫做肌張力。物體作用于肌肉上的阻力稱為負(fù)荷。要提起或舉起某一物體，肌張力必須大于負(fù)荷，此時(shí)肌肉收縮過程中的負(fù)荷相對恒定，肌張力保持不變，這種肌肉收縮叫做等張收縮。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)若人的軀體和肢體維持不動，運(yùn)用肌張力將負(fù)荷支撐在某一位置，肌纖維長度不變，這種肌肉收縮叫做等長收縮。以肌肉等長收縮為主的作業(yè)稱為靜態(tài)作業(yè)或靜力作業(yè)。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)靜態(tài)作業(yè)的特征是能量消耗水平不高卻很容易疲勞。此時(shí)，即使用最大隨意收縮的肌張力進(jìn)行作業(yè)，氧需也達(dá)不到氧上限，通常每分鐘不超過1L。但在作業(yè)停止后數(shù)分鐘內(nèi)，氧消耗不僅不象動態(tài)作業(yè)停止后迅速下降，反而先升高后再逐漸下降到原有水平（圖2－3）。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)這種現(xiàn)象可能是在靜態(tài)作業(yè)時(shí)，由于一定肌群持續(xù)收縮壓迫小血管使血流發(fā)生障礙，肌肉在缺氧條件下工作，無氧糖酵解產(chǎn)物乳酸等不能及時(shí)清除而積聚起來形成氧債，故呈現(xiàn)出作業(yè)停止后氧消耗反而升高的現(xiàn)象。二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)第二節(jié)體力勞動時(shí)人體的調(diào)節(jié)和適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)其它系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)作業(yè)時(shí)的每一個(gè)有目的的動作，既取決于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用（主觀能動性），又取決于從機(jī)體內(nèi)外感受器所傳入的各種神經(jīng)沖動，在大腦皮層內(nèi)進(jìn)行綜合分析，形成一時(shí)性共濟(jì)聯(lián)系（TransientAssociation），調(diào)節(jié)各器官適應(yīng)作業(yè)活動的需要，維持機(jī)體與環(huán)境的平衡。一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)若長期在同一環(huán)境中從事同一項(xiàng)作業(yè)活動，通過復(fù)合條件反射逐漸形成該項(xiàng)作業(yè)操作的自覺習(xí)慣的邏輯平衡潛意識，稱為動力定型（DynamicStereotype），也稱為習(xí)慣定型。一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)建立動力定型應(yīng)循序漸進(jìn)，注意節(jié)律性和重復(fù)性。若改變動力定型，就必須破壞已建立的動力定型，用新的動力定型代替，這對大腦皮層細(xì)胞是一種很大的負(fù)擔(dān)，若轉(zhuǎn)變過急，可能導(dǎo)致高級神經(jīng)活動的紊亂。一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)因此，當(dāng)作業(yè)性質(zhì)或操作復(fù)雜程度需要作較大的變動時(shí)，不可操之過急，必須進(jìn)行重新訓(xùn)練，這對保障身體健康和避免發(fā)生事故具有重要意義。一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)體力勞動還會影響感覺器官的功能，適當(dāng)?shù)妮p度作業(yè)能使眼睛的暗適應(yīng)更敏感；而大強(qiáng)度作業(yè)會使眼睛的暗適應(yīng)敏感性下降；重作業(yè)和大強(qiáng)度作業(yè)能引起視覺及皮膚感覺的時(shí)滯延長，作業(yè)后數(shù)十分鐘才能恢復(fù)；而適度的輕作業(yè)后視覺及皮膚感覺的時(shí)滯反而會縮短。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)心率在作業(yè)開始30～40s內(nèi)迅速增加，然后緩慢上升，一般經(jīng)4～5min后便可達(dá)到與勞動強(qiáng)度相適應(yīng)的穩(wěn)定水平。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)安靜時(shí)，心臟每搏輸出量為40～70ml，每分鐘輸出量為3～5L。大強(qiáng)度作業(yè)，每搏輸出量可增至150ml，每分鐘輸出量可達(dá)15～25L。對于不經(jīng)常鍛煉的人，心臟每分鐘輸出量的增加，主要靠增加心率；而對于經(jīng)常鍛煉的人，則主要靠增加每搏輸出量。對于一般人，當(dāng)心率未超過其安靜時(shí)心率40次時(shí)，則可以勝任其所做的作業(yè)。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)作業(yè)停止后，心率在幾秒至15s后開始迅速減少，然后再緩慢地降到原有水平。恢復(fù)期的長短隨勞動強(qiáng)度、工間休息、環(huán)境條件和健康狀況而異。因此心率可以作為衡量勞動強(qiáng)度的指標(biāo)。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)血壓作業(yè)開始后收縮壓立即上升，舒張壓幾乎不變，即使大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)，也不如收縮壓上升顯著，因而脈壓增大。脈壓逐漸增大或維持不變，是體力勞動可以繼續(xù)有效進(jìn)行的標(biāo)志。但若繼續(xù)進(jìn)行緊張勞動，脈壓可因收縮壓下降或舒張壓上升，或二者的綜合效應(yīng)使其下降，當(dāng)脈壓小于其最大值的一半時(shí)，則表示作業(yè)機(jī)體已經(jīng)疲勞或糖原貯備接近耗竭。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)作業(yè)停止后血壓迅速下降，其恢復(fù)期的長短視勞動強(qiáng)度的大小和環(huán)境條件的舒適程度而定，一般在5min內(nèi)便能恢復(fù)正常。但在大強(qiáng)度作業(yè)后，收縮壓可降到低于作業(yè)前的水平，需要經(jīng)過30～60min才能恢復(fù)正常，血壓的恢復(fù)比心率恢復(fù)快。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)血液成分人體內(nèi)糖原貯量約300～400g，其中約一半在肝臟。若作業(yè)時(shí)氧需為1.5L／min，持續(xù)作業(yè)4～6h就會引起糖原耗竭。二、心血管系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與適應(yīng)對經(jīng)常鍛煉者，1L血液能供給組織120ml氧，心臟的最高輸出量為35L／min時(shí)，可供組織4.2L氧，這相當(dāng)于鍛煉有素者的氧上限?？諝饽芙o予血液的氧大約為空氣體積的5％～6％，因此為了攝取4.2L的氧，需70～84L空氣通過肺。而鍛煉有素者的最大通氣量可達(dá)120L／min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過攝取4.2L氧所需的空氣量。因此，決定氧上限的主要因素是心血管系統(tǒng)的功能。三、其它系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)作業(yè)時(shí)呼吸的頻率隨作業(yè)強(qiáng)度的增強(qiáng)而增加，重強(qiáng)度作業(yè)時(shí)可達(dá)30～40次／min，極大強(qiáng)度作業(yè)時(shí)可達(dá)60次／min，肺通氣量也由安靜時(shí)的6～8L／min增加到40～120L／min以上。對于鍛煉有素者肺通氣量的增加主要靠增加肺活量來適應(yīng)；一般作業(yè)者則靠加快呼吸頻率來適應(yīng)。作業(yè)停止后，呼吸的恢復(fù)期比心率、血壓恢復(fù)期短。三、其它系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)當(dāng)作業(yè)強(qiáng)度比較穩(wěn)定時(shí)，肺通氣量的增加一般與氧需的程度相適應(yīng)，肺通氣量的變化在一定程度上能反映機(jī)體的氧需。因此，肺通氣量可作為作業(yè)者作業(yè)能力和勞動強(qiáng)度的鑒定指標(biāo)。三、其它系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)汗腺具有調(diào)節(jié)體溫和排泄代謝產(chǎn)物的雙重功能。汗液98％為水分，體力勞動時(shí)汗液中的乳酸含量增多。三、其它系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和適應(yīng)體力勞動后一段時(shí)間內(nèi)，體溫比未作業(yè)時(shí)略有升高，體溫升高的幅度與作業(yè)強(qiáng)度、作業(yè)持續(xù)時(shí)間及環(huán)境氣候條件有關(guān)。一般認(rèn)為正常作業(yè)時(shí)體溫不應(yīng)超過安靜時(shí)體溫1℃，超過這一限度，人體不能適應(yīng)，作業(yè)也不能持久。小結(jié)第一節(jié)體力勞動時(shí)的能量消耗一、人體能量的產(chǎn)生機(jī)理ATP－CP系列乳酸系列需氧系列二、作業(yè)時(shí)人體氧消耗動態(tài)第二節(jié)體力勞動時(shí)人體的調(diào)節(jié)和適應(yīng)一、神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)