Массообмен человека. 
Ноксология

В процессе жизнедеятельности человек потребляет: кислород из атмосферы при дыхании, воду питьевую и воду, содержащуюся в продуктах питания, пищевые вещества, содержащиеся в продуктах питания, — белки, жиры и углеводы. К качеству потребляемых веществ предъявляются определенные требования. В биохимических реакциях организма пищевые вещества окисляются кислородом, выделяя энергию, необходимую для жизнедеятельности человека. Полученная энергия используется на работу внутренних органов, на механическую мышечную работу человека и переходит в теплоту, которую организм выделяет в окружающую среду.

Все продукты реакций, а также потребленная человеком из внешней среды вода, полностью выделяются организмом в окружающую среду: углекислый газ удаляется в атмосферу при дыхании; шлаковые вещества выводятся вместе с потребленной водой в виде отходов жизнедеятельности, часть воды выделяется путем испарения в атмосферу через кожу и через легкие при дыхании.

В сутки человеку требуется в среднем 1,75 кг пищи (из них твердых веществ около 0,6 кг), 7,3 л воды (2,5 л питьевой и 4,8 л технической) и 0,9 кг кислорода. Вместе с питьем и пищей получается около 3,5 л жидкости в день (для климата средней полосы России при минимальной физической нагрузке). При нагрузке средней тяжести необходимо до 5 л, при тяжелой работе на воздухе — до 6,5 л жидкости в день.

Значительные опасности возникают при потреблении человеком загрязненных потоков воздуха, воды и пищи. Достаточно отметить, что от отравлений пищей в мире ежегодно умирают около 2 млн чел.

Информационный обмен человека

Взаимосвязь человека с любой системой (в том числе технической) может быть описана через информационную модель, которая объединяет сенсорное и сенсомоторное поля. К сенсорному (чувствительному) полю информационной модели относят комплекс сигналов, которые воспринимаются человеком непосредственно от системы (шум, вибрация, ЭМП и т. д.) и из ряда сигнальных показаний приборов, индикаторов и т. п. К сенсомоторному полю относят комплекс сигналов от органов управления — рычагов, ручек, кнопок и т. д.

Информационная совместимость означает соответствие возможностей человека по приему и переработке потока закодированной информации и эффективного положения управляющих воздействий в системе.

Реакция человека на любое внешнее воздействие (раздражение) и превращение ее в защитное действие хорошо прослеживаются на схеме рефлекторной дуги (рис. 2.4). Согласно этой схеме энергия раздражителя поступает на рецепторы человека и далее по нервным волокнам в виде нервных импульсов передается в центральную нервную систему (ЦНС). В коре головного мозга — высшем органе ЦНС информация анализируется и по нервным волокнам пере;

Рис. 2.4. Схема рефлекторной дуги:

1 — энергия Е раздражителя (сигнал, информация); 2 — рецептор; 3 — нервные волокна; 4 — ЦНС; 5 — нервные волокна; 6 — исполнительный орган; 7 — путь безусловного рефлекса; 8 — обратная связь дается к исполнительным органам человека для компенсации внешнего воздействия. Результат компенсационного действия передается по обратной связи на рецептор.

Датчиками системы восприятия внешних воздействий являются структурные нервные образования, называемые рецепторами. Они представляют собой окончания чувствительных нервных волокон, способные возбуждаться при действии раздражителя. Часть из них воспринимают изменения в окружающей среде, а часть — во внутренней среде организма. Согласно классификации по характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

При длительном воздействии раздражителя происходит адаптация рецептора и его чувствительность снижается, однако, когда действие раздражителя прекращается, чувствительность растет снова. Для адаптации рецепторов нет одного общего закона. Различают быстро адаптирующиеся (например, барорецепторы) и медленно адаптирующиеся рецепторы (фоторецепторы).

Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается, но нервным путям в центральные отделы нервной системы и используется для координирующей работы органов. Иногда поступающая информация непосредственно переключается на органы. Такой принцип переработки информации заложен в основу многих безусловных рефлексов (врожденных, наследственно передающихся). Например, сокращение мышц конечностей, раздражаемых электрическим током, теплотой или химическими веществами, вызывает реакцию удаления конечности от раздражителя. При длительном воздействии раздражителя на основе приобретенного опыта формируются условные рефлексы.

Человек обладает рядом специализированных периферийных образований — органов чувств, обеспечивающих восприятие действующих на организм внешних раздражителей (из окружающей среды). К таким образованиям относятся органы слуха, зрения, обоняния, вкуса, осязания. Не следует смешивать понятия «орган чувств» и «рецептор», например глаз — орган зрения, а сетчатка — фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Помимо сетчатки в состав органа зрения входят преломляющие среды глаза, различные его оболочки, мышечный аппарат.

Понятие «орган чувств» в значительной мере условно, так как сам по себе он не может обеспечить ощущение. Для возникновения субъективного ощущения необходимо, чтобы возбуждение возникло па рецепторах и поступило в центральную нервную систему.

С помощью органов чувств человек получает обширную информацию от окружающем мире. Количество информации принято измерять в битах. В табл. 2.3 приведены максимальные скорости передачи информации, принимаемой че;

Таблица 2.3

Характеристика органов чувств по скорости передачи информации

ловеком с помощью различных органов чувств и их рецепторов для передачи к коре больших полушарий.

Нервная система человека подразделяется на ЦНС, включающую головной и спинной мозг, и периферическую (ПНС), которую составляют нервные волокна и узлы, лежащие вне ЦНС. Нервная система функционирует по принципу рефлекса. Рефлексом называют любую ответную реакцию организма на раздражение из окружающей или внутренней среды, осуществляющуюся с участием ЦНС.

Защитные функции организма, преимущественно двигательные, реализуются через мозг и его память. И только когда там не найдено адекватной программы реакции на сигнал, подключается сознание, прежде всего проявляя стереотипность мышления.

Человек обладает долговременной и кратковременной (оперативной) памятью. Объем долговременной памяти составляет 1021 бит, а кратковременная память имеет малую емкость — 50 бит. Поскольку воспоминание, т. е. обращение в долговременную и кратковременную память, подвергается воздействию большого числа внешних факторов, то результат его носит во многом случайный характер. Хранение представлений в памяти тоже может видоизменяться вследствие стирания отдельных элементов информации или возникновения новых, отсутствующих в оригинале.

Процесс сознательного поиска решения очень медленный и малопригодный в экстремальных быстроразвивающихся ситуациях. Вероятность того, что человек быстро найдет нужное решение в процессе мышления, невелика. Основной путь подготовки человека к действиям в конкретных защитных ситуациях состоит в постоянном обучении и тренировке с целью перевода действий на уровень стереотипов.

Стереотип — это устойчиво сформировавшаяся в прежнем осознанном опыте рефлекторная дуга, выводимая в пограничную зону «сознание — подсознание» .

Чем чаще идут одинаковые импульсы, тем прочнее становится система их передачи от рецептора к исполнительному органу. При этом вероятность определения двигательной реакции на определенное раздражение нарастает. Однако эта вероятность никогда не сможет достичь единицы в силу существования опасности искажения сигнала в проводящей системе. Следовательно, процесс принятия решения является многовариантным, в том числе и содержащим возможность ошибки. Это обусловлено объективно существующими трудностями вспоминания и выстраивания многовариаптных процессов передачи сигналов, но рефлекторной дуге. Если в прошлом человека необходимого опыта вообще не было, то решения принимаются методом проб и ошибок. Свобода выбора решений таит в себе потенциальную опасность от вмешательства человека в любой процесс.

Отсюда следует аксиома о потенциальной опасности деятельности человека: реакция человека на внешние раздражения может быть ошибочной и сопровождаться антропогенно-техногенными опасностями.