第3期 唐志新等：基于指标预处理的高原地下矿工作环境灰色聚类评价 ,283. 根据人环境的关系对这些指标进行预处理，根据 作业错误率迅速增加，复杂智力作业速度变慢， 高原地下非煤矿山的特点，选取等效氧气浓度、热舒 影响人体的总体热感受有多种因素，对这种综 适有效温度、空气质量指数和粉尘浓度指数作为评 合的热环境的主观反应称为热舒适”，主要用于工 价的最终指标 作场所的热环境评价，现有的评价热舒适指标有： 1.1等效氧气浓度 有效温度和标准有效温度，卡他度和当量温度，预测 缺氧性缺氧以进入呼吸道气体中的氧分压，即 平均投票数和预测不满意百分数，热应力指标等 气管气氧分压或肺泡气氧分压为衡量指标，气管气 在高原环境下，低气压也是影响人体热舒适的 氧分压的计算公式如下： 重要因素，在低气压条件下，气压对热舒适的影响 Po2=F2(P。一6.27) (1) 仅次于温度，而大于风速，这说明在高原地区，人的 式中，Po为气管气氧分压，kPaF2为吸入气中的 热感受跟平原有一定的差别们.压力越低，对流散 氧体积分数，%；P.为大气压力，kPa6.27为37℃ 热量和蒸发散热量与常压下的差值越大，但总的趋 时的饱和水汽压，kPa 势仍是蒸发热损失的增加量大于对流热损失的减少 存在一个常压下的等效氧气体积分数，其气管 量，因此，与常压相比，低压下的人体失热量明显增 气氧气分压与低压常氧下是相等的，根据式(1)，可 大，且压力越低，人体失热量越大).高原地区的热 以得到等效氧气体积分数公式： 舒适与气压之间的定量关系还有待进一步研究 F2(Po-6.27) 预测平均投票数使用起来较复杂，故采用有效 P。-6.27 (2) 温度来表示热舒适程度，有效温度是将温度、湿度 式中，F为标准大气压下的等效氧气体积分数，%； 及风速对人体的热感觉效应综合成一个单一空气温 P,为高原的大气压力，kPaP为标准大气压，kPa 度表示的热感觉指标，它在数值上等于产生相同感 研究表明，低氧对人体的影响随着海拔升高而 觉的静止饱和空气的温度).其计算公式为： 增加，1500m暗适应阈值升高13%；2400m学习能 T.=37-(37-T.)/[0.68-0.14R.+ 力降低；3000m人的缺氧曲线开始陡峭，劳动能力 1/1.76+1.4W.5)]-0.29T.(1-R)(3) 下降29.2%；4000m时大部分人发生高原反应，注 式中，T.为等效温度，℃；T,为实测温度，℃；R为 意力明显降低，劳动能力下降39.7%；5000m时约 相对湿度，%；V为风速，m8. 有15%的受试者发生循环代偿障碍，重则晕厥. 根据有效温度与人体生理及工效的关系，将其 根据人的生理特点，把等效氧气体积分数分为 分为四级，如表2所示 四个级别，如表1所示 表2有效温度分级表 表1等效氧气体积分数分级 Table 2 Classification of effective empemture Table 1 Classification of equivalnt oxygen concentration 分级 等效温度C 热感受 分级 海拔高度m 等效氧气体积分数% 舒适 15-21 舒适 舒适 1500 17.3 工效I <15或>21 温暖或凉爽 工效I 2500 15.1 工效Ⅱ <12或>24 较热或较冷 工效Ⅱ 3000 14.1 容许 <6或>30 热或冷 容许 4000 12.2 1.3 空气质量指数 1.2热舒适有效温度 井下环境存在着多种有毒气体，如CO、NO2和 实验证明，从舒适到大约29.4℃（有效温度）范 SO2等，这些气体间还会发生联合作用，如NO2能够 围，不会产生确定的工效减量，但当温度高于这一数 加重C0的毒性，毒理学上把联合作用分为四种，分 值时会出现有意义的工效减量，庞诚等研究了生理 别是独立作用、相加作用、协同作用和拮抗作用⑧). 耐受限度的影响因素，得到了气温、湿度、风速与生 C02也是呼吸性气体，在人体中必须达到一定 理耐受限度的关系，认为技巧和体力作业比智力作 含量，否则会引发类似缺氧的症状，高浓度的C02 业受高温的影响更大)，庞诚等还研究了低温环境 能够大大增加人体的呼吸换气速率，导致其他有毒 对不同类型作业的影响规律，认为对手指灵活性依 气体的吸入量增加，关于贫氧对混合气体毒性的增 赖越大的作业越受低温影响，手部皮温15.6℃为手 加作用在火灾烟气毒性ED模型中有所体现，张 部作业工效不受影响的最低限度，同时，低温下的 世杰等研究了高原环境下C0的LC0,其表示实验第 3期 唐志新等： 基于指标预处理的高原地下矿工作环境灰色聚类评价 根据人--环境的关系对这些指标进行预处理．根据 高原地下非煤矿山的特点‚选取等效氧气浓度、热舒 适有效温度、空气质量指数和粉尘浓度指数作为评 价的最终指标． 1∙1 等效氧气浓度 缺氧性缺氧以进入呼吸道气体中的氧分压‚即 气管气氧分压或肺泡气氧分压为衡量指标‚气管气 氧分压的计算公式如下： ＰｔＯ2 ＝ＦｉＯ2 （Ｐｂ—6∙27） （1） 式中‚ＰｔＯ2为气管气氧分压‚ｋＰａ；ＦｉＯ2为吸入气中的 氧体积分数‚％；Ｐｂ 为大气压力‚ｋＰａ；6∙27为 37℃ 时的饱和水汽压‚ｋＰａ． 存在一个常压下的等效氧气体积分数‚其气管 气氧气分压与低压常氧下是相等的‚根据式 （1）‚可 以得到等效氧气体积分数公式： ＦＯ2 ＝ ＦｉＯ2 （Ｐ0—6∙27） Ｐｂ—6∙27 （2） 式中‚ＦＯ2为标准大气压下的等效氧气体积分数‚％； Ｐｂ为高原的大气压力‚ｋＰａ；Ｐ0为标准大气压‚ｋＰａ． 研究表明‚低氧对人体的影响随着海拔升高而 增加‚1500ｍ暗适应阈值升高 13％；2400ｍ学习能 力降低；3000ｍ人的缺氧曲线开始陡峭‚劳动能力 下降 29∙2％；4000ｍ时大部分人发生高原反应‚注 意力明显降低‚劳动能力下降 39∙7％；5000ｍ时约 有 15％的受试者发生循环代偿障碍‚重则晕厥 ［2］． 根据人的生理特点‚把等效氧气体积分数分为 四个级别‚如表 1所示． 表 1 等效氧气体积分数分级 Ｔａｂｌｅ1 Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｏｘｙｇｅｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ 分级 海拔高度／ｍ 等效氧气体积分数／％ 舒适 1500 17∙3 工效Ⅰ 2500 15∙1 工效Ⅱ 3000 14∙1 容许 4000 12∙2 1∙2 热舒适有效温度 实验证明‚从舒适到大约29∙4℃ （有效温度 ）范 围‚不会产生确定的工效减量‚但当温度高于这一数 值时会出现有意义的工效减量．庞诚等研究了生理 耐受限度的影响因素‚得到了气温、湿度、风速与生 理耐受限度的关系‚认为技巧和体力作业比智力作 业受高温的影响更大 ［3］．庞诚等还研究了低温环境 对不同类型作业的影响规律‚认为对手指灵活性依 赖越大的作业越受低温影响‚手部皮温 15∙6℃为手 部作业工效不受影响的最低限度．同时‚低温下的 作业错误率迅速增加‚复杂智力作业速度变慢 ［4］． 影响人体的总体热感受有多种因素‚对这种综 合的热环境的主观反应称为 “热舒适 ”‚主要用于工 作场所的热环境评价．现有的评价热舒适指标有： 有效温度和标准有效温度‚卡他度和当量温度‚预测 平均投票数和预测不满意百分数‚热应力指标等． 在高原环境下‚低气压也是影响人体热舒适的 重要因素．在低气压条件下‚气压对热舒适的影响 仅次于温度‚而大于风速‚这说明在高原地区‚人的 热感受跟平原有一定的差别 ［5］．压力越低‚对流散 热量和蒸发散热量与常压下的差值越大‚但总的趋 势仍是蒸发热损失的增加量大于对流热损失的减少 量．因此‚与常压相比‚低压下的人体失热量明显增 大‚且压力越低‚人体失热量越大 ［6］．高原地区的热 舒适与气压之间的定量关系还有待进一步研究． 预测平均投票数使用起来较复杂‚故采用有效 温度来表示热舒适程度．有效温度是将温度、湿度 及风速对人体的热感觉效应综合成一个单一空气温 度表示的热感觉指标‚它在数值上等于产生相同感 觉的静止饱和空气的温度 ［7］．其计算公式为： Ｔｅ＝37—（37—Ｔａ）／［0∙68—0∙14Ｒｈ＋ 1／（1∙76＋1∙4Ｖ 0∙75 ） ］ —0∙29Ｔａ（1—Ｒｈ） （3） 式中‚Ｔｅ 为等效温度‚℃；Ｔａ 为实测温度‚℃；Ｒｈ 为 相对湿度‚％；Ｖ为风速‚ｍ·ｓ —1． 根据有效温度与人体生理及工效的关系‚将其 分为四级‚如表 2所示． 表 2 有效温度分级表 Ｔａｂｌｅ2 Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 分级 等效温度／℃ 热感受 舒适 15～21 舒适 工效Ⅰ ＜15或 ＞21 温暖或凉爽 工效Ⅱ ＜12或 ＞24 较热或较冷 容许 ＜6或 ＞30 热或冷 1∙3 空气质量指数 井下环境存在着多种有毒气体‚如 ＣＯ、ＮＯ2 和 ＳＯ2等‚这些气体间还会发生联合作用‚如 ＮＯ2能够 加重 ＣＯ的毒性．毒理学上把联合作用分为四种‚分 别是独立作用、相加作用、协同作用和拮抗作用 ［8］． ＣＯ2也是呼吸性气体‚在人体中必须达到一定 含量‚否则会引发类似缺氧的症状．高浓度的 ＣＯ2 能够大大增加人体的呼吸换气速率‚导致其他有毒 气体的吸入量增加．关于贫氧对混合气体毒性的增 加作用在火灾烟气毒性 ＦＥＤ模型中有所体现．张 世杰等研究了高原环境下 ＣＯ的 ＬＣ50‚其表示实验 ·283·