Xây dựng mô hình đánh giá căng thẳng nhiệt khi làm việc ở môi trường nóng trong điều kiện tại Việt Nam

Nội dung bài viết trình bày việc xây dựng mô hình đánh giá căng thẳng nhiệt khi làm việc ở môi trường nóng trong điều kiện tại Việt Nam. Mời các bạn tham khảo!

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ CĂNG THẲNG NHIỆT KHI LÀM VIỆC Ở MÔI TRƯỜNG NÓNG TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM Nguyễn Trinh Hương cộng Abstract Heat strain level for employees working in hot environments can be assessed by the TCVN 7321:2009 standard (or ISO 7933:2004) using Predicted heat strain – PHS model as the main tool This study rebuild PHS model to suit the people and conditions in Vietnam The experimental results in laboratory have shown high reliability of PHSDT model, more appropriate than PHSISO model (especially recommendations for the maximum exposure time to water loss) The applied results in field have shown that PHSDT model could be applied at the hot work environment in production facilities for risk prevention, more reasonable working organization and could be a basis for adjustment of TCVN 7321:2009 standard Đặt vấn đề Các kết điều tra quan trắc định kỳ môi trường lao động (MTLĐ) Việt Nam cho thấy tình hình ô nhiễm nhiệt phổ biến hầu hết 36 doanh nghiệp tỉnh miền Trung - miền Nam mùa hè tỉnh miền Bắc Các ngành có vị trí làm việc bị ô nhiễm nhiệt mức cao khí-luyện kim, đóng sửa chữa tàu thuỷ, sản xuất vật liệu xây dựng, khai thác than, v.v Hiện tượng say nóng, sốc nhiệt xảy nhiều doanh nghiệp giải pháp phòng ngừa tập trung vào giải pháp thông gió làm mát uống nước giải nhiệt, chưa có giải pháp quy hoạch khu vực làm việc, tổ chức lao động hợp lý dựa sở khoa học tiêu chuẩn khuyến cáo Mức độ căng thẳng nhiệt gây cho NLĐ làm việc môi trường nóng đánh giá thông qua Tiêu chuẩn TCVN 7321:2009 (ISO 7933:2004) Nội dung cốt lõi tiêu chuẩn phương pháp đánh giá căng thẳng nhiệt thông qua mô hình Căng thẳng nhiệt dự báo (Predicted heat strain – PHS model), có khả đánh giá mức độ căng thẳng nhiệt thông qua việc dự báo nhiệt độ trực tràng độ nước, từ đưa thời gian tiếp xúc tối đa tích luỹ nhiệt thể (Dlim-tcr), thời gian tiếp xúc tối đa nước đối tượng trung bình (Dlimloss50) thời gian tiếp xúc tối đa nước 95% đối tượng lao động (Dlimloss95) Tuy nhiên, hầu hết tiêu chuẩn môi trường nhiệt xây dựng cho người chuẩn Châu Âu (nam: 30 tuổi, cân nặng 70kg cao 1,75m – diện tích da 1,8m2; nữ: 30 tuổi, cân nặng 60kg cao 1,70m – diện tích da 1,6m2) Chính vậy, việc xây dựng mô hình PHS cho người Việt Nam để đề xuất tiêu chuẩn đánh giá căng thẳng nhiệt sở Tiêu chuẩn TCVN 7321:2009 việc làm có ý nghóa Viện BHLĐ đề xuất thực đề tài “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn đánh giá căng thẳng nhiệt làm việc môi trường nóng điều kiện Việt Nam” (Mã số 209/01/TLĐ) Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 Giới thiệu mô hình PHS TCVN 7321:2009 (ISO 7933:2004) Tiêu chuẩn TCVN 7321:2009 (ISO 7933:2004) cung cấp chương trình tính toán mô hình PHS (sau gọi PHSISO) viết ngôn ngữ Visual Basic cho Window Từ tham số đầu vào mô tả điều kiện lao động, chương trình có khả tính toán giá trị có khả đánh giá mức độ căng thẳng nhiệt mà NLĐ phải tiếp xúc điều kiện thực tế, cụ thể là: - Nhiệt độ trực tràng-tre [0C] - Độ nước theo thời gian – D [g] - Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép tích luỹ nhiệt thể (Dlim-tcr)–[phút] - Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép nước đối tượng trung bình (Dlimloss50) thời gian tiếp xúc tối đa nước 95% đối tượng lao động (Dlimloss95) – [phút] Phần mềm mô hình PHSISO có bất cập sau đây: - Mô hình xây dựng cho người chuẩn Châu Âu nên có khác biệt diện tích bề mặt thể, có khác biệt vùng xạ có hiệu thể, tỷ lệ bề mặt da tham gia trao đổi nhiệt xạ, mức độ thích nghi, v.v nghiên cứu người Việt Nam Hơn nữa, đầu vào mô hình giá trị nhân trắc người nên không thuận tiện cho việc nghiên cứu nhóm đối tượng có đặc điểm nhân trắc khác - Thời gian tiếp xúc tối đa cho phép nước đối tượng trung bình (Dlimloss50) xác định thông qua độ nước tối đa loại đối tượng (DMax50), tính 7,5% khối lượng thể Thời gian tiếp xúc tối đa nước 95% đối tượng lao động (Dlimloss95) xác định thông qua giá trị độ nước tối đa để bảo vệ 95% lực lượng lao động (DMax95), tính 5% khối lượng thể Như vậy, với việc cố định khối lượng thể (75kg) mô hình PHS cho giá trị cố định lượng nước tối đa (DMax50 = 5625g DMax95 = 3750g), khác xa với lượng nước tối đa tính cho người Việt Nam Và vậy, kết tính toán thời gian tiếp xúc tối đa cho phép nước phần mềm PHSISO không phù hợp với người Việt Nam - Trong số liệu đầu vào, việc thể nhiệt xạ thông qua nhiệt độ xạ trung bình độ ẩm không khí thông qua áp suất không khí không phù hợp với điều kiện thiết bị Việt Nam Giới thiệu mô hình PHS sửa đổi Chương trình máy tính mô hình PHSISO viết thiết kế lại để phù hợp với người điều kiện nghiên cứu sử dụng Việt Nam Một thay đổi quan trọng hiệu chỉnh mô hình PHS (sau gọi PHSĐT) bổ sung số liệu nhân trắc đối tượng số liệu đầu vào Điều cho phép nghiên cứu đối tượng cụ thể quần thể đối tượng Sự thay đổi ảnh hưởng đến tất kết tính toán, đặc biệt đến kết tính mức mồ hôi dự báo độ nước Để thuận tiện cho việc nạp số liệu đầu vào, tham số đầu vào mô hình PHSĐT chuyển đổi thành: - Hệ số cách nhiệt quần áo - Icl [Clo] - Mức chuyển hóa – M [W] - Nhiệt độ không khí – ta [ C] - Nhiệt độ ướt không khí – tw [0C], độ ẩm tương đối không khí – φ [%] - Nhiệt độ cầu đen - tg [0C] - Tốc độ gió – va [m/s] - Khối lượng đối tượng – Wb [kg] - Chiều cao đối tượng – Hb [m] - Thời gian tiếp xúc – t [phút] - Tốc độ chuyển động đối tượng – vw [m/s] - Góc hướng di chuyển hướng gió – θ [độ] Khả thích nghi/Không thích nghi Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 37 - Tư lao động Các giá trị đầu ra, giá trị tương tự mô hình PHSISO, mô hình PHSĐT đưa thêm giá trị “Nhiệt độ da trung bình” để so sánh với giá trị thực nghiệm trường số WBGT (Wet Bulb Global Temperature) Chỉ số khuyến cáo sử dụng công cụ ban đầu để đánh giá điều kiện lao động môi trường nóng Trong trường hợp giá trị WBGT tính toán vượt giá trị giới hạn khuyến cáo (WBGTlim), cần phải tổ chức lại thời gian lao động/nghỉ ngơi cho số WBGT tính trung bình cho chu kỳ làm việc không vượt WBGTlim Giao diện phần mềm PHSĐT gồm phần (xem Hình 1): Phần thông tin đối tượng; Phần thông số đầu vào; Phần kết Ngoài giao diện có cửa sổ phụ sau: ‘Tệp’ cho phép người sử dụng lưu truy xuất số liệu ‘Đồ thị’ cho phép người sử dụng xem đồ thị nhiệt độ trực tràng độ nước (hình 2) Mô hình PHSĐT bổ sung giá trị ngưỡng khuyến cáo, ví dụ giá trị tre=380C theo khuyến cáo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), giá trị DMax95 tính 5% khối lượng thể DMax50 tính 38 7,5% khối lượng thể Như thấy đồ thị vào thời điểm giá trị dự báo vượt giá trị ngưỡng khuyến cáo ‘Trợ giúp’ cho phép người sử dụng đọc Bản Hướng dẫn sử dụng phần mềm Hình Giao diện phần mềm PHS So sánh kết thực nghiệm với kết tính toán mô hình PHSĐT Nhằm đánh giá tính xác mô hình PHSĐT người Việt Nam lao động môi trường nóng, nhóm nghiên cứu thực thực nghiệm phòng Thí nghiệm sinh lý nhiệt ẩm Viện BHLĐ với 10 đối tượng chế độ nhiệt tương đối giống với chế độ nhiệt vị trí lao động đặc trưng dây chuyền sản xuất gạch tunnel đúc gang Ba thông số so sánh nhiệt độ trực tràng (tre), nhiệt độ da trung bình (tsk) lượng mồ hôi bay D (hay lượng nước mất) Bên cạnh đấy, giá trị tre D thực nghiệm dự báo mô hình PHSĐT so sánh với giá trị dự báo mô hình PHSISO (không so sánh giá trị tsk TCVN 7321:2009 không dự báo giá trị này) Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 So sánh nhiệt độ trực tràng nhiệt độ da trung bình Đối với tre tsk, so sánh tính riêng cho chế độ, từ chế độ đến chế độ Ở chế độ, giá trị lấy trung bình cho tất đối tượng, tính phút một, từ phút (bắt đầu) đến phút 60 (kết thúc thí nghiệm) Biểu đồ Hình thể diễn biến tre tsk thí nghiệm dự báo theo mô hình PHSĐT mô hình PHSISO 60 phút Hình Biểu đồ diễn biến nhiệt độ trực tràng nhiệt độ da trung bình thí nghiệm dự báo theo mô hình PHSĐT mô hình PHSISO TCVN 7321:2009 Ghi chú: - tre (TN): Nhiệt độ trực tràng thí nghiệm - tsk (TN): Nhiệt độ da thí nghiệm - tre (PHSĐT): Nhiệt độ trực tràng dự báo theo mô hình PHSĐT - tsk (PHSĐT): Nhiệt độ da dự báo theo mô hình PHSĐT - tre (PHSISO): Nhiệt độ trực tràng dự báo theo mô hình PHSISO TCVN 7321:2009 Đối với nhiệt độ trực tràng, giá trị dự báo cao thí nghiệm trung bình 0,10C Ở tất chế độ, độ chênh lệch giá trị thực nghiệm dự báo có độ lệch chuẩn nhỏ độ lệch chuẩn thí nghiệm có giá trị trung bình 0,140C Các chế độ có hệ số tương quan Pearson R cao (0,82 đến 0,96) Phương trình tương quan tuyến tính trung bình t re( T N ) = , * t re( P H S ĐT) 18,02, với hệ số tương quan trung bình R = 0,89 hai giá trị hệ số góc hệ số tự khác đáng kể so với Nếu so sánh giá trị thí nghiệm với dự báo cho mô hình PHSISO, phương trình tương quan tuyến tính trung bình tre(TN)=1,58*tre (PHSISO)-21,72, với hệ số tương quan trung bình R= 0,86 hai giá trị hệ số góc hệ số tự lệch nhiều giá trị so với hệ số mô hình PHSĐT Đối với nhiệt độ da trung bình, giá trị dự báo thấp thí nghiệm trung bình 0,040C Ở tất chế độ, độ chênh lệch giá trị thực nghiệm dự báo có độ lệch chuẩn nhỏ độ lệch chuẩn thí nghiệm có giá trị trung bình 0,270C Các chế độ có hệ số tương quan Pearson R cao (0,78 đến 0,91) Phương trình tương quan tuyến tính trung bình tre(TN)=0.64*tsk(PHS)+ 12,72, với hệ số tương quan trung Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 39 bình R =0,86 hai giá trị hệ số góc hệ số tự khác đáng kể so với Ngoài ra, nhóm nghiên cứu sử dụng ‘độ lệch bình phương trung bình’ (Root mean square deviation – RMSD) để đánh giá mức độ xác mô hình PHSĐT Các kết tính toán cho thấy hầu hết giá trị RMSD tre tsk (cho mô hình PHSĐT) nhỏ độ lệch chuẩn trung bình giá trị thí nghiệm, trừ số giá trị chế độ 1, có lớn hơn, nằm phạm vi lần độ lệch chuẩn Duy chế độ có giá trị RMSD tre lần so với độ lệch chuẩn trung bình giá trị thí nghiệm Tuy nhiên, RMSD trung bình tre tsk nhỏ độ lệch chuẩn Điều chứng tỏ giá trị dự báo mô hình PHSĐT tre tsk chấp nhận Nếu so sánh mô hình PHSĐT 40 mô hình PHSISO tre, RMSD trung bình RMSD hầu hết chế độ cho mô hình PHSĐT lớn RMSD cho mô hình PHSISO Như vậy, mô hình PHSĐT có khả dự báo tốt nhiệt độ trực tràng nhiệt độ da trung bình theo phương pháp: tương quan Pearson phương pháp Độ lệch bình phương trung bình Khi so sánh kết dự báo mô hình PHSĐT PHSISO tre, mô hình PHSĐT cho hệ số tương quan R trung bình cao RMSD trung bình lại lớn Tuy nhiên, mức độ chênh lệch giá trị nhỏ nên khó kết luận mô hình có độ tin cậy cao So sánh lượng nước Đối với nước, giá trị dự báo mô hình PHSĐT hầu hết chế độ (trừ chế độ 5) thấp giá trị thí nghiệm thấp trung bình 59g với độ lệch chuẩn 64g, thấp độ lệch chuẩn thí nghiệm Trong đó, giá trị dự báo mô hình PHSISO thấp giá trị thí nghiệm (trừ chế độ 6) thấp trung bình 30g với độ lệch chuẩn 91g, cao độ lệch chuẩn thí nghiệm Tương tự tre tsk, hệ số tương quan R trung bình nước đạt cao, R=0,87 phương trình tương quan tuyến tính trung bình D(TN) =0,72* D(PHSĐT) -178, với hai giá trị hệ số góc hệ số tự khác tương đối xa so với Nếu so sánh kết thí nghiệm với giá trị dự báo nước mô hình PHSISO, ta có hệ số tương quan R=0,77 phương trình tương quan tuyến tính trung bình D(TN) =0,58*D(PHSISO) - 220, với hai giá trị hệ số góc hệ số tự lệch nhiều giá trị so với hệ số mô hình PHSĐT Đối với mô hình PHSĐT, có RMSD chế độ có giá trị lớn lần độ lệch chuẩn thí nghiệm, lại nhỏ lần nằm phạm vi lần độ lệch chuẩn Và đặc biệt, RMSD trung bình chế độ thí nghiệm có giá trị nhỏ độ lệch chuẩn trung bình giá trị thí nghiệm Trong đó, so sánh giá trị dự báo nước mô hình PHSISO giá trị thí nghiệm, RMSD lại có giá trị lớn độ lệch chuẩn trung Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 bình giá trị thí nghiệm, nằm phạm vi lần độ lệch chuẩn Như mô hình PHSĐT có khả dự báo tốt độ nước so với mô hình PHSISO đánh giá theo phương pháp: tương quan Pearson độ lệch bình phương trung bình Kết luận Mô hình PHSĐT cho thấy có khả dự báo mức độ căng thẳng nhiệt thông qua số sinh lý nhiệt độ trực tràng độ nước với độ tin cậy cao với hệ số tương quan R cao độ lệch bình phương trung bình RMSD thấp Mô hình đưa giá trị thời gian tiếp xúc tối đa cho phép loại đối tượng Bên cạnh đấy, phân tích điều kiện lao động thông qua số WBGT đưa khuyến cáo việc bố trí chu kỳ lao động/nghỉ ngơi hợp lý Mô hình PHSĐT bổ sung thêm công cụ đánh giá môi trường nhiệt ẩm căng thẳng nhiệt vốn ỏi Việt Nam; đưa giá trị giới hạn có khả phòng ngừa rủi ro nhằm mục đích bảo vệ sức khỏe NLĐ Các kết so sánh khả dự báo hai mô hình PHSĐT PHSISO cho thấy khác biệt nhiều dự báo nhiệt độ trực tràng cuối; mô hình PHSĐT lại có khả dự báo độ nước tốt mô hình PHSISO Các kết phòng thí nghiệm áp dụng thử nghiệm sở sản xuất gạch tunnel cho thấy mô hình PHSĐT áp dụng sở sản xuất có môi trường làm việc nóng để phòng ngừa rủi ro, tổ chức lao động hợp lý sở để hiệu chỉnh tiêu chuẩn TCVN 7321:2009 Nhóm nghiên cứu kiến nghị Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, Bộ Khoa học Công nghệ cho phép sửa đổi thay TCVN 7321:2009 Dự thảo tiêu chuẩn đánh giá căng thẳng nhiệt Đề tài 209/01/TLĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Y tế/Viện Y học Lao động VSMT, Tâm sinh lý lao động Ecgonomi NXB Y học, 1998 [2] Nguyễn Thế Công CS, Nghiên cứu ảnh hưởng xác định môi trường nhiệt-ẩm tiện nghi theo thang đánh giá chủ quan phòng thí nghiệm, 2006 [3] Đại học Y Hà Nội, Sức khoẻ nghề nghiệp Giáo trình cao học y tế công cộng, NXB Y học, 2005 [4] Các tiêu chuẩn TCVN 7112:2002 (ISO 7243:1989); TCVN 7212:2002 (ISO 8969:1990); TCVN 7321:2003 (ISO 7933:1989); TCVN 7438:2004 (ISO 7730:1994); TCVN 7439:2004 (ISO 9886:1992); TCVN 7489:2005 (ISO 10551:1995); TCXD VN 306:2004 [5] B Cadarette et al Cross validation of USARIEM heat stress prediction models, Aviation, Space and Environmenttal Medicine, Vol.70, 1999 [6] Faming Wang, Chuansi Gao, Kalev Kuklane, Ingvar Holmer, Does PHS model predict acceptable skin and core temperatures while wearing protective clothing? Proceedings of 8th International Thermal Manikin and Modeling Meeting (8I3M), 2010 [7] Francesca Romana, Boris Igor, Giuseppe Riccio, A friendly tool for the assessment of thermal environment [8] J Malchaire, A Piete, B Kampmann, P Mernert et al Development and validation of the Predicted Heat Strain Model Ann Occup.Hyg Vol 45 No Pp 123-135, 2001 [9] J Malchaire, Occupational Heat stress assessment by the Predicted PHS Model Industrial Health 2006, 45, 380-387 [10] Ph Mairiaux, J Malchaire, Le travail environment ambiance chaude, MASSON 1990 [11] P Mehnert, J.Malchaire, B.Kampmann, A.Piete, Prediction of the average skin temperature in warm and hot environments Eur J Appl Physiol (2000) 82:52-60 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 41 ... việc bố trí chu kỳ lao động/nghỉ ngơi hợp lý Mô hình PHSĐT bổ sung thêm công cụ đánh giá môi trường nhiệt ẩm căng thẳng nhiệt vốn ỏi Việt Nam; đưa giá trị giới hạn có khả phòng ngừa rủi ro nhằm... nghiệm trường số WBGT (Wet Bulb Global Temperature) Chỉ số khuyến cáo sử dụng công cụ ban đầu để đánh giá điều kiện lao động môi trường nóng Trong trường hợp giá trị WBGT tính toán vượt giá trị... Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1&2-2012 37 - Tư lao động Các giá trị đầu ra, giá trị tương tự mô hình PHSISO, mô hình PHSĐT đưa thêm giá trị ? ?Nhiệt độ da trung bình” để so sánh với giá trị thực