职业卫生课件-职业生理心理与工效学一
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❖ 一升氧氧化葡萄糖可产生6.5 mmol ATP，而氧 化脂肪产生5.6 mmol ATP。
❖ 脂肪能源：贮存量约90000-110000 kcal
❖ 糖原能源：贮存量约2000 kcal
乳酸系列
C6H12O6
2ATP＋ 2CHCOCOOH 丙酮酸
2CHOHCOOH 乳酸
❖ 缺点：需动用大量的葡萄糖，产生的乳酸 有致疲劳作用，故不经济，不能持久。
无 氧 酵 解
氧化磷酸化
ATP
ATP-CP
❖ ATP-CP系列
ATP + H 2 O CP +ADP
ADP + Pi + 29.3 kJ/mol Cr +ATP
供能几秒钟至一分钟
❖ ❖
需氧系列
C6H12O6 ＋6O2
6CO2＋6H2O ＋38ATP(36ATP)
❖ 一分子葡萄糖形成38分子ATP，一分子脂肪形成 130分子ATP。
氧 速度 能源
产生 ATP 劳动类型
肌肉能量供应系统的一般特性
ATP-CP 系列
乳酸系列
无氧
无氧
非常迅速
迅速
CP，贮量有限
糖原，产生的乳酸
有致疲劳性
很少
有限
任何劳动，包括短 短 期 重需氧系列 需氧 较慢 糖原，脂肪及蛋 白质，不产生致 疲劳性副产物 几乎不受限制 长期轻及中等 劳动
我国体力劳动强度分级标准
体力劳动强度分级
劳动强度级别
劳动强度指数
Ⅰ
≤15
Ⅱ
～20
Ⅲ
～25
Ⅳ
> 25
*摘自《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002; 于永中
19
劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系
劳动强度
手劳动
劳动类型 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动
轻（kJ/min） 1.0-2.5
职业生理学
work physiology
教 学要 求
❖ 掌握：氧需、氧债、氧上限，体力 劳动过程的生理变化和适应。
❖ 熟悉：劳动负荷评价；作业能力。 ❖ 了解：脑力劳动过程的生理变化和
适应。
职业生理学
❖ 研究一定劳动条件下人的器官或系统功能 的学科和课程（Laurig)。
❖ 它是一个学科，观察的主要是劳动者，研 究工作任务、场所、对象和原材料以及环 境对人的影响。尤其之间的相互关系。人 的器官、系统、或整个机体会对这种影响 做出各种反应，指标也不同，而这些反应 构成劳动生理的主要内容
（H. Luczak, W. Rohmert, J Rutenfranz）。3
一、体力劳动过程的生理变化 与适应
劳动能量代谢 Energy metabolism ❖ 肌肉活动的能量来源 ❖ 作业时候氧消耗的动态变化 ❖ 劳动能量代谢与劳动强度分级
4
（一）肌肉活动的能量来源
❖ 1. 肌肉活动的能量来源
氧需=氧债，<2分钟）：短跑、游泳
用于评价体力劳动强度的指标和分级标准[1]
劳动强度等级[2]
很轻 轻
中等 重
很重
极重
耗氧量[3](l/min) <0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～ 2.5～
[<0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～]
(<0.70 0.70～ 0.96～ 1.19～ 1.36～ 1.45～)
能耗量[3] (kJ/min) <10.46 10.46～ 20.92～ 31.38～ 41.84～ 52.30～
心率(beats/min)
75～ 100～ 125～ 150～ 175～
[<90 90～ 110～ 130～ 150～]
(<92 92～ 130～ 150～ 165～)
直肠温度(0C)
37.5～ 38.0～ 38.5～ 39.0～
❖
❖ 2. 作业时氧消耗的动态
❖
❖ 氧需（oxygen demand）
❖
劳动1min所需要的氧量。
❖ 氧上限（maximum oxygen uptake）
❖
血液在1min内能提供的最大氧量。
❖ 氧债（oxygen debt）
❖
氧需和实际供氧之差。
氧债分二种
A.非乳酸性氧债：
轻至中等强度劳动 氧需<氧上限 特点: (1)恢 复较快，2-3分钟, 比乳酸氧债快30倍 (2)恢复期氧用于合成ATP、CP，补充氧
排汗率(ml/h)[4]
200～ 400～ 600～ 800～
注：[1]资料来源于国际劳工局，1983；[ ]括号内的数据见 PO.Åstrand 等 1986 年所著“劳动生理学教科书”：( )括号内 系于永中等 1979 年数据。
[2]轻、中、重、很重、极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的<25%，25%～50%，50%～75%，>75%和接近氧上限或<25%，25%～ 37.5%，37.5%～50%，50%～62.5%及>62.5%来划分的。
B.乳酸性氧债:
强劳动 氧需>氧上限 特点: (1)偿还时间长，10min—1h (2)恢复期氧用于：氧化乳酸，乳酸合成糖原,
合成 ATP、CP，补充氧
3.能量代谢与劳动强度
只适用于体力劳动为主的作业
A.以毎分劳动时总能量消耗区分
劳动时能量消耗
毎分劳动总能量消耗(kJ/min)=
(未包括恢复期能量消耗量)
劳动时间(min)
B. 以劳动时心率区分
轻中
重
很重 极重
心率 75～ 100～ 125～ 150～ 175～
C. 以毎分耗氧量区分 劳动时毎分耗氧量 (l/min)＝[劳动时及恢复期耗 氧量(l/min)－同期內安静时耗氧量(l/min)]/劳 动时间(min)
❖ 中等强度作业（氧需<氧上限）：我国工农业生产。 ❖ 大强度作业（氧需>氧上限） ：爬坡、搬运， ❖ 极大强度作业（完全在无氧条件下进行的作业，
9
小结
糖原 葡萄糖
乳酸 丙酮酸 脂肪酸β氧化
乙酰辅酶A O2
三羧酸循环
CO 2 + H 2 O
ATP CP
ADP
Cr+P
劳动时即时能量系统、短期能量系統、 长期能量系統供能情况
❖
10” 30” 60” 2’ 4’ 10’ 30’
❖ 厌氧系列 % 90 80 70 50 35 15 5
❖ 需氧系列 % 10 20 30 50 65 85 95
[3]消耗 1 升氧约等于产生 20.92kJ(5kcal)能量。 [4]排汗率系 8 小时工作日的平均数。
17
炼钢工人心率（武钢，2002）
心率（次/分） 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
180
160
140
120
100
80
60
40
高温作业心率
20
低温休息心率
0 18
时间（分钟）
❖ 脂肪能源：贮存量约90000-110000 kcal
❖ 糖原能源：贮存量约2000 kcal
乳酸系列
C6H12O6
2ATP＋ 2CHCOCOOH 丙酮酸
2CHOHCOOH 乳酸
❖ 缺点：需动用大量的葡萄糖，产生的乳酸 有致疲劳作用，故不经济，不能持久。
无 氧 酵 解
氧化磷酸化
ATP
ATP-CP
❖ ATP-CP系列
ATP + H 2 O CP +ADP
ADP + Pi + 29.3 kJ/mol Cr +ATP
供能几秒钟至一分钟
❖ ❖
需氧系列
C6H12O6 ＋6O2
6CO2＋6H2O ＋38ATP(36ATP)
❖ 一分子葡萄糖形成38分子ATP，一分子脂肪形成 130分子ATP。
氧 速度 能源
产生 ATP 劳动类型
肌肉能量供应系统的一般特性
ATP-CP 系列
乳酸系列
无氧
无氧
非常迅速
迅速
CP，贮量有限
糖原，产生的乳酸
有致疲劳性
很少
有限
任何劳动，包括短 短 期 重需氧系列 需氧 较慢 糖原，脂肪及蛋 白质，不产生致 疲劳性副产物 几乎不受限制 长期轻及中等 劳动
我国体力劳动强度分级标准
体力劳动强度分级
劳动强度级别
劳动强度指数
Ⅰ
≤15
Ⅱ
～20
Ⅲ
～25
Ⅳ
> 25
*摘自《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2-2002; 于永中
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劳动强度与能量代谢及参与工作肌肉量的关系
劳动强度
手劳动
劳动类型 1 只手臂劳动 2 只手臂劳动
轻（kJ/min） 1.0-2.5
职业生理学
work physiology
教 学要 求
❖ 掌握：氧需、氧债、氧上限，体力 劳动过程的生理变化和适应。
❖ 熟悉：劳动负荷评价；作业能力。 ❖ 了解：脑力劳动过程的生理变化和
适应。
职业生理学
❖ 研究一定劳动条件下人的器官或系统功能 的学科和课程（Laurig)。
❖ 它是一个学科，观察的主要是劳动者，研 究工作任务、场所、对象和原材料以及环 境对人的影响。尤其之间的相互关系。人 的器官、系统、或整个机体会对这种影响 做出各种反应，指标也不同，而这些反应 构成劳动生理的主要内容
（H. Luczak, W. Rohmert, J Rutenfranz）。3
一、体力劳动过程的生理变化 与适应
劳动能量代谢 Energy metabolism ❖ 肌肉活动的能量来源 ❖ 作业时候氧消耗的动态变化 ❖ 劳动能量代谢与劳动强度分级
4
（一）肌肉活动的能量来源
❖ 1. 肌肉活动的能量来源
氧需=氧债，<2分钟）：短跑、游泳
用于评价体力劳动强度的指标和分级标准[1]
劳动强度等级[2]
很轻 轻
中等 重
很重
极重
耗氧量[3](l/min) <0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～ 2.5～
[<0.5 0.5～ 1.0～ 1.5～ 2.0～]
(<0.70 0.70～ 0.96～ 1.19～ 1.36～ 1.45～)
能耗量[3] (kJ/min) <10.46 10.46～ 20.92～ 31.38～ 41.84～ 52.30～
心率(beats/min)
75～ 100～ 125～ 150～ 175～
[<90 90～ 110～ 130～ 150～]
(<92 92～ 130～ 150～ 165～)
直肠温度(0C)
37.5～ 38.0～ 38.5～ 39.0～
❖
❖ 2. 作业时氧消耗的动态
❖
❖ 氧需（oxygen demand）
❖
劳动1min所需要的氧量。
❖ 氧上限（maximum oxygen uptake）
❖
血液在1min内能提供的最大氧量。
❖ 氧债（oxygen debt）
❖
氧需和实际供氧之差。
氧债分二种
A.非乳酸性氧债：
轻至中等强度劳动 氧需<氧上限 特点: (1)恢 复较快，2-3分钟, 比乳酸氧债快30倍 (2)恢复期氧用于合成ATP、CP，补充氧
排汗率(ml/h)[4]
200～ 400～ 600～ 800～
注：[1]资料来源于国际劳工局，1983；[ ]括号内的数据见 PO.Åstrand 等 1986 年所著“劳动生理学教科书”：( )括号内 系于永中等 1979 年数据。
[2]轻、中、重、很重、极重劳动的氧消耗分别相当于氧上限的<25%，25%～50%，50%～75%，>75%和接近氧上限或<25%，25%～ 37.5%，37.5%～50%，50%～62.5%及>62.5%来划分的。
B.乳酸性氧债:
强劳动 氧需>氧上限 特点: (1)偿还时间长，10min—1h (2)恢复期氧用于：氧化乳酸，乳酸合成糖原,
合成 ATP、CP，补充氧
3.能量代谢与劳动强度
只适用于体力劳动为主的作业
A.以毎分劳动时总能量消耗区分
劳动时能量消耗
毎分劳动总能量消耗(kJ/min)=
(未包括恢复期能量消耗量)
劳动时间(min)
B. 以劳动时心率区分
轻中
重
很重 极重
心率 75～ 100～ 125～ 150～ 175～
C. 以毎分耗氧量区分 劳动时毎分耗氧量 (l/min)＝[劳动时及恢复期耗 氧量(l/min)－同期內安静时耗氧量(l/min)]/劳 动时间(min)
❖ 中等强度作业（氧需<氧上限）：我国工农业生产。 ❖ 大强度作业（氧需>氧上限） ：爬坡、搬运， ❖ 极大强度作业（完全在无氧条件下进行的作业，
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小结
糖原 葡萄糖
乳酸 丙酮酸 脂肪酸β氧化
乙酰辅酶A O2
三羧酸循环
CO 2 + H 2 O
ATP CP
ADP
Cr+P
劳动时即时能量系统、短期能量系統、 长期能量系統供能情况
❖
10” 30” 60” 2’ 4’ 10’ 30’
❖ 厌氧系列 % 90 80 70 50 35 15 5
❖ 需氧系列 % 10 20 30 50 65 85 95
[3]消耗 1 升氧约等于产生 20.92kJ(5kcal)能量。 [4]排汗率系 8 小时工作日的平均数。
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炼钢工人心率（武钢，2002）
心率（次/分） 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95
180
160
140
120
100
80
60
40
高温作业心率
20
低温休息心率
0 18
时间（分钟）