GUIDE FOR ARBEIDE I KULDE

Transkript

1 GUIDE FOR ARBEIDE I KULDE 1

2 Redaksjon Juhani Hassi Tiina Mäkinen Ingvar Holmér Arvid Påsche Tanja Risikko Liisa Toivonen Maisa Hurme 2 Kirjoittajat Abeysekera John, Professor, Luleå tekniska universitet, Institutionen för Arbetsvetenskap, Avdelningen för industriell ergonomi (Kap 4) Hassi Juhani, LKT, Johtaja, Oulun yliopisto, Arktisen Lääketieteen Keskus, Thuleinstituutti (Kap 1, 3 og ) Holmér Ingvar, PhD, Professor, Arbetslivsinstitutet, Lung- och klimatprogrammet (Kap 2 og 4) Huurre Maire, THM, Kouluttaja, Oulun aluetyöterveyslaitos (Kap ) Kuklane Kalev, PhD, Forskare, Arbetslivsinstitutet, Lung- och klimatprogrammet (Kap 4) Mäkinen Tiina, FL, Tutkija, Oulun yliopisto, Arktisen Lääketieteen Keskus, Thuleinstituutti (kap 4 og 6) Påsche Arvid, M.Sc, Johtaja, THELMA AS (Kap 4) Raatikka Veli-Pekka, FM (Kap 1) Rintamäki, Hannu, FT, Vanhempi tutkija, Oulun aluetyöterveyslaitos (Kap 1 og 3) Risikko Tanja, DI, Projektisuunnittelija, Oulun Seudun Ammatillisen Koulutuksen Kuntayhtymä (Kap 4) Toivonen Liisa, Koulutussuunnittelija, Oulun Seudun Ammatillisen Koulutuksen Kuntayhtymä (Kap 4) Westman Jan, PhD, Enhetschef, Arbetsmiljöverket, Enheten för byggverksamhet och arbetsplatsutformning CTB (Kap 6) Takk Utarbeidelsen av denne "Nordisk guide for arbeide i kulde" har vært muliggjort takket være finansiell støtte fra Nordisk Industrifond og EU-programmet: Barents Inerreg IIA

3 Innledning 3 Eksponering for kulde er en del av hverdagen i de nordiske land. Den påvirker mennesker med arbeidsplasser utendørs betydelig mer i de nordiske land enn i sydligere deler av Europa, fordi vinteren er lang og kuldeforholdene mer ekstreme. Eksponering for kulde er imidlertid også aktuelt i mange innendørs arbeidssituasjoner, f.eks. gjelder dette den matproduserende industrien, noe som bidrar til å gjøre kategorien kuldearbeid mer omfattende. Kuldeeksponering kan medføre betydelige risiki for negative effekter på menneskets komfort, ytelse og helse, noe som igjen vil påvirke arbeidssikkerhet og produktivitet (f.eks. mengde og kvalitet). Disse risikiene er det viktig at både arbeidsgiver og arbeidstaker er klar over. Hensikten med denne håndboken er å gi informasjon og praktisk veiledning om hvordan man kan vurdere og håndtere effektene av kulde. Håndboken vil være spesielt egnet for personell involvert i arbeidssikkerhet og bedriftshelsetjeneste, men vil også være nyttig for personer med overordnet sikkerhetsansvar, og som skal gi anbefalinger for å sikre arbeidernes funksjon og helse under arbeide i kalde forhold. Ledelsen av bedrifter, hvor eksponering for kulde er en aktuell problemstilling, kan nytte håndboken i planleggingen av aktiviteter under slike forhold. Håndboken vil også kunne være et hjelpemiddel i utdanningssammenheng. Håndboken har blitt utarbeidet i et samarbeid mellom Oulu regionale institutt for arbeidshygiene, Finland; Luleå Tekniske Universitet, Sverige; Arbeidslivsinstituttet i Sverige og Thelma AS i Norge. Håndboken er i tillegg til denne norske utgaven også publisert i finsk og svensk versjon.

4 4 1 Kuldeeksponering Av Juhani Hassi, Veli-Pekka Raatikka, Hannu Rintamäki 1.1 Det nordiske klimaet Klimaet i de nordiske land er bestemt av vestlige luftstrømmer, som ofte forstyrres av nord-sør bevegelser som kan vedvare for kortere eller lengre perioder. Disse gir ekstreme variasjoner med tanke på varme eller kulde, og medfører også tørke eller nedbør som avviker fra gjennomsnittsnivåene. Resultatet av dette er svært store temperaturvariasjoner som man sjeldent ser ellers i verden. Den atlantiske påvirkningen blir i noen grad modifisert av de skandinaviske fjellene. De laveste vintertemperaturene måles i nordlige deler av Norge, Sverige og Finland. De laveste temperaturene i januar er under frysepunktet for alle deler av de nordiske landene (-4 C på vestkysten, fra -13 C til -40 C i området rundt Botnviken, -20 i sørlige deler av Norge, mens-0 C har blitt målt eksempelvis i nord-øst Finland og på Finnmarksvidda). De varmeste delene av de nordiske landene finner vi i Sør-Sverige, Oslo regionen og Sør- Finland. Det er også store variasjoner for lengden på vinter- og sommersesongen. I de nordlige delene av Finland og Sverige, så vel som i de høyeste delene av de skandinaviske fjellene, har vinterperioden med temperaturer under 0 C (termisk vinter) en varighet som er mer enn 7 måneder. Lengden av denne vinterperioden avtar raskt i Norge mot Atlanterhavet, slik at på vest- og sydkysten av Norge er varigheten av den termiske vinter mindre enn 1 måned eller ikke-eksisterende. I Sverige og Finland er det en langsomt avtagende varighet av vinteren når man går fra nord til syd: Den varer i ca. 4 måneder i de sentrale innenlandsområder av Sverige og i Sør-Norge, og 4 til måneder i Sør-Finland. I de sørligste deler av Sverige er vinteren bare 1 måned lang. Den nordlige beliggenhet (høye breddegrader) gir også spesielle forhold. Et eksempel på dette der de store forskjeller i lengden på dag og natt gjennom året, spesielt for områdene nord for Polarsirkelen. Kysten av Norrland og Vestre Svealand er de mest solrike, mens kystregionen av Trøndelag har relativt lite solskinn. Under vinteren medfører de korte dagene og lange nettene sammen med mye skyet vær, at det blir minimalt med sol i de nordlige landsdelene. Under sommerperioden derimot blir den totale solmengden betydelig, spesielt nord for Polarsirkelen hvor man har midnattssol. De nordiske land representerer ett av de områder på jordkloden med mest skyer. Den største skydekningen finner man over de skandinaviske fjellene og langs Atlanterhavskysten. Den verste sesongen i så henseende er høsten og vinteren. Fordeling av nedbør i de nordiske land er variert, noe som har sammenheng med topografien. Fjellrekken som utgjør de skandinaviske fjellene fanger opp store deler av nedbøren som bringes med de alltid fuktige vest og sydvestlige vindene. Nedbøren avtar østover og det meste av den kommer ned på vestsiden av fjellene mellom Bergen og Bodø. Den laveste forekomsten av nedbør er målt i sydlige og sentrale deler av Finland. Under vinterperioden

5 kommer det meste av nedbøren som snø, mens den faller som regn under sommerperioden. I de høyeste fjellene i Norge og nordlige deler av Sverige varer snødekket mer enn halve året. I den arktiske regionen dekkes bakken av snø i 8 _ måned, mens den i sørlige deler av Norrland, sentrale deler av Finland og sør-øst Norge har en snødekkingsperiode på 6 _ måned. Klimaet i Sør-Varanger er et eksempel på klimaet i Barents-regionen. Klimaet her er også påvirket av Golfstrømmen, som stryker langs Norskekysten og Kola-halvøya før den vender nordover langs Novaya Zemlya. Denne havstrømmen bringer varm fuktig luft, og sikrer at havet er isfritt gjennom hele året. Innlandsklimaet i Sør-Varanger er kontinentalt, med lite nedbør, korte varme somre og lange kalde vintre. Langs kysten finner man havklima med mer nedbør og mindre variasjoner mellom sommer- og vintertemperatur. Figur 1 Temperaturkart for de nordiske land under en vintermåned (Tveito et al. 2000). 1.2 Eksempel på kuldeeksponering i de nordiske land Den største delen av den nordiske befolkning er daglig eksponert for omgivelsestemperaturer som er lavere enn +10 C under vintersesongen. Antall dager pr. år med temperaturer lavere enn +10 C varierer f.eks. mellom 180 og 270 i Finland. Yrkesrelatert eksponering til kulde hos nordiske yrkesaktive varierer både med hensyn til gjentakelse og lengde. Det er også store variasjoner mellom de forskjellige land. Den største gruppen av mennesker som har yrkesmessig kuldeeksponering opplever denne utendørs, mest under vintersesongen. Mindre enn 10% av de som har yrkesrelatert

6 kuldeeksponering har denne eksponeringen under innendørs arbeid. Yrkesmessig kuldeeksponering påvirker mer enn 30% av den arbeidende befolkning i Finland, og litt mindre enn 30% i Sverige. De største gruppene og også antallet av kuldeeksponerte arbeidere i forskjellige industrier er tilnærmet den samme i både Finland og Sverige. Dette til tross for forskjellen i innbyggerantallet i disse to landene (bygningsindustrien ca , prosessindustrien ca , trafikk ca , servicenæringen ca og jordbruk og skogdrift ca ). Antallet kuldeeksponerte arbeidere i forskjellige serviceog vedlikeholdsrelaterte næringer viser en stigende tendens. Eksponering for kulde inkluderer også et betydelig antall arbeidstimer for gate-/vegvedlikehold, vedlikehold av hus, tungtrafikk og gruveindustri. Havne-/kaiarbeidere er ofte svært utsatt for kulde. Den lavere prosentvise andel av kuldeeksponerte arbeidere i forskjellige yrkesaktiviteter i Sverige sammenlignet med Finland, kan forklares med en mer sydlig lokalisering for en større del av befolkningen i Sverige. I disse to landene er arbeidere innen jordbruk, skogsdrift og bygningsarbeide de største gruppene som kan rapportere eksponering for kulde i mer enn 0% av sin arbeidstid. De samme gruppene arbeidere er også de som er mest eksponert for kulde i fritiden. I Finland bor ca. halvparten av landets befolkning (13,2 mill) i de sørlige regionene, hvor vinteren varer 3-4 måneder. For de sentrale deler og den nordlige del av Botnviken er befolkningstallet på 1,8 millioner. Her varer vinteren -6 måneder. Videre i Lappland og Kainu, som har en populasjon på , varer vinteren 6-7 måneder Ukentlig kuldeeksponering I Finland er den typiske ukentlige arbeidsrelaterte kuldeeksponering timer. Den lengste eksponeringstiden for kulde finner man innen byggeaktivitet og vedlikeholdsarbeide (>20 timer/uke). Arbeidere i landbruk og skogsindustri, militær aktivitet, prosessindustri og trafikk er eksponert for kulde i mer enn 1 timer/uke. Fritid med kuldeeksponering er i gjennomsnitt 1 time under ukedagene og 2 timer i helgedager eller ferieperioder. Menn er helt klart mer eksponert for yrkesrelatert kulde enn hva kvinner er, men bare litt mer eksponert i fritiden. Yrkesrelatert kuldeeksponering viser ingen aldersgruppeforskjeller, men i fritiden tilbringer eldre mindre tid i kuldeeksponerte omgivelser enn hva tilfellet er for yngre Yrkesrelatert kuldeeksponering Størstedelen av den nordiske populasjonen er daglig eksponert for omgivende temperaturer som er lavere enn +10 C under vintersesongen. Yrkesrelatert kuldeeksponering i de nordiske landene kan vise til stor variasjon med tanke på gjentakelse og lengde. Det er også stor forskjell mellom de forskjellige landene. Den største gruppen mennesker som gjennom sin yrkesaktivitet eksponeres for kulde får denne erfaringen utendørs, hovedsakelig under vintersesongen. 1.3 Forskjellige typer av kuldeeksponering Utendørs kuldeeksponering er den vanligste formen for kuldeeksponering. Den er sesongrelatert og dens lengde og alvorlighetsgrad er bestemt av det generelle klimaet så vel som den lokale klimatiske situasjonen. Typisk for det siste er varierende noen ganger uforutsette temperaturer, vind og snøfall eller regn. I tillegg kan bakken være dekket av

7 tørr eller våt snø og/eller is. Fysisk aktivitet under utendørs kuldeeksponering er ofte for lav til å produsere tilstrekkelig varme for å motvirke den avkjøling som forårsakes av omgivelsene. Innendørs kuldeeksponering finner vi spesielt innen den matproduserende industrien. Mest vanlig her er eksponering for lufttemperaturer i området fra 0 til 10 C, hvor behandlingen av ferskmat foregår. Frossen mat er vanligvis lagret og håndtert i temperaturer omkring 2 C. Enda kaldere eksponering kan forekomme f.eks. innen tunfiskindustrien (- C) og i kreftterapi (-110 C). Typisk for innendørs kuldeeksponering er at den ofte er forutsigbar, og vanligvis med konstante forhold. Det er ingen jevn vind eller luftbevegelse fra en retning. Ofte kommer den kalde lufta ned fra taket, noe som forstyrrer den naturlige oppstrøm av varm luft, og som medfører avkjøling av øvre deler av arbeiderens kropp (spesielt nakke og skulderområde). Kalde overflater nær arbeideren er også vanlig for innendørs kuldeeksponering. Varierende klima er typisk for f.eks. postlevering, hvor kuldeeksponering av varierende lengde er avbrutt av perioder med opphold innendørs. Sammen med endringer i eksponeringsklima kan det også være endringer i den fysiske aktiviteten som utføres. Perioder med svetting og påfølgende avkjøling er et svært vanlig problem. Endring i eksponeringsklima og fysisk aktivitet krever kontinuerlig termoregulatorisk justering og kan resultere i en spesiell type stress. Kontakt med kalde overflater er vanlig i aktiviteter hvor det kreves god manuell ferdighet for å utøve arbeidsoppgavene. Dette er for eksempel tilfelle innen mange områder av matproduksjon. Fingre og hender er oftest eksponert for kontaktavkjøling, men i visse situasjoner kan dette også være tilfelle for andre deler av kroppen. F.eks. sete/bakside av lår (når man sitter) og knær kan i visse situasjoner bli eksponert for kontakt-avkjøling. Hvis arbeideren må lene seg mot kalde maskiner under utøvelsen av arbeidet kan slik avkjøling likeledes forekomme for andre deler av kroppen. Kontakt med kalde væsker eller til og med nedsenking i kaldt vann, slik tilfellet er i forbindelse med fisking og dykking, representerer en spesielt ekstrem kuldeeksponering for hele eller deler av kroppen. I noen tilfeller kan den aktuelle kontaktvæsken (f.eks. bensin) ha temperaturer under 0 C, og kontakt med disse væskene kan i slike tilfeller resultere i frostskader. Resultatet av kuldeeksponering kan være en eller flere av henholdsvis avkjøling av hele kroppen, overflateavkjøling (hud og underhud), kjøling av ekstremitetene (hender, føtter, nese, ører) eller avkjøling av luftveiene. Den siste avkjølingsformen kan være viktig og alvorlig under hardt arbeid med høy lungeventilering. Avkjølingsgraden vil avhenge av en rekke parametere, så som temperatur og vind, den termiske beskyttelse som klærne gir og varmeproduksjonen i menneskekroppen i den aktuelle situasjonen.

8 REFERANSER NORDISK KLIMA Brodersen C: Weather and wind in Varanger. Barentswatch Martin D: Climates of the world. Elsevier Nordseth K: Climate and hydrology of Norden. In: Norden Man and environment. Ed. by Varjo U, Tietze W. Borntraeger Tveito,O. E, Førland E. J., Heino R, et al. Nordic Temperature Maps, DNMI Report 09/00 KLIMA (figur 1). Wallen C C: Climate. In: A geography of Norden. Ed. by Somme A. Svenska Bokförlaget EKSEMPLER PÅ KULDEEKSPONERING Hassi J, Juopperi K, Kotaniemi J et al.: FinEsS. Tutkimus kylmään liittyvien sairauksien, hengitysoireiden, tapaturmien ja paleltumien yleisyydestä vuotiailla Lapissa. Tutkimuksen toteutus ja perustaulukot. Raportti 9. Oulun aluetyöterveyslaitos Hassi J, Juopperi K, Remes J et al.: FINRISKI 97 Kylmäaltistusalaotos. Tutkimus suomalaisten kylmäaltistuksesta, -haitoista ja kylmältä suojautumisen tavoista. Tutkimuksen toteutus ja perustaulukot. Raportti 4. Oulun aluetyöterveyslaitos Hassi J, Juopperi K, Remes J et al.: Ammattikohtainen kylmäaltistus, -vauriot, -oireet ja tuntemukset: maanviljelijät. Raportti 7. Oulun aluetyöterveyslaitos TYPER AV KULDEEKSPONERING Chen F, Li T, Huang H, Holmér I: A field study of cold effects among cold store workers in China. Arctic Med Res 0 (1991):suppl 6, Geng Q, Holmér I & ColdSurf Research Group: Finger contact cooling on cold surfaces: effect of pressure. In: Environmental Ergonomics IX. Ed. by Werner J, Hexamer M. Shaker Verlag 2000, Holmér I, Kuklane K: Problems with cold work. Arbete och Hälsa 1998:18. Lundqvist G R, Jensen P L, Solberg H E, Davidsen E: Moderate cold exposure in the Faroe fishing industry. Scand J Work Environ Health 16 (1990):4, Powell S, Havenith G & ColdSurf Research Group: The effects of contact cooling on manual dexterity and cooling of the hand. In: Environmental Ergonomics IX. Ed. by Werner J, Hexamer M. Shaker Verlag 2000, Rintamäki H, Anttonen H, Näyhä S: Cold hazards in the food processing industry. In: Environmental Ergonomics IX. Ed. by Werner J, Hexamer M. Shaker Verlag 2000, Tochihara Y, Ohkubo C, Uchiyama I, Komine H: Physiological reaction and manual performance during work in cold storages. Appl Human Sci 14 (199):2, Virokannas H: Thermal responses to light, moderate and heavy daily outdoor work in cold weather. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 72 (1996): 6,

9 2 Effekter av kulde på menneskets termoregulering Av Ingvar Holmer 2.1 De viktigste faktorene som påvirker menneskets termiske balanse Effektiv og optimal funksjon for menneskekroppen betinger at kropps- og vevstemperaturene holdes innen et smalt temperaturområde. Dette er vist klarest for de dype kroppsvevstemperaturer (kroppskjernen) som holdes på 37 C ± 1-2 C. Kontrollsystemet for kroppens temperatursystemer spiller både på en autonom termoreguleringsprosess og adferdsregulering. Mennesket er i termisk balanse når varmeproduksjonen er lik varmetapet. De viktigste bestemmende faktorer for kroppens termiske balanse er klima, klær og aktivitet. Varmen som produseres av kroppen under hvile eller under aktivitet blir avgitt til omgivelsene med en hastighet som er bestemt av klimaet og bekledningen. Klimafaktorene er følgende. Lufttemperatur Gjennomsnittlig stråletemperatur Vind Fuktighet Gjennomsnittlig stråletemperatur er et mål for påvirkningen av kalde overflater rundt menneskekroppen. Under mange forhold er den det samme som lufttemperaturen. I solskinn derimot, vil gjennomsnittlig stråletemperatur være flere grader høyere enn lufttemperaturen. Kald luft er ganske tørr, så effekten av fuktighet er liten. Vind, spesielt i kombinasjon med lave lufttemperaturer, kan forårsake store varmetap. Andre faktorer, så som snø og regn, kan påvirke varmeutvekslingen indirekte ved påvirkning, f.eks. på klærnes egenskaper. De fysiologiske responsene er rettet mot å bevare varme under kuldestressende forhold. En tidlig fysiologisk respons ved slik eksponering vil være sammentrekning av de perifere blodkar for derved å redusere blodstrømmen til de ytre deler av kroppen og ekstremitetene. Dette resulterer i en reduksjon av varmetapet. Under forhold hvor kjernetemperaturen faller under 36 C vil muskelspenningen øke, og etter hvert starte spontante kontraksjoner. Denne muskelskjelvingen genererer varme og vil bidra til å redusere avkjølingshastigheten. Intensiv skjelving kan produsere 4- ganger den normale varmeproduksjon man har i hviletilstand. Skjelvingen vil i økende grad oppleves som ubehagelig og vil være et sterkt stimuli til adferdshandlinger for å forbedre situasjonen. Adferdsreaksjonene er i stor grad bestemt av den termiske følelsen og graden av manglende komfort. Kunnskap, erfaring og forventinger påvirker beslutningen om tiltak. Adferdshandlinger vil f.eks. være påkledning eller avtaking av klær, endret aktivitetsnivå, søking til mindre eksponerte områder, endring av eksponeringstid, osv.

10 2.2 Forskjellige typer varmetap Den største fare med kuldeeksponering er vevsavkjøling, som er et resultat av ubalanse mellom varmeproduksjon og varmetap. Varmen som produseres i kroppsvevene kan avgis på forskjellige måter. Figur 2 Forskjellige former for varmetap fra menneskekroppen under eksponering for kulde Den største delen av varmetapet fra menneskekroppen skjer via konveksjon (omgivende luft blir varmet opp ved kroppsoverflaten). Vind øker dette varmetapet. De bestemmende faktorene er kroppens overflatetemperatur, lufttemperaturen og lufthastigheten (vind). Ca. 0-80% av all varme kan bli avgitt på denne måten, avhengig av vind og aktivitet. Varme stråler også fra kroppsoverflaten til kaldere overflater i omgivelsene. Med adekvat beskyttelse er varmetapet via stråling bare 20% eller mindre av det totale varmetapet. Dette på grunn av lav temperaturgradient mellom overflaten av klærne og omgivelsene. Ved eksponering for solskinn vil varmetransporten kunne gå motsatt vei, og menneskekroppen vil kunne tilføres varme via solstrålingen. Når deler av kroppen, for eksempel en hånd, er i kontakt med et kaldt legeme, vil varme tapes via konduksjon. Denne formen for varmetap vil kunne bidra til avkjøling av hendene under manuelt arbeid med kalde legemer. Også føtter, sete osv. kan bli avkjølt som et resultat av direkte kontakt med kalde overflater. Ca. 10-1% av det totale varmetap skjer via respirasjon (lungeventilasjon). En vesentlig del av dette kan vinnes tilbake ved bruk av egnet beskyttelse for hode og munn. Dette kan for eksempel løses ved hjelp av ansiktsmaske med filter.

11 Fordamping kan gi sterk avkjøling og er en effektfull måte å tape varme på når kroppen er opphetet. Avkjøling via fordamping er imidlertid ikke effektivt når det benyttes mange lag med klær til beskyttelse mot kulde. Fuktighet fanges opp i klærne og resulterer i et tap av klærnes isoleringsegenskaper, noe som kan ha negative effekter på arbeiderens varmebalanse i en situasjon hvor egen varmeproduksjon avtar. Et viktig prinsipp for klær til beskyttelse mot kulde er at klær og aktivitet tilpasses slik at man unngår svetting. Varmeutveksling foregår over hele kroppens overflate. Ekstrermiteter og utstikkende deler av kroppen, så som nese og ører er imidlertid spesielt utsatt for større varmetap. Dette har sammenheng med at disse kroppsdeler har relativt små masser og store overflater. Når kroppens varmebalanse trues endrer kroppens varmefordeling ved at blodårene som forsyner perifere kroppsvev blir innsnevret. Dette er en viktig og nødvendig reaksjon for å bevare varme. Resultatet er imidlertid et fall i temperaturen for de kroppsvev som gjennom disse endringene får redusert sin tilførsel av varmt blod. Dette temperaturfallet kan sette kroppsfunksjoner og helse i fare. I situasjoner hvor det er overskudd på varme, f.eks. når det benyttes for mye klær eller at aktivitetsnivået er høyt, så kan betydelige varmemengder leveres til ekstremitetene holdes varme. Under slike forhold kan varmetapet fra hendene være betydelig, og kan faktisk være absolutt nødvendig for å unngå overoppvarming. Under hardt arbeide i kulde vil det derfor være mulig å holde hendene varme selv uten bruk av hansker eller votter, i alle fall for en viss tidsperiode. Blodtilførsel til hodet blir heller ikke redusert ved eksponering til kulde. Derfor vil hodet også under slike forhold forbli varmt, og vil kunne avgi store mengder varme. Ved 10 C vil en person i hvile uten tilstrekkelig bekledning kunne tape mer enn 0% av alle varme fra et ubeskyttet hode. Dette kan være gunstig i en situasjon med hardt arbeide hvor det er nødvendig å få avgitt overskuddsvarme. I andre situasjoner vil egnet hodebeskyttelse være nødvendig for å kontrollere og redusere varmetapet. Bekledning (klær) er den viktigste kontrollfaktor for varmetap i kalde omgivelser. Klærnes kapasitet til å redusere varmetapet er bestemt av deres termiske isoleringsegenskaper (se kap. 4). 2.3 Varmeproduksjon under arbeid Varme produseres i kroppen gjennom forbrenning av fett og karbohydrater. Hovedkilden for energiproduksjonen er muskelvevet. Energiproduksjonen øker med antallet aktive muskler og arbeidsintensiteten. I nesten alle former for aktivitet er det ytre mekaniske arbeid så lite at man kan se bort fra det. Energiproduksjonen vil derfor gi et godt estimat for den totale varmeproduksjonen. I hvile er varmeproduksjonen ca Watt for en person av gjennomsnittlig størrelse. Under hardt arbeide vil varmeproduksjonen kunne være mer enn ganger større. Under svært utmattende arbeid og utholdenhetstrening kan varmeproduksjonen være mer enn 10 ganger større enn hva den er i hviletilstand. Tabell 1 gir eksempler på energi og varmeproduksjon under forskjellige typer aktiviteter. Moderat til høyt aktivitetsnivå vil kunne gjennomføres med bare mindre problemer selv om temperaturen er ganske lav (se fig. 8). Ved lavt aktivitetsnivå vil kravet til isolerende bekledning kunne være så stort at tilgjengelig bekledning vil være utilstrekkelig for å opprettholde varmebalansen ved lave omgivende temperaturer. Under slike forhold blir lokal avkjøling et betydelig tilleggsproblem. Selv ved bruk av egnet håndbeskyttelse og fottøy kan det være vanskelig å forhindre en gradvis avkjøling av ekstremitetene.

12 Variasjoner i aktivitetsnivået under kortere tidsperioder krever betydelig justering av bekledningen for å forhindre overoppheting under hardt arbeide, og likeledes avkjøling under lettere arbeid. Fleksible og lette tilpassingsmuligheter for bekledningen som benyttes kan avhjelpe deler av problemet, men for de mer ekstreme tilfeller må klærne henholdsvis tas av og tas på. En liknende situasjon vil kunne oppstå når arbeidet må utføres vekselvis utendørs og innendørs. Kravene til termisk isolering vil variere, og den valgte bekledningssammensetting må tillate justeringer i henhold til de aktuelle eksponeringssituasjoner. Tabell 1. Klassifisering av aktivitetsnivåer (metabolisk varmeproduksjon) i 6 klasser. Modifisert fra ISO Klasse 1. <117 W (<6 W/m 2 ) Hvile Klasse 2 Svært lett W (6-89 W/m 2 ) Avslappet sittende: Lett håndarbeid (skriving, maskinskriving, tegning, bokføring), hånd- og armarbeide (inspisering, samling eller sortering av lette materialer), arm- og fot-arbeide (kjøre bil under normale forhold, med bruk av bilens fotpedaler). Stående: Montering (små deler), pakking (små deler). Lett gange: Inspisering. Klasse 3 Lett W ( W/m 2 ) Avslappet sittende: Hånd- og armarbeide (mindre håndverktøy (benkmonterte)), arm- og fotarbeid. Stående: Boring, fresing (smådeler), maskinering med lettere maskiner Uanstrengt gange opp til 0,9 m/s ( 3 km/t). Løfting: 4, kg, mindre enn 8 løft pr. minutt; 11 kg, mindre enn 4 løft pr. minutt. Klasse 4 Middels W ( W/m 2 ) Hånd- og armarbeide (spikring, filing), arm- og fotarbeide (bruk av bil, traktor eller anleggsmaskiner utenfor vei), arm- og overkroppsarbeide (bruk av trykkluftmaskiner, traktortilkobling), håndtering av middels tunge materialer, skyving eller trekking av lette traller eller trillebår Gange med hastighet 0,9-1,3 m/s (3-4,7 km/timer). Løfting: 4, kg, mindre enn 10 løft pr. minutt; 11 kg, mindre enn 6 løft i minuttet. Klasse Tungt W ( W/m 2 ) Tungt arm- og overkroppsarbeide med overføring av tunge materialer, spading; arbeid med slegge, saging, meisling av hardt trevirke; graving Gange med hastighet 1,8 m/s (6, km/t), skyving eller trekking av lastede håndtraller eller trillebår; legging av sementplater/sementblokker. Løfting: 4, kg, 14 løft pr. minutt; 11 kg, 10 løft pr. minutt. Klasse 6 Svært tungt >46 W (>260 W/m 2 ) Tung aktivitet utført i rask eller maksimum hastighet; tung spading eller graving; ferdsel i trapper eller stiger; jogging eller løping, gange raskere enn 1,8 m/s (>6, km/t). Løfting 4, kg, mer enn 18 løft pr. minutt; 11 kg, mer enn 13 løft pr. minutt.

13 REFERANSER Holmér, I. (2001) Assessment of cold exposure. International Journal of Circumpolar Health, 60, Holmér, I. and Kuklane, K. (1998) Problems with cold work. Arbete & Hälsa, Stockholm Holmér, I., Granberg, P. O. and Dahlström, G. (1997) Cold. In: Encyclopedia of Occupational Health. Edited by Stellman, J., pp ILO, Geneva. Holmér, I. (1993) Arbete i kyla. Arbetsmiljöinstitutet. Undersökningsrapport,120 p. Holmér, I. (1994) Work in cold environments. Arbetsmiljöinstitutet. Undersökningsrapport, 118 p.

14 3 Effekten av kulde på ytelse og helse Av Juhani Hassi, Hannu Rintamäki 3.1 Kulde og ytelse Menneskets ytelse er en kombinasjon av sensoriske, kognitive og motoriske funksjoner. Sluttoppgavene blir ofte utført med hendene, og manuell ytelse er derfor viktig spesielt under arbeide hvor arbeideren er kuldeeksponert. For optimal ytelse er det viktig at sirkulatoriske, respiratoriske og endokrine funksjoner så vel som god energi- og væskebalanse understøtter muskelens og nervenes funksjoner Fysisk ytelse Fysisk ytelse er vanligvis sett på som et synonym til funksjonen for muskel-/ skjelettsystemet. Avkjøling påvirker alle enkeltelementer i den muskulære ytelse: Utholdenhet, styrke, kraft, hastighet og koordinering. Avkjøling nedsetter hastigheten for de biokjemiske reaksjonene. Den reduserer også ledningshastigheten for nerver og muskler, noe som resulterer i en langsommere og svakere muskelkontraksjon. Den normale nerveledningshastighet er ca. 60 m/s. Avkjøling reduserer nerveledningshastighten med 1,1-2,4 m/s/ C. Avkjøling hemmer også de neuromuskulære reflekser: Muskler virker ofte som agonist-antagonistiske par, og avkjøling endrer koordineringen for disse, slik at aktiviteten for den antagonistiske muskelen øker mens aktiviteten for den agonistiske muskelen avtar. Muskulær aktivitet kan enten være dynamisk (med synlige bevegelser) eller isometrisk (ingen synlige bevegelser). Generelt vil evnen til å utføre dynamiske aktivitet lettere forstyrres av avkjøling enn hva tilfellet er for isometrisk aktivitet. Avkjøling reduserer dynamisk ytelse med 2-10% pr. C reduksjon i muskeltemperatur. Raske bevegelser og aktivitetsutøvelser som utnytter muskelens elastiske egenskaper er spesielt utsatt for avkjøling. Under forhold tilnærmet lik normal utendørs vinterarbeid reduseres dynamisk ytelse med ca. 17%. For muskeltemperaturer under 27 C, vil et fall på 11-19% i isometrisk kraft kunne forekomme. I motsetning til hva tilfellet er for muskelkraft, så kan utholdenheten ved isometrisk ytelse øke for en periode ved kuldeeksponering, og tretthet skjer langsommere. Muskelskjelving produserer varme og bidrar gjennom dette til å opprettholde muskeltemperaturen, men kraftig skjelving kan nedsette ytelsen for gjennomføring av finere manuelle oppgaver. Imidlertid vil kuldeindusert skjelving kunne kontrolleres voluntært i kortere perioder mens man utfører oppgaver som krever god konsentrasjon. Kraftig kuldeeksponering vil hemme fysisk ytelse også gjennom sammentrekninger av øvre deler av luftveiene. Det er store individuelle forskjeller i følsomheten for respirasjonssystemet (luftveiene). Problemer vil imidlertid i mange tilfeller komme til syne under hardt arbeide i omgivende temperaturer lavere -1 C, i situasjoner hvor lungeventilasjonen er høy.

15 3.1.2 Manuell ytelse Manuell ytelse er en motorisk ferdighet som bestemmes av bevegelsesevnen for arm, hand og fingre, og muligheten til å manipulere objekter med hand og fingre. De viktigste elementene i manuell ytelse er reaksjonstid, følsomhet, nerveledningshastighet, grepstyrke, utholdenhet og mobilitet (Tabell 2). Tabell 2. Effekten av hudtemperatur på manuell ytelse, funksjon og følsomhet. Lokal hudtemperatur ( C) Effekt av tempertur på manuell funksjon Optimal temperatur under 32 Reduksjon i følsomhet for ujevnheter i kontaktoverflatet 28 (muskel) Reduksjon i muskelkraft Reduksjon i nøyaktighet og utholdenhet Reduksjon i manuell ferdighet 16 Smerte (for avkjøling av hele handa) 10 Smerte (avkjøling av mindre områder) 8 Tap av sensitivitet 6 Nerveblokkade 6 7 Tap av følelse Avkjøling reduserer manuell ferdighet på forskjellige måter. Følsomhet er en viktig faktor for bevegelighet for fingre, og to typer reseptorer påvirker bevegeligheten: Overflate reseptorer (taktile-, trykk-, smerte- og termoreseptorer) og reseptorer i musklene, senene og leddene. Kritisk hudtemperatur for taktil sensitivitet er 6-8 C hvor nervene slutter å formidle informasjon. Avkjøling hemmer også fingerbevegelsene ved å øke viskositeten i vevene, ved å redusere hastigheten på de biokjemiske prosessene i muskelen og ved å redusere ledningshastigheten i nervene og muskelmembranene. Tabell 3 viser de kritiske vevstemperturene hvor markerte reduksjoner i manuell ferdighet vil kunne forekomme. Tabell 3. Kritiske temperaturer for forskjellige vev. Vev Temperatur ( C) Nerver 20 Reseptorer 10 Ledd 24 Muskler dynamisk kraft 38 dynamisk utholdenhet 28 statisk kraft statisk utholdenhet 28 Hud Lokal 1 Hudtemperaturer for fingre og hender er spesielt viktig for manuell ytelse og fingerbevegelighet. Fingerbevegelighet vil vise noe reduksjon ved hudtemperaturer for fingrene på C, og en sterkere reduksjon vil synliggjøres med fingertemperaturer under 1-16 C. En rask reduksjon i manuell ferdighet for fingre og hender vil gjøre seg gjeldene ved temperaturer under C. Betydelig avkjøling av andre deler av kroppen vil også kunne influere på den manuelle ytelsen. Dette vil spesielt gjelde oppgaver som er

16 følsomme for skjelving. Dyp kroppstemperatur derimot har mindre effekt på manuell ferdighet bevegelighet og derved manuell ytelse Kognitiv ytelse Eksponering for kulde vil kunne øke eller redusere kognitiv ytelse eller i noen tilfeller ikke ha effekt i det hele tatt. I de tilfeller hvor kuldeinduserte effekter observeres synes dette å gjelde utførelsen av komplekse kognitive oppgaver som avhenger av korttidshukommelsen. Under mer ekstreme lave temperaturer, vil også langtidshukommelsen og bevisstheten kunne påvirkes. Effektene av kulde på kognitiv ytelse kan imidlertid noen ganger være vanskelig å registrere fordi effektene kamufleres av økt innsats. Eksponering til moderate ukomfortable lave temperaturer skjerper årvåkenheten og vil som et resultat kunne øke ytelsen. En ytterligere reduksjon i komfort vil imidlertid redusere årvåkenheten, noe som vil resultere i en økning i antallet feilhandlinger og gi lengre reaksjonstider. I tillegg til de umiddelbare effektene av kuldeeksponering på kognitiv ytelse, vil det å oppholde seg i mørke og kalde omgivelser også kunne påvirke den mentale tilstanden (sinnstilstanden) og derigjennom redusere kognitiv og fysisk ytelse ytterligere. Thyroidhormonnivået vil kunne reduseres samtidig. I disse tilfellene vil en tilførsel av thyroidhormoner kunne bringe ytelsesnivået tilbake til normalt nivå Dose-responsforhold Svak kuldeeksponering reduserer manuell ytelse og vil enten øke eller senke kognitiv ytelse. Ved moderat kuldeeksponering vil både manuell og kognitiv ytelse reduseres så vel som nevromuskulær funksjon i oppgaver som krever hurtige bevegelser. I situasjoner med sterk kuldeeksponering er alle typer ytelse/ferdighet hemmet. Dose-responseffektene er vist spesielt klart for manuelle ferdigheter: Like under optimal hudtemperatur (33 C) vil den sensoriske funksjonen begynne å vise reduksjon. Gradvis vil finere kontroll av fingrene bli vanskeligere, og ved ca. 13 C vil selv grovere bevegelser raskt bli klart hemmet Effekter av beskyttelsesbekledning på ytelse Kuldebeskyttende bekledning benyttes for å forhindre avkjøling av kroppen og den resulterende reduksjon i ytelse. Fordi denne bekledningen og andre beskyttelsesprodukter medfører økt vekt og volum, vil den samtidig bidra til å redusere brukerens ytelse. Dette skjer fordi de sensoriske funksjoner forstyrres, bevegelsesfriheten hemmes og energikostnaden for å utføre arbeidet økes. Hver ekstra kilo klær bidrar til å øke energikostnaden med ca. 3%. Denne økte energikostnaden kan grovt beregnet medføre den samme prosentvise reduksjon i fysisk ytelse. Effektene av bekledning som her er angitt er selvsagt oppgavespesifikke. Reduksjonen i ytelse kan minimaliseres gjennom å senke vekten av bekledningen og volumet av denne. Likeledes vil en reduksjon i friksjon mellom bekledningslagene og

17 antallet bekledningslag bidra til å effektivisere ytelsen. Lav friksjon er viktigst i områder hvor større bevegelser vil være aktuelle. Dette gjelder eksempelvis buksebein og jakkeermer. 3.2 Kulde og helse Kulde kan forårsake et økt antall symptomer hos personer som allerede er syke, men også hos friske individer. Videre kan nye sykdomstilfeller utvikles eller skader kan oppstå som et resultat av kuldeeksponering. I tillegg kan et temperaturfall forårsake funksjonelle endringer i maskinene eller arbeidsrutinene på arbeidsplassen, som kan bli direkte eller indirekte årsak til skader. De forskjellige helsekonsekvensene og deres utviklingssvei er oppsummert i figur 3. Reaksjonene på kulde kan være normale (ingen endring), stimulerte (hyperreaksjoner) eller reduserte (hyporeaksjoner). Disse reaksjonene vil til slutt resultere i avkjøling av menneskekroppen som gir forskjellige påfølgende konsekvenser. Det er verdt å merke seg at kuldeeksponering kan resultere i stimulerte reaksjoner (hyperreaksjoner) som fører direkte til sykdommer. Figur 3 Menneskers responser til kuldeeksponering Kulde og skader Kulderelaterte skader er umiddelbare patologiske konsekvenser av kuldeeksponering. De er som arbeidsrelaterte skader ikke akseptable. Som en konsekvens av direkte eller indirekte effekter av kulde kan den totale skadefrekvens øke i miljøbetingelser som medfører kuldeeksponering. Kobling mellom kuldeeksponering og forskjellige typer skader er vist i figur 4. Figur 4 Forbindelser mellom kalde omgivelser og skader.

18 KALDE OMGIVELSE Endringer Miljø Psykiske funksjoner Fysiologiske funksjoner Økning av skader Skader som er relatert til lave vevstemperatur Kuldeskader omfatter frostskader, hypotermi (kroppstemperatur under 3 C) og andre skader som er koblet til avkjøling av menneskekroppen. Arbeidsrelaterte kuldeskader er vanligvis forbundet med utendørs arbeidsoppgaver, og har størst sannsynlighet til å forekomme under vintermånedene, spesielt på de kaldeste dagene. Kuldeskader har en sterk negativ kobling til temperaturen, dvs. ved lavere temperatur vil flere skader forekomme. Vind vil også kunne bidra til å øke skadefrekvensen sterkt. Hoveddelen av de arbeidsrelaterte kuldeskadene er frostskader, men strekk- og vridningskader er også vanlige. Forekomsten av skli- og fallskader har vist seg å øke med fallende temperturer. Økende hyppighet for disse skadene forekommer ved 0 C og lavere temperaturer. Den lave omgivelsestemperaturen er ofte den indirekte årsaken til skaden og fremkommer derfor ikke alltid i de statistiske tallene for ulykker/skader. Risikohandlingene for en arbeider iført vanlig innendørsbekledning er lavest ved arbeidsplasstemperaturer rundt +20 C, og vil øke ved kaldere eller varmere omgivende temperaturer som vist ved den U-formede kurven i figur, dersom ikke bekledningen tilpasses endringene i temperatur. Figur Forholdet mellom forekomst av risikohandlinger og omgivende temperatur. Frostskader Frostskader forekommer vanligvis i de mest perifere deler av kroppen (hoderegionen, hendene og føttene). For hodet er frostskader på ørene nesten dobbelt så vanlig som frostskader på nesen og kinnene. Flere områder av kroppen kan bli skadet på denne måten samtidig. Lettere frostskader er vanligst å finne for hoderegionen. Frostskader for hendene og føttene gir oftere mer alvorlige vevsskader og krever i mange tilfeller medisinsk behandling eller sykehusinnlegging. Frostskader forekommer bare sporadisk i hverdagen, men viser en betydelig økning under forhold med omgivelsestemperaturer lavere enn 10 C. De fleste tilfellene har en klar kobling til de mest ekstreme kuldedagene i en vinterperiode (temperaturer lavere enn

19 20 C) spesielt dersom det samtidig er vind. Våte klær eller kontakt med kalde materialer med bare hender øker risikoen for frostskader også under varmere forhold. I en undersøkelse fra Finland for unge finske menn ble det rapportert en årlig forekomst på 2% av frostskader. Hver fjerde av disse var av kategorien frostblemmer eller alvorligere. Årlig forekomst av frostskader innen ulike utendørs yrkesaktiviteter varierer normalt mellom 0 og 27%. Det synes som om bymennesker er mer utsatt for frostskader enn hva tilfellet er for mennesker på landsbygda. En blemme-frostskade forårsaker permanente ettersymptomer i 60% av tilfellene. Det er derfor viktig for bedriftshelsetjenesten og helsepersonell å kjenne til eventuelle tidligere frostskader hos arbeiderne i bedriften. Frostskader kan sammenlignes med brannskader når det gjelder umiddelbare konsekvenser. Disse konsekvensene kan bety milde eller alvorlige funksjonelle begrensninger for det skadete området, sykefravær eller mer sjelden også sykehusopphold. De vanligste ettervirkningene av frostskader er lokal overfølsomhet for kulde og smerter i det skadete området, kuldeinduserte følelser og forstyrrelser i den muskulære funksjon, og kraftig svetting kan også forekomme. Disse ettersymptomene kan ha negative effekter på den skadete i oppimot 0% av tilfellene. Permanent invaliditet vil kunne følge frostskaden hvor denne har vært så alvorlig at den har medført sykehusinnleggelse. Det er flere individuelle faktorer som kan gjøre en person disponert for frostskader. Disse faktorene er relatert til individets særegenheter eller oppførsel i arbeidssituasjonen så vel som under fritidsaktiviteter. Kuldefremkalte hvite fingre, sensitivitet til kulde, sukkersyke, psykiske forstyrrelser, tidligere frostskader, høy alder og tobakksrøyking er alle faktorer som øker risikoen for frostskader. Bruk av narkotiske stoffer, kuldebeskyttende kremer, utilstrekkelig bekledning, ulykkessituasjoner, utmattetthet og dårlig ernæring kan øke risikoen for frostskader Kulderelaterte sykdommer Kulderelaterte sykdommer er enten forårsaket av kulde, eller deres utvikling og symptomer er påvirket av kuldeeksponering. Avkjølingshastigheten for ulike deler av kroppen modifiseres også av individuelle faktorer så som kardiovaskulære sykdommer, forstyrrelser i perifer sirkulasjon, sykdom i lunger og/eller luftveier, muskel-skjelettsykdommer, hudsykdommer og overfølsomhet (hypersensitivitet). Forebygging og behandling av disse sykdommene vil være en kombinasjon av organisatoriske tilpassinger (kap. 4) og sykdomsspesifikke behandlinger utført av kvalifisert helsepersonell (kap. ). Kardiovaskulære sykdommer Andelen av årlig dødelighet forårsaket av kardiovaskulære sykdommer med direkte relasjon til kulde er beregnet å være -20%. Dødeligheten forårsaket av kardiovaskulære sykdommer øker under den kalde vintersesongen, og med et mønster som kan variere fra land til land. Ulike klimaforhold angis ofte som en antatt årsak til dette. Man har imidlertid så langt ikke et helt klart bilde av hvordan kulden gir denne effekten på dødeligheten. Dette kan være direkte gjennom påvirkning på det kardiovaskulære system, gjennom infeksjoner av respirasjonssystemet, eller gjennom indirekte effekter av vinteraktiviteter så som snøskyving eller andre ekstrabelastende aktiviteter.

20 Effekten av kulde på kardiovaskulære sykdommer er helst en temporær effekt som kan vare noen dager eller uker. Man har ikke klare indikasjoner på at slike effekter kan vedvare for lengre perioder, eksempelvis i flere år. Imidlertid er det i geografisk kaldere områder en høyere forekomst av kardiovaskulære sykdommer enn hva tilfellet er for varmere regioner. Koronare hjertesykdommer Koronar mortalitet viser en U-formet relasjon til omgivende temperatur. Den laveste mortalitet er observert for temperaturområdet 1-20 C. Mortalitetens temperaturgradient er tilnærmet 1% pr C. Effekten er sterkere hos eldre sammenlignet med hva den er for yngre personer. Koblingen mellom koronar hjertesykdom og kuldeeksponering er mindre uttalt i kaldere enn hva den er i varmere områder av Europa. Denne forskjellen kan ha sammenheng med forskjeller mhp. å forholde seg til kulde, boforhold, klær og aktiviteter i kulde. Temperturforskjeller som varer i to eller flere dager er tilstrekkelig til å forårsakke en økning i mortalitet, og med en tidsforsinkelse på 3-9 dager. Den sesongrelaterte langtidseffekt av kulde synes å ha en svakere mortalitetseffekt enn hva tilfellet er for ekstreme kuldefall for kortere perioder. Dette kan muligens ha sammenheng med at de kardiovaskulære responsene blir svakere ved gjentatte eksponeringer. Brystsmerter under kuldeeksponering kan skyldes forstyrrelser i koronarsirkulasjonen. Dette symptomet kan forsterkes gjennom en samtidig kuldeindusert reduksjon av lungefunksjonen. Forekomsten av denne typen problem er aldersrelatert, og kan være over 10% for en gruppe personer som har flere dager og uker med kuldeeksponering. Forstyrrelser i hjerterytmen er likeledes kulderelatert, og på samme måte relatert til alder og til brystsmerter. Mortalitetstoppene som følger kuldeeksponering kan i betydelig grad kunne forebygges, og skulle kunne resultere i en betydelig livsforlengelse. En slik forebygging ville kunne ha større effekt i varmere land hvor den kulderelaterte mortaliteten i dag er størst. Hjerneslag Forekomst av hjerneslag og andre sentralnervøse skader/tilfeller viser ofte et U-formet forhold til omgivende temperaturer. En økning i slike hendelser er ikke bare observert i kalde omgivende temperaturer, men også ved forhøyete temperaturer. Den laveste mortaliteten er målt ved omgivende temperaturer i området +1 til +20 C, med noen landsavhengige variasjoner. Temperaturgradienten for forekomsten av slike hendelser er 1%/1 C. Intracerebrale blødninger er sannsynligvis mer vanlig enn cerebrale infarkt. Responsen til fallende temperaturer er imidlertid lik i begge tilfeller. En temperaturendring synes å måtte ha en varighet på minst 2 dager før denne har noen effekt på forekomsten av hjerneslagtilfellene. Tidsforsinkelsen er beregnet å være 1 til 4 dager. Perifer sirkulasjonssykdom Flere sykdommer for sirkulasjonssystemet vil kunne ha effekter på menneskets responser på kuldestress. En konsekvens vil kunne være at den vasomotoriske termoregulatoriske tilpassing til kulde vil kunne hemmes. I veggene på de små blodårene (arteriolene) i fingre