文档介绍：第四章人体对热湿环境的反应
第一节人体对热湿环境反应的生理学和心理学基础
人体靠摄取食物维持生命。在人体细胞中,食物通过化学反应过程被分解氧化,实现人体的新陈代谢,在化学反应中释放能量的速率叫做代谢率(Metabolic Rate)。化学反应中大部分化学能最终都变成了热量,因此人体不断地释放热量;同时,人体也会通过对流、辐射和汗液蒸发从环境中获得或失掉热量。但是,人体的生理机能要求体温必须维持近似恒定才能保证人体的各项功能正常,所以人体的生理反应总是尽量维持人体重要器官的温度相对稳定。
人体各部分温度并不相同。身体表面由于散热的作用,温度要比深部组织的温度低,而且易随环境温度的变化而变化。深部组织由于不同器官组织的代谢率不同,温度也各不相同,代谢率高的器官温度比较高,例如代谢率比较高的肝脏温度约为38℃。但由于全身血液在不断循环,把热量由温度较高处带到较低处,所以人体各部分温度不会相差很大。一昼夜之中,人体体温有周期性波动,波动幅度不超过1℃。表4-1是我国正常成年人静止时的体温[2]。
表4-1 我均量
变动范围
腋温
~
口温
~
肛温
~
人体为了维持正常的体温,必须使产热和散热保持平衡。图4-1是人体的热平衡示意图,它用一个多层圆柱断面来表示人体的核心部分、皮肤部分和衣着。因此人体的热平衡又可用下式表示:
M - W - C - R - E - S = 0 (4-1)
其中:
M ¾¾ 人体能量代谢率,决定于人体的活动量大小,W/m2;
W ¾¾ 人体所做的机械功,W/m2;
C ¾¾ 人体外表面向周围环境通过对流形式散发的热量, W/m2;
R ¾¾ 人体外表面向周围环境通过辐射形式散发的热量,W/m2;
E ¾¾ 汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量,W/m2;
S ¾¾ 人体蓄热率,W/m2。
式(4-1)中各项均以人体单位表面积的产热和散热表示。裸身人体皮肤表面积可以用下式计算[1]:
AD = mb H (4-2)
其中:
AD ¾¾ 人体皮肤表面积,m2;
H ¾¾ 身高,m;
mb ¾¾ 体重,kg。
m,体重为65 kg, m2左右。
图4-1 人体和环境的热交换
图4-2 人类体温范围变化示意图[2]
正常
异常
人体的核心温度是由人体的运动强度即代谢率决定的,代谢率越高,人体的核心温度就越高。但人体的核心温度必须维持在一个相当窄的范围内才能保证其正常功能,而人的皮肤温度却随外界温度的变化而变化,而且与人体的核心温度一样,各部位之间存在一定差别。为了确定人的平均皮肤温度,Ramanathan(1964)提出了一个四点模型,即可通过测试人体胸部、上臂、大腿以及小腿的皮肤温度,、、。
人体最大的生理性体温变动范围为35~40℃。在稳定的环境条件下,式(4-1)中的人体蓄热率S应为零,这时人体能够保持能量平衡。当人体的余热量难以全部散出时,就会在体内蓄存起来,于是式(4-1)中的人体蓄热率S变成正值,导致体温上升,人体就会感到不舒适。在非感染性病理发热的条件下,℃以上则为轻症中暑。体温升到40℃时,称作体温过高,此时出汗停止,出现重症中暑,如果不采取措施,则体温将迅速上升。
体温升到42℃以上,身体组织开始受到损伤。一般认为人的最高致死体温为45℃。
在冷环境中,人体的散热增多,可能导致式(4-1)中的人体蓄热率S为负值。如果人体比正常热平衡时多散87W的热量,则睡眠的人会被冻醒,℃,人会感到不适,甚至会导致生病。核心体温下降最初出现的症状是呼吸和心率加快,出现头痛等不适反应。当核心温度下降到34℃以下时,症状达到严重的程度,产生健忘、呐吃和定向障碍;当核心体温下降到30℃时,全身剧痛,意识模糊;降至28℃以下就会出现瞳孔反射、随意运动丧失、深部腱反射和皮肤反射全部消失,濒临死亡。尽管现在还不能确定人的最低致死体温,℃保持24小时仍然能够正常复苏而没有后遗症的实例,但已证实当体温下降到20℃时,通常就不能复苏。
图4-2是人类体温范围变化示意图。表4-2给出了人体皮肤温度与人体热感觉的关系。皮肤所能够适应的温度范围在29~37℃之内。
表4-2 人体皮肤温度与人体热感觉的关系
皮肤温度
状态
45℃以上
皮肤