空氣質量與城市體育鍛煉者健康效應的關聯分析

原瑞瑞，劉海鳳

空氣質量與城市體育鍛煉者健康效應的關聯分析

原瑞瑞，劉海鳳

運用文獻資料法、邏輯推理法對目前我國空氣質量狀況進行分析，通過大氣污染物基本項目，探討各種污染成分對鍛煉者的影響，并結合空氣質量與鍛煉效果,指出目前城市居民體育鍛煉的兩大誤區(qū)：（1）鍛煉地點多為城市中心公園、街道兩旁、主干道附近等人員、車輛集中的地區(qū)；（2）鍛煉時間多為清晨近地面污染物集聚較多的時間段。并從空氣質量改善、科學選擇鍛煉地點和鍛煉時間段、對鍛煉人群進行專業(yè)知識普及四個角度提出建議。目的：使居民更科學的進行體育鍛煉，增進健康。

空氣質量；體育鍛煉；城市居民

隨著我國經濟、社會的發(fā)展，人民生活水平日益提高，越來越多的人們?yōu)榱嗽鲞M健康、提高生活品質，加入到體育鍛煉的行列中?？茖W、合理的選擇鍛煉方式、方法不僅可以達到抵御疾病、延緩衰老、增強體質等目的，而且使鍛煉者愉悅身心、陶冶情操，從而以更加飽滿的熱情投入到生活、學習、工作當中[1]。體育鍛煉需要在一定的適宜環(huán)境下進行，環(huán)境是人類生存的物質基礎，生物體對環(huán)境存在一定的耐受閾值，只要存在閾值范圍內，生命活動才得以延續(xù)。換句話說，若環(huán)境污染造成反常環(huán)境節(jié)律，這種反正環(huán)境節(jié)律就會對人類固有生命節(jié)律造成干擾，從而打破固有節(jié)律的有序性，引起生命節(jié)律的紊亂[2]?？梢姡芯凯h(huán)境與體育鍛煉的相互關聯具有科學性和實踐性意義。

有關報告顯示，2005—2010年，我國GDP以平均15％左右的增速，依次超越了意大利、英國、德國、日本并躍居成為僅次于美國的世界第二大經濟體。據資料記載，1978年-2013年，短短30年間，我國GDP從13 645億美元，猛增到2013年的568 845億美元，平均增速接近10％[3]，不僅是中國經濟發(fā)展史上前所未有的，而且在全球范圍內也屬罕見。但是這種超常規(guī)的快速推進過程是以犧牲人類賴以生存的地球家園為代價，大氣污染、水土流失、生物多樣性遭到破壞等環(huán)境問題愈加明顯的呈現到我們面前。近幾年來，霧霾一詞被國人所熟知，頻頻見于新聞媒體報道之中，各地也紛紛進行了對PM2.5的檢測。

醫(yī)學方面的研究表明，空氣質量對于人體健康意義重大，這種相關性甚至超越了飲食安全。環(huán)境專家也稱，霧霾的危害相當于吸煙者每天抽20支煙，尼古丁對于肺癌的致病率都不及霧霾對人肺部造成的危害[4]。不難想象，類似北京第三屆“光豬跑”、蘭州“傷肺跑”等在霧霾天進行體育鍛煉與競賽的活動，引起了廣泛的關注和非議，試問在污染的環(huán)境下堅持鍛煉是否可以達到強身健體的目的。

人們在這種大氣環(huán)境下進行體育鍛煉時，由于運動時大量身體器官被調用，能源物質需要源源不斷的經血液運輸到身體各部分，當然就會增大對空氣中氧氣的通氣量，這樣就會比安靜時吸人更多的污染氣體，污染氣體通過呼吸系統(tǒng)進入肺部，并由肺泡進入血液，經過內呼吸進入人體各組織，從而影響機體正常的生理機能，常此下去定會危害人體的健康。研究表明，正常成人平靜呼吸時每分鐘呼吸頻率為12-18次，每分通氣量為6-8L，而在遞增負荷運動中，每分通氣量隨運動強度增加而增加，所能達到最大通氣量為120-140L/min[5]。可見，為了彌補運動時的氧虧，人體需要與大自然交換超過安靜狀態(tài)下大約20倍的通氣量。因此，空氣質量水平以及如何選擇鍛煉環(huán)境就顯得尤其重要。

1 大氣中的主要污染物及基本項目濃度限值

通常由于空氣流動以及植物的光合作用，空氣中各成分比例相對穩(wěn)定，但由于人類認識自然、改造自然能力的增強，大氣中人為排放物質增多，成分也愈加復雜，最終超過環(huán)境的自凈能力，造成空氣污染。大氣中的污染物種類、性質不同，此處列出大氣中污染物基本項目及濃度限值[6]（見表1），并探討其對體育鍛煉者健康的影響。

表1 環(huán)境空氣污染物基本項目濃度限值一覽表

目前，氣象部門公布的我國城市空氣質量日報指數為Air Pollution Index，API是根據空氣污染基本項目一天中的監(jiān)測數據計算各有害物的API，并選取危害最大的污染物的API為當天預報值，可以發(fā)現，API在反應空氣污染程度以及污染情況時，存在其片面性，因此在進行體育鍛煉時也應注意到造成區(qū)域大氣污染的其他有害種類。

2 大氣中基本污染物對體育鍛煉者的影響

2.1 二氧化硫對鍛煉的影響

二氧化硫又稱亞硫酸酐，是無色、有強烈刺激性氣味，常產生于工業(yè)過程中、煤和石油燃燒等。當空氣中水分較多，由于二氧化硫是高水溶性氣體，會與空氣中水蒸氣發(fā)生反應形成亞硫酸（酸雨的主要成分）?；仡櫧?年二氧化硫排放情況，從2011年的2217.9萬噸、2012年的2117.6萬噸、再到2013年2044萬噸均為世界第一[7]，可見二氧化硫是我國大氣污染治理中急待解決的問題之一。

面對如此嚴峻的大氣污染物——二氧化硫，承接上文所述，人體在運動時會產生大量的氧虧，迫使張大嘴巴呼吸，這時大量二氧化硫氣體通過咽喉進入到支氣管，在支氣管部位被吸收，結果引起支氣管狹窄，同時其對上呼吸道粘膜有強烈的刺激，能使呼吸系統(tǒng)生理功能減退，肺飽彈性減弱，肺功能降低，日積月累更會引起呼吸體統(tǒng)炎癥的發(fā)生，倘若在陰雨天或者早晨晚上空氣濕度較高時鍛煉，二氧化硫還會與空氣中的水蒸氣發(fā)生化學反應，生成毒性比二氧化硫大10倍的硫酸霧并通過循環(huán)系統(tǒng)直接侵入人體的深處。有關研究表明，當空氣日平均濃度為0.15mg/m3時，開始對人體發(fā)生危害；0.24mg/m3時，敏感性強的小學生肺功能下降；0.3-0.5mg/m3時引起呼吸道疾病[8]。因此重視二氧化硫污染，避免慢性中毒，科學鍛煉才是達到增強體質的明智之舉。

2.2 二氧化氮對鍛煉的影響

二氧化氮是一種紅棕色、刺激性氣味、易溶于水的大氣污染物，每年有大約幾百萬噸被排放到大氣中，是一種重要的大氣污染物。

氮氧化物主要對人體呼吸系統(tǒng)和神經系統(tǒng)造成傷害。按照反映出現的時間以及強度等，可將其危害概括為急性危害和慢性危害。吸入氣體初期會刺激眼以及上呼吸道，在吞咽時感到疼痛、干咳等。數小時至十幾小時或更長時間的潛伏期后發(fā)生遲發(fā)性肺水腫、呼吸困難，多痰、咳嗽等。慢性作用主要表現為神經衰弱及慢性呼吸道炎癥，個別病例出現肺纖維化，可引起牙齒酸蝕癥。在進行鍛煉時，由于肺泡粘膜活性增加，心臟每搏輸出量增加，全身血液循環(huán)加速，若空氣中存在大量的二氧化氮等氮氧化物，會隨著呼吸作用而大量進入到肺部，影響呼吸系統(tǒng)作用，導致運動時供氧不足，并可伴隨血液將毒性氣體運送到身體其他部位，從而引起全身性的氮氧化合物中毒現象，長此下去，體育鍛煉非但沒有達到強身健體的目的，還給自身健康埋下隱患。

2.3 一氧化碳及飄塵對鍛煉的影響

一氧化碳也是污染大氣的重要因素，主要來汽車尾氣、燃燒設備中含C物質的不完全燃燒、以及抽煙時產生的煙霧等。當人體吸入大量CO時，由于一氧化碳與血紅蛋白結合能力為氧的210倍，因此一氧化碳會優(yōu)先占用眾多血紅蛋白，而血紅蛋白是機體血液中氧運輸的載體，在血紅蛋白用量一定時，一氧化碳的結合必定會造成機體供養(yǎng)不足，加之運動時身體被調用器官增多，對氧的需求量增大，會造成乳酸堆積，輕者運動能力下降，重則休克、死亡。

飄塵的危害性不在本身，而更在于其具有很強的吸附能力，能夠把空氣中污染物吸附在微粒表層上并且在上述物質之間的反應過程中起到催化劑的作用，使其生成二次污染物，產生更大的危害。正常人體呼吸系統(tǒng)具有一定的自凈、過濾能力，但是一旦超過人體閾值，大量飄塵便會在肺內逐漸沉積，使肺部產生彌漫性的纖維組織增生，影響呼吸系統(tǒng)及其他器官正常功能。長期暴漏在上述環(huán)境中甚至有運動成癮者，必然會造成呼吸體統(tǒng)功能下降，嚴重者形成各種呼吸疾病甚至危及生命，這與鍛煉初衷背道而馳。

2.4 光化學煙霧對鍛煉效果的影響

光化學煙霧是城市污染的新問題，是由空氣中碳氫化合物、氮氧化合物、粉塵等在空氣中，以日光照射為條件，發(fā)生一系列光學反應而生成的一種淺藍色煙霧。因這種光化學煙霧最早發(fā)生在洛杉磯，因此，也稱“洛杉磯型煙霧”或“氧化型煙霧”。當這種煙霧達到一定濃度時，會出現類似眼睛紅腫發(fā)癢、流眼淚、頭暈、干咳、呼吸急促等癥狀，濃度為0.1ppm—0.25ppm的氧化劑就能降低運動員的競技狀態(tài)[9]。光化學煙霧氧化劑濃度、時間、癥狀對應情況見表2。

表2 光化學煙霧氧化劑濃度、時間、癥狀對應一覽表

2.5 顆粒物對鍛煉效果的影響

通常情況下，粒徑在2.5μm-10μm之間的顆粒物不能夠直接進入身體，而只能進入上呼吸道，且其中一部分可通過痰液排出體外（或被鼻腔絨毛阻擋）其危害相對較小。但是，由于PM2.5粒徑小，質量輕，長期懸浮于空氣中，污染物容易附著于表面，通過呼吸作用進入到人體肺部，干擾肺泡換氣功能，并借助學業(yè)運輸系統(tǒng)，將大量攜帶病的運送到身體各個器官，對身體健康構成威脅。

按照世界衛(wèi)生組織規(guī)定，PM2.5小于10是安全值，從世界范圍來看，整個中國都是重災區(qū)，中國范圍來看，只有黑龍江、西藏、海南三座城市達到PM2.5合格，可見顆粒物污染尤其是PM2.5污染問題已經席卷整個中國，情況不容樂觀。面對上述鍛煉環(huán)境，鍛煉者盲目進行鍛煉其后果不堪設想[10]。

3 體育鍛煉常見誤區(qū)分析

3.1 城市居民體育鍛煉地點多在大氣污染富集區(qū)

隨著城市化進程的擴大，農村改造拆遷工作中出現了諸多問題，例如改造過程過快，方式方法粗暴，弄明過渡房的建設以及安置問題等。據有關報道，進入21世紀前10年，我國自然村總數從363萬銳減為271萬個，10年內減少90萬個自然村[11]，城鎮(zhèn)化是人類社會發(fā)展的必然產物，但是由于城鎮(zhèn)化太快，造成諸如城市密度大、交通擁擠、犯罪率高、流行性病毒蔓延等問題，環(huán)境專家瓦格納·斯密爾博士就中國環(huán)境問題向聯合國以及世界銀行所作的報告中指出，目前，中國城市發(fā)展所處階段如同18世紀的歐洲，鋼筋水泥的城市里，綠地以及開闊地稀少。國家體育總局對20-69歲人群體育健身活動和體質狀況調查顯示，2012年有49.2％的人參加過體育健身活動，其中城鎮(zhèn)居民為59.8％，鄉(xiāng)村居民為35.6％。在對體育健身場所選擇的調查中，單位或小區(qū)體育場所、公共體育場館、公路和街邊、街心廣場和場院、公園以及住宅小區(qū)空地的比例依次為23.1％、15.2％、14％、12％、8.7％[12]?？梢园l(fā)現，并不適合體育鍛煉的公路和街邊、街心廣場和場院、公園等比例較大，居民選擇鍛煉地點方式單一且合理性存在爭議。

建國以來，國家體育總局共進行過五次全國體育場地普查，其中《“十二五”公共體育設施建設規(guī)劃》中指出，到2015年，我國人均體育場地面積將達到1.5m2以上的目標，查閱相關資料發(fā)現，我們十二五規(guī)劃中的目標不足美國等發(fā)達國家人均體育場地面積的1/10。現階段可供居民體育鍛煉的場地嚴重不足，供需失衡，這種失衡是包括數量，結構布局等多方面的。此外，我國體育場館建設存在過度表面化、政績化，且多為政府、企事業(yè)單位、高校等擁有，向公眾免費開放率低、利用程度不夠等問題，導致居民選擇鍛煉場地受限，不得已將鍛煉地點選擇在道路周邊、廣場等人員、車輛密集區(qū)。另外，城市中公園、綠地、草叢也大多為了城市美觀，建設在市中心、街道旁，導致居民體育鍛煉地點選擇受限，我國研究人員的測試證明，在交通繁忙地區(qū)，一氧化碳濃度可達到8—14mg/m3，為正常標準的7—13mg/m3。在這樣的環(huán)境中即使長時間停留都會對人體造成傷害。

3.2 體育鍛煉多在清晨空氣質量較差時間段進行

長久以來，絕大多數體育愛好者存在這樣一種思維定勢：認為早晨空氣清新，在這個時間段進行鍛煉可以讓身體蘇醒、增進健康，提高一天的工作、學習效率，因而早上6:00-9:00是我國居民體育鍛煉的高峰期。實際情況并非如此，由于空氣中容納水分具有最大限度，稱為飽和。但是，溫度不同，空氣的飽和度不同，在氣溫較高時，空氣所能容納水分增多，氣溫降低時多余水分被析出，加之早晨、地面熱量散失，溫度較低，多余空氣中水分會與空氣中顆粒物凝結形成霧，秋冬季節(jié)的清晨，上述情況最為明顯，污染物也最容易在近地面聚集。特別是一些地勢較低而靜風率較高的城市，上述情況更為明顯。來自蘭州、烏魯木齊、太原、石家莊等多個省份環(huán)保部門就上述問題進行測試，結果表明，一天中早晨空氣污染較白天其他時間段污染更為嚴重。此外，居民最為關注的霧霾天氣，在深秋、冬季以及初春季節(jié)出現頻繁更高，出現的時間一般為晴天、無風或者微風，且空氣濕潤的夜間和清晨。

4 結論與建議

4.1 空氣質量狀況不容樂觀，治理力度需繼續(xù)加強

我國作為一個以勞動密集型產業(yè)為主的發(fā)展中國家，在飛速發(fā)展的過程當中不可避免的對環(huán)境造成了破壞，與人類健康密切相關的空氣質量一直受到廣泛關注。目前我國大氣污染的基本項目包括二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和顆粒物。一項由世界衛(wèi)生組織對60個國家10 －15年的監(jiān)測中，對全球主要城市進行污染程度排名，令人驚詫的是，在全球污染最嚴重的10個城市中，來自中國的城市占到8個；2013年由中國人民大學環(huán)境學院等機構發(fā)布的報告中指出，全國僅10.67％的城市空氣質量等級為優(yōu)良，等級為差的城市占到75.8％，等級為極差城市占13.52％。我國環(huán)境治理明顯滯后于經濟發(fā)展并有惡化趨勢。

目前從國家層面、地方層面均已經開始對空氣污染的治理，像北京等地汽車單雙號限行政策的提出、集中供暖、清潔能源的開發(fā)等，但面對嚴峻的空氣質量問題，需從政府、環(huán)保部門、基層相關部門整體配合，形成聯動效應、規(guī)模效應，尤其政府需制定嚴格的規(guī)章制度協(xié)調各管理部門，細化職能分工、明確部門責任，將空氣質量保護等環(huán)境問題列入地方評價體系中，將其制度化，加大對違規(guī)違法行為的懲罰力度，以期改善空氣質量。

4.2 拒絕成為“吸塵器”，選擇適宜地點進行鍛煉

在城市中心廣場、街道兩旁等人員、車輛密集區(qū)進行體育鍛煉，有意無意會成為城市環(huán)境的“吸塵器”，這將在很大程度上損害鍛煉者的身體健康。為了保證鍛煉效果、增進健康，在選擇鍛煉地點時應盡量避免鬧市區(qū)、交通主干線、街心廣場等人員車輛密集區(qū)，選擇環(huán)境清新、樹木較多等距離上述地域較遠的地方。另外，在嚴重霧霾天等不利于戶外運動時，應選擇室內體育館或者利用單元樓，以爬樓梯等形式代替，在選擇活動內容時也應注意運動強度的控制，大量高強度有氧運動不適于在霧霾天進行。

4.3 改變思維定勢，科學選擇鍛煉時間

對于大多數鍛煉者都存在這樣的思維定勢，認為一天中，早晨空氣清新，適宜運動，長期以來形成了晨練的習慣。但事實并非如此，由于早晨近地面溫差變化明顯，會造成大氣污染物沉積，長期在早晨鍛煉會對人體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等造成傷害，一天中污染最輕的時間是上午9點以后至下午3點。原因是上述時間段，光照適宜，近地面溫度轉暖，逆溫層效應被打破，加之此時間段空氣流通性好，有害氣體得以擴散，濃度下降。因此，單從鍛煉時間的選取而言，上述時間段適宜進行體育鍛煉。

4.4 發(fā)揮政府職能，對鍛煉人群進行科學指導

雖然我國在競技體育方面取得了世界矚目的成績，但與日常生活更為緊密的大眾體育與發(fā)達國家相比還存在多方面的不足。政府在體育場館、設施的建設定位應為小型、方便，政府出資建設體育公園及社區(qū)內的各類體育活動設施應遠離污染源等。此外，在社區(qū)體育指導員配備以及公益性的體育鍛煉常識宣傳等工作應加強，糾正大眾鍛煉誤區(qū)，更好掌握科學鍛煉的本領，減少運動傷害。使大眾真正能夠通過體育鍛煉達到增強體質、增進健康的目的。

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Correlation Analysis about Air Quality and Urban Physical Exercise

YUAN Rui-rui, LIU Hai-feng

Using the methods of literature data and logical reasoning to analysis the current situation of China's air quality. Through atmospheric pollutants basic items, to analysis the effects of various components on the exerciser and combine air quality and the effect of exercise to point out two errors about present exercise: First, most of exercise locations are the city center parks, streets, roads, vehicles concentrated areas; second, people often choose morning to take exercise when gather more pollutants near the ground. And through the air quality improvement, selecting exercise location and time scientifically, universal professional knowledge, to give suggestions. The purpose: to make people exercise more scientific and improve health.

Air quality; Physical exercise; Urban residents

1007―6891（2014）05―0016―04

G806

A

2014-05-12

山西師范大學體育學院，山西 臨汾，041000。

Institute of P.E., Shanxi Normal University, Shanxi Linfen 041000, China.