高溫環(huán)境下運(yùn)動體溫調(diào)節(jié)與熱舒適對運(yùn)動能力的影響

王朝格 翁錫全

摘 要：高溫環(huán)境可影響運(yùn)動員競技能力的發(fā)揮，導(dǎo)致運(yùn)動能力及比賽成績下降，其根本原因在于體溫調(diào)節(jié)失衡與熱舒適的降低。近年來，越來越多的學(xué)者對熱舒適及其評價(jià)展開研究，但熱舒適對運(yùn)動能力的影響研究甚少，本文就高溫環(huán)境下體溫調(diào)節(jié)與熱舒適對運(yùn)動能力影響及促進(jìn)熱舒適的措施進(jìn)行探討，為應(yīng)對高溫下運(yùn)動訓(xùn)練、比賽提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：高溫環(huán)境 體溫調(diào)節(jié) 熱舒適 運(yùn)動能力

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2813（2018）06（a）-0052-03

Abstract： Athletes exercise in hot environment can cause different degrees of decline in athletic ability， the fundamental reason lies in the imbalance of thermoregulation and the decrease of thermal comfort.In recent years， more and more scholars have launched the research on evaluation of thermal comfort and thermal comfort， but the study on influence of athletic ability is very little.In this paper， the influence of thermoregulation and thermal comfort on athletic ability in hot environment and measures to promote thermal comfort is explored， in order to provide guidance for sports training and competition in the heat.

Key Words： Hot environment； Thermal comfort； Thermoregulation； Athletic ability

人體運(yùn)動能力受遺傳、訓(xùn)練水平、環(huán)境、飲食等影響。近些年來，賽場環(huán)境氣象條件對運(yùn)動能力的影響越來越引起人們的重視[1-3]。在氣象條件中，環(huán)境溫度是影響運(yùn)動員運(yùn)動能力表現(xiàn)的一個(gè)極為關(guān)鍵的因素[4]。適宜的溫度是運(yùn)動員正常發(fā)揮的基礎(chǔ)，在高溫和低溫環(huán)境下運(yùn)動均會造成運(yùn)動能力下降。已有研究顯示，歷屆夏季奧運(yùn)會馬拉松成績與舉辦地比賽時(shí)氣溫高低有密切關(guān)系[5]，還有就是在夏季封閉場館比賽中的一些項(xiàng)目，如羽毛球，盡管可以采用空調(diào)進(jìn)行降溫，但由于受空調(diào)氣流和風(fēng)向的影響，空調(diào)降溫或多或少受到一定的限制，導(dǎo)致訓(xùn)練和比賽不得不在高溫環(huán)境下進(jìn)行。據(jù)報(bào)道[6]，在2013年羽毛球世錦賽男子單打比賽中，世界名將李宗偉就是因場館溫度過高導(dǎo)致虛脫退賽失去了奪冠的機(jī)會。在濕熱或溫度較高的環(huán)境下運(yùn)動的運(yùn)動員，身體各器官系統(tǒng)和心理上均產(chǎn)生應(yīng)激，如機(jī)體對炎熱的生理生化反應(yīng)發(fā)生障礙或平衡紊亂時(shí)，勢必導(dǎo)致體溫過高而抑制神經(jīng)系統(tǒng)功能，導(dǎo)致運(yùn)動能力下降[7]。因此，如何促進(jìn)熱舒適以及運(yùn)動員對熱舒適的評價(jià)引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，也成為運(yùn)動場館建造的研究方向。本文就高溫環(huán)境下體溫調(diào)節(jié)與熱舒適對運(yùn)動能力影響及促進(jìn)熱舒適的措施進(jìn)行探討，為應(yīng)對高溫下運(yùn)動訓(xùn)練、比賽提供指導(dǎo)。

1 高溫環(huán)境下運(yùn)動人體體溫調(diào)節(jié)與運(yùn)動能力

1.1 高溫環(huán)境下運(yùn)動人體體溫變化

高溫環(huán)境中運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動員從事耐力性項(xiàng)目、持拍類項(xiàng)目及團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的工作效率較溫和環(huán)境中低[8-14]。根據(jù)有關(guān)報(bào)道顯示[15]，運(yùn)動員從20℃到35℃的高溫環(huán)境中進(jìn)行比賽時(shí)，會出現(xiàn)多汗、口渴、肢體無力、呼吸加快、憋氣、頭暈、頭痛、空間感覺差、惡心、嘔吐等癥狀，需經(jīng)至少7d適應(yīng)性訓(xùn)練后癥狀才能逐漸改善或消失。Marino等在高溫的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)人體核心體溫（Core Temperature）的上升是導(dǎo)致人體輸出功率減弱的主要因素[16-17]。人體進(jìn)行新陳代謝的過程中，機(jī)體內(nèi)的各種生物化學(xué)反應(yīng)都需要在酶的催化下進(jìn)行，而酶在正常的體溫范圍內(nèi)才能保持較高的活性，機(jī)體的核心溫度過低或過高都將會影響體內(nèi)酶的活性，從而加速運(yùn)動疲勞的到來，并導(dǎo)致運(yùn)動的終止[18]。

在高溫炎高溫環(huán)境下運(yùn)動，大腦平均溫度也會升高。平均腦溫要比核心體溫高至少0.2℃。這可能與高溫環(huán)境下大腦中動脈血流速度降低以及頸靜脈血的熱量移出減少有關(guān)，過多的熱量滯留在大腦中，使大腦溫度升高。當(dāng)腦溫高于核心溫度時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的某些喚醒水平和中樞神經(jīng)肌肉驅(qū)動機(jī)能減弱，自發(fā)刺激肌肉的能力減弱，最終由于肌肉自主活動比例減少導(dǎo)致運(yùn)動能力下降。

1.2 高溫環(huán)境下運(yùn)動人體體溫調(diào)節(jié)對運(yùn)動能力的影響

高溫環(huán)境中運(yùn)動時(shí)，機(jī)體需要保持恒定的核心溫度，這是維持機(jī)體正常生理功能和高強(qiáng)度運(yùn)動的前提。因此，機(jī)體產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量之間就決定了是否能保持熱量平衡和機(jī)體的熱量的積累是否增加。在通常情況下，機(jī)體通過輻射、排汗、對流、傳導(dǎo)等形式進(jìn)行散熱。如在氣溫高、輻射強(qiáng)和濕度大的高溫、高濕環(huán)境下運(yùn)動時(shí)，運(yùn)動員輻射、蒸發(fā)、對流、傳導(dǎo)減弱，機(jī)體降溫主要通過蒸發(fā)來完成，而蒸發(fā)量取決于身體與環(huán)境濕度。運(yùn)動員在極高溫、高濕條件下運(yùn)動時(shí)，人體蒸發(fā)散熱受到阻礙，汗液的蒸發(fā)量減少，散熱量降低，從而使身體維持熱平衡的能力降低，使核心體溫有不同程度的增加[19]（見表1）。這些都在很大程度上影響了人體在高溫環(huán)境下的運(yùn)動能力。

在炎熱天氣下，人體皮膚血管反射性擴(kuò)張，末梢血流量增加，以使較多體熱由身體內(nèi)部傳到體表，從而增強(qiáng)了輻射、傳導(dǎo)和對流的散熱能力。但是，流往皮膚表面的血液增加而導(dǎo)致肌肉組織供血相對減少，代謝會受阻，運(yùn)動能力將受到影響。同時(shí)，由于大量的血液流至皮膚表面，大腦血流分布減少，引起機(jī)體耐熱能力下降，引發(fā)昏闕的可能性增加，使神經(jīng)中樞機(jī)能也有所降低，共同導(dǎo)致運(yùn)動員運(yùn)動能力下降。

2 高溫環(huán)境下運(yùn)動熱舒適與運(yùn)動能力

2.1 熱舒適及其評價(jià)

熱舒適是人對周圍熱環(huán)境所做的主觀滿意度評價(jià)[20]，主要從被試者的生理參數(shù)和主觀感覺兩方面進(jìn)行評價(jià)。1962年，Macpherson提出了以空氣溫度、流動速度、相對濕度、新陳代謝速率、衣服熱阻和平均輻射溫度等6個(gè)評價(jià)熱舒適的基本因素[21]。在舒適的環(huán)境中運(yùn)動是最大限度地發(fā)揮運(yùn)動能力的前提，由于機(jī)體運(yùn)動時(shí)新陳代謝速率較高，同時(shí)排汗量大，而且衣著熱阻低、輻射環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，高溫環(huán)境下運(yùn)動時(shí)機(jī)體熱舒適性成為學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)。丹麥科技大學(xué)的Fanger基于人體熱平衡方程建立了熱舒適模型，提出了PMV-PPD（Predicted Mean Vote，Predicted Percentage of Dissatisfied）評價(jià)指標(biāo)[22]用來反映人體熱舒適感覺（見表2），但由于人在不同狀態(tài)下以及個(gè)體差異造成生理差別較大，仍舊有個(gè)體對普遍認(rèn)為滿意的熱舒適環(huán)境感覺不舒適，因此，季泰等人的實(shí)驗(yàn)[23]，通過對新陳代謝速率高、衣著熱阻低、排汗量增大、輻射環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，對Fanger提出的熱舒適模型略微地調(diào)整，使模型更加合理，計(jì)算所得的舒適度更接近實(shí)際，更有利于人體運(yùn)動能力的發(fā)揮。

2.2 高溫環(huán)境下熱舒適對運(yùn)動能力的影響

在舒適的環(huán)境中運(yùn)動是最大限度地發(fā)揮運(yùn)動能力的前提，適宜的溫度、濕度、空氣流動速度等條件下運(yùn)動可以使機(jī)體處于最佳的狀態(tài)，運(yùn)動員處于熱舒適的環(huán)境中運(yùn)動，能使其從生理和心理等方面都處于良好的狀態(tài)來應(yīng)對比賽和訓(xùn)練。

有研究發(fā)現(xiàn)[24-25]，在熱舒適的環(huán)境中使體表溫度及排汗率處于最佳的狀態(tài)；心率異變性、血壓及新陳代謝率明顯低于不舒適的環(huán)境，并基本保持穩(wěn)定；神經(jīng)傳遞速度較不舒適環(huán)境下更為迅速。主觀感覺方面，通過對人體處于各種環(huán)境中的腦波測量發(fā)現(xiàn)，α波在機(jī)體感到熱舒適時(shí)功率較高，而β波則在人體感到不舒適時(shí)明顯增加，也直接證明人體處于熱舒適環(huán)境中精神狀態(tài)、注意力集中度也較冷、熱等不舒適的環(huán)境中好。綜上所述，運(yùn)動員賽前或訓(xùn)練前處于上述狀態(tài)，可以最大限度地避免因高溫高濕環(huán)境不適而造成的不利于運(yùn)動能力發(fā)揮的情況。

3 高溫環(huán)境下運(yùn)動促進(jìn)熱舒適措施

眾所周知，現(xiàn)代奧運(yùn)會及各大賽事主要集中在夏季高溫高濕的環(huán)境中進(jìn)行，為了更好地發(fā)揮運(yùn)動員的運(yùn)動能力，可以從改變運(yùn)動時(shí)的外部環(huán)境和增強(qiáng)自身耐熱性兩方面著手促進(jìn)熱舒適。

3.1 環(huán)境促進(jìn)熱舒適的措施

除有些無法改變的外部因素（馬拉松、公路自行車等一些必須在室外進(jìn)行的項(xiàng)目）或有些項(xiàng)目的特殊要求（如乒乓球、羽毛球等對空氣流速要求較為嚴(yán)格的項(xiàng)目）外，在高溫高濕的環(huán)境中運(yùn)動，促進(jìn)熱舒適的措施主要從控制運(yùn)動場館的空氣溫度在24℃～28℃、相對濕度40%～60%，增加運(yùn)動場所周圍冷輻射面積，適當(dāng)增加空氣流速（較為適宜的流速為0.15～0.5m/s，或吹冷風(fēng)等），增加空氣中負(fù)離子（研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)離子可對機(jī)體所產(chǎn)生的防止疲勞、止汗、鎮(zhèn)靜、止痛、降壓、促食、呼吸舒暢以及精神煥發(fā)的效能）濃度等方面進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 增強(qiáng)機(jī)體自身熱適應(yīng)能力的措施

在運(yùn)動訓(xùn)練中提高運(yùn)動員熱適應(yīng)能力最常用的手段為熱服習(xí)，經(jīng)過熱服習(xí)訓(xùn)練后的生理變化較沒有訓(xùn)練的運(yùn)動員心輸出量、心搏量、出汗率和血漿容量的增加；心率、核心溫度和安靜時(shí)平均膚溫、直腸溫度的下降；并且在一定負(fù)荷強(qiáng)度時(shí)耗氧量的增加，同時(shí)出現(xiàn)運(yùn)動中提早出汗。其次，在賽前或訓(xùn)練前采用預(yù)冷降溫的方法來應(yīng)對高溫高濕環(huán)境對機(jī)體造成的影響，其操作簡單、使用便捷、效果良好，已被普遍使用在比賽和中訓(xùn)練[18]。常用的預(yù)冷降溫手段有賽前冷水浸泡、賽中冷水飲用、穿著降溫服、綜合預(yù)冷法等。另外，在高溫高濕環(huán)境下比賽或訓(xùn)練時(shí)穿著舒適輕便、透氣性強(qiáng)、有利于散熱的運(yùn)動服，比賽間隙吹冷風(fēng)、向面部噴冷水等方法均可促進(jìn)機(jī)體對高溫環(huán)境的耐受性，進(jìn)而提高運(yùn)動能力。

4 結(jié)語

在高溫環(huán)境下運(yùn)動對機(jī)體產(chǎn)生眾多的影響，如核心體溫升高、水鹽代謝失衡、神經(jīng)系統(tǒng)功能下降、心臟負(fù)荷加重、免疫應(yīng)激等，進(jìn)而造成運(yùn)動能力下降、疲勞，甚至對機(jī)體造成損傷。因此，為運(yùn)動員比賽和訓(xùn)練提供舒適的環(huán)境顯得尤為重要，在高溫高濕環(huán)境中比賽和訓(xùn)練時(shí)應(yīng)注意空氣溫度、流動速度、相對濕度等因素，以提高運(yùn)動環(huán)境的熱舒適性。同時(shí)，要進(jìn)一步提高運(yùn)動員自身耐熱性以應(yīng)對不可避免的環(huán)境因素，主要采用熱服習(xí)、預(yù)冷降溫等手段，使其在相對常人較不舒適的環(huán)境中也能以熱舒適的生理和心理狀態(tài)應(yīng)對比賽。另外，也應(yīng)對比賽時(shí)的服裝等其他因素加以考慮。目前，國內(nèi)外對于熱舒適的研究及評價(jià)還沒有較為統(tǒng)一的理論，因此，高溫高濕環(huán)境下運(yùn)動促進(jìn)熱舒適的手段和方法有待進(jìn)一步研究。

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