趙寒治 韓滿朝 趙鳳雛 杜紅光

（中國人民解放軍陸軍工程大學軍事基礎系軍事體育教研室 江蘇 南京 211101）

1、高溫環(huán)境

在運動人體生理學中高溫環(huán)境通常指的是生活的環(huán)境溫度超過35℃，或者運動和勞動溫度超過32℃且相對濕度超過60%的情況。綜合反應氣溫、濕度情況的指標通常用濕黑球溫度指數(shù)（WBGT）表示，該指數(shù)適應于室外炎熱環(huán)境，考慮空氣溫度、濕度、太陽輻射和空氣運動的影響，由美國軍隊憑經驗發(fā)展而來并被美國運動醫(yī)學學會在運動醫(yī)學中進行推廣。WBGT在評價戶外作業(yè)熱環(huán)境時應用廣泛，并被不同運動協(xié)會所采納，作為比賽預警的重要指標。高溫環(huán)境是運動員訓練、比賽中經常遇到的客觀因素，如夏季奧運會、國際足聯(lián)世界杯等也都在夏季月份舉行，參賽運動員通常會不同程度上受到高溫環(huán)境的影響。

2、高溫環(huán)境對機體的不利影響

2.1、生理心理方面

高溫環(huán)境會對機體的熱平衡、體液平衡、電解質平衡、能量代謝、主觀努力感等產生影響，并會對機體的各系統(tǒng)、器官的正常運行產生不利影響。例如，通常情況下，人體想要保持熱交換平衡，則需要保證機體產熱、散熱平衡性，以確保機體可以正常進行新陳代謝和完成各項生理功能。通常機體產熱和散熱的平衡性是通過熱交換來保持的，當機體與環(huán)境之間的溫差較大時則有助于代謝熱的散發(fā)，但隨著體溫與環(huán)境之間的溫差變小，散熱能力減弱，就會存儲更多的代謝熱，因此體溫升高。其形式主要包括傳導、輻射、蒸發(fā)和對流四種，如果機體處于高溫環(huán)境中，則主要通過汗液蒸發(fā)方式來散熱，當空氣濕度加大時則不利于排汗。運動員在高溫環(huán)境下進行持續(xù)時間較長的訓練和比賽時，機體對水的需求量甚至可達10-15L/天。研究表明，人體如果在熱環(huán)境中丟失的水分達到體重的2%，則會大大降低機體的有氧能力，主觀努力感也隨之大幅提升。持續(xù)時間在7分鐘左右的運動項目的參賽運動員在脫水達體重的2.5%時，其運動能力可能下降45%左右。此外，還有研究指出，高溫環(huán)境可對機體的心腦血管系統(tǒng)、消耗系統(tǒng)、神經內分泌系統(tǒng)等也會產生不利影響。

2.2、運動表現(xiàn)方面

研究表明，高溫環(huán)境不僅會對人體生理、心理有明顯的影響，而且機體的運動表現(xiàn)也與氣溫變化有著密切關系，盡管機體在運動過程中沒有體驗。如圖1馬拉松比賽的理想空氣溫度約為12℃，或WBGT為8℃的相對涼爽的環(huán)境。氣溫略高于12℃時會導致精英和業(yè)余跑步者的運動表現(xiàn)逐漸下降，其中，業(yè)余跑步運動員的運動表現(xiàn)下降幅度相對更大。除運動表現(xiàn)變量外，事實證明，隨著環(huán)境條件的小幅升高，WBGT大于13℃時，包括勞累性熱相關疾病在內的醫(yī)療遭遇次數(shù)也會增加。高溫環(huán)境會給運動或訓練帶來許多不利的影響，不僅會對機體的運動能力造成各種不同程度的影響，而且會引起各種疾病，甚至致死。研究表明，高溫會嚴重阻礙機體散熱，體溫過高和脫水都顯著影響運動表現(xiàn)，特別是對于那些持續(xù)時間較長的運動項目，隨著氣溫的升高和完賽時間的延長，運動表現(xiàn)遞減率顯著提高，見圖1。實驗室條件的濕球溫度通常為32.2℃或更高，盡管運動員通常不會在與實驗室條件相匹配的環(huán)境溫度中比賽。但是，有充分的證據表明，即使是遠低于比賽取消的WBGT標準仍將對運動成績產生深遠而有害的影響。因此，近年來，關于高溫環(huán)境中的熱應激研究和熱習服訓練實踐研究如雨后春筍，并日趨多元和深化，在指導高溫環(huán)境中訓練方面發(fā)揮了積極作用。

圖1 濕黑球溫度（WBGT）對馬拉松比賽完成時間和運動表現(xiàn)的影響

3、熱應激的基本生理表現(xiàn)

熱應激是指機體對熱環(huán)境全身性、綜合性生理反應，是高溫環(huán)境中運動表現(xiàn)下降和過早疲勞的主要原因。眾多研究指出，熱應激似乎涉及心血管、肌肉、中樞神經等之間的復雜相互作用，然而，就高溫作用下的基本生理表現(xiàn)而言，熱應激的生理表現(xiàn)應包括核心溫度和皮膚溫度升高、皮膚血液流動增加、汗液流失增加三個方面。

3.1、核心、皮膚溫度升高

核心溫度是指人體胸腔、腹腔和中樞神經的溫度，也就是身體內部的溫度，較皮膚溫度高。隨著人體代謝率的提高核心溫度也會一定程度的升高，其主要取決于運動強度，如步行和跑步中人體的代謝率會不同，對應的核心溫度提高程度也不同。多項研究支持核心溫度升高會導致耐熱性或工作能力下降，其中，在核心溫度為40℃時可發(fā)生熱應激疲勞。因此，核心溫度達到40℃可能是預防輕度中暑和重度中暑的制動器或至少標志著運動表現(xiàn)逐漸下降。在8km測試賽中，高水平跑步運動員分別在WBGT為13℃的涼爽環(huán)境和WBGT為27℃的常溫環(huán)境下跑步，并且連續(xù)監(jiān)測其直腸溫度、皮膚溫度和心率。完成試驗后，核心溫度在常溫環(huán)境中略高，比涼爽環(huán)境中高0.5℃，而在常溫環(huán)境中皮膚溫度則更高，比涼爽環(huán)境中高4℃。同時，涼爽環(huán)境中運動員的平均速度比其個人最好成績慢1.5%，而在常溫環(huán)境中則慢7.9%。因此，核心溫度和皮膚溫度被認為高溫環(huán)境中運動表現(xiàn)下降的主要因素，并且隨著核心溫度和皮膚溫度的趨同，熱疲勞會發(fā)生，從而縮小了與環(huán)境進行熱交換的溫度梯度。

3.2、皮膚血液流動增加

在涼爽的環(huán)境中運動時，自主神經系統(tǒng)會收縮皮膚上的血管，同時將血液重新分配到活動的骨骼肌。然而，當在溫熱的環(huán)境中運動時，皮膚血管停止收縮，并發(fā)生血管舒張，通常伴隨出汗反應。血管舒張會減少脈搏輸出量和心輸出量，雖然在溫熱的環(huán)境中進行一定量的運動時，較高的心率可以部分補償，但是增加的心率通常不足以使皮膚散發(fā)熱量，同時保持血液流向工作的肌肉組織而不降低血壓。因此，與在涼爽的環(huán)境中運動相比，在溫熱環(huán)境中除皮膚溫度升高外，皮膚血液流動也會增加，并且由于皮膚與骨骼肌競爭下的血液重新分配，導致最大攝氧量減少。相關研究也證實，高溫對短時高強度運動能力無不利影響，如短跑運動員運動成績往往不受熱應激的影響，但對最大攝氧量有明顯影響，從而影響耐力表現(xiàn)。

3.3、汗液流失增加

汗液流失增加是機體在高溫環(huán)境中運動的又一基本生理表現(xiàn)形式，是運動表現(xiàn)下降的主要誘因，尤其是汗液流失過多導致的脫水癥狀。汗液流失的增加不僅會導致機體內水的丟失，而且伴隨著電解質、微量元素的流失。其中，電解質可以維持機體體液的酸堿、滲透壓平衡，以及維持機體神經、肌肉的應激性和細胞正常的物質代謝。微量元素，如鉀、鈉等離子是細胞興奮及神經傳導的重要離子基礎，鈣離子與細胞信息傳遞及心臟、骨骼肌的收縮有關，鎂與ATP的代謝有關，而鐵則與運動中氧的供應有關，這些物質的流失在運動中或運動后會對人體機能造成嚴重損傷。有研究表明，即使在補給站定期補水，參賽者在常溫環(huán)境中參加半程馬拉松比賽，也很容易通過出汗使體重降低2-3%。而且在高溫環(huán)境中定期攝入液體可以最大程度地減少脫水，但是隨意攝入液體通常不能彌補汗液流失，甚至會造成胃腸道不適。因此，在高溫環(huán)境中運動時很難達到汗液流失與液體補充相匹配。但是，充足的賽前補水和賽中間歇補水策略已得到普遍認可，可以在很大程度減少高溫環(huán)境中的運動表現(xiàn)下降。

4、熱習服訓練中的策略

眾多研究和實踐證明，在高溫環(huán)境中定期開展體育訓練可以提高機體的熱習服能力，以延長其在高溫環(huán)境中的運動能力。這些重復的運動熱暴露，可降低靜息核心溫度，延緩運動過程中體溫和一定運動負荷下的心率上升速度，同時可增加機體的最大心輸出量和血容量，提升機體散熱能力。散熱能力得到改善，減少了熱量的存儲，在運動期間可使核心溫度緩慢上升，推遲機體的疲勞時間，同時提高了機體高溫環(huán)境下運動的體能。

熱習服一直以來備受廣大教練員和運動員所關注，其應對策略也日趨多元，可分為主動熱習服策略和被動熱習服策略，個體可根據不同環(huán)境和條件進行選擇。但無論怎樣，熱習服訓練的過程通常需要反復暴露于3個關鍵因素，即內部溫度升高、皮膚溫度升高和皮膚表面出汗。因此，既可以通過調節(jié)室內溫度和濕度來進行訓練，也可以在戶外自然高溫環(huán)境中進行，甚至可以在常溫環(huán)境中通過增添衣服或穿著發(fā)汗服來進行熱習服訓練。需要注意的是，未經訓練的個體比運動員需要更長的熱習服適應時間，并且機體在高溫環(huán)境中所達到的熱習服效果比在涼爽環(huán)境中達到同樣效果耗時更短，因此，快速的熱習服訓練效果是一個重要的考慮因素，特別是在比賽即將到來時，通常在比賽之前需要進行熱習服訓練。隨著實踐的探索和研究的不斷深入，被動熱習服策略也被熟知和運用，并被作為主動熱習服策略的有益補充。被動熱習服策略通常應用于訓練后，當核心溫度升高的情況下立即進行被動的熱習服訓練，其中包括桑拿浴、熱水浸泡等。有研究表明，在溫和條件下進行5000m跑步的試驗中，訓練有素的男性跑步運動員在運動后，進行3周桑拿浴會提高運動表現(xiàn)。

主動熱習服策略和被動熱習服策略各有特點，互為補充，被證明可提高機體的熱習服能力。除此之外，很多安全、有效的輔助策略可提高熱習服訓練的安全性、適應性。眾多研究表明，預冷可以有效降低運動前身體的核心溫度、提高熱儲備能力和運動能力，在高溫高濕環(huán)境中運動中應用廣泛。預冷方法主要包括冷空氣暴露、冷水浸泡、冰漿預冷、穿戴降溫腹或冰背心、聯(lián)合預冷等。除此之外，相關研究證明，在高溫高濕環(huán)境中采取物理降溫、補水補液、中冷等措施也能取得很好的效果。值得注意的是，有學者提出高溫高濕和高溫常濕環(huán)境下運動訓練均能達到較好的習服效果。從訓練期間對人體體溫和體質量丟失率影響較小且體感更舒適的角度考慮，選擇在高溫常濕環(huán)境下進行運動訓練是較為適宜的熱習服訓練方法。

5、結語

高強度運動產生的大量新陳代謝熱量必須通過足夠的熱量散發(fā)到環(huán)境中來抵消。由于高溫環(huán)境中人體溫度和環(huán)境溫度之間的溫差變小，散熱能力減弱，存儲更多的代謝熱，從而導致體溫升高。這意味著環(huán)境可能會在相對較低的環(huán)境溫度下便開始影響運動表現(xiàn)，并且隨著周圍溫度的升高，運動表現(xiàn)會持續(xù)降低。主要的誘發(fā)因素包括內部溫度升高，皮膚血液流量升高以及通過體溫調節(jié)性出汗引起的液體逐漸流失。通過反復的主動或被動的進行熱習服訓練可以有助于最小化與高溫環(huán)境相關的運動表現(xiàn)下降。在此過程中，通過預冷、中冷、補水、補液，可在一定程度上緩解機體在高溫環(huán)境中的不良生理表現(xiàn)，延緩機體運動表現(xiàn)的下降，具有一定的安全性和有效性。尤其是在比賽中，這些策略會發(fā)揮更積極的作用，從而維持機體相對更佳的運動表現(xiàn)。