炎热环境科学防疫,降低穿“大白”的中暑风险

七月的热浪几乎席卷了大半个中国,据新闻报道,在各地均出现了不少中暑甚至是因为中暑而死亡的病例,“热射病”也已经成为了今夏的一个热搜词。与此同时,伴随着奥密克戎变异毒株在全球的持续流行,我国多地也出现了不少本地病例的流行和传播。疫情防控不能松劲,需要医护人员、疾控人员和其他防疫工作人员克服热浪,继续奋战在新冠抗疫的第一线,他们值得所有人的尊重。但医学常识告诉我们,在酷热的环境中,如果继续穿着医用防护服(俗称“大白”),会大大增加中暑的风险


到底什么是中暑

当人处在炎热的天气下,一个主要的环境风险是出现中暑。人类起源于热带地区,大多数人都能很好地适应高温,但往往需要经过一段时间的适应。个体对热应激的耐受力差异很大,一些人可以在炎热的环境中成功地完成了耐力赛,如亚马逊丛林的马拉松,但也有一些人在温带地区炎热环境中工作半天就可能不幸死亡。但是,如果持续时间和强度具有足够的挑战性,那么每个人都是脆弱的。长时间的高温会增加生理压力,尤其是暴露在高温和潮湿环境中数天后,发生严重中暑的风险最大。


什么样的环境更容易导致中暑

典型的中暑常见于被困在高温、不通风环境中的人,例如矿井工人、囚犯、货运集装箱中的偷渡者或在热浪中留在车里的儿童。对于体温调节功能减弱的人群,例如婴儿、老年人、有潜在疾病的人或服用已知干扰体温调节的药物的人,风险更大。相较于夜晚凉爽,白天酷热的沙漠地区,热带丛林和城市环境的持续高温构成了比沙漠更大的生理压力。



中暑为什么会致命

大家都知道,人类正常的体温范围是在36-37℃之间,如果因为剧烈运动和/或环境热暴露导致的人体的核心体温>40℃,就可能出现中枢神经系统功能障碍和多系统器官衰竭(通常为心血管衰竭)。随着体内组织温度的升高,细胞膜和酶依赖的能量系统被破坏,导致细胞和器官功能障碍和死亡。损伤程度与暴露时间和核心温度升高的严重程度有关。


核心温度是大脑、心脏、肝脏和肾脏等重要器官的温度。正常情况下,无论环境条件如何,其应保持相对恒定,静止时应在35.5°C和37°C之间,高于37.5°C的测量值是异常的。高于41°C的温度几乎总是异常和有害的。在高温条件下,核心产生的代谢热量必须转移到皮肤,这一过程涉及皮肤血流量的大幅增加。


如果体温持续升高,身体代谢就会紊乱,酶会变性,进而造成各种病理损伤:

  • 细胞氧化磷酸化在>42°C的温度下变得不偶联。

  • 细胞损伤与温度和暴露时间成正比。

  • 散热补偿机制失效。

  • 脱水增加钠/钾泵活性并增加代谢率。


多器官系统可能出现各种严重并发症:

  • 中枢神经系统:脑水肿和微血管出血导致神经系统损伤。

  • 肌肉:骨骼肌纤维广泛变性,横纹肌溶解释放肌红蛋白、钾、肌酐磷酸激酶和嘌呤(代谢为尿酸)进入循环。

  • 肺:非心源性肺水肿。

  • 肾脏:由于肾缺血、肌肉破裂产物、DIC、高尿酸血症和低血容量引起的少尿急性肾功能衰竭,肾功能衰竭发生率高达35%

  • 血液:DIC、血小板减少症、白细胞增多症。内皮热损伤释放凝血活酶,导致血管内血栓形成和继发性纤溶。

  • 代谢性:代谢性酸中毒、呼吸性碱中毒、低血糖、高钾或低钾血症。


中暑会有哪些表现

中暑的症状五花八门,并且很多是非特异性的,也就是说并没有哪种症状可以简单明了地早期发现的中暑。因此,任何在炎热和/或潮湿环境中看起来不适或行为异常的人,或在温暖环境中进行剧烈运动的人,都应该考虑是否有中暑。



通常情况下,中暑患者可以出现以下的各种表现,包括:虚弱、无精打采、头痛、头晕、恶心、呕吐、腹泻、疲劳、歇斯底里、焦虑、混乱、走路不稳、判断力下降、过度换气、衰竭、失去意识、肌肉痉挛、非理性行为和昏迷。需要指出,这些表现可以同时出现多种。


为什么汗液的蒸发可以防止中暑

在中学的物理课上我们就学过:辐射、传导、对流和蒸发会产生热传递,从而导致体温变化。


  • 辐射:人体表面和所有其他辐射能源之间的直接传热。在炎热气候下,辐射能的主要来源是太阳。在白天晴朗的沙漠天空下,太阳会引起巨大的热应力,但在夜间,热量会从温暖的身体中辐射出去。

  • 传导:身体与任何与其接触的固体,特别是地面之间的直接传热。当接触的两个固体达到热平衡时,传导停止。

  • 对流:通过一种物质在另一种物质上流动来散热。对流通过不断更换其中一种材料来增强传导热传递,并防止热平衡发展,从而使热传递能够继续。


传导、对流和辐射的传热速率取决于人体表面与环境中的材料或辐射表面之间的温差。如果身体表面比环境温度高,身体就会向环境损失能量。然而,非常热的空气或表面将通过传导/对流将热量传递给身体,阳光照射的表面或天空将通过辐射将热量传递给身体。


  • 蒸发:汗液的蒸发会间接损失热量。在30°C温度下,从体表蒸发的每升汗液可去除约580 kcal的热能。如果汗液只是从身体上滴下,它就不会蒸发,因此不会损失热量。当内部热量产生超过直接传热途径的散热能力时,就会发生出汗。重要的是,当环境温度过高,通过直接传输途径导致热量增加时,蒸发冷却是唯一可用于控制体温的温度调节机制。


为什么薄薄一层防护服会加重中暑的风险

要回答这个问题,我们先要来看衣服是如何来帮助调节体温的。我们知道人体80%的代谢能是通过正常代谢、运动和颤抖在肌肉中产生的热量,并传导到皮肤,然后流失到环境中。血液循环通过改变表面血流来增强和调节这种热传递。衣服通过充当导体或绝缘体来改变热损失。


在20°C的静止状态下,传导和对流仅占我们热量损失的10%左右,大多数是通过辐射产生的。因此在这个时候薄薄一层的“大白”对辐射散热的影响并不大。


但一旦环境温度上升到35°C以上,就不可能通过传导、对流或辐射来散热。我们在高温下生存和工作的能力取决于出汗的能力。出汗可以使身体在任何环境温度下通过蒸发失去热量,但只有当空气中没有水蒸气饱和时,才会发生蒸发热损失。因此,出汗在炎热干燥的沙漠中最有效,而在湿热的雨林中效果较差。


而在此时,当一个人穿着“大白”时,“大白”会包裹住全身(大白的英文名称为coveralls,就可以理解其覆盖的面积),在起到防护作用的同时,良好的隔绝层会阻止绝大部分汗液的蒸发。就好比身处在湿热的热带雨林中,人体周围的水蒸气出现饱和,这时候通过蒸发散热的作用停止了如前文所述,汗液直接从身体上滴下并不会损失热量。此时,当所有的散热途径都被阻止时,人体的温度会急剧上升,进而导致中暑。


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