第十五章 环境与运动

2016-02-16 来源:腾博会手机版下载 编辑:腾博会官网    
 

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  [本章导读]

  外环境是人类生存的物质基础。人类各种生命活动都受到外环境的影响,并不断地通过自身调节使生理功能与环境变化相适应。前面各章节分别讨论了在不同运动和训练影响下,人体各系统在正常环境条件下是如何相互协调来保持内环境的相对稳定并对不同的运动和训练作出适宜的反应和适应的。本章将探讨人在冰冷和炎热环境、水环境、高原环境和大气污染环境中进行运动时,机体是如何发生应激反应?又是如何产生习服的?并在此基础上简要阐述上叙特殊环境对人体运动能力的影响。

  [学习目标]

  1、熟知体温的概念和人体散热的途径与方式

  2、掌握人体体温调节机制

  3、了解人体在热环境中运动时的应激反应和热习服

  4、掌握热危害及其预防

  5、了解人体冷应激的生理学机制和冷环境对人体运动能力的影响

  6、掌握冷伤害的基本处理与预防方法

  7、熟知人体在水中运动时的生理反应

  8、熟知高原环境中的应激反应与习服

  9、了解大气污染对运动能力的影响

  第一节 体温调节

  一、人体的正常体温

  人类是恒温动物,即机体的内部温度在全身几乎是保持不变的。尽管人体的温度每天都不一样,甚至每个小时都不相同,但这种变化一般都能控制在0.5-1.0℃之间,除非在长时间的大强度运动中、疾病以及极度的热、冷环境中,机体的温度不在36.1-37.8℃这个正常范围内。生理学上通常所讲的体温(body temperature)是指身体的深部温度。人体的正常体温平均为36.8℃,临床上常以直肠温度、口腔温度和腋下温度来表示,如直肠平均温度为36.9-37.9℃,口腔温度比直肠温度约低0.3-0.5℃,腋下温度比口腔温度约低0.2-0.4℃。不同部位的体温高低还与人体的代谢水平有关,一天中呈现出昼夜周期性波动的变化规律,凌晨2-6时最低,下午2-5时最高,但这种波动常常不会超过1℃。

  体温是反应机体产热与散热平衡的一个精确指标,这种平衡一旦被破坏,机体的温度就会发生改变。若机体产热量超过散热量时,体温就会升高。维持体温恒定的能力取决于机体从代谢获得热量与向外界环境散失热量达到平衡的能力。下面探讨人体是如何通过自身产热与向外界散热来维持体温平衡的。

  二、机体的产热与散热

  (一)机体产热

  产热是指机体将其体内能源物质分解代谢产生能量的一种现象。故机体产热的多少,取决于组织代谢的强度。如不同强度的运动产热可比安静时增加10-15倍。安静状态下,肝脏是机体主要的产热器官,其连同肠和肾脏等内脏器官产热量占机体总产热量的50%左右,呼吸、循环与脑产热占总产热量的30%,骨骼肌产热占总产热量的20%左右。运动时骨骼肌变成了主要的产热器官,机体各部位的产热量发生很大的变化。中等强度运动时,骨骼肌代谢活动显著增强,其产热量可达到总产热量的76%左右;进行剧烈运动时,骨骼肌产热可达总产热量的90%左右。冰冷环境下,骨骼肌主要通过不随意地节律性收缩来增加产热,其产热量可达基础代谢产热量的2-5倍。另外,机体处于不同应激状态下,体内甲状腺素与儿茶酚胺类物质分泌增多会使细胞代谢活动增强,而去甲状腺素可引起脂肪酸释放增多,最终使机体代谢产热加强。

  (二)机体散热

  人体代谢产生的热量可通过不同的途径向外界散失,呼吸、泌尿、排便及吐痰等可向外界散失一定的热量。而皮肤是运动时主要的散热器官,机体深部产生的热量通过血液循环带到皮肤表面,就会以传导、对流、辐射和蒸发四种方式散失到外界环境。

  1、传导散热(conduction)

  传导散热是指热量从一物体通过分子运动直接接触到另一物体所发生的热量转移的一种散热方式。如机体深部产生的热量可以通过毗邻的组织依次传导,

  一直到达身体表面,然后传导至衣服,或者通过皮肤直接传导到空气中。相反,如热物体直接接触皮肤表面,热量将从热物体上传导至皮肤上,温暖皮肤。传导散热效率取决于身体表面所接触到的周围环境的导热性。由于空气是热的不良导体,所以人在空气中通过传导散失热的量几乎可以忽略不计。而水是热优良导体,其导热性是同温度空气的26倍。因此,人在水中运动时通过传导方式的散热量则很大。

  2、对流散热(convection)

  对流散热是指热量通过气体或液体的流动而散失的一种散热方式。机体周围的空气和水中运动时的水在不断地运动,循环流动的空气与水将带走皮肤表面的一定热量。运动的气体与水分子量越多、速度越快,对流带走的热量则越多。如人体在空气中,风速越大,通过对流从皮肤散失的热量也就越多。尽管传导与对流在当空气温度低于皮肤温度时不断带走机体的热量,但相对机体总热量散失的百分比是非常少的,仅为10%-20%(见表15-1)。

  3、辐射散热(radiation)

  辐射散热是指热量以红外线的电磁波散失的一种散热方式。人在安静时,辐射是散失机体过多热量的最主要的途径。人裸体在室温为21℃-25℃时,通过辐射散热可将体内60%的过多热量散失(见表15-1)。辐射散热效果取决于机体的有效体表面积、平均皮肤温度、环境温度、反射率及环境的平均辐射强度等。皮肤不断地向四周的物体辐射热量,但皮肤同样也可以接收从四周温度较高的物体辐射出来的热量。如果周围环境温度高于皮肤时,人体不仅不能通过辐射散热,反而会造成机体吸热,暴露在阳光下人体将获得大量的辐射热量。

  4、蒸发散热(evaporation)

  蒸发散热是指热量通过水分蒸发而散发于周围环境的一种散热方式。它是人体在热环境与运动中散热的主要途径,每蒸发1g水,可带走3.55kJ热量。在进行体育运动时,蒸发所散失的热量占总散失热量的80%,而在安静时这种散热方式只占总散失热量的20%。蒸发散热有两种方式。

  (1)不显汗蒸发。水分从皮肤与呼吸道粘膜表面蒸发而无感觉的现象,即不感水分丢失。机体以这种液体丢失所散失的热量占代谢总产热量的10%,但这种散热方式是相对稳定的。因此,当机体在热环境下与运动时需要散失更多的热量时,不湿汗蒸发就逐渐不能满足机体散热的需要,此时汗液蒸发散热就变得十分重要,即通过湿汗蒸发散热。

  (2)显汗蒸发。是指由机体分泌汗液而散失大量热量的一种散热形式。当人在进行剧烈运动体温与周围环境温度上升时,发汗增加,湿汗蒸发散热明显增加,大量热量可通过汗液蒸发而在皮肤上散失。其中影响湿汗蒸发散热的重要因素是空气的湿度。空气湿度高时,空气中含有大量的水分子,使得皮肤上汗液与空气中水分子的浓度梯度减小,导致空气接受更多水分子的能力下降。因此,高湿环境限制了人体汗液的蒸发及散热。而湿度低是有利于人体汗液蒸发与散热的,但这也同样造成另一个问题,如果皮肤蒸发水分速度比发汗速度快,皮肤就会变得越来越干燥。在高温、高湿环境下长时间强烈运动,机体不能散失过多的热量,从而导致体温上升到一个危险水平,严重危害人体健康。

  表15-1显示了人体安静与运动时四种散热方式的散热量及其占总散热量百分比的情况。这些数据只是一些简单的平均值,因个体代谢产热由于个体的体形、身体组成、温度等不相同而有很大差异。外界环境,例如空气流动速度、空气湿度和日照程度也都将影响这些数据。图15-1显示了机体保持热量平衡的各种机制与外界环境之间的复杂联系。

  图15-1 人体热量平衡机制与外界环境之间的关系。

  三、人体的体温调节

  正常人体安静时体温总是保持在37℃左右,这是完全依靠机体自身完善的体温调节系统的精确调节。体温调节(thermoregulation)是指人体体温调节系统的调控下,通过机体的产热和散热以实现人体体温的相对恒定,以适应人体生命活动的需要。当人体温度上下波动时,体内的体温调节系统可通过汗腺、毛细血管周围的平滑肌、骨骼肌和内分泌腺等活动来使机体的产热与散热达到动态平衡,以维持人体正常的体温。机体对体温这种自主调节,是通过神经反馈调节机制实现的。

  (一)温度感受器

  人体有两种温度感受器可感知体温的变化,即中枢感温器与外周感温器。中枢感温器位于脊髓、脑干网状结构和下丘脑等部位,由热敏神经元与冷敏神经元构成,其功能是监控流经大脑血液的温度。这些中枢感温器对血流温度十分敏感,敏感度为0.01℃,流经下丘脑血液温度改变就会马上触发反射,以帮助机体保存或散失机体所需的热量。外周感温器位于皮肤,可监控机体周围外界环境温度,随时向下丘脑和大脑皮层提供信息,这些外周感温器使机体能自动感知温度,以使机体在热或冷环境中能进行自动控制。然而有时在汗液蒸发时,实际上机体内部温度过高,但皮肤因蒸发效果却会感凉爽(低温),这时皮肤上的感温器就会错误地将感知到的低温信息传向下丘脑与大脑皮层。事实上机体这时已经处于极度危险的高温状态。

  图15-2 体温调节自动控制示意图

  (二)体温调节中枢

  体温调节中枢位于下丘脑,由一个包括体温调定点(set point)在内的生物控制系统构成(图15-2)。调定点为体温预定在一个规定的数值,此数值就是正常体温(如37℃),其作用是力图将体温保持在这个调定点水平。散热中枢位于下丘脑的前部,当散热中枢受到刺激后,会反射性地引起皮肤血管扩张,皮肤血流量增加,汗液分泌加强,机体散热加快。而产热中枢则位于下丘脑的后部,当产热中枢受到刺激后,会反射性地引起骨骼肌紧张性增加,代谢活动增强,机体产热增加。当温度感受器监测到体温发生改变时,它会马上将感知到的息传递给体温调节中枢---下丘脑,下丘脑将此信息与调定点预定的体温值(即正常体温值)相比较,发现出现微小偏移时,下丘脑马上作出反应,激活机体产热或散热装置,使体温又保持到调定点规定水平。

  ·[小结]·

  ·生理学上通常所讲的体温是指身体的深部温度,人体的正常体温平均为36.8℃。

  ·人体代谢产生的热量可通过呼吸、泌尿、排便及吐痰等向外界散失。机体深部产生的热量通过血液循环带到皮肤表面,就会以传导、对流、辐射和蒸发四种方式散失到外界环境。

  ·体温调节(thermoregulation)是指人体体温调节系统的调控下,通过机体的产热和散热以实现人体体温的相对恒定,以适应人体生命活动的需要。

  ·当人体温度上下波动时,体内的体温调节系统可通过汗腺、毛细血管周围的平滑肌、骨骼肌和内分泌腺等活动来使机体的产热与散热达到动态平衡,以维持人体正常的体温。

  第二节 热环境与运动

  一、热环境运动时的应激反应

  热环境和在热环境运动都会引起机体内热量积蓄增加,从而引起机体发生一系列的热应激(heat stress)。

  (一)心血管功能

  热环境与运动都可使人体心血管负荷增加,心输出量大部分被皮肤与运动器官所占用,此时皮肤与运动器官的血流量增加。但人体血量是有限的,由于肌肉运动与散热的需要势必造成其它器官与组织的血流量下降。当用于皮肤散热的血流量和为满足肌肉活动的运氧血流量都需要增加时,这时肌肉与皮肤所能动用的有限血量之间就存在一个竞争矛盾:若肌肉运动需要大量血流量以满足运氧时,体温调节中枢又要促使心血管系统增加皮肤的血流量以增强散热,两者在增加时就会发生不相匹配。结果出现要么出现皮肤运送与散失热量能力被削弱,要么出现肌肉中运氧能力下降。同时,血液的重新分配使回心血量减少,心脏舒张末期的充盈血量减少,反过来就减少了心输出量,结果导致肌肉与皮肤都不能得到适当的血液供应,最终因人体心血管系统超载与热量散失发生障碍等因素引起肌肉耐力与身体能力下降,并且机体出现热损害的危险增大。

  (二)能量供应

  早期的观点认为热环境给人体心血管系统更大的压力,最终导致心率增加,发汗增加,呼吸所需要的能量也增加,这就需要较高的吸氧量。而菲宁克(Fink)等证实,在热环境下运动除了体温与心率增加以外,吸氧量也出现增加。研究资料表明,在温度为40℃的热环境下运动15min,心率与吸氧量增加呈显著性差异。热环境下运动肌糖原消耗增加,乳酸生成增加。而糖原的损耗与乳酸的急增都是极易产生疲劳的敏感信号。

  (三)体液平衡

  当人体在热环境中以及在热环境中运动时,产生热应激的一个重要标志就是发汗明显增加。热环境中进行最大强度运动时,机体表面每km每小时可发汗1 L多。在环境温度逐渐升高接近或超过皮肤和机体核心温度时,传导、对流和辐射散热都不起很大的作用。事实上,当环境温度超过皮肤时,上述三种散热方式还可使机体从环境中获得热量。这使蒸发散热成为机体散热的主要方式。下丘脑通过交感神经纤维向分布在体表的汗腺传导刺激,发汗增加。当汗液滤出经过汗腺导管时,Na+和氯化物逐渐被汗腺导管周围的组织与血液重新吸取。轻微发汗时,缓慢经过汗腺导管,汗液中Na+和氯化物有足够的时间被完全重吸取。因此,汗液的成分只含有少量的无机盐。而运动中发汗速度明显增加,汗液快速流经汗腺导管,Na+和氯化物重吸取时间极少,汗液中Na+和氯化物含量较高。

  如表15-2所示,有训练者与无训练者在运动时排出的汗液中无机盐的含量有显著性差异。长期于热环境中训练与运动的人,醛固酮能强烈地刺激汗腺,使汗腺重吸取大量的Na+和氯化物,这对在炎热环境中运动防止钠严重丢失有利。而汗腺无保存其它电解质的能力,如K+、Ca2+、Mg2+不能够被汗腺重吸取。因此,汗液与血浆中K+、Ca2+、Mg2+的含量相同。同时,运动与机体水分丢失都可刺激垂体后叶释放抗利尿素,肾小管重吸取水作用加强,尿量减少。

  二、热危害及其预防

  尽管人体能对热有一定的承受力,但剧烈运动使热量产生过多、机体从外界环境获得热量以及过多热量散失受阻等因素都能使体温升高到一定程度,导致细胞丧失正常生理功能,人体健康面临危险。这就提示对在热环境中运动产生热危害的危险需引起重视。

  (一)热环境中运动与热危害

  1、热痉挛(Heat Cramp)

  热痉挛是热危害中最轻微的一种,其典型症状是骨骼肌出现严重痉挛。原因可能是由于运动中肌肉工作频繁,发汗明显增加,汗液蒸发伴随大量无机盐丢失和机体严重脱水。出现中暑性痉挛时,应将患者转移到阴凉的地方,并马上适当地补充水分与盐分。

  2、热衰竭(Heat Exaustion)

  热衰竭典型症状是机体出现极度疲劳、呼吸微弱、头晕、呕吐、昏厥、皮肤发烫而干燥、低血压和脉搏快而微弱。这主要是由于人体心血管系统功能不能满足自身需要而造成的。运动中人体发汗导致大量无机盐与水分的丢失,血液浓缩,粘稠度增大,流动性下降,外周血流量减少,静脉回流量下降,心脏负荷增大,造成血流量不足。这时体温调节装置仍能作积极调节,但由于皮肤血流量不足,机体不能及时散热。对热环境适应能力很差的人极易发生热衰竭,而经常在热环境中进行中等强度运动的人一般不会发生热耗竭并出现明显症状。处理热衰竭的常用方法是将患者尽快转移到阴凉处休息,抬高双脚也避免因回心血量减少而发生休克。如患者意识清楚,一般可马上直接饮用盐水;若患者意识模糊,需进行静脉注输生理盐水。如热衰竭不能及时好转,就会马上发展为中暑。

  3、中暑(Heat Stroke)

  中暑是有生命危险的一种热紊乱,其典型的症状是:体温升高超过40℃,发汗停止,皮肤发烫而干燥,心跳、呼吸频率加快,血压升高,思维混乱或意识模糊。发生中暑是由于人的体温调节装置完全丧失功能而造成的。除环境温度以外,空气湿度、运动强度及体重对发生中暑也产生深刻地影响。对于热适应情况与运动强度相同的两个体来说,体重重的人更容易发生中暑。对运动员而言,发生中暑与空气湿度有密切关系。有研究报道,直肠温度高于40.5℃的马拉松运动员能在热环境(空气温度为21.1℃,相对湿度为30%)中顺利完成训练和比赛,甚至一些短跑项目中,体温可接近危害身体的水平。早在1949年,Robinson观察发现长跑运动员直肠温度达到41℃时,竞可用14min左右的时间跑完5000m。10000m跑的一名运动员在空气温度为29.5℃,相当湿度为80%的环境中以直肠温度达到43℃而发生中暑虚脱。中暑发生时如不马上采取处理措施,其很快会发展为昏迷,尔后马上死亡。常用的处理方法是将患者放入盆中,用冷水或冰块浸泡身体达到快速降温,或者用湿冷的被单将患者包裹起来展开平放进行降温。

  (二)热危害的预防

  要预防热危害或将热危害降低到最小程度,所有体育教师、教练员、运动员、及运动会组织与管理人员应懂得辨认热危害的相关症状。为此,在热环境下进行体育教学、运动训练和比赛时,建议遵循以下基本指南。

  l 注重学生和运动员全面身体素质的提高,运动实践中应逐渐增加练习的强度与持续时间,直到完全习服。

  l 练习中应安排有规律的补液休息时间,即使运动员还不觉得渴时也应鼓励其补液。

  l 练习或比赛的强度与量应反映个人的身体与适应能力,这对偶尔参入运动的“运动娱乐者”特别重要。

  l 鼓励运动员在训练和比赛开始前30min尽量喝足水,约为400-600ML。

  l 运动员应在计划的时间内完成训练,这将保证运动员的习服。

  l 训练与比赛计划应避免极度高温与高湿的环境,当偶尔遇上恶劣的高温与高湿天气时,建议取消训练比赛计划。

  l 夏季训练和运动会应在早上、傍晚或晚上时进行,尽量减少太阳直射与不正常的高温空气。

  l 比赛与训练开始前,应在跑道旁间隔一定的距离设定临时补液点,让运动员能进行适当的补液。

  l 训练与比赛中,皮肤上撒少量的水有助于蒸发散热。

  l 极高热导致长跑运动员虚脱时应采用凉水或冷水混合物浸泡进行快速降温。

  l 运动员自身应特别留意过高热的前兆,如头晕、头痛、恶心、危害与身体不适等症状。

  l 任何运动员应养成运动前称量体重的习惯,禁止体重在运动中下降3%以上的人员再继续运动,直到补充足够的水分为止。

  l 竞赛裁判员应及时通告运动员已临近热危险状况,如发现运动员身体出现不适时应及时向其发出警告,提醒其降低跑速或退出比赛。

  l 裁判与组织管理者应具有中止出现明显热耗竭与中暑症状运动员比赛资格的权利。

  l 比赛跑道旁应设有医务急救点,条件允许可让医务人员采用交通工具全程跟踪运动员,以防中暑危及生命。

  l 禁止运动员服盐片,但应鼓励其在进餐时摄入足够的盐。

  三、热习服

  如何提高人体在热环境下的身体活动能力。那就是让人体在热环境下进行适当的训练,以提高机体能耐热能力。一些研究调查研究了这类问题,并得出确定的结论,反复在热环境下运动能使人体进行相当快的自身调节,以完成更多的身体活动。

  (一)热习服的效果

  在热环境下持续重复训练,可逐渐提高克服中暑与热疲劳的能力,这个过程称之为热习服 (heat acclimatization)。热习服使人体在热环境下运动时身体更多部位的排汗增多并以最大效率进行散热。在开始运动时,热习服的人排汗开始得早一点,使皮肤温度较低,机体深部到皮肤或外界的温度梯度就越大,散热加快。由于热量容易散失,用于运输热量到皮肤的血流量减少,用于肌肉工作的血流量就增加。与此同时,发汗逐渐减少,机体的无机盐丢失也减少,因为身体经过训练,散热能力会有所提高,体温在热环境下训练时较热习服训练前低,在次最大强度运动时心率上升较小。热习服使得血流量增加,皮肤血流量减少,或是两者同时发生变化。两种变化中任何一种发生改变都将使每搏输出量增加。研究还发现,伴随热习服的完善,血量增加越明显。然而这种变化只是暂时的,血量在10天内又会恢复到原来的水平,这可能与机体积极保留钠(Na+)有关,从而使血浆容量增加。此外,机体热习服后在疲劳与热耗竭之前能完成更多的工作。在热环境与冷环境下以相同的运动强度完成相同的运动量时,热环境下比冷环境需要消耗更多的肌糖原。因此,没有取得热习服的人在热环境下重复数天的训练就会快速耗尽肌糖原,引起持续性的疲劳。而取得热习服后,机体在运动中利用肌糖原的速率可减少50-60%,这使得人体能量被提前耗竭的危险性下降。

  (二)热习服的产生

  热习服的取得需要机体长期暴露在热环境下,这取决于每个训练阶段的环境条件、热环境暴露的持续时间及运动强度(内部产热速度)。尽管有些研究文献不完全赞同这种观点,但显而易见,运动员必须在热环境下运动以完成更多地训练任务,才能获得更好的调节能力,产生热习服,当继续在热环境下运动。尽管大多数运动员靠暴露在热环境下以获得充分的调节能力,但在常温下进行大强度的耐力训练也可使机体获得部分耐热能力。热习服使人体运动能力提高,并使机体承担的生理负荷与热危害的危险性减小。如果运动员必须在炎热的天气下进行比赛,则至少他们的部分训练应该在一天中较炎热的时候进行,早上与晚上的训练不足以使运动员获得足够的热习服。研究资料表明,5-10天的炎热训练一般可以使机体将近获得热习服。在训练计划开始实施的前几天,为了防止机体过分热应激,训练强度应控制在60-70%最为适宜。当然对热疲劳和中暑等热危害的发生要密切关注,训练中还应尽可能地使运动员补液。

  ·[小结]·

  ·热环境和在热环境运动都会引起机体内热量积蓄增加,从而引起人体心血管功能、能量供应、体液平衡等发生一系列的应激反应。

  ·机体从外界环境获得热量以及过多热量散失受阻等因素都能使体温升高到一定程度,导致人体发生热痉挛、热衰竭和中暑等热损害。

  ·不间断或反复居留在高温环境中,身体会逐渐适应这种特殊的环境,身体对抗热应激的稳定性得到发展,人体散失过多热量的能力和耐热能力明显提高,这种出现热适应的状态称为热习服。

  第三节 冷环境与运动

  一、冷应激(cold stress)

  人体具有完善的体温调节机制。在冰冷环境中,人皮肤的温度感受器受到冷刺激时,会马上将信息传至下丘脑体温调节中枢,引起人体三方面的应激反应,即通过寒战产热、非寒战产热和外周血管收缩三种途径来增强机体产热与保护自身热量散失,使体温维持恒定。寒战是指骨骼肌快速而又随意地循环收缩和舒张活动,这种方式产热量是机体安静时的4-5倍;非寒战性的产热是指由机体交感神经系统兴奋引起的新陈代谢加强,代谢速率提高引起机体内部产热量增加。外周血管收缩是皮肤毛细血管周围的平滑肌交感神经兴奋引起的,这种刺激引起平滑肌产生收缩,毛细血管受到压迫,机体表面的血流量减少,防止不必要的热量丢失。当皮肤温度下降时,其细胞代谢速率也随之下降,这时皮肤需氧量很少。暴露在冷环境下,人体肾上腺素与去甲肾上腺素分泌明显增加。血糖在耐寒与运动耐力方面起到非常重要的作用,如低血糖病人抑止寒战,且直肠温度明显下降。冷环境中肌糖原利用速率要比热环境中稍大。

  二、冷环境对人体运动能力的影响

  冷环境中,低温导致体温下降对人体身体功能与运动能力都造成一定的影响。低体温可使神经、肌肉及腺体等兴奋组织的兴奋性降低,也可使酶的活性下降。研究表明,温度每下降10℃,神经传导速度降低15m·s-1。局部温度为8℃-10℃时,神经传导即完全阻滞。冷应激使外周血管收缩,回心血量增加以维持机体深部温度,但皮肤与皮下组织血流量减少,这时皮肤温度就会下降。一般手皮肤温度保持在20℃以上,手操作功能基本保持正常。当手皮肤温降到15.5℃时,手操作功能受到影响;降至1O℃-12℃时,触觉敏感度明显下降;降到4℃-5℃时,几乎可完全失去触觉,即冰冷环境下常出现的手脚麻木。这对手搏击、抓握和投掷之类需要手掌灵敏触觉与手掌灵活控制运动技术的学习造成很大的障碍,如长时间暴露在冷环境中极容易发生手指脚趾冻伤。另外有研究表明,在冷水中游泳会使运动能力和摄氧量峰值显著下降。因为水中的热传导能力比在空气中大26倍左右。低温可使氧气的运输能力和血氧离解度降低,这就加重了运动中组织的缺氧,导致机体代谢水平下降,影响运动能力的发挥。同时,冰冷还会使骨骼肌的粘滞性增大,弹性下降,肌肉收缩速度与力量均出现下降,动作灵活性和协调性变差,肌肉工作效率降低,运动能力发挥受限,机体易产生过早疲劳,且运动损伤的几率上升。伴随疲劳产生肌肉功能下降,机体产热逐渐下降,在冷环境中的长跑、游泳和滑雪运动员等之所以能长时间地持续暴露在这种冷环境下进行运动,是因为在运动的一开始,运动员就能以一定的速度产生足够的热量来维持体温。但到运动后期,当能量储备减少时,运动强度下降,使得代谢产热减少,引起过低体温症,导致机体疲劳程度加重,产热能力进一步下降,这种情况下,运动员将面临潜在冷损害危险。

  三、冻伤及其预防

  当皮肤温度低于0℃以时,人体血液循环与新陈代谢产热受到影响,冰冷空气就会使四肢、耳和鼻等发生冻结。这是因为人体在冷环境中产生应激时,外周血管收缩以减少血流量来保存热量。然而当暴露在极冷环境中,皮肤血流量急剧下降到一定程度时,皮肤中的组织、细胞就会因缺氧和缺少营养物质发生死亡,即通常所说的冻伤(frostbite)。当发生冻伤后,细胞、组织血流量进一步减少,营养物质与氧供应短缺严重,出现冻伤皮肤苍白,继而血管扩张,毛细血管渗透性增高,冻伤组织出现水肿。如不尽早处理,冻伤就可能会更严重,轻度冻伤的局部组织需要通过温水浸泡或温热湿毛巾热敷等方法来进行处理,一直治疗直到解冻为止,同时应注意被冻伤部位的保暖。如冻伤已发展到组织严重坏死,建议最好到医院进行处理,以免再度发生冻伤的危险。预防冻伤最重要的是要加强平时身体锻炼,提高机体对冷环境的适应,增强抗寒能力。同时在冰冷、风大和潮湿的季节里进行户外运动时应特别注意手、脚、鼻及面部的保暖,如佩带御寒用品。这是因为冰冷、风大和潮湿环境更能加快机体热量的散失,使得冻伤更易发生。另外,运动与比赛间歇应注意添加衣服,运动和比赛结束后应及时更换汗湿的衣服、鞋、袜,尽量更换保暖性好与适合自身的服饰。

  四、冷习服(cold acclimatization)

  因外界环境的冰冷程度、人体作业的持续时间和生活方式的不同,人类对冷环境的习服包括代谢型习服、绝热型习服和习惯性冬眠型习服三种类型。代谢型习服是机体处于冰冷环境一定时间,寒战产热发生推迟,而非寒战产热加强。例如,将大鼠暴露在5℃的冰冷环境中2-4周,寒战逐渐减弱,出现不依靠寒战产热的现象,而且产生比寒战产热更多的热量来维持体温,这种不依靠寒战产热的现象称为体温调节性非寒战产热。如果非寒战产热达到最大限度,产热方面的冰冷习服(代谢型冰冷习服)已完成。人类主要是通过提高产热达到冰冷的习服,冷习服者去甲肾上腺素、甲状腺素、胰高血糖素分泌增加,促进了机体脂肪的分解增加产热,以达到对冰冷的习服;绝热型习服是长时间处于冰冷环境中的结果,这种习服主要是依靠血管收缩使体表绝热性增大防止机体热量散失过多,以达到抵抗冰冷。目前现有的资料一般认为,冷习服的事例是从对澳大利亚土著居民的长期观察获得,这些人群经常白天暴露在高温环境下,而晚上则暴露在低温环境下,与没有产生冷习服的欧洲人相比,澳大利亚土著居民能在冷环境下盖很少的保暖物品就能睡得很舒适,其新陈代谢与直肠温度变化甚小,而欧洲人却要经历极度的痛苦与煎熬来维持正常体温。有数据表明长期暴露在冰冷环境中,皮下脂肪也会产生适应性增厚,使绝热功能增强。习惯性冬眠型习服是世居长期冰冷环境中生活的人,在温度较低的情况下也不增加产热,皮肤温度下降也减少,体温也相对较低,机体对低体温已形成习惯。

  ·[小结]·

  ·冰冷环境中会引起人体三方面的应激反应,即通过寒战产热、非寒战产热和外周血管收缩来增强机体产热与保护自身热量散失,使体温维持恒定。

  ·冷环境中,由于体温下降使人体身体功能与运动能力都受到一定的影响。

  ·当皮肤温度低于0℃以时,人体血液循环与新陈代谢产热受到影响,冰冷空气就会使四肢、耳和鼻等发生冻结,即冻伤。

  ·因外界环境的冰冷程度、人体作业的持续时间和生活方式的不同,人类对冷环境的习服包括代谢型习服、绝热型习服和习惯性冬眠型习服三种类型。

  第四节 水环境与运动

  水环境是人体进行运动的特殊环境,相对空气而言,水具有浮力大、密度高、导热性好的特性。长期的研究与实践证明,水中运动会给人体带来健身、防病与治病的好处,同时由于水环境污染也会给人体带来损害。一切水中运动由于水的特性而对人体生理功能提出了更高、更复杂的要求,同时也对人体身体功能和运动能力产生了重大而深刻的影响。

  一、水中运动时的生理反应

  (一)水中运动与与循环功能

  人体在水中运动对循环功能有良好的影响,这既与水的特性有关,又与人体在水中运动时多取平卧位或半平卧位姿势有关。齐胸深的水中,人肢体下部受到水的压力大,使得其血流分配减少。再者,游泳时全身肌肉的静力性紧张成分减少。在有节奏的动力练习中,加上有节奏的呼吸加深,给静脉回流创造了许多有利条件。另外,水的流动与水波对身体表面有挤压与拍击的作用,这对静脉回流也有促进作用。因此,人体在水中运动时回心血量增加,心室灌注更充分,心血管系统工作负荷减小,循环功能可发挥更大的潜力。有资料表明,游泳者在水中心率比下水前下降5-8次·min-1,运动时最高心率比跑步时低,平均约比跑步时低10-15次·min-1,男子跑步时约200次·min-1,而游泳时约为185次·min-1,女子无显著性差异,约为190-200次·min-1。有学者研究表明,经常游泳能增强血管弹性,不仅能使供应心脏的血管分支增加,供应心肌营养的冠状动脉的血流量增多,还能使血液里的脂肪酶增加,加快胆固醇的有效分解,从而降低胆固醇的含量和在血管壁的沉积。埃萨尼(Ehsani)等对大学生游泳运动员进行了每周6d共9周练习,每天2h游泳训练计划的追踪研究,发现左心室舒末内径、每搏输出量及左心室心肌重量均有显著性增加。

  (二)水中运动与呼吸功能

  由于水的密度比空气大得多,约为空气的820倍。显而易见,人体在水中所受到的压力比在空气中要大得多。人在齐胸深或齐颈深的水中时,水对人体产生的压力远大于陆地上空气对人体的压力。因此,水中运动对呼吸功能的影响较陆地上运动更为深刻。水中运动需克服更大的阻力,使得运动时完成呼吸动作要比陆地上克服更大的阻力与压力,因而对人体呼吸肌的锻炼效果较之陆地上更佳。但初入水者由于不能随意控制呼吸节奏,往往容易导致呼吸肌过早疲劳。水中运动人体呼吸功能变化的另一特点就是呼吸频率的变化受运动者的动作节奏限制,不能随意加快加深呼吸,同时胸腔受水的压力的影响,使得补吸气量增加受限,肺通气量减小,肺泡通气量亦随之减小。因此,经常参入水运动可使人体从肺通气中获取氧的效率提高,即肺泡通气量增大。研究表明,无论次最大强度还是最大强度运动,游泳时肺泡通气量均比跑步时高。另外,经常在水中运动还能使人体Vo2max提高。一些研究者表明,不进行游泳训练的人在游泳时Vo2max约比陆地上运动时低15%-20%,但游泳运动员Vo2max接近跑步时Vo2max值。优秀的游泳运动员在游泳时的Vo2max与跑步时相同,甚至还略高。

  (三)水中运动与能量消耗

  人体不同程度地暴露在水中进行运动时,机体除了运动需要消耗大量的能量以外,低温水环境通过热传导也消耗人体更多能量。水的导热性是同温度空气的26倍,综合热量转移的所有因素,人体在水中一定时间内散失的热量比同温度的空气多4倍。因此,机体的能量消耗量比在同温度的陆地上进行同时间、同强度的运动要大得多。同时,水中运动能量消耗还与人体和水温的梯度、暴露在水中的持续时间、人体体脂百分比、运动姿势以及运动者在水中活动的适应程度有关。人体与水的温度梯度是影响能量消耗的主要因素之一,直接影响能量消耗的量。温度梯度越大,能量消耗越多。有实验证明,在12℃的水中停留4min和在20℃的水中停留15min的能量消耗相仿。暴露在水环境的时间越长,能量消耗越多。另外,人体在水中运动的机械效率比陆地上低,有资料表明,优秀的游泳运动员蛙泳时的机械效率仅为4%-6%,而陆上运动,如跑步,竞走等,机械效率约为20%-30%。因此,水中运动比陆地上能量消耗更多。有人对不同游泳姿势、训练程度与人体能量消耗作了相关研究。发现蛙泳和蝶泳的能耗量比自由泳多一倍,这主要取决于额面阻力和机械效率的变化,如自由泳的机械效率为6%-7%(最高可为15%),而蛙泳仅为4%-6%。同一姿势,游泳速度相同时,有训练的运动员的能耗量比无训练者少,游泳效率可以比高水平运动员低8倍。性别差异也是影响游泳的能耗量因素之一,泳姿、泳速相同时,女子消耗的能量较男子少。

  二、水污染与运动

  (一)避免在污染的水环境中运动

  水中运动给人类带来了很多益处,但在受到污染的水中运动,会同时也给健身者与运动员带来了许多负面影响与机体损害。随着参入游泳、跳水、潜水和漂流等健身娱乐活动人群的增加,以及与水环境有关的竞技运动的蓬勃发展,水污染导致运动人群发生损害必须引起人类自身的高度重视。人在选择天然水运动场区进行运动时,要特别注意避免在工业与生活废弃物排污口的水区进行游泳运动。

  因为未经人工处理含有大量有毒物质的工业废水和包含有多种病毒、病菌与寄生虫的生活污水、畜禽饲养区污水、农业废水、医疗废水和垃圾等直接排入江河湖泊造成水体污染,这将对直接在排污口进行游泳运动的人产生直接或间接的急性或慢性的健康损害。

  (二)注意水中运动卫生以防水污染

  由于人在选择天然水运动场区与人工水运动场区进行运动时,经常不注意个人和公共卫生,给运动水环境造成不同程度的污染。人体自身污染是指运动者自身在水中运动时分泌与排泄的有毒和有害物质造成的水体污染。另外还包括携带传染性病毒、病菌的人群进入水中直接将致病因素带入水运动场区,这主要是来自于运动者的消化器官、秘尿器官、皮肤与一些体表器官,如眼睛、耳道与鼻腔等不断地向水中分泌与排泄唾液、尿液、汗液、泪液及其它物质。有研究表明,游泳时排尿者占游泳人群的3.5%-5.0%,成人在水中排尿量一般为50ml。场区内游泳人群越密集,则排尿总量越多。因此,尿液是导致水运动场区污染的主要原因之一。其次,水中运动者不时将入口的水连同唾液一起排放于水中,这些唾液都可能存有致病菌或病毒,进而造成运动场区水体污染。再则,汗液与唾液及其它分泌物中往往存有多种病源微生物,如病菌、病毒等。由于水体受到不同途径的污染,势必将给人体健康带来很大的危害。因此,水中运动者必须对水污染造成的健康损害引起高度重视,以防自身或他人受被污染的水侵害人体。

  ·[小结]·

  ·水环境是人体进行运动的特殊环境,相对空气而言,水具有浮力大、密度高、导热性好的特性。长期的研究与实践证明,水中运动会给人体带来健身、防病与治病的好处,同时由于水环境污染也会给人体带来损害。

  ·水中运动时,人体循环功能、呼吸功能、能量消耗等发生一系列的变化。

  ·由于水环境受到污染,人体应避免在污染的水环境中运动及注意水中运动卫生以防水污染。

  第五节 高原环境与运动

  一、高原(high altitude)环境的特点

  在体育中所讨论的高原环境是综合了地理学上的分类法与运动训练实践得出来的,一般把海拔1000–3000m的大片高地称为高原。而实际上目前国际上采用的高原训练高度一般在1400-2700m,如我国青海西宁(海拔2261m)、云南昆明(海拔1893m)等都是较理想的高原训练基地。高原具有低气压、低氧、低温、低湿度、日夜温差大、高强度日照辐射、风沙大等特征(见表15-4)。但其最大的特点是低大气压形成的低氧环境,在2000m的高原上空气的含氧量下降约20%左右。在对流层下部的气温随高度的增高而出现降低,当高度每升高150m时,气温下降约1℃。




 

  二、高原环境的应激反应

  (一)呼吸功能的变化

  进入高原人体呼吸功能最显著的变化就是呼吸加快、肺通气量增加。当海拔高度为2438m时,安静时的肺通气量开始以指数形式增加。由于高原氧分压降低,导致人体动脉氧分压下降,此时动脉与肌肉组织的氧分压浓度梯度减小,肌肉组织的气体交换能力下降。研究表明,海拔高度为1500m时,Vo2max 就开始下降, 随着高度的继续上升,下降更明显,开始阶段每升高300m,Vo2max下降约3.2%,如在珠峰登山过程中,运动员从平原的62 ml·kg-1·min-1下降到顶峰的15 ml·kg-1·min-1,有些甚至降到5 ml·kg-1·min-1。

  (二)循环功能的变化

  初到高原,由于血浆容量的减少,无论是在安静还是处于次最大强度运动状态,人体心率都加快,而每搏输出量下降。这都是人体对高原缺氧的一种代偿性反应,以此来补偿高原氧分压降低对机体的影响。由于心率的增加补偿了每搏输出量的减少,则每分心输出量略微增加。每分心输出量的增加这时主要是靠心率的增加,心率增加可以补偿运输氧能力下降。在海拔4500m时安静心率可达到105次·min-1,但最大心率却下降。平原进行最大强度运动时心率可达到170-210次·min-1,而高原最大只能达到130-150次·min-1。到达高原后的最初几周血浆容量开始减少,并且这种持续性降低呈线性关系。这是由于单位血管内的红细胞数目不断上升,血液浓度增加,红细胞比容增加的缘故。在接下来的几天后,肌肉对氧的摄取能力开始增强,降低了对心输出量增加的要求,使心率有所下降。

  (三)高原反应

  高原反应主要是指在平原生活的人进入高原,由于生活环境的突然改变而产生的诸多生物学效应,表现为生理、生化方面的异常变化。人如果渐进的进驻高原环境,除了运动能力的下降、气短及出现呼吸困难外,其他不良反应较轻。而快速进入高海拔地区常在2h内出现高山病(AMS,acute altitude mountain sickness),主要症状有头痛、失眠、情绪激动、无力、呕吐及呼吸功能受影响等,表现为心率增加,肺通气量增加,最大吸氧量下降。反映更加剧烈时并发“高原病”,如高原肺水肿、高原昏迷等。

  三、高原环境对运动能力的影响

  现有的研究已表明,在高原缺氧条件下,氧运输能力和肌肉利用氧的能力都受到很大的影响。以1200m左右为临界海拔高度,人体Vo2max随海拔的继续升高而出现下降,运动能力下降,在进行2min以上有大肌肉群参入的全身耐力性运动时就明显表现出这种变化。一般认为,在高原最大持续时间超过1min的运动项目的成绩比平原低。一定范围内,距离越长,成绩下降越明显,并和Vo2max的下降相平行。研究表明,当运动员从平原到达海拔1500m的高原进行训练时,其运动能力下降10%,在海拔6000m的高原训练时,其运动能力下降40%左右。高原上持续时间少于1min的剧烈运动,如短跑项目,运动时人体主要是无氧代谢供能为主,很少动用有氧代谢供能。再者,高原空气稀薄减少了人体运动时需消耗在克服空气阻力上的能量。因此,诸如如短跑、跳远等项目的运动成绩有提高的现象。

  四、高原习服(altitude acclimatization)

  长期居住在高原地区,或在高原环境经过一段时间的锻炼,使身体对高原的缺氧产生了适应,称为高原习服。是人体专门的生理、生化适应性变化的总和。人体对高原低氧分压造成的缺氧逐渐做出相应地调整,而产生一定程度的适应。

  (一)呼吸功能

  进入高原后,人体肺通气出现显著性地适应性增加,使得肺泡氧分压升高,这有利于扩大血液与组织间氧的浓度梯度,促进氧气向组织扩散。但同时出现CO2分压下降,组织所产生的CO2不能及时运走,体液的PH值升高,血液碱性化,极易引起碱中毒。但在习服中为了防止血液异常碱性,肾脏排泄碳酸氢盐的能力得到提高。因此,完全高原习服后,肺通气量保持增加而不发生碱中毒。初到高原时Vo2max减少,在接下来的几周内略有提高。并且高原训练能促进人体高原习服,高原上有训练者的Vo2max比无训练者增加明显。但有学者研究表明,运动员进入高原进行半个月的耐力训练后有氧能力无明显变化,这可能与高原缺氧条件下运动员无法以一定的负荷强度和负荷量完成训练任务有关。

  (二)循环功能

  高原习服早期,以次最大强度运动时,心输出量高于平原。但数天或数周后,随着人体运输氧的能力与肌肉利用氧的能力逐渐提高,心输出量便开始出现下降,这与心率下降有一定的关系。进入高原后,由于高原缺氧刺激了人体促红细胞生成素(EPO)的释放,促进红细胞(RBC)的生成。当处于海拔3000m高度3h后,EPO浓度升高约50%。RBC生成增加,使得体内的血红蛋白(Hb)也随之增加,Hb含量可从海平面的14-16%上升至高海拔处的23%。尽管血红蛋白氧饱和度受高原低氧分压的影响,但经过习服后人体Hb含量增加使得血液实际携带氧的能力得到提高,这是人体对高原适应的主要表现之一。另外,在高原经过长期的训练,运动员出现安静时RBC渗透脆性明显下降,红细胞滤过率与红细胞变形能力明显增强,促进氧的释放,这可改善人体循环功能,提高有氧工作能力。

  (三)肌肉功能

  肌肉活检技术研究发现,人体进入高原后肌肉组成结构和代谢功能发生显著变化,如骨骼肌中的肌红蛋白含量、毛细血管网数量和密度都出现增加,糖酵解酶活性降低,氧化酶活性与含量均升高等。有研究表明,在高原环境下生活4-6月,人体肌纤维面积减少1l%-19%,肌纤维变小,肌肉中毛细血管的密度增加13%,这就使被运送到肌肉组织中的血液增加,并可缩短氧从毛细血管扩散到线粒体的距离,这对人体适应高原环境有利。长期暴露在高原环境中,人食欲降低,瘦体重与脂肪含量明显下降。研究表明,暴露在海拔4300m的高原8天后,体重下降3%, 1992年攀珠峰期间的6名运动员体重平均下降了6kg。这可能是因为高原环境引起人体食欲下降、脱水、蛋白质消耗增多、小肠吸取率下降以及基础代谢率增加等。

  ·[小结]·

  ·高原具有低气压、低氧、低温、低湿度、日夜温差大、高强度日照辐射、风沙大等特征。

  ·进入高原时,人的呼吸功能、循环功能等都所处的海拔高度不同而发生不同程度的应激反应。

  ·长期居住在高原地区,或在高原环境经过一段时间的锻炼,使身体对高原的缺氧产生了适应,称为高原习服。

  第六节 大气污染与运动

  大气层内的空气是人类赖以生存的重要外界环境条件之一。人在维持生命的过程中必须与外界环境不断进行气体交换以获得氧气,一个成人平均每天要呼吸15m3 空气,运动时人体呼吸频率与呼吸深度大大增加,每分肺通气量增加10-30倍。若人体吸入过多被严重污染的空气,无疑对健康造成很大的危害。因此,人生活和运动场所的空气质量正常与否不仅影响人体的生长发育、体质与健康,而且还会影响其生理功能与运动能力。

  一、大气污染

  大气污染是一个特别复杂的现象,在特定时间和地点大气污染物浓度受到许多因素影响。大气污染主要是指随着工业与交通业的不断发展,在生产与生活过程中所逸出的废气和产生的粉尘污染空气,如车辆、船舶、飞机的尾气、工业生产排放的废气,大量燃煤排放大量烟尘、居民生活、垃圾焚烧等造成的室外大气污染物等。使大气和各种室内活动场所的空气受到污染,这对在其中运动健身和训练的人造成了很大的危害。室内大气污染除受到室外大气污染物影响外,还因运动场馆建材装饰、运动者和观众的行为活动产生的污染物,如CO2、甲醛、苯、总挥发性有机物、氡、致病微生物及香烟烟雾(CO)等。

  二、大气污染对人体健康的影响

  大气污染物很多,其中对人健康威胁最大的是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)和总悬浮颗粒物(TSP)。另外,因室内运动场馆不定期或长期不进行开窗通气,导致室内CO2与CO浓度升高,成为室内污染的主要污染物。由于CO与血红蛋白(Hb)的亲和力为O2的200倍左右,而COHb的解离速度仅为O2Hb的1/3600,因而CO可以降低血液携带氧的能力,造成组织氧供应减少。而且CO还可与细胞线粒体内的细胞色素氧化酶结合,直接抑制细胞的内呼吸。因此,使人体中枢神经系统和心脏对CO所引起的缺氧特别敏感。在身体运动和空气污染的双重效应下,使人体的心血管系统和呼吸系统产生一系列的反应,刺激颈动脉体及主动脉体化学感受器,呼吸加深加快,反射性地引起心率加快,血压升高。有关大气污染物对机体免疫功能的影响,一方面是诱发机体出现超常的免疫发应,如变态反应;另有方面可使机体免疫监视功能低下,导致机体对感染其他疾病的抵抗力降低。

  三、大气污染对运动能力的影响

  大气污染首先对人体健康产生负面影响,导致生理功能下降,进而影响运动能力,使运动成绩明显下降。污染物主要是通过呼吸系统损害人体健康,当然还可以通过消化道、黏膜、皮肤等侵害人体,长期刺激作用使这些部位产生炎症,增强了人群对外来感染性疾病的易感性。这些污染物对人体健康可能产生单一、叠加或协同的影响,且都已被认为对运动员的呼吸功能与运动能力有很大的影响。

  (一)二氧化硫(SO2)与飘尘对运动能力的影响

  对人类健康威胁最大的大气污染物之一就是二氧化硫(SO2),SO2易溶于水。人体在安静状态下,SO2几乎全被呼吸道吸取。在运动状态下SO2可到达下呼吸道和末端气管。人体吸气过程中,SO2易被上呼吸道与支气管粘膜上富水性粘液所吸取。有关大气的SO2污染对运动能力的影响,因实验设计时SO2的浓度不同,其得出的结果也不相同。但SO2对人体生理功能产生影响进而引起运动员运动能力与成绩下降这一结论是肯定的,只是影响程度不同而以。当SO2进入血液时就与VC挣抢VB1并与之结合,使得体内VC平衡失调,从而影响机体的新陈代谢。SO2还能破坏和抑制机体某些酶的活性,使有机物质代谢发生紊乱,影响运动时能量的供给,导致运动能力下降。Linn等分别以0ppm、0.2ppm、0.4ppm、0.6ppm的浓度研究SO2对运动能力的影响,受试者以48L·min-1的平均通气率进行5min一定强度的运动。结果发现,无论是在0.4ppm还是在0.6ppm下,肺功能都明显下降。颗粒物污染是运动大气污染中的又一突出问题,颗粒物按粒径可分为降尘和飘尘。降尘对人体危害较小,而飘尘能在空气中长时间悬浮,易经呼吸侵入人体肺部组织。由于运动者与健身锻炼经常选择在飘尘较多的煤渣跑道、城市社区及公路上进行运动,因而飘尘对人体健康与生理功能危害更大。另外,空气中的SO2常被飘尘吸附,飘尘中的金属如亚铁与锰等可将SO2催化氧化,与水作用形成硫酸雾,其毒性比SO2高1O倍。这样的微粒吸人肺部组织后会导致人体发生慢性损害,甚至会引起肺水肿和肺硬化并导致死亡。

  (二)光化学烟雾对运动能力的影响

  光化学烟雾是运动员和运动健身者进行户外锻炼、训练与比赛经常遇到的一种大气污染物,其产生是全球城市污染的又一新问题。光化学烟雾主要是汽车排气中碳氢化合物和氮氧化合物、沥青路面粉尘在日光照射下,经一系列化学反应生成的二次污染物蓄积于大气中形成的一种浅蓝色烟雾,它包含有臭氧(O3)、醛类及过氧乙酰硝酸(PAN)等多种复杂化合物。光化学烟雾的危害是由于光化学氧化剂(O3、醛类和PAN等)超过一定浓度后引起的。主要表现为刺激眼睛和呼吸道粘膜,引起眼红肿、流泪、头痛、喉痛、咳嗽、气踹、呼吸困难等症状。O3是光化学氧化剂的主要成分,占90%左右。运动者长期暴露在室外低层O3含量过高的大气环境中,存在潜在的中毒的危险,臭氧会刺激呼吸系统黏膜,导致咳嗽、呼吸困难及出现不适症状,削弱肺功能,严重影响机体的运动能力,对室外锻炼的人特别有害。

  (三)一氧化碳(CO)对运动能力的影响

  CO是是一种血液、神经毒物。其对人体运动能力影响十分显著。受CO影响较为严重的是在交通拥挤的公路上举行运动项目,如自行车赛和马拉松等,但也不排除都市污染给其他运动员带来的危害。研究表明,在交通拥挤的道路上骑行,空气中的CO可引起自行车运动员头痛、视力下降、心慌、反应时减慢等一系列症状。同时,由于某些室内运动场馆通风不良而造成的CO中毒,如美国弗吉尼州曾发生的运动员CO中毒。中毒的滑冰运动员感到头痛、疲劳、呼吸困难和恶心,原因是由于冰场上以煤气作为能源的冰表面修整器释放出CO,而冰场通风没备不良造成的中毒。有文献报道,CO能引起体内脂质过氧化,且丙二醛(MDA,malondialdohyde)含量与CO浓度之间呈极显著的浓度---效应关系。在受CO污染的室内环境中进行有氧定量负荷运动后,人体的自由基生成明显增加,MDA含量显著升高,脂质过氧化显著增强。同时,在受CO污染的室内环境中进行力竭运动可造成运动后血皮质醇和甲状腺素下降,运动后血乳酸和心率显著升高,且恢复缓慢。因此,在进行室内健身运动、训练与比赛时,特别是在室内场馆举行大型比赛,要密切监测运动场馆的CO含量,防止CO污染,及时采取有效措施,避免产生运动员CO中毒或其它危害。

  ·[小结]·

  ·大气污染主要是现代工业生产,生活所排放的废气,粉尘对大气的污染。

  ·大气污染物很多,其中对人健康威胁最大的是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)和总悬浮颗粒物(TSP)。

  ·大气污染首先对人体健康产生负面影响,导致生理功能下降,进而影响运动能力,使运动成绩明显下降。

  [复习思考题]

  1、理解和说明下列关键术语:

  体温 体温调节 湿汗蒸发 热习服 冷习服 冻伤 高原反应 高原习服

  2、人体散热的途径与方式。

  3、体温调节的生理学基础及调节机制是什么?。

  4、人体在热环境中运动时的应激反应

  5、怎样预防在炎热环境中运动时可能出现的热损害?

  6、冷环境对人体运动能力的影响有哪些?

  7、冻伤发生的生理学机制及其预防。

  8、人在水中运动时的生理反应。

  9、高原习服的生理学机制。

  10、大气污染对运动能力的影响。

  [主要参考文献]

  1.王步标,华明,邓树勋等.人体生理学.北京:高等教育出版社,1994

  2. 王步标,黄超文.体适能与健康.长沙:湖南科学技术出版社,2003

  3. Jack H.Wilmore,David L.Costill.Physiology of sport and Exercise. Human Kinetics,2004

  4.翁锡全主编.体育·环境·健康.北京:人民体育出版社,2004

  5.杨锡让主编.实用运动生理学.北京:北京体育大学出版社,1994

  6.周鸿主编.人类生态学.北京:高等教育出版社,2001

  7.运动生理编写组.运动生理学.北京:高等教育出版社,1986

  [索引]

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