湿热环境对官兵身体的影响研究

包瀛春,吴晓农

(1.第二军医大学军事体育教研室,上海200433;2.解放军理工大学指挥军官基础教育学院,江苏南京210000)

1 湿热战区自然环境特征及对官兵军事行动的影响

目前和今后一段时期,对我国构成军事威胁的海域是南中国海、东海和东南沿海,而这些海域的共同地理特征是属海洋性气候,空气中水分多、湿度大,夏季气温高。其中,南沙群岛纬度低、年温差小,终年处于湿热气候环境,综合23年气象资料数据显示,其气温最大值39～46.3℃、均值26.28～29.24℃,湿度最大值 100%～101.8%、均值79.12%～82.32%。

湿热环境对官兵会产生什么影响呢?当人体运动时,机体会产生大量热量,主要通过蒸发 (出汗)的散热方式来维持机体温度在一定的范围之间,保持人体能够持续运动。当外界温度高于体温时,人体不仅不会向环境散发热量,反而会从环境中吸收热量,使体温升高,呼吸和心跳加快。当体温超过39.3℃时,体能会明显下降。人体处于湿热环境时,人体汗液的蒸发大大减少,结果造成无效性汗液分泌,即汗液照常分泌,但带走的热量却大幅减少,从而使机体失水增多,散热不足。为更详细了解湿热环境对官兵军事行动的影响,笔者所在研究团队借助于模拟温湿度环境实验室,分别在常温 (气温20℃、气湿50%)、高温 (气温38℃、气湿50%)和湿热 (气温38℃、气湿80%)三种环境中,对459名战士学员进行武装急行军耐力试验和晕动病诱发试验 (利用吊转式模拟训练装置进行晕动病测试,并对测试结果进行Graybiel评分)。结果表明:湿热环境下受试者的武装急行军耐力素质下降比热环境显著,而热环境下的耐力素质下降又较常温明显;湿热环境下受试者的大脑反应力也比热环境和常温环境迟缓;同样,湿热环境下受试者的晕动病发生率和眩晕等级显著高于热环境,而热环境的晕动病发生率和眩晕等级又明显高于常温环境 (见表1,2)。可想而知,湿热海战区环境可能会导致官兵非战斗减员,严重削弱部队战斗力。为此,开展多学科、多专业的联合科研,有效解决热海战区对官兵军事行动影响的问题,将对任务部队有效履行使命具有重要的现实意义。

表1 常温、高温和高温高湿环境下受试者Graybiel晕动病评分与比较

表2 常温、高温和高温高湿环境下受试者晕动病Graybiel评分等级与比较

2 热习服和晕动病习服生理学基础及其干预措施

习服是指人体在特定环境下进行训练、作业或生活一段时间后,降低机体对特殊环境的敏感性和提高其耐受性的状态。当人体脱离了特定环境的刺激,习服能力会逐渐减弱和消退,称为脱习服。因而习服具有产生、巩固、减弱及消退等特点。身体适应是需经长期或甚至若干世代的适应性作用,其适应性的建立不限于生理功能方面,且在器官结构方面也有其特点,并具有遗传性。

热习服 (heat acclimatization)是指机体对环境热刺激的保护性生理反应[1]。促进人体热习服的关键在于使机体内部温度升高的状态持续较长时间,在这样的状态下,人的机体会出现一系列的生理反应。如:糖原合成增加,糖异生、糖酵解率降低,6-磷酸葡萄糖酶活性增强;棕色脂肪组织增多,脂代谢降低;线粒体敏感性增强,活性增加;整体代谢率下降等[2]100-102。以往研究已证实,人在热暴露初期,机体自身会合成热应急蛋白 (heat shock protein,HSP)。HSP在热应激、热适应、热损伤中有着重要的作用。作为一种细胞内分子伴侣,HSP对于脑、肺、肝、肾、心脏等组织器官均有一定的保护作用[3]。热习服的生理指标主要为自觉症状减轻;肛温和皮肤温度升幅下降;出汗量增加、汗盐浓度降低[2]95-99。美国陆军环境医学研究所有一个庞大的气候舱,可在短时间内造成湿热、湿冷、干冷和干热气候环境[2]602-610。2010年美陆军颁布了 《美国陆军身体准备训练》中设有热习服、冷习服、高原习服和其它环境的训练课目[4]。回顾2003年美伊战争可以看出,当时美陆军处于既有沙尘暴的铺天盖地,也有沙漠的高温热浪,美军官兵除了着厚实的防化服外,单兵负荷近80 kg,在此恶劣环境下,几乎没有非战斗减员的发生,凸现出美军的体能和技能训练是富有成效的。但美军部队的沙漠适应训练远比战争进行的时间长[5]。

热习服训练是干预措施中的最佳方法,夏季可利用自然热环境进行科学体能训练,春秋季节可着密闭保温服进行长距离慢跑训练、冬季可采用模拟热环境训练,或者在30～36℃的水中进行游泳训练等方法。经过多次在模拟湿热环境中对战士学员热习服训练的实验,现已摸索到了建立人体热习服训练的基本规律:每天需进行1.5～2 h的专门训练,并持续2～3周;训练中体温应持续保持在39.0～39.2℃为宜,检测体温数据应从接近直肠(肛门内8～10 cm)的肛温为准;运动量要以较大运动密度和中小运动强度为主,心率控制在140～150次/min。由于建立人体热习服的个体差异较大,因此在训练中须严格把握循序渐进和区别对待的原则。切勿采用任何急于求成的蛮干训法,否则易发生热损伤事故,重症者还有生命危险。

晕动病 (Motion Sickness)是因机体置于运动环境中,受不适宜的运动环境刺激,而引起头晕、上腹不适、恶心、呕吐、面色苍白、出冷汗、嗜睡、流涎、头痛等前庭和自主神经反应为主的症候群[6]。晕动病习服是指人体反复暴露在不适宜运动环境中刺激,逐步降低前庭刺激部位的敏感性,不适感会逐步减轻或消失。促进晕动病习服训练的关键:一是模拟运动形式与运动频率,要与实际乘坐的交通工具基本相同,才能实现前庭习服转移;二是每天需进行运动环境刺激。晕动病含晕船、晕机、晕车和跳伞晕动病等。其中,晕船的症状和体征较其它晕动病更加明显,引发晕船的运动形式是垂荡重力加速度,运动频率每分钟10次左右,主要是刺激前庭耳石器 (球囊、椭圆囊)所致。当海浪较高较急时,众多官兵会出现一系列不适症状和体征,随之造成体能快速下降、军事技能受阻、智能明显迟缓,非战斗减员增多,部队战斗力减弱。在第二次世界大战诺曼底登陆时,登陆士兵的50%患有晕船病达半小时左右不能行动[7]。为使我军能适应信息化海战的需要,任务部队须随时准备执行远航应急作战任务。为此,提高官兵湿热海战区的晕动病习服能力,将是我军面临的又一新课题。预防晕动病是世界军事医学中的难点问题,迄今为止对其发病机制仍是个 “学说”或 “假说”。目前,预防晕动病的主要措施是:习服训练、药物干预、心理干预和穴位刺激四种方法,每种干预措施均有其优缺点 (见表3)。

表3 预防晕动病干预措施效果分析

综上预防晕动病干预措施效果分析,适应于我军实际情况的是陆上模拟训练。由于晕动病发生的程度个体差异性很大,可分为:无不适、轻度、中度B、中度A、重度和极重度六种人群。为了达到理想的习服训练效果,应按照晕动病不同等级的人群分别实施训练,以湿热环境晕船习服训练为例,具体方法与要求见表4。

表4 湿热环境下不同等级晕船者习服训练方法

3 筛选适应特殊环境兵源是优化我军官兵的有效措施

人是生成战斗力最活跃、最具有决定力的能动要素,离开了人,任何战法、武器装备等都失去了意义。而人本身又具有极强的生物学属性,这就决定了人必须在一定的环境中才能发挥作用,并且只有提高了对特殊环境的耐受性,才能发挥其战斗力。从人体生物学角度分析,人对各种特殊环境的适应性差异是很大的。南方人普遍耐湿热环境适应能力较北方人要强,而北方人普遍耐干寒环境适应能力较南方人要强;沿海地区人群普遍抗晕船适应能力较内陆地区人群要强等等。虽然可以通过习服训练来提高人体对特殊环境的耐受能力,但习服训练不是对所有人都有效的,且已建立习服的人只要停止习服训练2～3周时间习服便完全消退,好不容易建立起来的习服效果 “归零”,而且习服的组训是一件极其繁琐的工作,需耗时、耗力和耗资。因此,根据不同军兵种和不同战区任务部队对特殊环境需要,制定相关兵源标准,从源头上采取筛选措施,将是提高我军特殊环境作战能力的最佳途径。舰艇部队、海军陆战旅和装甲兵应选拔能抗晕和耐湿热能力较强的兵源;空降兵部队和陆军机动师应选拔能适应各种环境的兵源;高原部队应选拔耐缺氧能力较强的兵源等。

总之,通过对我国构成战争危险区域的分析,预先判断湿热海战区的自然环境特征及其对我军官兵作战能力的影响,提出近阶段要以热习服和晕动病习服训练为主的措施,从长远考虑要完善服兵役制度,建立各军兵种军人的身体标准,通过筛选兵源的措施来奠定官兵在特殊环境下能打仗的生物学基础。

[1]Moseley,P.L..Mechanisms of heat adaptation:thermotolerance and acclimatization.J Lab Clin M ed,1994,123(1):48-52.

[2]邱仞之.环境高温与热损伤[M].北京:军事医学科学出版社,2000.

[3]Young,J.C..Mechanisms of the Hsp70 chaperone system.Biochem Cell Biol,2010,88(2):291-300.

[4]美陆军司令部.美国陆军身体准备训练 [M].李之文,编译.北京:军事谊文出版社,2013,6:350.

[5]林建棣.军事体育[M].北京:解放军出版社,2003:9.

[6]王尔贵,薛龙增,张炳新,等.晕动病的病因及防治.听力学及言语疾病杂志,2002,10(4):276-279.

[7]Halpert J.Motion sickness.Rev Int Serv Santé.1977,50(6):493.

[8]刘小冬,房晓,张雷,等.模拟湿热环境下军人习服训练干预研究 [J].中国社会医学杂志,2012,30(2):128-130.