高温环境下运动体温调节与热舒适对运动能力的影响

王朝格 翁锡全

摘 要：高温环境可影响运动员竞技能力的发挥，导致运动能力及比赛成绩下降，其根本原因在于体温调节失衡与热舒适的降低。近年来，越来越多的学者对热舒适及其评价展开研究，但热舒适对运动能力的影响研究甚少，本文就高温环境下体温调节与热舒适对运动能力影响及促进热舒适的措施进行探讨，为应对高温下运动训练、比赛提供指导。

关键词：高温环境 体温调节 热舒适 运动能力

中图分类号：G804 文献标识码：A 文章编号：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

人体运动能力受遗传、训练水平、环境、饮食等影响。近些年来，赛场环境气象条件对运动能力的影响越来越引起人们的重视[1-3]。在气象条件中，环境温度是影响运动员运动能力表现的一个极为关键的因素[4]。适宜的温度是运动员正常发挥的基础，在高温和低温环境下运动均会造成运动能力下降。已有研究显示，历届夏季奥运会马拉松成绩与举办地比赛时气温高低有密切关系[5]，还有就是在夏季封闭场馆比赛中的一些项目，如羽毛球，尽管可以采用空调进行降温，但由于受空调气流和风向的影响，空调降温或多或少受到一定的限制，导致训练和比赛不得不在高温环境下进行。据报道[6]，在2013年羽毛球世锦赛男子单打比赛中，世界名将李宗伟就是因场馆温度过高导致虚脱退赛失去了夺冠的机会。在湿热或温度较高的环境下运动的运动员，身体各器官系统和心理上均产生应激，如机体对炎热的生理生化反应发生障碍或平衡紊乱时，势必导致体温过高而抑制神经系统功能，导致运动能力下降[7]。因此，如何促进热舒适以及运动员对热舒适的评价引起了国内外学者的关注，也成为运动场馆建造的研究方向。本文就高温环境下体温调节与热舒适对运动能力影响及促进热舒适的措施进行探讨，为应对高温下运动训练、比赛提供指导。

1 高温环境下运动人体体温调节与運动能力

1.1 高温环境下运动人体体温变化

高温环境中运动时，运动员从事耐力性项目、持拍类项目及团队项目的工作效率较温和环境中低[8-14]。根据有关报道显示[15]，运动员从20℃到35℃的高温环境中进行比赛时，会出现多汗、口渴、肢体无力、呼吸加快、憋气、头晕、头痛、空间感觉差、恶心、呕吐等症状，需经至少7d适应性训练后症状才能逐渐改善或消失。Marino等在高温的环境下进行实验时，发现人体核心体温（Core Temperature）的上升是导致人体输出功率减弱的主要因素[16-17]。人体进行新陈代谢的过程中，机体内的各种生物化学反应都需要在酶的催化下进行，而酶在正常的体温范围内才能保持较高的活性，机体的核心温度过低或过高都将会影响体内酶的活性，从而加速运动疲劳的到来，并导致运动的终止[18]。

在高温炎高温环境下运动，大脑平均温度也会升高。平均脑温要比核心体温高至少0.2℃。这可能与高温环境下大脑中动脉血流速度降低以及颈静脉血的热量移出减少有关，过多的热量滞留在大脑中，使大脑温度升高。当脑温高于核心温度时，中枢神经系统的某些唤醒水平和中枢神经肌肉驱动机能减弱，自发刺激肌肉的能力减弱，最终由于肌肉自主活动比例减少导致运动能力下降。

1.2 高温环境下运动人体体温调节对运动能力的影响

高温环境中运动时，机体需要保持恒定的核心温度，这是维持机体正常生理功能和高强度运动的前提。因此，机体产生的热量与散发的热量之间就决定了是否能保持热量平衡和机体的热量的积累是否增加。在通常情况下，机体通过辐射、排汗、对流、传导等形式进行散热。如在气温高、辐射强和湿度大的高温、高湿环境下运动时，运动员辐射、蒸发、对流、传导减弱，机体降温主要通过蒸发来完成，而蒸发量取决于身体与环境湿度。运动员在极高温、高湿条件下运动时，人体蒸发散热受到阻碍，汗液的蒸发量减少，散热量降低，从而使身体维持热平衡的能力降低，使核心体温有不同程度的增加[19]（见表1）。这些都在很大程度上影响了人体在高温环境下的运动能力。

在炎热天气下，人体皮肤血管反射性扩张，末梢血流量增加，以使较多体热由身体内部传到体表，从而增强了辐射、传导和对流的散热能力。但是，流往皮肤表面的血液增加而导致肌肉组织供血相对减少，代谢会受阻，运动能力将受到影响。同时，由于大量的血液流至皮肤表面，大脑血流分布减少，引起机体耐热能力下降，引发昏阙的可能性增加，使神经中枢机能也有所降低，共同导致运动员运动能力下降。

2 高温环境下运动热舒适与运动能力

2.1 热舒适及其评价

热舒适是人对周围热环境所做的主观满意度评价[20]，主要从被试者的生理参数和主观感觉两方面进行评价。1962年，Macpherson提出了以空气温度、流动速度、相对湿度、新陈代谢速率、衣服热阻和平均辐射温度等6个评价热舒适的基本因素[21]。在舒适的环境中运动是最大限度地发挥运动能力的前提，由于机体运动时新陈代谢速率较高，同时排汗量大，而且衣着热阻低、辐射环境复杂等特点。因此，高温环境下运动时机体热舒适性成为学者们关注的焦点。丹麦科技大学的Fanger基于人体热平衡方程建立了热舒适模型，提出了PMV-PPD（Predicted Mean Vote，Predicted Percentage of Dissatisfied）评价指标[22]用来反映人体热舒适感觉（见表2），但由于人在不同状态下以及个体差异造成生理差别较大，仍旧有个体对普遍认为满意的热舒适环境感觉不舒适，因此，季泰等人的实验[23]，通过对新陈代谢速率高、衣着热阻低、排汗量增大、辐射环境复杂的特点，对Fanger提出的热舒适模型略微地调整，使模型更加合理，计算所得的舒适度更接近实际，更有利于人体运动能力的发挥。

2.2 高温环境下热舒适对运动能力的影响

在舒适的环境中运动是最大限度地发挥运动能力的前提，适宜的温度、湿度、空气流动速度等条件下运动可以使机体处于最佳的状态，运动员处于热舒适的环境中运动，能使其从生理和心理等方面都处于良好的状态来应对比赛和训练。

有研究发现[24-25]，在热舒适的环境中使体表温度及排汗率处于最佳的状态；心率异变性、血压及新陈代谢率明显低于不舒适的环境，并基本保持稳定；神经传递速度较不舒适环境下更为迅速。主观感觉方面，通过对人体处于各种环境中的脑波测量发现，α波在机体感到热舒适时功率较高，而β波则在人体感到不舒适时明显增加，也直接证明人体处于热舒适环境中精神状态、注意力集中度也较冷、热等不舒适的环境中好。综上所述，运动员赛前或训练前处于上述状态，可以最大限度地避免因高温高湿环境不适而造成的不利于运动能力发挥的情况。

3 高温环境下运动促进热舒适措施

众所周知，现代奥运会及各大赛事主要集中在夏季高温高湿的环境中进行，为了更好地发挥运动员的运动能力，可以从改变运动时的外部环境和增强自身耐热性两方面着手促进热舒适。

3.1 环境促进热舒适的措施

除有些无法改变的外部因素（马拉松、公路自行车等一些必须在室外进行的项目）或有些项目的特殊要求（如乒乓球、羽毛球等对空气流速要求较为严格的项目）外，在高温高湿的环境中运动，促进热舒适的措施主要从控制运动场馆的空气温度在24℃～28℃、相对湿度40%～60%，增加运动场所周围冷辐射面积，适当增加空气流速（较为适宜的流速为0.15～0.5m/s，或吹冷风等），增加空气中负离子（研究发现，负离子可对机体所产生的防止疲劳、止汗、镇静、止痛、降压、促食、呼吸舒畅以及精神焕发的效能）浓度等方面进行改进。

3.2 增强机体自身热适应能力的措施

在运动训练中提高运动员热适应能力最常用的手段为热服习，经过热服习训练后的生理变化较没有训练的运动员心输出量、心搏量、出汗率和血浆容量的增加；心率、核心温度和安静时平均肤温、直肠温度的下降；并且在一定负荷强度时耗氧量的增加，同时出现运动中提早出汗。其次，在赛前或训练前采用预冷降溫的方法来应对高温高湿环境对机体造成的影响，其操作简单、使用便捷、效果良好，已被普遍使用在比赛和中训练[18]。常用的预冷降温手段有赛前冷水浸泡、赛中冷水饮用、穿着降温服、综合预冷法等。另外，在高温高湿环境下比赛或训练时穿着舒适轻便、透气性强、有利于散热的运动服，比赛间隙吹冷风、向面部喷冷水等方法均可促进机体对高温环境的耐受性，进而提高运动能力。

4 结语

在高温环境下运动对机体产生众多的影响，如核心体温升高、水盐代谢失衡、神经系统功能下降、心脏负荷加重、免疫应激等，进而造成运动能力下降、疲劳，甚至对机体造成损伤。因此，为运动员比赛和训练提供舒适的环境显得尤为重要，在高温高湿环境中比赛和训练时应注意空气温度、流动速度、相对湿度等因素，以提高运动环境的热舒适性。同时，要进一步提高运动员自身耐热性以应对不可避免的环境因素，主要采用热服习、预冷降温等手段，使其在相对常人较不舒适的环境中也能以热舒适的生理和心理状态应对比赛。另外，也应对比赛时的服装等其他因素加以考虑。目前，国内外对于热舒适的研究及评价还没有较为统一的理论，因此，高温高湿环境下运动促进热舒适的手段和方法有待进一步研究。

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