高温环境与热习服实施策略探析

赵寒治 韩满朝 赵凤雏 杜红光

（中国人民解放军陆军工程大学军事基础系军事体育教研室 江苏 南京 211101）

1、高温环境

在运动人体生理学中高温环境通常指的是生活的环境温度超过35℃，或者运动和劳动温度超过32℃且相对湿度超过60%的情况。综合反应气温、湿度情况的指标通常用湿黑球温度指数（WBGT）表示，该指数适应于室外炎热环境，考虑空气温度、湿度、太阳辐射和空气运动的影响，由美国军队凭经验发展而来并被美国运动医学学会在运动医学中进行推广。WBGT在评价户外作业热环境时应用广泛，并被不同运动协会所采纳，作为比赛预警的重要指标。高温环境是运动员训练、比赛中经常遇到的客观因素，如夏季奥运会、国际足联世界杯等也都在夏季月份举行，参赛运动员通常会不同程度上受到高温环境的影响。

2、高温环境对机体的不利影响

2.1、生理心理方面

高温环境会对机体的热平衡、体液平衡、电解质平衡、能量代谢、主观努力感等产生影响，并会对机体的各系统、器官的正常运行产生不利影响。例如，通常情况下，人体想要保持热交换平衡，则需要保证机体产热、散热平衡性，以确保机体可以正常进行新陈代谢和完成各项生理功能。通常机体产热和散热的平衡性是通过热交换来保持的，当机体与环境之间的温差较大时则有助于代谢热的散发，但随着体温与环境之间的温差变小，散热能力减弱，就会存储更多的代谢热，因此体温升高。其形式主要包括传导、辐射、蒸发和对流四种，如果机体处于高温环境中，则主要通过汗液蒸发方式来散热，当空气湿度加大时则不利于排汗。运动员在高温环境下进行持续时间较长的训练和比赛时，机体对水的需求量甚至可达10-15L/天。研究表明，人体如果在热环境中丢失的水分达到体重的2%，则会大大降低机体的有氧能力，主观努力感也随之大幅提升。持续时间在7分钟左右的运动项目的参赛运动员在脱水达体重的2.5%时，其运动能力可能下降45%左右。此外，还有研究指出，高温环境可对机体的心脑血管系统、消耗系统、神经内分泌系统等也会产生不利影响。

2.2、运动表现方面

研究表明，高温环境不仅会对人体生理、心理有明显的影响，而且机体的运动表现也与气温变化有着密切关系，尽管机体在运动过程中没有体验。如图1马拉松比赛的理想空气温度约为12℃，或WBGT为8℃的相对凉爽的环境。气温略高于12℃时会导致精英和业余跑步者的运动表现逐渐下降，其中，业余跑步运动员的运动表现下降幅度相对更大。除运动表现变量外，事实证明，随着环境条件的小幅升高，WBGT大于13℃时，包括劳累性热相关疾病在内的医疗遭遇次数也会增加。高温环境会给运动或训练带来许多不利的影响，不仅会对机体的运动能力造成各种不同程度的影响，而且会引起各种疾病，甚至致死。研究表明，高温会严重阻碍机体散热，体温过高和脱水都显著影响运动表现，特别是对于那些持续时间较长的运动项目，随着气温的升高和完赛时间的延长，运动表现递减率显著提高，见图1。实验室条件的湿球温度通常为32.2℃或更高，尽管运动员通常不会在与实验室条件相匹配的环境温度中比赛。但是，有充分的证据表明，即使是远低于比赛取消的WBGT标准仍将对运动成绩产生深远而有害的影响。因此，近年来，关于高温环境中的热应激研究和热习服训练实践研究如雨后春笋，并日趋多元和深化，在指导高温环境中训练方面发挥了积极作用。

图1 湿黑球温度（WBGT）对马拉松比赛完成时间和运动表现的影响

3、热应激的基本生理表现

热应激是指机体对热环境全身性、综合性生理反应，是高温环境中运动表现下降和过早疲劳的主要原因。众多研究指出，热应激似乎涉及心血管、肌肉、中枢神经等之间的复杂相互作用，然而，就高温作用下的基本生理表现而言，热应激的生理表现应包括核心温度和皮肤温度升高、皮肤血液流动增加、汗液流失增加三个方面。

3.1、核心、皮肤温度升高

核心温度是指人体胸腔、腹腔和中枢神经的温度，也就是身体内部的温度，较皮肤温度高。随着人体代谢率的提高核心温度也会一定程度的升高，其主要取决于运动强度，如步行和跑步中人体的代谢率会不同，对应的核心温度提高程度也不同。多项研究支持核心温度升高会导致耐热性或工作能力下降，其中，在核心温度为40℃时可发生热应激疲劳。因此，核心温度达到40℃可能是预防轻度中暑和重度中暑的制动器或至少标志着运动表现逐渐下降。在8km测试赛中，高水平跑步运动员分别在WBGT为13℃的凉爽环境和WBGT为27℃的常温环境下跑步，并且连续监测其直肠温度、皮肤温度和心率。完成试验后，核心温度在常温环境中略高，比凉爽环境中高0.5℃，而在常温环境中皮肤温度则更高，比凉爽环境中高4℃。同时，凉爽环境中运动员的平均速度比其个人最好成绩慢1.5%，而在常温环境中则慢7.9%。因此，核心温度和皮肤温度被认为高温环境中运动表现下降的主要因素，并且随着核心温度和皮肤温度的趋同，热疲劳会发生，从而缩小了与环境进行热交换的温度梯度。

3.2、皮肤血液流动增加

在凉爽的环境中运动时，自主神经系统会收缩皮肤上的血管，同时将血液重新分配到活动的骨骼肌。然而，当在温热的环境中运动时，皮肤血管停止收缩，并发生血管舒张，通常伴随出汗反应。血管舒张会减少脉搏输出量和心输出量，虽然在温热的环境中进行一定量的运动时，较高的心率可以部分补偿，但是增加的心率通常不足以使皮肤散发热量，同时保持血液流向工作的肌肉组织而不降低血压。因此，与在凉爽的环境中运动相比，在温热环境中除皮肤温度升高外，皮肤血液流动也会增加，并且由于皮肤与骨骼肌竞争下的血液重新分配，导致最大摄氧量减少。相关研究也证实，高温对短时高强度运动能力无不利影响，如短跑运动员运动成绩往往不受热应激的影响，但对最大摄氧量有明显影响，从而影响耐力表现。

3.3、汗液流失增加

汗液流失增加是机体在高温环境中运动的又一基本生理表现形式，是运动表现下降的主要诱因，尤其是汗液流失过多导致的脱水症状。汗液流失的增加不仅会导致机体内水的丢失，而且伴随着电解质、微量元素的流失。其中，电解质可以维持机体体液的酸碱、渗透压平衡，以及维持机体神经、肌肉的应激性和细胞正常的物质代谢。微量元素，如钾、钠等离子是细胞兴奋及神经传导的重要离子基础，钙离子与细胞信息传递及心脏、骨骼肌的收缩有关，镁与ATP的代谢有关，而铁则与运动中氧的供应有关，这些物质的流失在运动中或运动后会对人体机能造成严重损伤。有研究表明，即使在补给站定期补水，参赛者在常温环境中参加半程马拉松比赛，也很容易通过出汗使体重降低2-3%。而且在高温环境中定期摄入液体可以最大程度地减少脱水，但是随意摄入液体通常不能弥补汗液流失，甚至会造成胃肠道不适。因此，在高温环境中运动时很难达到汗液流失与液体补充相匹配。但是，充足的赛前补水和赛中间歇补水策略已得到普遍认可，可以在很大程度减少高温环境中的运动表现下降。

4、热习服训练中的策略

众多研究和实践证明，在高温环境中定期开展体育训练可以提高机体的热习服能力，以延长其在高温环境中的运动能力。这些重复的运动热暴露，可降低静息核心温度，延缓运动过程中体温和一定运动负荷下的心率上升速度，同时可增加机体的最大心输出量和血容量，提升机体散热能力。散热能力得到改善，减少了热量的存储，在运动期间可使核心温度缓慢上升，推迟机体的疲劳时间，同时提高了机体高温环境下运动的体能。

热习服一直以来备受广大教练员和运动员所关注，其应对策略也日趋多元，可分为主动热习服策略和被动热习服策略，个体可根据不同环境和条件进行选择。但无论怎样，热习服训练的过程通常需要反复暴露于3个关键因素，即内部温度升高、皮肤温度升高和皮肤表面出汗。因此，既可以通过调节室内温度和湿度来进行训练，也可以在户外自然高温环境中进行，甚至可以在常温环境中通过增添衣服或穿着发汗服来进行热习服训练。需要注意的是，未经训练的个体比运动员需要更长的热习服适应时间，并且机体在高温环境中所达到的热习服效果比在凉爽环境中达到同样效果耗时更短，因此，快速的热习服训练效果是一个重要的考虑因素，特别是在比赛即将到来时，通常在比赛之前需要进行热习服训练。随着实践的探索和研究的不断深入，被动热习服策略也被熟知和运用，并被作为主动热习服策略的有益补充。被动热习服策略通常应用于训练后，当核心温度升高的情况下立即进行被动的热习服训练，其中包括桑拿浴、热水浸泡等。有研究表明，在温和条件下进行5000m跑步的试验中，训练有素的男性跑步运动员在运动后，进行3周桑拿浴会提高运动表现。

主动热习服策略和被动热习服策略各有特点，互为补充，被证明可提高机体的热习服能力。除此之外，很多安全、有效的辅助策略可提高热习服训练的安全性、适应性。众多研究表明，预冷可以有效降低运动前身体的核心温度、提高热储备能力和运动能力，在高温高湿环境中运动中应用广泛。预冷方法主要包括冷空气暴露、冷水浸泡、冰浆预冷、穿戴降温腹或冰背心、联合预冷等。除此之外，相关研究证明，在高温高湿环境中采取物理降温、补水补液、中冷等措施也能取得很好的效果。值得注意的是，有学者提出高温高湿和高温常湿环境下运动训练均能达到较好的习服效果。从训练期间对人体体温和体质量丢失率影响较小且体感更舒适的角度考虑，选择在高温常湿环境下进行运动训练是较为适宜的热习服训练方法。

5、结语

高强度运动产生的大量新陈代谢热量必须通过足够的热量散发到环境中来抵消。由于高温环境中人体温度和环境温度之间的温差变小，散热能力减弱，存储更多的代谢热，从而导致体温升高。这意味着环境可能会在相对较低的环境温度下便开始影响运动表现，并且随着周围温度的升高，运动表现会持续降低。主要的诱发因素包括内部温度升高，皮肤血液流量升高以及通过体温调节性出汗引起的液体逐渐流失。通过反复的主动或被动的进行热习服训练可以有助于最小化与高温环境相关的运动表现下降。在此过程中，通过预冷、中冷、补水、补液，可在一定程度上缓解机体在高温环境中的不良生理表现，延缓机体运动表现的下降，具有一定的安全性和有效性。尤其是在比赛中，这些策略会发挥更积极的作用，从而维持机体相对更佳的运动表现。