炎熱環(huán)境科學(xué)防疫,降低穿“大白”的中暑風(fēng)險
七月的熱浪幾乎席卷了大半個中國,據(jù)新聞報道,在各地均出現(xiàn)了不少中暑甚至是因為中暑而死亡的病例,“熱射病”也已經(jīng)成為了今夏的一個熱搜詞。與此同時,伴隨著奧密克戎變異毒株在全球的持續(xù)流行,我國多地也出現(xiàn)了不少本地病例的流行和傳播。疫情防控不能松勁,需要醫(yī)護人員、疾控人員和其他防疫工作人員克服熱浪,繼續(xù)奮戰(zhàn)在新冠抗疫的第一線,他們值得所有人的尊重。但醫(yī)學(xué)常識告訴我們,在酷熱的環(huán)境中,如果繼續(xù)穿著醫(yī)用防護服(俗稱“大白”),會大大增加中暑的風(fēng)險。
到底什么是中暑 當人處在炎熱的天氣下,一個主要的環(huán)境風(fēng)險是出現(xiàn)中暑。人類起源于熱帶地區(qū),大多數(shù)人都能很好地適應(yīng)高溫,但往往需要經(jīng)過一段時間的適應(yīng)。個體對熱應(yīng)激的耐受力差異很大,一些人可以在炎熱的環(huán)境中成功地完成了耐力賽,如亞馬遜叢林的馬拉松,但也有一些人在溫帶地區(qū)炎熱環(huán)境中工作半天就可能不幸死亡。但是,如果持續(xù)時間和強度具有足夠的挑戰(zhàn)性,那么每個人都是脆弱的。長時間的高溫會增加生理壓力,尤其是暴露在高溫和潮濕環(huán)境中數(shù)天后,發(fā)生嚴重中暑的風(fēng)險最大。 什么樣的環(huán)境更容易導(dǎo)致中暑 典型的中暑常見于被困在高溫、不通風(fēng)環(huán)境中的人,例如礦井工人、囚犯、貨運集裝箱中的偷渡者或在熱浪中留在車里的兒童。對于體溫調(diào)節(jié)功能減弱的人群,例如嬰兒、老年人、有潛在疾病的人或服用已知干擾體溫調(diào)節(jié)的藥物的人,風(fēng)險更大。相較于夜晚涼爽,白天酷熱的沙漠地區(qū),熱帶叢林和城市環(huán)境的持續(xù)高溫構(gòu)成了比沙漠更大的生理壓力。 中暑為什么會致命 大家都知道,人類正常的體溫范圍是在36-37℃之間,如果因為劇烈運動和/或環(huán)境熱暴露導(dǎo)致的人體的核心體溫>40℃,就可能出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙和多系統(tǒng)器官衰竭(通常為心血管衰竭)。隨著體內(nèi)組織溫度的升高,細胞膜和酶依賴的能量系統(tǒng)被破壞,導(dǎo)致細胞和器官功能障礙和死亡。損傷程度與暴露時間和核心溫度升高的嚴重程度有關(guān)。 核心溫度是大腦、心臟、肝臟和腎臟等重要器官的溫度。正常情況下,無論環(huán)境條件如何,其應(yīng)保持相對恒定,靜止時應(yīng)在35.5°C和37°C之間,高于37.5°C的測量值是異常的。高于41°C的溫度幾乎總是異常和有害的。在高溫條件下,核心產(chǎn)生的代謝熱量必須轉(zhuǎn)移到皮膚,這一過程涉及皮膚血流量的大幅增加。 如果體溫持續(xù)升高,身體代謝就會紊亂,酶會變性,進而造成各種病理損傷: 細胞氧化磷酸化在>42°C的溫度下變得不偶聯(lián)。 細胞損傷與溫度和暴露時間成正比。 散熱補償機制失效。 脫水增加鈉/鉀泵活性并增加代謝率。 多器官系統(tǒng)可能出現(xiàn)各種嚴重并發(fā)癥: 中樞神經(jīng)系統(tǒng):腦水腫和微血管出血導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷。 肌肉:骨骼肌纖維廣泛變性,橫紋肌溶解釋放肌紅蛋白、鉀、肌酐磷酸激酶和嘌呤(代謝為尿酸)進入循環(huán)。 肺:非心源性肺水腫。 腎臟:由于腎缺血、肌肉破裂產(chǎn)物、DIC、高尿酸血癥和低血容量引起的少尿急性腎功能衰竭,腎功能衰竭發(fā)生率高達35% 血液:DIC、血小板減少癥、白細胞增多癥。內(nèi)皮熱損傷釋放凝血活酶,導(dǎo)致血管內(nèi)血栓形成和繼發(fā)性纖溶。 代謝性:代謝性酸中毒、呼吸性堿中毒、低血糖、高鉀或低鉀血癥。 中暑會有哪些表現(xiàn) 中暑的癥狀五花八門,并且很多是非特異性的,也就是說并沒有哪種癥狀可以簡單明了地早期發(fā)現(xiàn)的中暑。因此,任何在炎熱和/或潮濕環(huán)境中看起來不適或行為異常的人,或在溫暖環(huán)境中進行劇烈運動的人,都應(yīng)該考慮是否有中暑。 通常情況下,中暑患者可以出現(xiàn)以下的各種表現(xiàn),包括:虛弱、無精打采、頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、腹瀉、疲勞、歇斯底里、焦慮、混亂、走路不穩(wěn)、判斷力下降、過度換氣、衰竭、失去意識、肌肉痙攣、非理性行為和昏迷。需要指出,這些表現(xiàn)可以同時出現(xiàn)多種。 為什么汗液的蒸發(fā)可以防止中暑 在中學(xué)的物理課上我們就學(xué)過:輻射、傳導(dǎo)、對流和蒸發(fā)會產(chǎn)生熱傳遞,從而導(dǎo)致體溫變化。 輻射:人體表面和所有其他輻射能源之間的直接傳熱。在炎熱氣候下,輻射能的主要來源是太陽。在白天晴朗的沙漠天空下,太陽會引起巨大的熱應(yīng)力,但在夜間,熱量會從溫暖的身體中輻射出去。 傳導(dǎo):身體與任何與其接觸的固體,特別是地面之間的直接傳熱。當接觸的兩個固體達到熱平衡時,傳導(dǎo)停止。 對流:通過一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)上流動來散熱。對流通過不斷更換其中一種材料來增強傳導(dǎo)熱傳遞,并防止熱平衡發(fā)展,從而使熱傳遞能夠繼續(xù)。 傳導(dǎo)、對流和輻射的傳熱速率取決于人體表面與環(huán)境中的材料或輻射表面之間的溫差。如果身體表面比環(huán)境溫度高,身體就會向環(huán)境損失能量。然而,非常熱的空氣或表面將通過傳導(dǎo)/對流將熱量傳遞給身體,陽光照射的表面或天空將通過輻射將熱量傳遞給身體。 蒸發(fā):汗液的蒸發(fā)會間接損失熱量。在30°C溫度下,從體表蒸發(fā)的每升汗液可去除約580 kcal的熱能。如果汗液只是從身體上滴下,它就不會蒸發(fā),因此不會損失熱量。當內(nèi)部熱量產(chǎn)生超過直接傳熱途徑的散熱能力時,就會發(fā)生出汗。重要的是,當環(huán)境溫度過高,通過直接傳輸途徑導(dǎo)致熱量增加時,蒸發(fā)冷卻是唯一可用于控制體溫的溫度調(diào)節(jié)機制。 為什么薄薄一層防護服會加重中暑的風(fēng)險 要回答這個問題,我們先要來看衣服是如何來幫助調(diào)節(jié)體溫的。我們知道人體80%的代謝能是通過正常代謝、運動和顫抖在肌肉中產(chǎn)生的熱量,并傳導(dǎo)到皮膚,然后流失到環(huán)境中。血液循環(huán)通過改變表面血流來增強和調(diào)節(jié)這種熱傳遞。衣服通過充當導(dǎo)體或絕緣體來改變熱損失。 在20°C的靜止狀態(tài)下,傳導(dǎo)和對流僅占我們熱量損失的10%左右,大多數(shù)是通過輻射產(chǎn)生的。因此在這個時候薄薄一層的“大白”對輻射散熱的影響并不大。 但一旦環(huán)境溫度上升到35°C以上,就不可能通過傳導(dǎo)、對流或輻射來散熱。我們在高溫下生存和工作的能力取決于出汗的能力。出汗可以使身體在任何環(huán)境溫度下通過蒸發(fā)失去熱量,但只有當空氣中沒有水蒸氣飽和時,才會發(fā)生蒸發(fā)熱損失。因此,出汗在炎熱干燥的沙漠中最有效,而在濕熱的雨林中效果較差。 而在此時,當一個人穿著“大白”時,“大白”會包裹住全身(大白的英文名稱為coveralls,就可以理解其覆蓋的面積),在起到防護作用的同時,良好的隔絕層會阻止絕大部分汗液的蒸發(fā)。就好比身處在濕熱的熱帶雨林中,人體周圍的水蒸氣出現(xiàn)飽和,這時候通過蒸發(fā)散熱的作用停止了。如前文所述,汗液直接從身體上滴下并不會損失熱量。此時,當所有的散熱途徑都被阻止時,人體的溫度會急劇上升,進而導(dǎo)致中暑。