对高温高湿低氧环境的初步

对高温高湿低氧环境的初步研究摘要室内的的通风要满足足人体对氧气气的需求来维维持人体内的的新陈代谢，而而在一些特殊殊的环境中如如煤矿深度作作业时，高温温高湿的工作作环境中由于于氧含量降低低而形成了一一个低氧热环环境，但是人人体的剧烈活活动使新陈代代谢却在加快快，尽管人体体可以通过调调节来适应外外界低氧条件件和自身发生生的变化，但但这种调节也也是有限度的的。人体对环环境的适应与与自身以及周周围环境的温温度，湿度，空空气流速，空空气的质量品品质等众多因因素有关系。本本文提出从高高温高湿环境境中的含氧量量来考虑，并并结合人体的的自我调节，对对环境进行一一个综合的评评价。关键词新陈代谢高温高湿低低氧环境含氧量1引言研究室内空气环环境品质发现现，在一些极极端工作的环环境中，经常常会出现低氧氧的情况，例例如煤矿工人人在井下作业业时，由于通通风条件不完完善，工作区区形成了高温温高湿的低氧氧环境。专用用船因为其工工作特点内部部环境也是一一个高温高湿湿低氧的环境境，队员吃住住和工作都在在舱室内。在在这些低氧的的环境中，工工作人员从事事着这样那样样的劳动，人人体的新陈代代谢加快，需需氧量增加，而而周围工作区区域却形成了了一个低氧环环境。温度较较高，湿度较较大，含氧量量较低，空气气流速小的环环境会引起人人体的身体不不适，头昏，燥燥热。长期处处于这种环境境中人体的体体力下降，严严重的时候会会因为缺氧而而昏厥。随着我国经济的的发展和法律律法规的不断断健全，针对对一些特殊的的工作环境，国国家相继出台台了一系列作作业安全实施施办法来保护护在恶劣工作作环境中的劳劳动者的权益益，保护劳动动者的身体健健康。但还有有一些不完善善的地方，例例如对于不同同极端工作环环境中的氧气气的含量没有有明确的界定定，在如何评评价高温高湿湿低氧环境对对人体健康的的影响，如何何评价在高温温高湿环境中中，氧含量的的减少对劳动动者忍耐度的的影响方面还还没有相关的的规定。因此此这些方面仍仍值得深入研研究。2高温高湿低低氧环境所涉涉及的各个方方面2.1人体对对氧气的需求求空气的成分以氮氮气、氧气为为主，还含有有少量的稀有有气体、二氧氧化碳、水蒸蒸气及其他气气体杂质。空空气的成分是是比较固定的的，按体积分数计计算，大约是是氮气78％，氧气21％，稀有气气体0.94％，二氧化化碳0.033％，其他气气体和杂质00.03％。如如果按质量分分数计算，氮氮气75.3％，氧气23.1％。空气中对对人类呼吸具具有重要性的的成分是O2，N2和水。人体体是一个复杂杂的系统，通通过呼吸机体体不断地从外外界摄取氧气气，并将二氧氧化碳排出体体外，以维持持机体新陈代代谢和其他功功能活动所必必需的基本生生理活动过程程。医学上，将将不明显费力力的呼吸称为为平静呼吸,在这种情况况下机体的新新陈代谢水平平较低。而当当机体处于运运动或劳动状状态时，新陈陈代谢水平大大大提高，就就必须进行用用力呼吸。人人体能量代谢谢率M与耗氧量VO2成正比，它它们间的关系系如下：式中——呼吸吸商，人体产产量与同时间间内耗氧量之之比（）；——人体的表面面积，。一般般可按Duboiis公式计算：：（——体重，；——身高，呼吸商，与营营养成分，活活动强度等有有关，美国，日日本静坐人体体一般取=00.83；我国人体体可取=0..85。2.2低氧环境境国内外对于低氧氧环境的研究究在工业燃烧烧、医学研究究、体育训练练、动植物细细菌微生物的的培养等方面面都有了一定定的探索。在在这些低氧环环境中，与人人密切相关的的研究大多针针对在高原地地区的低氧环环境。20004年8月在青海省省召开的第六六届国际高原原医学和低氧氧生理学术大大会上制定的的《慢性高原原病青海诊断断标准》中，将将高原界定为为海拔25000m以上地地区。高原气气候环境主要要表现为低气气压、低氧分分压、寒冷干干燥与多风、日日照时间长、紫紫外线辐射强强等特点。在在这些环境特特点中，以低低气压和低氧氧分压对人体体的影响最为为重要。在海平面，大气气压为1011kPa(7760mmHHg)，大气气氧分压为221kPa((159mmmHg)，由由于大气压是是各种气体分分压的总和，所所以当大气压压发生变化后后，虽然氧气气的分压也将将随之发生变变化，但是氧氧气的体积分分数仍约为21%。高于海平平面的地区，大大气压和大气气氧分压均将将随着海拔的的升高而逐渐渐下降。当海海拔升高到33000m时时，大气压下下降至70.7kPa((530mmmHg)，氧氧分压降至115.5kPa(116mmmHg)，相相当于海平面面的70％左右，当当海拔上升44000m时时，大气压只只有62.4kPa((468mmmHg)，大大气氧分压降降为13.1kPa((98mmHHg)，仅为为海平面的662％左右。科科研和实践证证明，通过高高原低氧环境境对运动员神神经、心血管管、呼吸、内内分泌等系统统的刺激，可可以使运动员员机体对氧的的吸收、运送送和利用等方方面的能力得得到增强。但但是过低的氧氧分压力也会会对人体造成成危害，所以以体育运动员员经常在中等等海拔高度地地区进行训练练。在平原地区，有有的极端工作作环境或者实实验环境中压压力稍高于当当地的大气压压力，空气氧氧气含量由于于种种原因降降低了，这也也形成了一个个低氧的环境境。相对于高高原的低压低低氧环境，这这是高压低氧氧环境。例如如人们为了单单纯寻求低氧氧条件创建的的一些低氧环环境：在平原原地区创造的的人工低氧训训练房，氧气气体积浓度一一般为15%左右（相当当于海拔2500m）；全自动动简易型低氧氧饲养仓，仓仓内的氧气体体积浓度控制制在10%0.22%的范围内。这这些环境的氧氧气体积浓度度都是可以得得到控制的。而而在像煤矿井井下深度作业业的极端工作作环境中，由由于通风条件件受到限制形形成的高温高高湿高压的低低氧工作环境境，氧气的含含量不易控制制，也和众多多环境与人体体因素有关。目目前对于这方方面的研究还还不多。2.3高温高湿湿的低氧热环环境2.3.1存在在高温高湿的的场合及其特特点极端热环境是指指人体所处的的高温高湿环环境，人或者者不能在这种种环境中长时时间工作，或或不能长期有有效地工作。我我国已将《高高温作业分级级》标准作为为我国特有的的劳动安全卫卫生分级管理理标准，适用用于评价与划划分高温作业业环境热强度度及其等级。高温高湿的极端端热的工作环环境主要出现现在以下场合合：在锅炉房房或锅炉间作作业；灼热或或其他金属块块压轧及锻造造作业；钢铁铁或其他金属属类物料的加加热或熔炼作作业；蒸汽火火车，轮船机机房作业；井井下的煤矿作作业等工作环环境中。这些些环境的特点点如下：1.环境的温度度高，湿度大大，一般为高高温高湿的环环境；2.空气流速小小；3.室内环境的的含氧浓度低低，体积分数数小于21%。从人体本本身考虑，对对这种环境的的适应性也与与许多因素有有关：1.衣服的穿着着；2.人体的健康康程度；3.饮食和生活活习惯；4.人体的活动动运动状态。2.3.2相相关的实验研研究为对高温高湿低低氧的极端环环境的评价提提供研究基础础，进行了相相关的实验进进行测量，实实验是在天津津大学环境学学院实验室内内进行，环境境舱的温度可可以控制在30、32、34、36、38、40℃，湿度可以以控制在40%、60%、80%，氧气体积积分数约21%左右。以每20分钟为一组组，分别记录录受试人员的的体温、心率率等值的变化化。当受试者者身体产生极极其不适的瞬瞬时，再记录录体温、心率率等值。图1对受测人人员的新陈代代谢在不同温温湿度与忍耐耐时间的关系系a.60%湿度不同温度的变化情况b.80%湿度不同温度的变化情况a.60%湿度不同温度的变化情况b.80%湿度不同温度的变化情况从图1很明显看看到在湿度一一定的条件下下，温度升高高，人体的新新陈代谢负荷荷增加，耗氧氧量增加，忍忍耐时间减少少。a和b相比较，b中由于湿度度由60%增加到80%，新陈代谢谢负荷增加，忍忍耐时间减少少，耗氧量增增加。这就说说明了温度和和湿度都会影影响人体的新新陈代谢，高高温高湿的环环境会使人体体代谢增加，从从而使耗氧量量增加。心率是指单位时时间内心脏搏搏动的次数。医学研究表明在低氧的环境中心脏运动加快，表现为代偿性心率加快。受测人员的心率测试结果如下：图2不同温湿湿度及劳动强强度下受测者者的心率变化化情况a．36a．36℃80%中等体力劳动心率变化曲线b．36℃80%重体力劳动心率变化曲线c．38c．38℃40%重体力劳动心率变化曲线d.38℃60%中度体力劳动心率变化曲线e．40e．40℃60%重体力劳动心率变化曲线f．40℃80%轻体力劳动心率变化曲线h．40h．40℃80%重体力劳动心率变化曲线g．40℃80%中度体力劳动心率变化曲线以上的几组数据据显示：由于于受测人员自自身健康状况况及适应能力力的不同，在在高温高湿的的热环境中的的心率变化不不完全相同，但但是变化趋势势相似。即在在很短的时间间内心率有明明显的增加，也也就说明了耗耗氧量增加。周周围的环境温温湿度越高，从从事的劳动强强度越大，反反映心率变化化的曲线就越越陡，耗氧量量就越大，而而且它并不是是近似于直线线的，随着时时间的增加，上上面的结果中中都有变缓的的表现，这是是因为人体的的自我调节能能力在起作用用。随着温度度湿度的增加加这种调节现现象越来越不不明显。当个个体的调节不不能适应外界界环境的变化化时，人就会会感觉到缺氧氧，呼吸急促促。在实验过程中，对对在高温高湿湿环境受测的的人员进行了了主观感受的的问卷调查，结结果显示经过过在极端环境境仓的实验，80%的受测人员员都有缺氧的的感觉。3.高温高湿低低氧环境的理理论分析人体所需要的氧氧气的含量与与室内的温度度湿度都有很很大的关系，温温度升高人体体的新陈代谢谢加快，呼吸吸深度增加，呼呼吸增强，所所需要的氧气气就增加。由由于人体是一一个可以自动动调节的机体体，温度升高高而室内的氧氧气的体积分分数不变的时时候，人体通通过增加呼吸吸的运动的深深度和频率，改改变肺的通气气量来适应。这这也就解释了了为什么当温温度升高时,我们感觉到到缺氧而呼吸吸局促的原因因。上述实验是在氧氧体积分数约约为21%情况下进行行的，受测人人员已经有缺缺氧的感觉了了，在实际的的工作环境中中，工作人员员在氧气的体体积分数要低低于21%的高温高湿湿的环境中工工作。因此在在这种环境条条件下，人体体的忍耐时间间将会减少，心心率的变化也也会更明显。如如果在温湿度度过高，氧气气含量过低的的恶劣环境中中，人体是无无法进行正常常工作的。所所以当温湿度度达到一定的的程度后，氧氧气的含量下下降到多少能能被人体接受受，或者在低低氧环境中，温温湿度达到怎怎样的一个程程度，才不会会对人体有危危害，这就成成为值得思考考的问题。将将温度、湿度、含氧量将这这三个因素作作为评价低氧氧热环境的指指标。可以确确立温湿度和和含氧量之间间的一个关系系，作为评价价极端工作环环境的依据。4研究意义与与思考由于缺乏一个人人体在低氧热热环境中的反反应情况的评评价标准，无无法衡量大量量人力工作的的高温高湿低低氧热环境。因因此对环境的的温湿度和含含氧量以及人人体的自我调调节能力综合合起来对低氧氧热环境进行行综合的评价价是很有必要要的。对人体体处于这种低低氧热环境的的生理反应和和适应性反应应做必要的基基础研究；从从劳动保护和和安全的角度度，就创造安安全可靠的环环境来满足安安全劳动的要要求进行必要要的研究，以以求获取基础础的资料，为为改善劳动条条件提供理论论依据。在一些突发事件件形成的环境境中，例如火火灾发生现场场，由于氧气气燃烧使空气气温度升高而而含氧量减少少，形成高温温的低氧热环环境。对这种种环境特点的的研究将为更更好地完成消消防和救护工工作，保障公公民生命安全全提供理论基基础。在高温高湿低氧氧热环境中，所所涉及的与人人体有关的其其他环境因素素众多，其中中还包括环境境的空气流速速，气流组织织形式，空气气中所含的污污染气体的种种类和含量等等。空气流速速增加，可以以加强对流换换热，改善热热环境。这些些问题还需要要进一步的研研究和探讨，为为劳动者工作作条件的改变变提供更为深深刻和广泛的的理论基础。参考文献[1].劳动工工作业环境测测定实施办法法行政院劳工工委员会八十十一年二月十十四日台八十十一劳安三字字第○二六九九号号令发布[2]邱一华华,彭聿平,生理学.北京科学出出版,20044[3]T.CC.鲁,J.F.傅尔顿,《医学生理理学和生物物物理学》翻译译组译校.医生生理学学和生物物理理学.北京科学出出版社,19788[4]成建国国.高原低氧环环境与心律失失常西藏医药杂杂志20055年第26卷第3期(总第84期)：2-5[5]方勇,,纪慧君.高原训练的的作用冰雪运动CllaimWWinterrSporrts20001年3月第1期:41-443[6]冯冯新为.病理生理学学(高等医药院院校教材)．北京：人人民卫生出版版社，19887[7].BoobbyRR.Davvis,AG