鄭敏，翁廟成，劉方, ，張程，李罡

(1. 重慶大學 城市建設與環(huán)境工程學院，重慶，400045；2. 重慶大學 三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，重慶，400045)

人們至少有80%的時間是在室內環(huán)境中度過，許多人每天要在人工環(huán)境中度過22～23 h[1]。室內良好舒適的環(huán)境可以使人們精神愉快，提高工作效率。研究表明：適宜的熱環(huán)境可提高生產率達18%。隨著人民生活水平的日益提高，人們對室內熱環(huán)境的要求也越來越強烈，安全、舒適、衛(wèi)生的室內環(huán)境的建筑是人們的理想追求。熱舒適的研究起源于國外的一些發(fā)達國家，起初主要是用于軍事，如軍艦輪機艙內的環(huán)境研究、對炎熱或嚴寒環(huán)境中士兵生理和心理方面的研究等，現(xiàn)在發(fā)展為對抗熱應激裝備在軍事領域的應用研究[2]。隨著科技的進步、生產的發(fā)展和人們生活水平的提高，熱舒適研究目的逐漸轉向生產和生活領域。對室內熱環(huán)境與人體熱舒適關系的研究不斷深入，對熱環(huán)境的研究也由最初只涉及溫度、濕度等少數簡單的環(huán)境因素，擴展到空氣溫度、相對濕度、平均輻射溫度、氣流速度、人體新陳代謝率、著衣量等，形成了一門涉及建筑物理學、生理學、心理學、人類工效學、信息科學等多學科交叉的邊緣科學[3-4]。我國西南地區(qū)如重慶地區(qū)由于受到太平洋副熱帶高壓的影響，呈現(xiàn)出雨熱同期、高溫高濕、冬無嚴寒、夏有酷暑的氣候特點，每年夏季都會出現(xiàn)持續(xù)的高溫高濕天氣，月平均氣溫在22 ℃以上，日氣溫高于33 ℃的平均天數在30 d以上，高溫極值達41 ℃以上。另一特點是全年濕度偏高，6月和7月上旬為常年梅雨季節(jié)，常持續(xù)20 d以上，空氣濕度接近100%。研究表明：高溫高濕環(huán)境對人體健康會產生不利影響。高溫可使人體免疫功能減退；高濕度時，環(huán)境溫度達30 ℃即可使安靜狀態(tài)下的人體體溫升高、脈搏加快、汗蒸發(fā)率下降。高溫高濕也是誘發(fā)心腦血管疾病發(fā)病的重要因素之一[5]，故對高溫高濕環(huán)境熱應激進行研究有重要意義。孫麗婧等[6-7]開展了高溫高濕環(huán)境下人體熱應力評價指標與人體耐受力的研究。Hamadaa等[8]針對身體局部降溫對在炎熱環(huán)境下騎自行車運動的人的生理響應進行了研究，通過測試皮膚溫度、出汗率、心率等，證實了局部降溫效果。Tsutsumia等[9]報道了從炎熱潮濕環(huán)境到熱中性環(huán)境濕度對人的舒適感和工作效率的影響，指出低濕度下人的主觀熱感覺良好，不同濕度環(huán)境的工作效率無差異，而高濕度令人疲倦。此外，Marshalla等[10]研究了濕熱環(huán)境對生理參數和熱休克蛋白HSP72的影響；Atmaca等[11]研究了相對濕度對皮膚溫度和濕度的影響，謝培增等[12]探討了高溫高濕環(huán)境下守島官兵訓練前后腦血流和腦電的變化。與此同時，研究者通過動物實驗研究了熱應激對循環(huán)系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、凝血功能、創(chuàng)傷修復和水鹽代謝等的影響。研究表明：熱應激能導致明顯的血液流變學紊亂[13]；高溫高濕環(huán)境對顱腦火器傷時的生命體征變化影響顯著[14]；熱應激能顯著改變小腸上皮細胞膜、核膜膜內微粒的數量及分布特征[15]。彭雪艷等[16]探討了熱應激對不同狀態(tài)下大鼠腎自由基代謝的影響，王燕凌等[17]研究了熱應激和短暫心肌缺血對大鼠心肝組織熱體克蛋白表達的影響，徐華建等[18]研究了空調環(huán)境下溫度濕度的改變對大鼠血液流變特性的影響。在這些研究中，溫度與濕度對血液微循環(huán)和肌體代謝機能的影響研究不夠深入，特別是環(huán)境濕度的影響研究偏少。血液是動物機體的主要運輸系統(tǒng)，各組織細胞間的物質交換依賴于血液流動來完成，血液循環(huán)與體內代謝對維持體溫、調節(jié)機體功能有重要意義。血液生化指標反映了機體代謝及生理機能，是反映機體代謝狀況體內物質代謝和某些組織器官機能狀態(tài)變化的一個重要特征指標之一，而血液流變學指標反映了血液微循環(huán)功能，能間接反映體溫變化。在此，本文作者針對室內環(huán)境溫度對大鼠血液動力學的影響開展研究[19]，探討室內環(huán)境濕度對血液循環(huán)和生化指標的影響。采用家兔為實驗動物，測試不同環(huán)境溫度和濕度下家兔血液流變學指標與血液生化指標，探討溫度與濕度對微循環(huán)系統(tǒng)和機體代謝機能的影響，以便為室內熱濕環(huán)境標準的制定提供理論依據。

1 實驗方案

實驗選用的動物為經重慶大坪醫(yī)院動物中心檢疫的家兔，體質量為 1.0～1.5 kg，雌雄各半。實驗前先將家兔放入實驗飼養(yǎng)籠內應生活 2 d，自由飲水和進食，飼料為實驗動物中心配制的普通標準飼料。將其隨機分成4組(每組10只)，分別飼養(yǎng)在溫度為26 ℃(濕度為 70%)(Ⅰ組)、26 ℃(濕度為 90%)(Ⅱ組)、32 ℃(濕度為 70%)(Ⅲ組)、32 ℃(濕度為 90%)(Ⅳ組)環(huán)境下 3 d。飼養(yǎng)期間，讓家兔自由飲水和進食。3 d后，用注射器采集每只家兔的心臟血液5 mL，同時注入抗凝素。由于晝夜節(jié)律和實驗時的環(huán)境溫度對動物血液流變性有影響，因此，實驗選取晚上7點半至9點采血。在抽取血液樣本時，控制室溫為25 ℃左右，以盡量減少所得數據的誤差。血液流變學檢測儀器為日本-1000型生物流變儀，血液生化指標檢測采用美國貝克曼DXC800生化分析儀。實驗過程中每天早、中、晚用溫濕度計測得室內外空氣溫度及相對濕度，用風速儀測得室內外風速。家兔生活的環(huán)境溫度與濕度條件見表1。

表1 實驗的環(huán)境溫度與濕度Table 1 Experimental environment temperature and humidity

實驗數據由SPSS 17.0程序包進行方差分析，顯著性檢驗采用t2檢驗，數據均用平均值與標準差表示，P＞0.05為差異不顯著，P＜0 .05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 實驗結果

2.1 血液流變學指標

各組血液流變學指標測試結果見表2。從表2可以看出：第Ⅱ組與第Ⅰ組(對照組)相比，在環(huán)境溫度相同、濕度不同的條件下，全血黏度(高切、中切、低切)、血漿黏度、全血還原黏度、紅細胞聚集指數、紅細胞剛性指數、紅細胞壓積和紅細胞電泳時間等流變學指標差異不顯著(P＞0.05)；第Ⅱ組與第Ⅰ組的環(huán)境溫度為27 ℃左右，說明當溫度適中時，濕度對機體血液流變特性的影響不大。

第Ⅲ組與第Ⅰ組(對照組)相比，全血黏度(高切、中切、低切)、血漿黏度、全血還原黏度、紅細胞聚集指數、紅細胞剛性指數、紅細胞壓積和紅細胞電泳時間等各項指標均比對照組的高，各指標差異顯著(P＜0.05)，其中低切全血黏度、紅細胞聚集指數、紅細胞剛性指數差異極顯著(P＜0.01)。第Ⅲ組與第Ⅰ組的環(huán)境濕度相近，從實驗結果可以看出：高溫對血液流變學指標影響顯著，高溫條件能夠引起血液流變性各項指標下降，影響血液微循環(huán)的灌注。

第Ⅳ組與第Ⅰ組(對照組)相比，第Ⅳ組全全血黏度(高切、中切、低切)、血漿黏度、全血還原黏度、紅細胞聚集指數、紅細胞剛性指數、紅細胞壓積和紅細胞電泳時間等各項指標均高于對照組(第Ⅰ組)，差異極顯著(P＜0.01)。表明在高溫高濕環(huán)境下，家兔血液流變學指標及循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化，可能會對機體功能及神經系統(tǒng)產生影響。

第Ⅳ組與第Ⅲ組比較，第Ⅳ組的全血黏度(高切、中切、低切)、全血還原黏度、紅細胞聚集指數、紅細胞剛性指數均比第Ⅲ組的大，差異顯著(P＜0.05)；而血漿黏度、紅細胞壓積與紅細胞電泳時間比第Ⅲ組的高，但差異不明顯 (P＞0.05)。第Ⅲ組和第Ⅳ組的環(huán)境溫度較高，表明在高溫環(huán)境下，環(huán)境濕度同樣對機體血液及其流變學指標產生影響，濕度增高，血液流變學等各項指標同樣增高。但與溫度變化對血液產生的影響相比，溫度對血液流變學指標影響更大。

表2 4組血液流變學指標((x±s,n=10)Table 2 Indexes of hemodynamics for four groups

2.2 血液生化指標

各組血液無機離子指標測試結果見表 3，血清有機成分測試結果見表4。

從表3和表4可以看出：第Ⅱ組與第Ⅰ組(對照組)相比，第Ⅱ組血清中無機鈉離子濃度大于對照組濃度，鉀離子、氯離子和鈣離子濃度小于對照組濃度，但差異不顯著(P＞0.05)。第Ⅱ組血液中有機成分血糖、尿素氮的濃度和甘油三酯比對照組的大；總膽固醇濃度比對照組的小；總蛋白、白蛋白以及球蛋白的濃度比對照組的小，顯著性分析表明影響不顯著(P＞0.05)。也就是說，當溫度適中時，濕度變化對血液生化指標產生影響，但產生的影響不大，無明顯的統(tǒng)計學差異。

第Ⅲ組與第Ⅰ組(對照組)相比，第Ⅲ組血清中無機鈉離子濃度大于對照組濃度，鉀離子、氯離子和鈣離子濃度小于對照組濃度，差異顯著(P＜0.05)。第Ⅲ組血液中有機成分血糖、尿素氮和甘油三酯大于對照組濃度；總膽固醇濃度小于對照組濃度；總蛋白、白蛋白以及球蛋白濃度小于對照組濃度，顯著性分析表明影響顯著(P＜0.05)。表明在濕度相近條件下，室內高溫同樣能引起各項血液生化指標顯著的改變，進而影響機體的代謝功能。

第Ⅳ組與第Ⅰ組(對照組)相比，第Ⅳ組血清中無機鈉離子濃度大于對照組濃度，鉀離子、氯離子和鈣離子濃度小于對照組濃度，差異極顯著(P＜0.01)。第Ⅳ組血液中有機成分血糖、尿素氮和甘油三酯濃度大于對照組濃度；總膽固醇濃度小于對照組濃度；總蛋白、白蛋白以及球蛋白濃度小于對照組濃度，顯著性分析表明差異極顯著(P＜0.01)。該組結果表明高溫高濕環(huán)境下，家兔的各項生化指標大的變化將對機產生大的影響。

第Ⅳ組與第Ⅲ組相比，第Ⅳ組血清中無機鈉離子、血糖濃度大于第Ⅲ組濃度，統(tǒng)計學有顯著差異(P＜0.05)；鉀離子、氯離子、鈣離子濃度以及總膽固醇、總蛋白、白蛋白、球蛋白濃度小于第Ⅲ組濃度；第Ⅳ組血液中有機成分尿素氮和甘油三酯濃度大于第Ⅲ組濃度，但是無明顯的統(tǒng)計學差異。說明在高溫時，不同濕度條件對血液生化指標產生影響，但對機體的影響不大，與相同濕度不同溫度對血液生化指標產生的影響相比，溫度對生化指標的影響比濕度的影響大。

3 分析與討論

家兔皮膚缺乏汗腺，且體表有很厚的絨毛形成一層熱的絕緣層，導致家兔皮膚的散熱能力較差，呼吸散熱是其最主要的散熱途徑。因而，當外界溫度升高時，家兔依靠增加呼吸次數和增加呼吸氣體、蒸發(fā)水分的量來散熱，以維持體溫恒定。呼吸增強，血液水分減少，其血液濃度增加，血液黏度增加；同時，在高溫環(huán)境下，動物機體體溫升高，機體應激代償能力減弱，紅細胞的聚集性增強，變形能力下降，表現(xiàn)為低、中、高切時全血黏度增高，由此可能導致微循環(huán)負荷加重，紅細胞在微血管中流動不暢，影響微循環(huán)對組織的灌流，最終導致組織細胞缺血缺氧，因而出現(xiàn)一系列嚴重的代謝紊亂。

表3 4組血液無機離子濃度((x±s,n=10)Table 3 Concentration of inorganic ions for four groups mol/L

表4 4組血液有機成分濃度((x±s,n=10)Table 4 Concentration of inorganic component for four groups mol/L

在相同溫度下，過高的濕度抑制家兔的呼吸，從而影響其散熱和熱平衡，因此，在相同溫度下，濕度增大會引起家兔血液黏度增大，紅細胞聚集等指數增大。在高溫高濕環(huán)境下，家兔呼吸顯著增強，經呼吸喪失大量的水分，進而血漿容量明顯減少，皮膚血流量大增，引起血液重新分布，脾臟收縮，釋放部分紅細胞至循環(huán)血液中，紅細胞壓積升高，血液流變性則顯著下降，最終嚴重影響微循環(huán)的灌注。

血清鈉升高的現(xiàn)象是動物在熱應激狀態(tài)下，保鈉排鉀機能增強的結果。熱應激時，動物血液中氫離子和碳酸氫根離子濃度明顯下降，酸堿平衡失調，機體分泌大量有機酸，血液中的 pH降低，有機酸與鈣離子結合，從而導致血液中鈣離子濃度下降。

在相同溫度下，濕度增大，血清總蛋白、白蛋白含量下降，總膽固醇下降；而蛋白質代謝產物尿素氮、血糖和甘油三酯含量則升高。這主要是因為在相同環(huán)境溫度下，濕度過高，不利于機體的散熱，從而使部分生化指標和內分泌功能改變。

在高溫條件下，機體交感神經興奮，腎上腺素濃度升高，導致肝糖原分解，血糖水平升高。此外，高溫時，機體為降低產熱，體內營養(yǎng)物質包括脂肪酸在內的分解代謝降低；尿素氮、血糖和甘油三酯含量顯著升高。這是因為高溫時氧化反應降低，從而導致減少脂肪酸氧化供能途徑，增大脂肪酸合成甘油三酯途徑。

高溫條件能使機體新陳代謝加快，肝糖原分解加速，血糖水平升高，同時失水可促進組織蛋白分解，血皮質醇濃度升高，使蛋白質分解代謝加快，血液中的尿素氮增高，尿液及糞便排氮增多，故應注意高溫應增加蛋白質攝入。而脂肪酸氧化供能途徑減弱，脂肪酸合成增強，導致血液中甘油三酯含量顯著升高。

總體來說，高溫高濕不利于機體散熱。隨著體溫升高，神經調節(jié)和體液調節(jié)共同發(fā)揮作用，引起全身代謝改變，同時呼吸增強，導致體液丟失，內環(huán)境也隨之發(fā)生改變。在高溫高濕環(huán)境下，可造成溫度調節(jié)能力減弱，引起機體代謝率升高，呼吸排熱等體液丟失，血液濃縮以及能量消耗大，血氧消耗急劇增加，導致乳酸、尿素氮等代謝產物增多，加重心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、腎臟和肝臟等系統(tǒng)與臟器的負荷與消耗。

4 結論

(1) 在高溫環(huán)境下，濕度變化對家兔血液生化指標和血液流變性指標的影響顯著。

(2) 溫度對家兔血液生化指標和血液流變性指標的影響非常顯著。

(3) 高溫高濕環(huán)境對家兔血液生化指標和血液流變學指標產生有顯著的影響。在高溫高濕環(huán)境下，機體會產生適應性反應，體內的代謝和激素濃度發(fā)生明顯的改變，以適應高溫高濕環(huán)境下的血流變化和微循環(huán)變化。

(4) 在空調環(huán)境溫度下，濕度應控制在合理的范圍內，從而減少微循環(huán)障礙相關疾病的發(fā)生，保證機體的正常的代謝功能。應改善高溫高濕工作環(huán)境，對高溫高濕環(huán)境的溫濕度進行調節(jié)控制，以滿足熱舒適的要求。

(5) 實驗是在重慶夏季進行的，濕度組的差異不大，需要改善實驗條件，加大濕度的變化范圍。在我國南方，冬季常會出現(xiàn)“濕冷”現(xiàn)象，即在氣溫不太低但濕度大時，人往往感覺非常寒冷，目前，還沒有氣溫較低時對濕度影響的研究。家兔與人體散熱機制不同，有待于進一步研究和完善。

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