杜春斌

(延安大學(xué)體育學(xué)院，陜西 延安 716000)

引 言

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題已成為威脅人們生活以及身體健康的重要問(wèn)題[1]，形成環(huán)境污染原因眾多，大氣中造成環(huán)境污染物質(zhì)主要包括固態(tài)顆粒物以及氣態(tài)污染物。

空氣質(zhì)量下降主要原因是空氣中存在二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒物等污染物質(zhì)[2]。環(huán)境污染中影響人類身體健康主要物質(zhì)是可吸入污染物，可吸入污染物通常指PM10，其為粒徑小于等于10μm且有毒、有害、可懸浮于大氣中的細(xì)顆粒物，主要來(lái)自汽車尾氣、工廠企業(yè)排出廢氣以及揚(yáng)塵等。可吸入污染物具有輸送距離遠(yuǎn)、可長(zhǎng)期漂浮于大氣中、表面積大、粒徑小的特點(diǎn)，可長(zhǎng)時(shí)間停留于空氣中[3～5]。由于其粒徑小，可直接進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)，造成人體心、肺以及呼吸系統(tǒng)等疾病，多系統(tǒng)疾病并發(fā)可導(dǎo)致人體死亡[6]。若長(zhǎng)時(shí)間暴露于含有大量可吸入污染物空氣中，將對(duì)人體健康造成極嚴(yán)重的后果。

隨著人們生活水平不斷提升，人們對(duì)健康生活的追求越來(lái)越熱烈，戶外運(yùn)動(dòng)已成為人們的主要健身方式之一。人體長(zhǎng)期生活于室外存在大量可吸入污染物環(huán)境下，會(huì)導(dǎo)致心肺功能降低，甚至增加人體死亡率[7～9]。體育鍛煉可提升人體心肺機(jī)能，長(zhǎng)期體育鍛煉可令人體維持身體健康，但人體長(zhǎng)期在環(huán)境污染空氣中生活容易引起機(jī)體炎性反應(yīng)，提升疾病易感性[10]。為此，令不同組別的受試者在不同可吸入污染物濃度環(huán)境下為期一個(gè)月長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)當(dāng)天在受試者完成力竭運(yùn)動(dòng)后，測(cè)試受試者運(yùn)動(dòng)后的心率、收縮壓、舒張壓、肺活量、代謝當(dāng)量、氧脈搏、氧通氣當(dāng)量、最大攝氧量、最大通氣量九項(xiàng)指標(biāo)，檢測(cè)大氣中可吸入污染物濃度對(duì)長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)效果的影響，從而明確可吸入污染物對(duì)長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)人員機(jī)體的損害。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取漢中市某體育大學(xué)田徑隊(duì)120名短跑運(yùn)動(dòng)員作為受試者，受試者均不吸煙不喝酒，具有良好健康狀況，無(wú)心肺系統(tǒng)等疾病，受試者基本情況如表1所示。

表1 受試者基本情況Tab.1 Basic information of the subjects

1.2 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)

選取漢中市作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，漢中市近年來(lái)霧霾天氣嚴(yán)重，空氣中PM10等可吸入污染物濃度明顯上升。采用TSI8530便攜式氣溶膠監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)一個(gè)月漢中市不同地區(qū)空氣中可吸入污染物濃度[11]，選取空氣質(zhì)量差異較大地區(qū)4處作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)分為環(huán)境嚴(yán)重污染地區(qū)、環(huán)境中等污染地區(qū)、環(huán)境輕度污染地區(qū)以及空氣質(zhì)量較高潔凈地區(qū)。

1.3 實(shí)驗(yàn)分組

實(shí)驗(yàn)分為潔凈對(duì)照組、高濃度實(shí)驗(yàn)組、中濃度實(shí)驗(yàn)組、低濃度實(shí)驗(yàn)組四組，每組各30人。

(1)高濃度實(shí)驗(yàn)組所處環(huán)境嚴(yán)重污染地區(qū)可吸入污染物PM10月平均濃度為0.954mg/m3；

(2)中濃度實(shí)驗(yàn)組所處環(huán)境中等污染地區(qū)可吸入污染物PM10月平均濃度為0.645mg/m3；

(3)低濃度實(shí)驗(yàn)組所處環(huán)境輕度污染地區(qū)可吸入污染物PM10月平均濃度為0.254mg/m3；

(4)潔凈對(duì)照組所處空氣質(zhì)量較高潔凈地區(qū)可吸入污染物PM10月平均濃度為0.135mg/m3。

1.4 研究方法

令4組受試者每日下午15∶00～18∶00在戶外各自實(shí)驗(yàn)地區(qū)進(jìn)行規(guī)律性有氧戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月，有氧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目包括跑步、籃球等。

受試者測(cè)量心肺功能等各項(xiàng)指標(biāo)前，以60r/min速度進(jìn)行腳踏車運(yùn)動(dòng)，直至力竭為止[12-13]。受試者測(cè)試前禁止吸煙，無(wú)劇烈體力運(yùn)動(dòng)。

1.5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試指標(biāo)

心率：每分鐘心跳次數(shù)；收縮壓(SP)：心臟收縮血壓最大情況下內(nèi)壁壓力； 舒張壓(DP)：心臟舒張時(shí)動(dòng)脈血管彈性回縮時(shí)形成的壓力；肺活量(VC)：吸氣峰值與呼氣峰值之差；代謝當(dāng)量(METs)：評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以及相對(duì)能量代謝水平的指標(biāo)；氧脈搏(O2P)：心臟搏動(dòng)時(shí)輸血所需攝取氧量，評(píng)價(jià)心肺功能重要指標(biāo)；氧通氣當(dāng)量(VQO2)：機(jī)體每分鐘肺活量與攝氧量之比；最大攝氧量(VO2max)：長(zhǎng)時(shí)間激烈運(yùn)動(dòng)直至極限水平后，機(jī)體在單位時(shí)間內(nèi)利用以及吸收的氧容量[14]；最大通氣量(VE)：受試者每分鐘最大呼氣量。

1.6 實(shí)驗(yàn)儀器

美國(guó)TSI儀器公司的TSI8530便攜式氣溶膠監(jiān)測(cè)儀；意大利Cosmed公司的Quark b2型運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試受試者的心肺功能；常州市樂(lè)康儀器科技有限公司體質(zhì)肺活量測(cè)試儀。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)采用SPSS22軟件分析單因素方差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果用x±s形式表示，P<0.05時(shí)表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果各組件具有顯著性差異[15]，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與討論

2.1 心率對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)后6h內(nèi)各組受試者心率變化，受試者心率變化結(jié)果如表2所示。

表2 受試者心率變化Tab.2 Changes in heart rate of the subjects (次/min)

表2中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，潔凈對(duì)照組受試者心率恢復(fù)情況明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)組各組受試者，高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者心率恢復(fù)相比低濃度受試者恢復(fù)較慢，潔凈對(duì)照組受試者心率恢復(fù)情況明顯較優(yōu)，表明空氣質(zhì)量較高情況下運(yùn)動(dòng)有利于機(jī)體心率快速恢復(fù)。

2.2 收縮壓對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)后6h內(nèi)各組人員收縮壓變化結(jié)果，受試者收縮壓變化結(jié)果如表3所示。

表3 受試者收縮壓變化Tab.3 Changes in systolic blood pressure of the subjects (mmHg)

表3中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，潔凈對(duì)照組受試者收縮壓恢復(fù)明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)各組受試者，且低濃度實(shí)驗(yàn)組受試者收縮壓恢復(fù)明顯優(yōu)于高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者收縮壓恢復(fù)。

2.3 舒張壓對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)運(yùn)動(dòng)后6h內(nèi)各組人員舒張壓變化結(jié)果，受試者收縮壓變化結(jié)果如表4所示。

表4 受試者舒張壓變化Tab.4 Diastolic blood pressure changes of the subjects (mmHg)

表4中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果各組存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，潔凈對(duì)照組受試者舒張壓恢復(fù)明顯優(yōu)于實(shí)驗(yàn)各組受試者，且低濃度實(shí)驗(yàn)組受試者舒張壓恢復(fù)明顯優(yōu)于高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者舒張壓恢復(fù)。

2.4 肺活量對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者肺活量變化結(jié)果如表5所示。

表5 受試者肺活量變化Tab.5 Changes in vital capacity of the subjects (mL)

表5中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表5實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者在可吸入污染物濃度較高環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)后，肺活量有明顯下降，而潔凈對(duì)照組受試者在優(yōu)質(zhì)大氣環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)，肺活量有明顯的升，說(shuō)明空氣質(zhì)量較高環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)可提升機(jī)體肺活量，具有強(qiáng)身健體效果。

2.5 代謝當(dāng)量對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者代謝當(dāng)量變化結(jié)果如表6所示。

表6 受試者代謝當(dāng)量變化Tab.6 Changes of metabolic equivalent of the subjects

表6中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)為期一個(gè)月的長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)后，潔凈對(duì)照組受試者代謝當(dāng)量提升較明顯，而高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者長(zhǎng)期于大氣中可吸入污染物濃度較高地區(qū)戶外運(yùn)動(dòng)，代謝當(dāng)量有所降低，表明長(zhǎng)期于大氣中可吸入污染物濃度較高地區(qū)戶外運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體代謝當(dāng)量有破壞作用。

2.6 氧脈搏對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者氧脈搏變化結(jié)果如表7所示。

表7 受試者氧脈搏變化Tab.7 Change of oxygen pulse of the subjects (mL/b)

表7中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。氧脈搏可體現(xiàn)不同環(huán)境質(zhì)量下戶外運(yùn)動(dòng)機(jī)體心臟功能體系變化情況，評(píng)價(jià)戶外運(yùn)動(dòng)受試者心臟輸送氧氣至外部組織功效。氧脈搏指標(biāo)數(shù)值越低表明受試者心肺機(jī)能降低越明顯，此時(shí)受試者可通過(guò)休息等方式調(diào)整機(jī)體狀態(tài)恢復(fù)氧脈搏指標(biāo)數(shù)值。氧脈搏可有效評(píng)價(jià)受試者心臟氧運(yùn)輸效率，氧脈搏值越高表明機(jī)體心肺工作效率越高，機(jī)體經(jīng)過(guò)科學(xué)合理運(yùn)動(dòng)可提升氧脈搏指數(shù)值。

表7實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，潔凈對(duì)照組受試者長(zhǎng)期于高質(zhì)量空氣環(huán)境中戶外運(yùn)動(dòng)，有效提升氧脈搏指標(biāo)值；實(shí)驗(yàn)組長(zhǎng)期處于可吸入污染物濃度較高的污染環(huán)境中進(jìn)行戶外運(yùn)動(dòng)，氧脈搏指標(biāo)明顯降低，尤其是高濃度實(shí)驗(yàn)組受試者，長(zhǎng)期處于污染嚴(yán)重環(huán)境中，可吸入污染物含量過(guò)高影響受試者運(yùn)動(dòng)效果，導(dǎo)致氧脈搏指標(biāo)有所降低。

2.7 氧通氣當(dāng)量對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者氧通氣當(dāng)量變化結(jié)果如表8所示。

表8 受試者氧通氣當(dāng)量變化Tab.8 Change of oxygen ventilation equivalent of the subjects

表8中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。氧通氣當(dāng)量又名呼吸當(dāng)量，指每分鐘通氣量與吸氧量比值。氧通氣當(dāng)量可評(píng)價(jià)人體呼吸效率，氧通氣當(dāng)量值越小表明機(jī)體攝取氧氣效率越高。表8實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，潔凈對(duì)照組受試者長(zhǎng)期于高質(zhì)量空氣環(huán)境中戶外運(yùn)動(dòng)，氧通氣當(dāng)量指標(biāo)值明顯低于各組受試者；高濃度受試者氧通氣當(dāng)量值明顯高于中濃度受試者以及低濃度受試者的氧通氣當(dāng)量值，結(jié)果表明大氣中可吸入污染物含量越高，人體呼吸效率越低，說(shuō)明長(zhǎng)期在高濃度可吸入污染物環(huán)境中戶外運(yùn)動(dòng)，對(duì)人類機(jī)體以及呼吸系統(tǒng)具有較大損害。

2.8 最大攝氧量對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者最大攝氧量變化結(jié)果如表9所示。

表9 受試者最大攝氧量變化Tab.9 Change of maximal oxygen uptake of the subjects (mL/min)

表9中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。最大攝氧量可體現(xiàn)人體最大負(fù)荷情況下心肺功能水平，是評(píng)價(jià)機(jī)體心肺功能重要指標(biāo)。最大攝氧量可體現(xiàn)呼吸系統(tǒng)、心肺系統(tǒng)以及肌肉系統(tǒng)利用氧的最大能力，評(píng)價(jià)心肺功能儲(chǔ)備能力以及人體機(jī)體最大有氧代謝能力。大氣中可吸入污染物濃度較高情況下，人類長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)令機(jī)體產(chǎn)生疲勞，大量污染物令受試者體能驟減，最大攝氧量明顯降低，無(wú)法起到運(yùn)動(dòng)健身效果；優(yōu)質(zhì)潔凈環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)，具有良好運(yùn)動(dòng)效果，受試者最大攝氧量經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)后具有明顯提升。

2.9 最大通氣量對(duì)比結(jié)果

統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)各組受試者最大通氣量變化結(jié)果如表10所示。

表10 受試者最大通氣量變化Tab.10 Change of maximal ventilatoryvolume (L/min)

表10中各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果均為P<0.05，表明各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在顯著性差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。最大通氣量指標(biāo)大小由機(jī)體肺組織彈性決定，最大通氣量是指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)體可呼吸最大氣量。表10實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，潔凈對(duì)照組受試者長(zhǎng)期于高質(zhì)量空氣環(huán)境中戶外運(yùn)動(dòng)，最大通氣量指標(biāo)值明顯高于各組受試者；高濃度受試者最大通氣量值明顯低于中濃度受試者以及低濃度受試者。

目前已有大量研究結(jié)果表明，長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)可提升人類機(jī)體有氧工作能力以及心肺功能，維持人類機(jī)體健康。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)質(zhì)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)可提升人體心肺機(jī)能；大氣中存在大量可吸入污染物情況下長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)降低人體心肺機(jī)能，主要原因是人體通過(guò)呼吸系統(tǒng)吸入大量可吸入污染物，各器官受到損害，降低人體呼吸以及心肺機(jī)能。

3 結(jié) 論

3.1 內(nèi)容總結(jié)

為有效研究大氣中可吸入污染物濃度對(duì)長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)效果的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試探析在不同可吸入污染物濃度環(huán)境下運(yùn)動(dòng)對(duì)人體心率、收縮壓、舒張壓指標(biāo)的影響，從而明確可吸入污染物對(duì)長(zhǎng)時(shí)間戶外運(yùn)動(dòng)人員機(jī)體的損害。

3.2 討論

人類長(zhǎng)期于戶外高強(qiáng)度訓(xùn)練，體能將大幅度降低。因此在大氣中污染物濃度過(guò)高的情況下，盡量避免戶外運(yùn)動(dòng)可降低人類心梗、呼吸道疾病等癥狀發(fā)生。同時(shí)，國(guó)家應(yīng)制定一系列污染防治條例，針對(duì)不同戶外環(huán)境制定科學(xué)合理治理方案，降低戶外運(yùn)動(dòng)人員由于大氣可吸入污染物濃度過(guò)高導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果較低，避免由于大氣污染對(duì)身體造成傷害。此外，為降低空氣中可吸入污染物含量，應(yīng)提升居民環(huán)保意識(shí)，增加綠植栽培量，降低私家車使用率，提倡低碳出行，戶外運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)選擇空氣質(zhì)量較好地點(diǎn)，盡量避開(kāi)空氣污染高峰期。