孫 欣 王登甲 宋 聰 王瑩瑩 劉艷峰

(1.綠色建筑全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安;2.西安建筑科技大學(xué),西安)

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì),2020西藏流動(dòng)人口數(shù)量達(dá)到89.22萬(wàn)人[1],但青藏高原長(zhǎng)期低壓干燥,特殊的低濕、低氧、低壓氣候環(huán)境給人體的健康、工作、學(xué)習(xí)和生活帶來(lái)了諸多不利影響。

針對(duì)濕度對(duì)人體舒適的影響問(wèn)題,Enomoto等人發(fā)現(xiàn)低濕環(huán)境會(huì)降低人體的可感知舒適水平[2]。徐昆侖發(fā)現(xiàn)偏熱環(huán)境濕度對(duì)人體熱舒適影響更為明顯[3]。Lindgren等人調(diào)研了機(jī)艙內(nèi)舒適情況,發(fā)現(xiàn)鼻子、眼睛、喉嚨和皮膚干燥的癥狀較為明顯[4]。Derby等人認(rèn)為相對(duì)濕度水平與人眼刺激、皮膚中皮質(zhì)醇的產(chǎn)生有關(guān)[5]。周范卓等人發(fā)現(xiàn)武漢室內(nèi)相對(duì)濕度對(duì)人體熱感覺(jué)有顯著性影響[6]。現(xiàn)有相關(guān)研究大多是關(guān)于室內(nèi)濕度對(duì)人體熱舒適的影響,國(guó)內(nèi)有關(guān)相對(duì)濕度對(duì)人體舒適的研究也主要集中在高熱高濕環(huán)境,為高濕地區(qū)室內(nèi)濕度調(diào)控提供了參考,但關(guān)于低濕對(duì)人體影響的研究較少,對(duì)低濕環(huán)境研究并不充足。

在高原低氣壓環(huán)境下,低相對(duì)濕度對(duì)人體的不良影響更為明顯。劉昊等人發(fā)現(xiàn)進(jìn)藏乘客認(rèn)為車(chē)內(nèi)空氣太過(guò)干燥,且出現(xiàn)口干舌燥,甚至咽喉腫痛、聲音嘶啞和鼻出血等癥狀[7]。楊家駿等人發(fā)現(xiàn)低壓干燥環(huán)境會(huì)導(dǎo)致鼻腔黏膜干燥脫水,缺氧導(dǎo)致局部毛細(xì)血管增生、鼻黏膜結(jié)痂、糜爛,引起鼻腔出血[8]。Zhou等人發(fā)現(xiàn)低氣壓環(huán)境通過(guò)影響人體散熱特性,進(jìn)而影響人體熱舒適感覺(jué)[9]?，F(xiàn)有研究多是以調(diào)研的方式開(kāi)展,關(guān)于人體散熱特性的實(shí)驗(yàn)研究則是在低壓氧艙內(nèi)進(jìn)行,為改善進(jìn)藏火車(chē)環(huán)境及無(wú)癥狀高原域內(nèi)人體舒適性提供了有效指導(dǎo),但有關(guān)更高海拔干燥建筑環(huán)境下人體生理及心理反應(yīng)的全面研究較少,無(wú)法為高原舒適的室內(nèi)濕環(huán)境營(yíng)造提供充足參考。

為掌握高原干燥環(huán)境與人體干燥反應(yīng)的關(guān)系,本研究通過(guò)在高原地區(qū)開(kāi)展冬夏季人工環(huán)境實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)合生理測(cè)試和問(wèn)卷調(diào)查,對(duì)比分析高原地區(qū)冬夏季不同干燥環(huán)境對(duì)人體干燥反應(yīng)的持續(xù)性影響,以期得到進(jìn)藏人員在不同干燥環(huán)境下的具體適應(yīng)性干燥反應(yīng)特征。本研究拓展了關(guān)于高原干燥環(huán)境下人體舒適度的認(rèn)知,可為高原干燥環(huán)境的研究提供參考。

1 高原進(jìn)藏人群干燥度表征指標(biāo)分析

不同于溫度影響人體熱舒適的明確機(jī)制,相對(duì)濕度影響人體熱舒適的作用機(jī)制仍然不明確。有關(guān)研究認(rèn)為,人體通過(guò)表面皮膚的膨脹和皺縮對(duì)機(jī)械感受器或觸覺(jué)感受器的刺激來(lái)間接感受濕度[10],眼睛和上呼吸道的感覺(jué)刺激閾值是通過(guò)三叉神經(jīng)系統(tǒng)介導(dǎo)[11],這些機(jī)制決定了人體在干燥環(huán)境下的生理表征。低濕不僅會(huì)引起人體主觀不適,還會(huì)導(dǎo)致身體疾病。干燥環(huán)境加劇了皮膚角質(zhì)層水分流失,皮膚屏障受損引起皮膚的粗糙、脫屑、干裂等[12]。唇部由于具有角質(zhì)層纖薄、無(wú)毛發(fā)、無(wú)皮脂腺等特點(diǎn),比身體其他任何部位的皮膚都更加脆弱[13]。此外,干燥環(huán)境還會(huì)導(dǎo)致呼吸道黏膜失水,鼻黏膜纖毛活動(dòng)減少,引起鼻腔黏膜結(jié)痂、糜爛出血,甚至引起呼吸道系統(tǒng)疾病;降低眼睛黏膜的活性,導(dǎo)致眼部產(chǎn)生持續(xù)刺激感,眨眼頻率增加[14]。

現(xiàn)有關(guān)于人體對(duì)室內(nèi)干燥環(huán)境的評(píng)價(jià)方法大多采用基于熱舒適評(píng)價(jià)標(biāo)尺的濕主觀評(píng)價(jià)標(biāo)尺,部分研究還會(huì)對(duì)干燥所引起的局部刺激程度進(jìn)行調(diào)查。但是,區(qū)別于濕潤(rùn)環(huán)境下人體以汗液分泌為主要表現(xiàn)的統(tǒng)一性,干燥環(huán)境下人體主觀癥狀具有部位多發(fā)性、多樣性等特征,同時(shí),由于人體不同部位對(duì)干燥環(huán)境的感知程度及干燥耐受程度不同,從主觀感受角度不足以全面反映人體具體的干燥感受,直接借鑒熱感覺(jué)評(píng)價(jià)標(biāo)尺簡(jiǎn)單評(píng)價(jià),易導(dǎo)致人體干燥度誤判、舒適度預(yù)測(cè)分歧等問(wèn)題。因此,本研究采用主觀問(wèn)卷與癥狀表征相結(jié)合的方式來(lái)反映人體實(shí)際干燥狀況。

綜合以上分析,基于現(xiàn)有低濕環(huán)境對(duì)人體局部刺激感影響的研究,本研究選擇對(duì)干燥環(huán)境感知敏感的鼻腔、喉嚨、眼睛、嘴唇和皮膚5個(gè)部位作為癥狀學(xué)干燥度表征指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,參考干燥綜合征(Eular Sjogren’s syndrome patient reported index,ESSPRI)指數(shù)[15]和韋爾干燥程度分級(jí)量表[16]進(jìn)行標(biāo)度設(shè)置,將以上5個(gè)部位按照干燥嚴(yán)重程度分為0～10共11個(gè)等級(jí),設(shè)計(jì)局部干燥癥狀調(diào)查問(wèn)卷。

2 實(shí)驗(yàn)研究方法

2.1 受試者

本實(shí)驗(yàn)所選受試者需身體健康,無(wú)高原疾病及其他慢性病史,無(wú)酗酒、吸煙習(xí)慣,此前無(wú)高原熱濕環(huán)境暴露經(jīng)歷,充分了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并自愿參加。為了確定實(shí)驗(yàn)受試者的具體數(shù)量,本研究采用G*power軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)的樣本量進(jìn)行分析計(jì)算。取檢驗(yàn)效能(1-β)為0.8,顯著性水平α為0.05,效應(yīng)值為0.5。夏季實(shí)驗(yàn)設(shè)置了3個(gè)溫度水平和2個(gè)濕度水平,冬季實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)溫度水平和3個(gè)濕度水平。計(jì)算得出最少需要受試者人數(shù)為6人,考慮到實(shí)驗(yàn)的效果及時(shí)間和勞動(dòng)成本,夏季實(shí)驗(yàn)招募了8名受試者,其中4名男性,4名女性。為了對(duì)比冬夏季干燥環(huán)境對(duì)人體影響,冬季實(shí)驗(yàn)采用同一批受試者,但冬季實(shí)驗(yàn)過(guò)程中1名受試者由于身體原因無(wú)法繼續(xù)實(shí)驗(yàn),故最終冬季實(shí)驗(yàn)受試者人數(shù)為7人。夏季實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)96組,冬季實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)126組。冬夏季實(shí)驗(yàn)受試者基本信息見(jiàn)表1。

表1 受試者基本信息

由于不同氣候區(qū)的相對(duì)濕度水平不同,對(duì)進(jìn)藏人員的影響程度也不同,在受試者的篩選過(guò)程中,受試者應(yīng)有相似的長(zhǎng)期熱經(jīng)歷背景且應(yīng)考慮其短期熱暴露經(jīng)歷[17],避免給后續(xù)分析帶來(lái)誤差。因此分析比較了與拉薩市同處于寒冷氣候分區(qū)的主要城市冬夏季濕度數(shù)據(jù),最終選定了與寒冷地區(qū)大多內(nèi)地城市冬夏季濕度水平接近的西安市(年平均相對(duì)濕度為69.6%,平均海拔為397 m)作為典型城市。所有受試者均在西安生活2年以上,適應(yīng)西安市的氣候環(huán)境,具有西安市的長(zhǎng)期熱經(jīng)歷背景。為確保受試者具有相同的短期熱暴露經(jīng)歷,所有受試者從西安市一同前往高原地區(qū),且在高原停留時(shí)間小于1個(gè)月,在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間并無(wú)明顯高原反應(yīng)現(xiàn)象。受試者完整參加高原各工況實(shí)驗(yàn),為確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性及準(zhǔn)確性,所有受試者均在實(shí)驗(yàn)前保持充足的睡眠及健康的身體狀態(tài)。

2.2 實(shí)驗(yàn)工況

通過(guò)對(duì)西藏自治區(qū)拉薩市近5年的氣候數(shù)據(jù)分析,選定于夏季8月初和冬季12月初進(jìn)行高原實(shí)驗(yàn)。根據(jù)當(dāng)?shù)厝臻g相對(duì)濕度范圍選定了高原實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)濕度參數(shù),并對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)了偏冷、中性和偏暖3個(gè)溫度工況。在進(jìn)藏第1周,冬季實(shí)驗(yàn)每日工況為環(huán)境溫度15 ℃、相對(duì)濕度10%,于第2周進(jìn)行不同工況實(shí)驗(yàn);夏季第1周進(jìn)行不同工況的實(shí)驗(yàn),在第2周進(jìn)行重復(fù)。冬夏季具體實(shí)驗(yàn)工況如表2所示。室內(nèi)環(huán)境控制效果良好,所有實(shí)驗(yàn)參數(shù)均在實(shí)驗(yàn)設(shè)置范圍內(nèi),室內(nèi)風(fēng)速小于0.02 m/s。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受試者統(tǒng)一服裝,冬季為毛衣、薄外套、長(zhǎng)褲、秋褲、薄棉襪、休閑鞋,夏季為短袖、運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)褲、到腳踝襪及運(yùn)動(dòng)鞋。全部受試者靜坐(人體代謝強(qiáng)度為58.2 W/m2)參加所有工況測(cè)試。

表2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 實(shí)驗(yàn)流程

受試者在進(jìn)入西藏后均先進(jìn)行了48 h的休整,確保所有受試者均無(wú)明顯高原反應(yīng)后,于第3天開(kāi)始正式實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)持續(xù)120 min。受試者于實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前完成實(shí)驗(yàn)服裝的更換及測(cè)量?jī)x器的佩戴。問(wèn)卷填寫(xiě)時(shí)間間隔為20 min。

為調(diào)查受試者在實(shí)驗(yàn)期間的濕感受,問(wèn)卷參考美國(guó)伯克利實(shí)驗(yàn)室的9級(jí)分度標(biāo)尺[18]中有關(guān)熱舒適的相關(guān)問(wèn)卷內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。主觀問(wèn)卷主要包括熱感覺(jué)、熱舒適、整體干燥感、濕舒適及濕期望,各評(píng)價(jià)標(biāo)尺見(jiàn)表3。局部干燥癥狀調(diào)查問(wèn)卷見(jiàn)表4。由于所測(cè)試環(huán)境處于中性偏干狀態(tài),本實(shí)驗(yàn)問(wèn)卷中整體干燥感和濕期望問(wèn)卷采取非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。非對(duì)稱(chēng)標(biāo)尺的設(shè)計(jì)參考了Tian等人關(guān)于極端高溫環(huán)境下人體熱舒適的相關(guān)研究[19]中的標(biāo)尺設(shè)計(jì)。

表3 主觀問(wèn)卷標(biāo)尺

表4 局部干燥癥狀調(diào)查問(wèn)卷

2.4 測(cè)量參數(shù)及實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)期間的室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、黑球溫度、大氣壓,以及室外溫度、相對(duì)濕度均被記錄,采樣周期均為1 min。風(fēng)速儀及室內(nèi)溫濕度自動(dòng)記錄儀放置在距地面0.1、0.6、1.1 m高度處;黑球溫度儀及氣壓表放置在氣候室座位的中間位置,距地面1.1 m高度處。室外的溫濕度自動(dòng)記錄儀放置在窗外陰涼處并用錫紙包裹,防止太陽(yáng)光對(duì)溫度塊直接照射。

局部皮膚表面溫度和皮膚表面濕度通過(guò)無(wú)線溫度記錄儀和濕度記錄儀iButton DS1923進(jìn)行測(cè)量。該儀器具有測(cè)試皮膚表面溫度和近皮膚表面處空氣相對(duì)濕度的功能,從而用皮膚表面處空氣相對(duì)濕度來(lái)表征空氣對(duì)皮膚干燥度的影響。由于該儀器測(cè)量的數(shù)據(jù)為相對(duì)濕度,所以皮膚表面濕度用相對(duì)濕度表示。實(shí)驗(yàn)期間各項(xiàng)測(cè)量參數(shù)及所用儀器的詳細(xì)信息見(jiàn)表5。

表5 測(cè)量參數(shù)及實(shí)驗(yàn)儀器

皮膚表面溫度及相對(duì)濕度測(cè)量時(shí)采用十點(diǎn)法[20],各測(cè)量點(diǎn)具體部位見(jiàn)圖1,平均皮膚表面溫濕度計(jì)算公式為[20]

圖1 十點(diǎn)法測(cè)點(diǎn)詳情

t=0.06ta+0.08tc+0.06tf+0.05tg+

0.12td+0.12tb+0.12te+0.19th+

0.13ti+0.07tj

(1)

φ=0.06φa+0.08φc+0.06φf(shuō)+0.05φg+

0.12φd+0.12φb+0.12φe+0.19φh+

0.13φi+0.07φj

(2)

式(1)、(2)中t為平均皮膚表面溫度,℃;ta～tj為各測(cè)量點(diǎn)處皮膚溫度,℃;φ為平均皮膚表面相對(duì)濕度,%;φa～φj為各測(cè)量點(diǎn)處皮膚相對(duì)濕度,%。

2.5 數(shù)據(jù)分析方法

通過(guò)對(duì)所測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析,確定受試者在每個(gè)工況下主觀投票及生理參數(shù)的穩(wěn)定時(shí)間,結(jié)果顯示受試者的主觀投票和生理參數(shù)在30 min時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。選取每個(gè)工況下實(shí)驗(yàn)開(kāi)始40 min后受試者投票平均值及生理參數(shù)平均值(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)作為該工況下有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

采用二維組間方差分析方法(two-way ANOVA)分析不同溫濕度環(huán)境下各主觀評(píng)價(jià)差異性,采用單因素方差分析方法(ANOVA)分析相同溫度不同相對(duì)濕度下人體的主觀評(píng)價(jià)差異。所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)的顯著性水平均取α≤0.05。

3 進(jìn)藏人員對(duì)高原環(huán)境的適應(yīng)性干燥反應(yīng)特征

3.1 高原地區(qū)冬夏季實(shí)驗(yàn)環(huán)境參數(shù)

不參與實(shí)驗(yàn)期間,所有受試者均在室內(nèi)自然環(huán)境中,沒(méi)有加濕和溫度調(diào)節(jié)。夏季高原地區(qū)室內(nèi)自然環(huán)境的相對(duì)濕度和溫度分別為(35.6±2.7)%和(25.3±0.9) ℃;冬季高原室內(nèi)自然環(huán)境相對(duì)濕度為(18.5±6.9)%,溫度為(17.3±1.8) ℃。

實(shí)驗(yàn)期間逐時(shí)室外空氣相對(duì)濕度數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。夏季拉薩地區(qū)的室外平均相對(duì)濕度為61.0%,最低相對(duì)濕度約為23.1%,室外空氣相對(duì)濕度波動(dòng)在50.0%以上。冬季拉薩地區(qū)室外平均相對(duì)濕度為18.4%,最高相對(duì)濕度低于30.0%,最低相對(duì)濕度接近5.0%。

圖2 拉薩地區(qū)冬夏季室外空氣相對(duì)濕度

3.2 高原干燥環(huán)境下進(jìn)藏人員干燥主觀評(píng)價(jià)研究

3.2.1整體干燥感主觀評(píng)價(jià)

在進(jìn)入西藏后,連續(xù)記錄受試者對(duì)不同干燥環(huán)境中干燥感的評(píng)價(jià)。如圖3所示,受試者的干燥感隨進(jìn)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而加重。在夏季進(jìn)藏的第6天,人體干燥度達(dá)到最高水平,接近干燥狀態(tài),較進(jìn)藏第1天增加了1個(gè)標(biāo)度。冬季在進(jìn)藏第7天時(shí)干燥感最為強(qiáng)烈,較第1天增加了約0.5個(gè)標(biāo)度。

圖3 冬夏季進(jìn)藏1周左右人體整體干燥感評(píng)價(jià)

在進(jìn)藏第2周時(shí),人體的干燥感隨室內(nèi)相對(duì)濕度的變化而變化,如圖4所示。人體初步適應(yīng)高原干燥環(huán)境后,當(dāng)室內(nèi)相對(duì)濕度變化時(shí),受試者干燥感略有波動(dòng),但夏季干燥感投票均值處在“適中”與“較干”之間,冬季干燥感投票均值處在“干燥”與“非常干燥”之間。由于冬季高原室內(nèi)相對(duì)濕度一直處于20%以下,室內(nèi)持續(xù)干燥,因此冬季進(jìn)藏人員平均整體干燥程度比夏季高約2個(gè)等級(jí)。此外,在冬季各相對(duì)濕度間人體干燥感無(wú)顯著差異,但在20 ℃適中溫度時(shí)人體的干燥感較弱。

圖4 冬夏季進(jìn)藏人員整體干燥感評(píng)價(jià)

3.2.2濕舒適投票

在進(jìn)藏1周左右,進(jìn)藏人員的濕舒適投票見(jiàn)圖5,進(jìn)藏人員的不舒適程度存在先加重后改善的規(guī)律。冬夏兩季濕舒適投票均集中在“輕微不舒適”到“非常不舒適”之間,在進(jìn)藏第5、6天時(shí)不舒適程度最為嚴(yán)重,可達(dá)到“不舒適且無(wú)法容忍”的程度,冬季實(shí)驗(yàn)中人體的不舒適程度較夏季高了約1個(gè)標(biāo)度。

圖5 進(jìn)藏1周左右冬夏季進(jìn)藏人員濕舒適評(píng)價(jià)

通過(guò)圖6可看出初步適應(yīng)后進(jìn)藏人員濕舒適與室內(nèi)溫濕度的關(guān)系,隨著室內(nèi)相對(duì)濕度的升高,受試者的舒適程度略有好轉(zhuǎn)。夏季實(shí)驗(yàn)中,受試者的濕舒適投票等級(jí)較冬季低了1個(gè)標(biāo)度,即人體感到更為舒適。夏季實(shí)驗(yàn)時(shí)在各個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下,有約70%的受試者認(rèn)為當(dāng)前環(huán)境濕度“輕微不舒適”,室內(nèi)相對(duì)濕度為40%時(shí),只有約5%的受試者投票達(dá)到了“非常不舒適”的程度。冬季實(shí)驗(yàn)中90%以上的受試者認(rèn)為當(dāng)前室內(nèi)濕度不舒適,甚至在各個(gè)工況下均有10%以上的受試者認(rèn)為當(dāng)前環(huán)境“不舒適且無(wú)法容忍”。

相對(duì)濕度/%溫度/℃工況14020工況24025工況34030工況45220工況55225工況65230相對(duì)濕度/%溫度/℃工況11015工況21020工況31025工況41515工況51520工況61525工況72015工況82020工況92025

圖6 冬夏季進(jìn)藏人員濕舒適評(píng)價(jià)

3.2.3濕期望投票

通過(guò)濕期望投票獲取進(jìn)藏期間受試者改變當(dāng)下室內(nèi)環(huán)境濕度的意愿,結(jié)果見(jiàn)圖7。在進(jìn)藏第7天時(shí),強(qiáng)烈希望室內(nèi)相對(duì)濕度升高的意愿較之前有所下降。

圖7 進(jìn)藏1周左右冬夏季進(jìn)藏人員濕期望投票

初步適應(yīng)高原環(huán)境后進(jìn)藏人員濕期望投票見(jiàn)圖8。夏季實(shí)驗(yàn)中,隨著室內(nèi)相對(duì)濕度的升高,希望室內(nèi)相對(duì)濕度升高的投票數(shù)略有減少,在室內(nèi)相對(duì)濕度為52%的各個(gè)工況下,有15%左右的進(jìn)藏人員希望室內(nèi)相對(duì)濕度略有降低。而在冬季實(shí)驗(yàn)時(shí),所有工況下希望提高室內(nèi)相對(duì)濕度的投票數(shù)達(dá)到了100%。在相對(duì)濕度10%、環(huán)境溫度25 ℃時(shí),希望室內(nèi)相對(duì)濕度“更濕一點(diǎn)”的投票數(shù)超過(guò)了50%。

圖8 冬夏季進(jìn)藏人員濕期望投票

對(duì)進(jìn)藏人員冬夏季干燥環(huán)境下的主觀投票進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),冬季高原干燥室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)藏人員的不舒適程度更高,容忍度更低。相較于夏季高原室內(nèi)環(huán)境,改善冬季高原干燥環(huán)境的需求更加迫切。

3.3 高原干燥環(huán)境下進(jìn)藏人員干燥癥狀研究

3.3.1各部位干燥程度投票

受試者隨進(jìn)藏時(shí)間變化的局部干燥感覺(jué)見(jiàn)圖9。進(jìn)藏1周左右時(shí),人體的局部干燥程度均呈現(xiàn)先升高后下降趨勢(shì),在進(jìn)藏第6、7天時(shí)干燥程度最大,唇部和鼻腔干燥程度每日約升高0.5個(gè)標(biāo)度。

圖9 進(jìn)藏1周左右冬夏季進(jìn)藏人員局部干燥程度投票

初步適應(yīng)后,進(jìn)藏人員局部干燥程度如圖10所示。夏季時(shí),相同室內(nèi)溫度下,隨著相對(duì)濕度的升高,各部位干燥度呈下降趨勢(shì);但冬季時(shí),相同室內(nèi)溫度下,室內(nèi)相對(duì)濕度的升高并未緩解唇部和皮膚的干燥程度,反而逐漸加重。不論冬夏季,眼部的干燥程度最為穩(wěn)定,其干燥程度波動(dòng)范圍小于0.1個(gè)標(biāo)度。通過(guò)比較不同相對(duì)濕度下身體各部位的干燥程度,獲得了人體對(duì)不同部位干燥程度的敏感度排序,發(fā)現(xiàn)唇部對(duì)濕度變化最為明顯,鼻腔、喉部、皮膚、眼睛的敏感度依次減弱。

圖10 冬夏季進(jìn)藏人員局部干燥程度投票

所有受試者對(duì)西安地區(qū)氣候環(huán)境存在適應(yīng)性,進(jìn)入高原后,由于高原地區(qū)氣候環(huán)境干燥,低壓環(huán)境導(dǎo)致人體與空氣間的交換動(dòng)力增加,導(dǎo)致進(jìn)藏人群干燥程度更高。同時(shí)干燥環(huán)境引起鼻腔及呼吸道黏膜干燥失水,缺氧環(huán)境導(dǎo)致肺通量增加,加劇人體局部干燥癥狀。

3.3.2皮膚表面溫度

進(jìn)藏1周左右平均皮膚溫度隨室內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度的變化規(guī)律見(jiàn)圖11。由圖11可看出,平均皮膚表面溫度基本不受進(jìn)藏時(shí)間和室內(nèi)相對(duì)濕度的影響,當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí),皮膚表面溫度略有上升。

圖11 進(jìn)藏1周左右人體皮膚表面溫度

在初步適應(yīng)后,進(jìn)藏人員平均皮膚表面溫度隨室內(nèi)溫濕度變化見(jiàn)圖12,不同室內(nèi)溫濕度工況下皮膚表面溫度無(wú)顯著性差異。相同室內(nèi)溫度下,夏季平均皮膚表面溫度隨室內(nèi)相對(duì)濕度的升高略有升高;冬季平均皮膚表面溫度基本不受室內(nèi)相對(duì)濕度的影響,僅隨室內(nèi)溫度的升高而升高。

圖12 冬夏季進(jìn)藏人員皮膚表面溫度

3.3.3皮膚表面相對(duì)濕度

冬夏季進(jìn)藏人員皮膚表面相對(duì)濕度隨室內(nèi)溫濕度變化情況見(jiàn)圖13。隨著進(jìn)藏時(shí)間的延長(zhǎng),皮膚表面相對(duì)濕度逐漸上升。夏季進(jìn)藏人員平均皮膚表面相對(duì)濕度較冬季高約15%。皮膚表面相對(duì)濕度在1周左右隨進(jìn)藏時(shí)間的延長(zhǎng)每日增加約3%。

圖13 進(jìn)藏1周左右人體皮膚表面相對(duì)濕度

在進(jìn)藏第2周時(shí),人體初步適應(yīng)高原干燥環(huán)境,對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度環(huán)境的感知得到改善,適應(yīng)后的皮膚表面相對(duì)濕度見(jiàn)圖14,人體皮膚表面相對(duì)濕度變化比第1周更加明顯。室內(nèi)溫度保持不變,室內(nèi)相對(duì)濕度增加10%時(shí),夏季皮膚表面相對(duì)濕度增加約8%,冬季增加6%。在此階段,受試者的生理反應(yīng)與室內(nèi)相對(duì)濕度變化的隨動(dòng)性增強(qiáng)。

圖14 冬夏季進(jìn)藏人員皮膚表面相對(duì)濕度

結(jié)合3.2、3.3節(jié)研究發(fā)現(xiàn),進(jìn)藏人員的干燥反應(yīng)受到適應(yīng)水平和室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的共同影響。在進(jìn)藏初期,受試者的干燥反應(yīng)主要受到停留時(shí)間的影響,即使是在溫濕度相同的室內(nèi)環(huán)境下,人體的干燥感仍持續(xù)上升。進(jìn)藏1周后,受試者對(duì)室內(nèi)相對(duì)濕度變化的感知更加強(qiáng)烈,主要受到室內(nèi)溫濕度環(huán)境的影響,此時(shí)認(rèn)為受試者初步適應(yīng)高原干燥環(huán)境。進(jìn)藏人員干燥反應(yīng)的適應(yīng)趨勢(shì)、適應(yīng)周期與人體對(duì)熱環(huán)境和氧環(huán)境的習(xí)服趨勢(shì)[21]相一致。

3.4 高原干燥環(huán)境對(duì)進(jìn)藏人員熱舒適影響

3.4.1熱感覺(jué)投票

進(jìn)藏第2周平均整體熱感覺(jué)投票值隨空氣溫度、相對(duì)濕度的變化見(jiàn)圖15。從圖15中可以看出,不同溫度工況下,相對(duì)濕度對(duì)平均熱感覺(jué)的影響規(guī)律不同。在中性溫度時(shí),熱感覺(jué)基本不受相對(duì)濕度的影響;偏冷和較暖工況時(shí),熱感覺(jué)隨相對(duì)濕度的升高而增加,其中室內(nèi)溫度較高時(shí),相對(duì)濕度升高10%,平均熱感覺(jué)投票升高約1個(gè)標(biāo)度。相同溫度時(shí),相對(duì)濕度的升高降低了人體的蒸發(fā)散熱量,因而人體的熱感覺(jué)隨相對(duì)濕度的升高而升高[22]。冬夏季偏暖工況下不同相對(duì)濕度間的熱感覺(jué)投票具有顯著性差異,說(shuō)明偏暖環(huán)境下,相對(duì)濕度的變化對(duì)人體熱感覺(jué)的作用更為明顯。

圖15 冬夏季進(jìn)藏人員熱感覺(jué)投票

3.4.2熱舒適投票

初步適應(yīng)后,人體熱舒適隨室內(nèi)溫濕度變化情況見(jiàn)圖16。從圖16中可以看出,在冬季各溫度工況下,相對(duì)濕度的升高對(duì)人體熱舒適的影響較小,無(wú)顯著性差異。夏季中性溫度時(shí),各相對(duì)濕度工況下的平均熱舒適投票基本保持不變,且較冬季低了1個(gè)標(biāo)度;當(dāng)環(huán)境溫度為偏冷和偏暖工況時(shí),隨著相對(duì)濕度的升高,熱舒適投票值隨之降低,即感到更舒適。室內(nèi)溫度不變時(shí),相對(duì)濕度升高10%,平均熱舒適投票降低約0.4個(gè)標(biāo)度。

圖16 冬夏季進(jìn)藏人員熱舒適投票

本節(jié)對(duì)高原干燥環(huán)境下進(jìn)藏人員熱舒適的研究表明,在夏季高原干燥室內(nèi)進(jìn)行環(huán)境調(diào)控時(shí),可以考慮溫度與相對(duì)濕度組合調(diào)控,在室內(nèi)偏冷及偏暖環(huán)境下,可以考慮適當(dāng)增加室內(nèi)環(huán)境相對(duì)濕度以改善人體的不舒適程度。

4 結(jié)論

本研究拓展了關(guān)于高原干燥環(huán)境下人體舒適度的認(rèn)知,可為高原干燥環(huán)境的研究提供參考。具體得出的結(jié)論如下:

1) 不同的身體部位對(duì)高原干燥環(huán)境表現(xiàn)出不同的敏感性:唇部對(duì)相對(duì)濕度變化最為敏感,其次是鼻腔、喉部、皮膚和眼睛。人體在進(jìn)藏第6、7天時(shí)各部位干燥程度最大,唇部和鼻腔干燥程度每天升高0.5個(gè)標(biāo)度。進(jìn)藏第2周,室內(nèi)相對(duì)濕度變化時(shí),眼部的干燥程度最為穩(wěn)定,變化范圍均小于0.1個(gè)標(biāo)度。

2) 高原干燥環(huán)境對(duì)人體皮膚溫度影響較弱,但對(duì)人體皮膚表面相對(duì)濕度具有顯著影響。皮膚表面相對(duì)濕度在第1周隨進(jìn)藏時(shí)間的延長(zhǎng)每日增加約3%,適應(yīng)后皮膚表面相對(duì)濕度隨室內(nèi)相對(duì)濕度變化明顯,室內(nèi)溫度保持不變、室內(nèi)相對(duì)濕度增加10%時(shí),皮膚表面相對(duì)濕度在夏季增加8%,冬季增加6%。這表明皮膚表面相對(duì)濕度除了受室內(nèi)相對(duì)濕度影響外,還受到人體對(duì)高原干燥環(huán)境適應(yīng)階段的影響,適應(yīng)后人體生理反應(yīng)與室內(nèi)相對(duì)濕度變化的隨動(dòng)性增強(qiáng)。

3) 高原低濕環(huán)境對(duì)人體熱舒適產(chǎn)生影響。接近熱中性環(huán)境下,相對(duì)濕度對(duì)人體熱感覺(jué)和熱舒適的影響很小,但在偏暖的高原建筑環(huán)境中,人體熱感覺(jué)隨相對(duì)濕度的升高而增加。室內(nèi)溫度不變時(shí),相對(duì)濕度升高10%,熱感覺(jué)偏暖約1個(gè)標(biāo)度;夏季偏冷和偏暖環(huán)境下相對(duì)濕度升高10%,熱舒適度提升約0.4個(gè)標(biāo)度。