学习目标 - 华东师范大学精品课程网

第十一章 体育锻炼与环境 第十一章 体育锻炼与环境 学习目标 当学完这一章后，你应该能够解释以下的关键概念和重要问题 关键概念 ? ? ? ? ? ? 对流 蒸发 湿度 热习服 热痉挛 热衰竭 重要问题 ? 体育锻炼中如何防止身体热量的散失 ? 热环境中进行体育锻炼的原则 ? 热环境中体育锻炼时应穿什么样的服装 ? 各种热辐射所造成的伤害之间的异同点 ? 热习服是如何减少了热辐射对身体的伤害 ? 冷环境中体育锻炼时应穿什么样的服装 ? 为什么在高海拔地区进行体育锻炼会引起心率的加快和呼吸的短促 ? 影响体育锻炼效果的两种主要的空气污染 ? 体育锻炼中应对空气污染的策略 人体与周围环境有着密不可分的关系，作为人体活动的体育锻炼当然与环境须叟不可分。环境包括自然环境和社会环境：自然环境是诸如阳光、空气、水、气候、动植物等自然界各种因素的综合，是人类赖以生存和发展的必要条件，同时，自然环境中的有害因素又会危害人的健康，造成人的疾病。社会环境是 194 第十一章 体育锻炼与环境 由社会经济条件、劳动条件、生活方式等因素所组成的，对人体的健康有着有利和有害的影响。良好的社会经济条件、适宜的劳动条件、有规律的生活方式、合理的膳食营养、经常性的体育锻炼等会增进人的健康；反之，不良的社会环境有害人体的健康。本章探讨的是体育锻炼与自然环境的关系。 经常从事体育锻炼的人会明白环境因素影响体育锻炼的效果。例如，热环境、高海拔和空气污染能导致体育锻炼时心率加快、呼吸急促、耐力下降等。因此，了解环境因素如何影响体育锻炼的效果，对于从事体育锻炼的每个人来说是至关重要的。 本章将讨论对体育锻炼效果产生影响的几个比较普遍的环境因素，以便当我们制定体育锻炼计划及采取各种方法适应环境变化时，能考虑这些因素。热、湿度、冷、海拔高度及空气污染等影响锻炼效果的环境因素正是下面将要探讨的问题。 人类是恒温动物,体内应保持着恒定的温度。人体进行的生理活动要求体温维持在37℃周围，太大的体温变化会直接导致对身体的严重伤害。人对自身的温度调节能力是有限度的，当体温超过41℃时，人体对此温度只能耐受很短时间，热辐射疾病将会发生。人体出现肌肉痉挛、眩晕、呕吐、干热的皮肤等外在表现都可能是发生热辐射疾病的征兆。 体温升高对人体的机能将会产生不利的影响，不仅使运动能力降低，而且还会使体温调节中枢的机能失调，给机体带来严重的伤害，甚至引起机体死亡。 在人体进行新陈代谢的过程中，机体内的各种生物化学反应都需要在酶的催化下进行，而酶在正常的体温范围内才能保持较高的活性，体温过高或过低将会降低酶的活性。如果酶体系发生紊乱，新陈代谢将无法继续进行，身体的机能将不可避免地受到危害。因此，身体必须维持对体温的精确调节，以避免过高或过低的体温变化对生命所造成的威胁。 在体育锻炼期间，热量是肌肉收缩所产生的副产品，高强度的体育锻炼动用大肌肉群所产生的热量要比低强度的体育锻炼动用小肌肉群所产生的热量要多。为了阻止大肌肉群所产生的热量引起体温的升高，机体必须运用自身的调节能力，使超额热量散发掉，从而维持体温恒定。下面将讨论在热环境中锻炼时应注意的几个问题。 一、体育锻炼期间热量的散发 在体育锻炼中热量散发的主要形式有对流和蒸发。对流指体内热量借助身体周围的空气(或水)的流动而散发于体外的一种散热形式；蒸发指体热通过体内水分转化为气体并散发于周围环境的一种散热方式，即人体通过出汗，由汗液在皮肤表面蒸发转变为水蒸气而散发热量。 皮肤是重要的散热器官，对流引起的热量散发是由于身体周围流动的空气和水的温度比皮肤更低的缘故。身体周围的空气和水流动得越快，热量散发得也就越多。有限的空气流动，将导致体育锻炼中发生最低限度的对流冷却过程(例如，骑静止的自行车)。相比较而言，在冷天骑自行车或在冷水中游泳将导致大第一节 热环境中的体育锻炼 195 第十一章 体育锻炼与环境 量的对流冷却过程，因为身体周围的空气和水流动得越快，散发的热量也就越多。 在一个暖和的天气中，由于空气流动有限，蒸发就成为一种最重要的身体散发热量的方式。在皮肤表面汗的蒸发可吸收大量的热量，随着蒸气逸出体外，每克汗液在皮肤表面蒸发可带走2.43(KJ)的热量。身体排汗散发热量受气温和湿度的影响，即使气温比体温高，只要空气保持干燥，对流的空气足以使体表的汗液迅速蒸发。假如湿度过高，这就说明了空气中水的饱和度比较高，蒸发将受到阻碍和热量的散发将大大降低。在这种情况下，由于肌肉收缩产生的热量被滞留，体温将由于体育锻炼的进行而逐渐增加。在湿度大而通风状况又差的热环境中延长体育锻炼时间将会导致体温的增加超过正常范围，在此情景下要注意防暑降温。图11-1显示了在高温／高湿环境、高温／低湿环境、低温／低湿环境中进行体育锻炼时机体所获取热量的不同。 40.5 40 39.5 39 38.5 38 37.5 37 36.5 体温(C) 0 低温/低湿 高温 /低湿 高温/高湿 0 15 30 45 60 75 90 锻炼时间(分钟) 图11-1 在三种环境条件下(高温/高湿，高湿/低温，低温/低湿) 延长锻炼时间所对应的体温的不同变化 二、热环境中体育锻炼的原则 人们短时间暴露在热环境中30~60分钟，为了维持体温的恒定，使产热过程和散热过程保持动态平衡，就要依赖人体的调节功能来对付体温的升高，使机体正常的功能活动不受影响。但对于那些上了年纪的人或一些心血管系统适应能力低的人来说，调节体温的能力比较差，易患一些热辐射疾病。即使对那些适应在热环境中进行工作的人而言，在热环境中进行体育锻炼，也会有患热辐射疾病的可能。 人体在热环境中进行体育锻炼会造成正的热平衡，机体内积蓄的热量过多，机体会产生一系列的反应——热应激。在热环境中锻炼时，血管扩张和张力降低、肌肉工作及皮肤毛细血管血流量增加会使机体散热加强。为代偿肌肉工作和皮肤的血流量的增加，内脏血管收缩，最大吸氧量下降，肌肉的耐力降低；在热环境中运动，会抑制甲状腺素分泌，使能量代谢水平有所降低，有助于提高机体对炎热的耐受性；排汗加快了体内热量的散发，钠流失相应增加；由于内脏血流量的减少，尿量也明显减少。 196 第十一章 体育锻炼与环境 热应激是由热量和湿度两者共同引起的，不仅仅是由于气温的缘故，如图11-2所显示的那样，湿度越高，身体的“实际的”温度也就越高，所谓“实际的”温度是指身体实际所感觉到的温度。在高湿度环境中，蒸发将受到阻碍，机体不能通过蒸发过程使正常情况下应散发的热量散发掉，这样体温便会增高。 相对湿度（％） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 60 1．非常热 55 49 2．很热 序号 1 热指数 55C或 更高 0热指数对人们的影响 中暑的结果很可能是由于长时间暴露在热环境中的缘故 气温（0C） 43 3．热 38 32 4．很暖和 27 21 16 热指数（H） 55 49 实际温度（0C） 43 41 38 32 27 2 中暑、热痉挛或热衰竭，中暑可能是由于长时间暴露在热环境0041C～55C 中进行体育活动或单单由于进行体育活动而形成 中暑、热痉挛和热衰竭，中暑可能是由于长时间暴露在热环境0032C～41C 中进行体育活动或单单由于进行体育活动而形成 疲劳可能是由于长时间暴露在27C～32C 热环境中进行体育活动或单单由于进行体育活动而形成 003 4 图11-2 “热指数”或“实际的”温度的概念 注：图11－2选自Donatelle,R.T.,et al. Access to Health,1996. 显而易见，在55℃高温下进行体育锻炼是非常危险的，然而对于大多数人来说，在环境温度为29.5℃且湿度高的情景下进行锻炼，同样具有危险。换句话说，这后一种情况，身体所感觉到的“实际的”温度仍然很高。身体在中等程度高的环境温度和高湿度情况下，实际感觉的温度要比环境温度高。究竟热环境对你的身体产生多大影响，最好的方法是监测心率。在热环境中进行体育锻炼引起的体温增加大大超过冷环境中进行同样锻炼所引起的体温增加。图11-3显示了三种不同环境所对应的心率的不同变化。 150 心率（次/分） 125 100 75 低温/低湿 高温/低湿 高温/高湿 0 15 30 45 60 75 90 锻炼时间（分钟） 图11-3 在三种环境条件下(高温/高湿，高温/低湿，低温/低湿)延长锻炼时间所对应的心率变化 197 第十一章 体育锻炼与环境 考虑到热量和湿度相结合，会对身体造成一定的危害，因此在热环境中锻炼必须遵循以下几点原则，争取把危害降低到最低限度。 1．开始进行体育锻炼时，速度不宜太快，应逐渐增加速度。锻炼时间不宜太长，保持在15～20分钟之间。 2．锻炼强度不宜大，应经常检查自己的心率，以便控制心率在目标心率之内。 3．穿着合适的服装。 4．不要服用过量的盐分。通过服用过量的盐分来补充体育锻炼中身体失去的盐分，这已经习以为常了。但最近的研究表明，没有必要这样做，因为许多人在他们的饮食当中就含有大量的盐分。实际上，过量的盐分对应付热应激和补充身体所失去的钠是多余的，而补充身体在体育锻炼中所丧失的水分却是尤为重要的(见细节透视11-1)。 5．在锻炼前、后、期间，喝足够量的凉的饮料(见细节透视11-2)。 6．在一天之中最凉爽的时候进行锻炼。早晨进行锻炼是最好的，因为大量的从地面辐射的热量经过一夜已经散发掉了，这时的气温可能是一天之中最低的。日落之后，这又是一个比较好的锻炼时间，可以避免太阳的直接辐射。如果你不得不在一天中最热的时候锻炼，必须寻找阴凉处进行，以避免阳光的直接照射。 细节透视 11-1 198 在热环境中进行体育锻炼摄取液体的指南 在体育锻炼中，身体通过汗液蒸发散失的水分需由血液中的水分来补偿，所以在热环境中延长锻炼时间的最大危险是血容量下降。防止血容量下降的最好方法是在锻炼时保持一个固定的摄取液体的时间。然而，渴的感觉往往落后于身体中液体的丢失，这是因为只有当血液的组成成分发生变化之后，身体才会感觉到要补充液体。因此，在开始锻炼之后，液体缺失堆积之前的10-20分钟之内，你就应当摄取液体饮料。下面的液体补充的建议对你很有帮助。 液体的成分 这种饮料应当是： ? ? ? 糖含量低（一般100毫升水中少于8克） 电解质（钠和钾） 温度（约7～13℃） 锻炼之前液体的摄取 在锻炼之前的20～30分钟之内，喝大约200ml的液体 锻炼期间液体的摄取 当你感觉到渴时，这就表明你的身体中液体的缺失已经达到一定程度，补充液体已经迟了。所以不管你渴不渴，都应当在锻炼期间每隔10～20分钟喝大约100～200毫升液体。 锻炼后液体的补充 一般来说，每进行一分钟的锻炼，身体将消耗30毫升的液体。另一种估计自己在锻炼后应补充多少液体的方法是，分别在锻炼前和整理活动做完后即刻称量体重，两者之差表明通过流汗所失去的液体量，补充的液体应当超过这个量。