環(huán)境學理論視野下甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉研究

高繼科,田國祥,趙富學,才讓卓瑪

GAO Jike,TIAN Guoxiang,ZHAO Fuxue,CAI RANG Zhuoma

環(huán)境學理論視野下甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉研究

高繼科,田國祥,趙富學,才讓卓瑪

GAO Jike,TIAN Guoxiang,ZHAO Fuxue,CAI RANG Zhuoma

運用文獻資料法、儀器測量法、問卷調查法和數理統(tǒng)計法,對甘肅藏區(qū)高原群眾體育活動現狀進行調查研究。并以甘肅藏區(qū)8個監(jiān)測點獲取的空氣污染物和氣象指數兩部分數據為基礎,依據公共場國家相關標準,采用環(huán)境科學方法進行分析。結果顯示:在甘肅藏區(qū)群眾體育鍛煉較為集中的時段SO2、NO2、PM10都存在不同程度的超標,而且風速、濕度、溫度、氣壓都會影響人體鍛煉。建議:相關職能部門加強對空氣質量的監(jiān)控,指導群眾進行科學的體育鍛煉、選擇適宜的體育鍛煉時段和制定適宜的運動處方。

環(huán)境學；藏區(qū)；高原；體育鍛煉

大氣環(huán)境質量直接影響著我們的生活,世界衛(wèi)生組織(WHO)數據顯示,因大氣污染全球每年死亡的人數高達300萬,占總死亡人數的5%。[1]Kunai等人的研究指出,城市大氣污染造成全球每年約80萬人死亡、世界人口總預期健康壽命減少約460萬年。其中,每年因汽車尾氣污染而死亡的人數是交通事故的2倍。[2]本研究重點從環(huán)境學角度出發(fā),通過分析研究甘肅藏區(qū)高原的環(huán)境特點和影響體育鍛煉的因素,為指導藏區(qū)群眾進行安全、合理、科學的體育鍛煉提供理論依據,以便更好、更快的推進藏區(qū)群眾體育事業(yè)的發(fā)展。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

根據研究目的需要,查閱有關群眾體育、高原體育鍛煉、體育鍛煉與環(huán)境科學等學術論文,以及與本研究有關的社會學、環(huán)境學等書籍；對檢索到的相關文獻和資料進行篩選、分析和整理。

1.2.2 儀器測量法

課題組獲取甘南州環(huán)保局相關數據以及利用LGH-01型長光程DOAS儀(系統(tǒng)組成:DOAS氣體監(jiān)測儀；可吸入顆粒PM10監(jiān)測儀；氣象參數監(jiān)測儀；數據采集；中心站數據管理子系統(tǒng)),選取甘肅藏區(qū)高原鍛煉人群較密集的8個中心廣場作為空氣指標監(jiān)測點,監(jiān)測指標包括污染物(SO2、NO2、PM10)和氣象(風速、濕度、溫度、氣壓)兩部分。

1.2.3 問卷調查法

課題組編制了甘肅藏區(qū)高原群眾參與體育鍛煉現狀調查問卷,調查對象為世居高原的藏族男女性群眾(不包括學生和部隊官兵)。經檢驗,問卷信度為0.86,效度為0.87。問卷發(fā)放范圍涉及七縣一市,共發(fā)放1 200份,回收率93.6%,有效率90.9%。

1.2.4 數理統(tǒng)計法

對所測到空氣質量相關數據,以及問卷調查的結果采用SPSS16.0進行數據處理。

2 甘肅藏區(qū)高原環(huán)境特點概述

醫(yī)學上所指的高原是使人體產生明顯生物學效應,且海拔3 000m以上的地域。[3]運動醫(yī)學界對高原的定義,除了考慮地理因素外,主要從高原訓練的角度出發(fā)進行分類,對高原高度的劃分國內外的標準很不一致。我國學者胡亦海于2001年劃分了海拔高度的相對標準:超高原(2 400m～3 000 m)、準高原(2 000m～2 300m)、亞高原(1 800m～2 000m)。[4]以Saunders等為代表的國外許多研究者對海拔高度的界定標準為:低高原(500m～1 500 m)、中高原(1 500m～3 000m)、高原3 000m以上,[5]本研究采用上述對高原海拔的界定。

甘肅藏區(qū)境內大部分地區(qū)在3 000米以上,高原地帶植被稀少,中午溫度高,早晚溫度低。全年日照時間長,紫外線灼傷能力強?？諝庀”　⑺魵夂可?氣候寒冷、干燥,低壓缺氧等。

3 甘肅藏區(qū)高原環(huán)境對人體的影響

甘南藏區(qū)高原地區(qū)影響人體健康的主要因素有氣壓、氧分壓、太陽輻射、溫度、濕度、空氣質量、風沙等。資料表明人體在靜息時心率隨海拔升高而增加,在海拔4 500m時,平均心率63.7次/分,與平原地區(qū)比較增加了45%。

低壓缺氧是甘肅藏區(qū)高原環(huán)境的最顯著地特征,海拔每升高100m,氣壓降低1 KPa。[6]隨著海拔高度升高,空氣中的氧氣含量減少,隨之肺泡內氧分壓降低,彌散入肺毛細血管血液中的氧將降低,動脈血氧分壓和飽和度也隨之降低,引起各器官組織供氧不足,出現情緒低落,注意力很難集中,食欲和睡眠也會出現一定的影響。

其次,寒冷、干燥和強風對人體影響明顯。高寒環(huán)境會使人體發(fā)生一系列不適的心理、生理變化,使人的交感神經興奮,末稍血管收縮,左心室負荷加重,心肌耗氧量增加。寒冷還可激發(fā)冠狀動脈痙攣,醫(yī)學實驗證明,如吸入-23℃的冷空氣,心電圖便出現類似心絞痛的改變。[7]高原地區(qū)氣候干燥,濕度小,風沙大,大氣中的水蒸汽容易蒸發(fā),且水蒸氣含量隨海拔升高而降低,易導致機體出現脫水、皮膚和口唇干裂,甚至會誘發(fā)血濃縮和血桎形成。

甘肅藏區(qū)紫外線輻射強,對暴露的皮膚產生灼傷,破壞皮膚細胞,急性損傷表現為曬斑、水腫、色素沉著、皮膚增厚、溝紋形成。[8]

4 甘肅藏區(qū)高原環(huán)境下群眾參與體育鍛煉現狀

4.1 甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉特征

從時間特征來看,甘肅藏區(qū)高原群眾參加體育鍛煉大部分集中在早晨(6點半到8點),占總人數的75%,且每次鍛煉持續(xù)時間都在30min以上。研究表明,現階段我國城市鍛煉人群大都選擇在早晨6～9點進行鍛煉活動,這與中國古代的傳統(tǒng)養(yǎng)生習慣有關系,中國傳統(tǒng)養(yǎng)生理念認為,早晨時陽氣始生,應順應陽氣做運動,如《黃帝內經》“十二時辰養(yǎng)生”中的“子時功”“聞雞起舞”以及“日出而作,日入而息”。

調查結果顯示,甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉場所主要以廣場和馬路邊為主,分別占63%和23%?；跉v史原因和自然條件的限制,城市和鄉(xiāng)村的基礎建設配套滯后,體育設施嚴重短缺,缺少專業(yè)的社會體育指導員,在很大程度上限制了藏區(qū)群眾體育的發(fā)展。鍛煉項目以有氧運動的跑、走為主,占總人數的54%,其次是羽毛球和廣場舞。跑步和長走簡單易行,不易引起損傷,沒有專人指導情況下可以進行,對場地要求不高,繞廣場或者馬路邊就可以進行。

4.2 甘肅藏區(qū)群眾體育鍛煉者對環(huán)境的認知

結果表明,甘肅藏區(qū)群眾認為PM10、SO2、NO2對體育鍛煉的影響程度分別是62%、41%、20%,被調查的鍛煉者對PM10的認知度高于其他污染物,大部分鍛煉者從電視上了解霧霾對人體的危害(見表1)。調查者認為溫度、濕度、氣壓、風速對體育鍛煉的影響分別是75%、12%、10%、27%?？梢婓w育鍛煉者氣象指數的認識不夠,高寒只是影響體育鍛煉的因素之一,濕度、氣壓和風速對鍛煉的影響也很重要,對鍛煉者的心情和鍛煉效果有著直接影響。

表1 甘肅藏區(qū)群眾體育鍛煉者對氣象指標的認知度(N=1091,男665人,女426人)

4.3 甘肅藏區(qū)高原空氣污染物與體育鍛煉

依據國家《環(huán)境空氣質量標準》標準濃度限值對SO2、NO2、PM10進行評價。本研究范圍為甘肅藏區(qū)高原,調查到的群眾包括藏區(qū)城市和農牧區(qū),因此,評價參照一級和二級標準。課題組從監(jiān)測站獲取的數據表明2010～2013三年的SO2、NO2、PM10均值最大值分別為0.014mg/m3、0.018mg/m3、0.068mg/m3,均值都在二級標準以內,數據顯示,空氣污染物的濃度平均值符合我國環(huán)境空氣質量要求。參照中華人民共和國環(huán)境保護部《環(huán)境空氣質量指數(AQI)技術規(guī)定(試行)》,SO2、NO2、PM1024小時均值的分指數(IAQI)基本都在50以內(指數級別為1級；指數類別為優(yōu)；對健康的影響為:空氣質量滿意,無污染。)

但是,從24小時均值的原始數據來看,存在很大的不安全因素。以2013年為例,統(tǒng)計了每月超過國家二級標準5次以的數據,其中SO2在4月最大值為0.072 mg/m3,5月最大值為0.112 mg/m3,6月最大值為0.126 mg/m3,12月最大值為0.015 mg/ m3。NO2只在6月最大值為0.189 mg/m3。PM10在1月最大值為0.252 mg/m3,2月最大值為0.240 mg/m3,4月最大值為0.173 mg/m3,12月最大值為0.16 mg/m3。因此,甘南藏區(qū)存在不同程度的空氣污染,空氣污染對呼吸系統(tǒng)的破壞很大,有必要從環(huán)境學視角分析空氣污染物的來源以及對人體的危害,為甘肅藏區(qū)高原群眾其中體育鍛煉提供科學依據。

5 甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉的環(huán)境學分析

5.1 依據高原氣候特點,科學選擇體育鍛煉時段

從甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉的選時來看, 75%的人群選擇早晨上班前時段鍛煉,鍛煉地點主要以廣場和馬路邊為主。研究表明,黎明時容易出現“逆溫層現象”,尤其是馬路邊,逆溫層中聚集著有害氣體,其成分主要由汽車尾氣和煙塵組成。濃度極高,空氣濕度大,不利于皮膚散熱,易造成胸悶、頭暈癥狀。某市的環(huán)境監(jiān)測結果也證明了一日中污染最嚴重的時間是早晨6～9點,這段時間里空氣中有害氣體的含量是最多的。[9]而且,甘肅藏區(qū)高原清晨時分溫度較低,尤其是冬春季節(jié)容易發(fā)生凍傷。由此可見,就選擇鍛煉的時間而言,早晨空氣并不新鮮,也并非鍛煉身體的最佳時間。Greg Atkinson等人的研究表明,個體體力最高點和最低點受“機體生物鐘”的控制,諸如心跳、血壓、視覺、觸覺、嗅覺等的敏感性、機體激素的調節(jié)和酶的活性以及最大吸氧量在下午16～19時均達到一個理想的最高值,而且,此階段為人體運動性能最強時段。[10]因此,體育鍛煉時段下午比早晨更為宜,受季節(jié)和氣候的影響,甘肅藏區(qū)高原四季日出日落時間變化明顯,不同的季節(jié)鍛煉時段應該根據表4中的情況作以適當的調整。

5.2 正確認識空氣污染指標,選擇適宜的體育鍛煉時機與場所

5.2.1 SO2、NO2、PM10對體育鍛煉的影響

SO2是一種常見的重要的大氣污染物,為無色有刺激性的氣體。SO2可以通過不同的方式危害人類健康,易變成亞硫酸、硫酸和硫酸鹽,使其刺激作用增強,并進入人體血液中,降低酶的活力,損壞肝臟,也可以隨著顆粒物進入人體肺部,破壞呼吸道。在人體運動時,由于血液循環(huán)和呼吸頻率加快,SO2進入人體的速度和量增加。SO2有明顯的季節(jié)性變化,冬季釆暖期SO2的濃度較高,污染時間較長,日變化為雙峰值,為8點左右和晚上22點左右,最大值為0.156 mg/m3,超過國家二級標準。下午其值出現最低,為0.048 mg/m3。因此,在體育鍛煉時要合理避開早晨污染嚴重時段,盡量選擇在下午16-19時為宜,而且要選擇遠離SO2污染的場所。

NO2主要來自于燃料的燃燒、城市汽車尾氣,是一種棕紅色、高度活性的氣態(tài)物質,也是形成酸雨的主要物質之一。NO2對肺的損害比較明顯,并且與支氣管哮喘的發(fā)病也有一定的關系,對心、肝、腎以及造血組織等均有影響。人體實驗研究表明,空氣中NO2濃度為0.20～0.41mg/m3時即可嗅知；接觸濃度為3.0～3.8mg/m3NO215min會使氣道阻力增加；當接觸濃度為7.5～9.4mg/m3的NO210min內就會引起氣道阻力明顯增加和肺功能下降,NO2在人體運動時產生的危害更加明顯[11]。NO2的污染濃度集中在上下班兩個高峰期,其中早晨濃度最高,為0.189 mg/m3,下午由于太陽的作用,其值略低,最低值為0.067 mg/m3。因此,針對NO2污染情況,體育鍛煉最佳時段應選擇在下午。

Atkinson等人的研宄表明,顆粒物污染與呼吸系統(tǒng)疾病急診人數密切相關,當PM10增加10ug/m3時,0～14歲和15～64歲人群哮喘急診數量每日分別增加1.2%和1.1%,65歲以上慢性阻塞性肺炎(COPD)和全呼吸系統(tǒng)疾病急診人數分別增加1.0%和0.9%。[12]可吸入顆粒物很容易通過人體呼吸進入人鼻腔、氣管和支氣管,甚至部分顆粒物粒子直接進入肺泡,長期滯留在人體內,導致肺功能衰竭。PM10粒徑小的優(yōu)勢使得其能在大氣中長期漂浮,它也是其他污染物的載體,易將污染物帶到很遠的地方,導致污染范圍擴大,同時在大氣中還可為化學反應提供反應床。春季受沙塵天氣的影響,大氣中PM10的濃度大幅度增加,甘肅藏區(qū)高原地區(qū)多風沙,且風力強勁,一般13:30左右開始刮風,到17時左右停止,此時段PM10最大值達到0.252 mg/ m3,超過國家二級標準,其危害隨著運動時肺部氣體交換的頻率的增加而變得更加明顯。PM10最小值出現在下午,其值為0.055mg/m3因此,鍛煉時要盡量避開高峰值時段,選擇在下午17-19時為宜。

5.2.2 汽車尾氣對體育鍛煉的影響

汽車尾氣主要含有一氧化碳,其次還含有碳氫化合物、氮氧化物、鉛等。由于汽車排放的廢氣主要聚集在距地面0.3-2米,正好是人體的呼吸范圍,容易進入人體呼吸道,降低呼吸系統(tǒng)的免疫力,導致吸入者出現慢性氣管炎、支氣管炎及呼吸困難、肺功能下降等。尾氣中的苯類物質更是強致癌物質,會引發(fā)肺癌、甲狀腺癌等。[13]馬路或者廣場的空氣中CO濃度與車流量呈正比,在對一天連續(xù)12小時監(jiān)測中,在8:00～11:00及15:00～17:00的車流高峰期,此時CO的濃度出現兩個峰值,最大值達到0.009 mg/m3。[14]此時段內,經常在馬路或者廣場鍛煉的群眾應科學認識空氣污染,選擇遠離污染源的鍛煉地點,或避開污染高峰期。倘若在被大氣污染的環(huán)境中運動,隨著運動時每分通氣量增加和呼吸頻率加快,污染空氣中更多的有害物質被吸入體內,通過肺換氣功能彌散進入血液,明顯增加了污染物對人體的危害作用。針對空氣污染每日數據變化來看,鍛煉的最佳時段應該選擇在下午17-19時。

5.3 遵循氣象變化規(guī)律,科學指導體育鍛煉

5.3.1 風冷指數WCI與體育鍛煉

從風冷指數WCI可以看出,某一氣象因素的變化可加重或減輕另一氣象因素的影響。環(huán)境冷強度主要取決于氣溫高低,氣溫越低環(huán)境冷強度越強。用風冷指數WCI可以準確地計算出環(huán)境冷強度的級別,即在一定氣溫和風速作用下人體裸露體表的散熱率。WCI=4.184(10+10.45-V)(33-Ta),單位KJ/(m2·h)；V表示風速(m/s)；Ta表示氣溫(℃)。[15]表2是甘肅藏區(qū)高原2010～2013三年月均值,將計算結果參照WCI對照表得知,該地區(qū)的WCI均在“極冷”以上,因此,防寒保暖是進行體育鍛煉必不可少的注意事項,甘肅藏區(qū)早晨氣溫較低,即使是夏天也不例外,皮膚暴露在外面容易發(fā)生凍傷,盡量不要在早晨進行體育鍛煉。

表2 甘肅藏區(qū)高原分月溫度、濕度、氣壓、風速平均值

5.3.2 人體舒適度指數與體育鍛煉

在體育鍛煉過程中,溫度、濕度、風速、氣壓、日照等要素會對我們的身體產生很大的影響。人體舒適度指數(kssd)是描述氣溫、濕度和風速對人體的綜合影響指標,它表征人體在某種氣溫、濕度、風速等條件下對空氣環(huán)境感覺舒服的程度,無需借助消寒、避暑裝備和設施,可保證一切行為正常進行的適宜氣候條件。它主要取決于氣溫、濕度與風速3個指標:氣溫是判斷氣候舒適度的主要指標,濕度和風速是輔助指標。

中國氣象局規(guī)定的統(tǒng)一標準將人體舒適度指數劃分9個級別,我國大多氣象站通常使用改進的人體舒適度指數(kssd),其計算方法如下:Kssd= 1.8 t-0.55×(1.8 t-26)×(1-r/100)-3.2×v 1/2+32,式中:kssd為人體舒適度指數,t、r、v分別為氣溫(℃)、濕度(%)、風速(m/s)的日平均值。[16]筆者結合課題組監(jiān)測的數據,通過計算得知,甘肅藏區(qū)大部分時間的kssd是1(很冷)。kssd為5 (舒服)的時間年均只有38.3天,kssd為6(暖和)的時間年均20～40d。Steadman對人體舒適度的研究表明,人類生活和工作最佳有效氣溫為17～24.9℃,對人體健康最有利的相對濕度在60%～70%之間；而對人體最適宜的風速為2 m/s。[17]甘肅藏區(qū)高原常年溫度低,濕度小,人體舒適度指數低,大部分時間感覺不舒服,在體育鍛煉的時候應注意保暖,選擇太陽落山較適宜,冬季日出晚,日落早,可做適當調整。

總之,時段、空氣污染物和氣象指數是影響體育鍛煉者健康的主要因素,Pearson相關系數分析結果顯示,PM10、S02和NO2之間均存在明顯的正相關,說明污染物之間具有一定的協(xié)同作用,其中NO2與SO2的相關性較強,相關系數為0.695。最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫、風速、平均氣壓等氣象因素與SO2和NO2兩種污染物之間均呈現顯著負相關,風速則與PM10呈現顯著正相關、能見度與PM10呈現負相關。[18]

6 結論與建議

6.1 結論

(1)甘肅藏區(qū)高原群眾體育鍛煉的時段大部分在早晨6:30-8:00,占總人數的75%。體育鍛煉場所主要以廣場和馬路邊為主,分別占63%和23%。鍛煉項目以有氧運動的跑、走為主,占總人數的54%,其次是羽毛球和廣場舞。

(2)甘肅藏區(qū)群眾體育鍛煉者認為PM10、SO2、NO2對體育鍛煉的影響程度分別是62%、41%、20%,認為溫度、濕度、氣壓、風速對體育鍛煉的影響分別是75%、12%、10%、27%,他們對PM10和溫度的認知度較高。

(3)甘肅藏區(qū)體育鍛煉監(jiān)測點2010～2013三年的SO2、NO2、PM10月均數據顯示,超過國家二級標準次數較多,其中SO2最大值為0.126 mg/m3,NO2最大值為0.189 mg/m3,PM10最大值為0.252 mg/ m3,日數據顯示,SO2、NO2、CO均在早晨8點左右出現峰值,早晨鍛煉會對呼吸系統(tǒng)的破壞較大。

(4)甘肅藏區(qū)高原地區(qū)的風冷指數WCI均在“極冷”以上,尤其是早晚較明顯,即使是夏天也不例外,皮膚暴露在外面容易發(fā)生凍傷。

(5)甘肅藏區(qū)大部分時間的Kssd指數為1(很冷)。Kssd為5(舒服)的時間年均只有38.3天, Kssd為6(暖和)的時間年均20～40d。人體舒適度指數低,大部分時間感覺不舒服。

6.2 建議

(1)基于甘肅藏區(qū)群眾體育鍛煉點監(jiān)測到PM10、SO2、NO2以及溫度、濕度、氣壓、風速的數據和人體生理特征,早晨群眾體育活動集中時段空氣污染指數高,下午17-19時段空氣污染指數最小,且機體激素的調節(jié)和酶的活性以及最大吸氧量均達到一個理想的最高值,為人體運動性能最強時段,體育鍛煉的時段應選擇時段在下午17-19點為宜。

(2)廣場和馬路邊為車流密集區(qū),SO2、NO2、CO在上下班時段均會出現高峰值,因此,體育鍛煉場所應盡量選擇像公園這種車流較少、遠離市區(qū)、空氣相對清新的環(huán)境下鍛煉。

(3)針對甘肅藏區(qū)高原地區(qū)WCI和Kssd值分布情況,選擇早晨進行鍛煉,容易發(fā)生凍傷,且不適宜老年人群。選擇下午17-19時較為合理,建議老年人群做好保暖措施或者盡量選擇室內鍛煉。

(4)根據甘肅藏區(qū)海拔高度和不同年齡的人群,選擇適宜的運動形式、合理的運動量和強度,制定科學的運動處方。如老人應盡量選擇運動量小的太極拳、散步等體育項目。

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Study on Mass Sports in Tibetan Plateau Areas: An Environmental Science Perspective

Using the methods of literature review,instrument measurement,questionnaire and mathematical statistics,this paper analyzed the status quo of Mass Sports in Tibetan Plateau Areas of Gansu Province.Based on air pollutants and meteorological index data from eight monitoring stations in Tibetan areas of Gansu province and National Standards,the paper conducted an environmental scientific analysis of the collected data.The results showed that:mass sport exercise in concentrated exercise periods in Gansu Tibetan areas,Indexes SO2, NO2,and PM10 all excess the normal standards in varying degrees,and wind speed,humidity,temperature, and pressure affect the human body workout.Recommendation:the relevant functional departments should strengthen the monitoring on air quality,offer guidance for the masses on doing physical exercises scientifically, choose appropriate physical exercise periods and develop appropriate exercise prescription.

Environmental Science；Tibetan Areas；Plateau；Physical Exercise

G812.4 Document code:A Article ID:1001-9154(2015)06-0028-06

G812.4

A

1001-9154(2015)06-0028-06

(編輯 孫君志)

10.15942/j.jcsu.2015.06.005

2013年度教育部人文社會科學研究青年基金項目(13YJC890049)；2014年度國家社科青年項目(14CTY014)。

高繼科,講師,研究方向:民族傳統(tǒng)體育研究,E-mail: gjkhwn1982@163.com。

甘肅民族師范學院民族體育文化研究所,甘肅合作747000

Institute of National Sports Culture,Gansu Nationalities Normal University,Hezuo Gansu 747000

2015-08-27