青藏高原大氣氧分壓及游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

查瑞波，孫根年，董治寶，余志康.陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 70062；2.華盛頓州立大學(xué)接待管理學(xué)院，華盛頓 普爾曼，9964-4750，美國(guó)

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青藏高原大氣氧分壓及游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

查瑞波1,2，孫根年1，董治寶1，余志康1
1.陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062；2.華盛頓州立大學(xué)接待管理學(xué)院，華盛頓 普爾曼，99164-4750，美國(guó)

摘要：青藏高原是我國(guó)近幾年生態(tài)和文化旅游的熱點(diǎn)地區(qū)，然而，特殊的高原環(huán)境是制約多數(shù)內(nèi)地游客高原旅游的主要障礙，因此，評(píng)價(jià)游客在不同高原地區(qū)的高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系到游客的健康和生命安全，對(duì)當(dāng)?shù)氐穆糜伍_(kāi)發(fā)和管理有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以青藏高原110座城市為研究對(duì)象，從生態(tài)地理學(xué)的視角出發(fā)，采用GIS技術(shù)方法分析了4種氧分壓與海拔高度的關(guān)系，并引入脆弱指數(shù)、損失指數(shù)和高原反應(yīng)概率對(duì)游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量的分析評(píng)價(jià)。結(jié)論如下，（1）隨著海拔的升高，氧分壓逐漸下降，二者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。（2）同一海拔高度，大氣氧分壓、可吸入氧分壓、肺泡氣氧分壓、動(dòng)脈血氧分壓依次呈從高到低排列，這一現(xiàn)象與人體呼吸作用對(duì)氧氣消耗的生理過(guò)程一致。（3）隨著海拔升高，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大，二者的散點(diǎn)關(guān)系呈現(xiàn)五級(jí)“階梯式”變化。百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，2 800 m以下，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.084 5%；2 800～3 200 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.334 6%；3 200～3 600 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小1.187 3%；3 600～4 400 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.432 5%；4 400～4 800 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小4.354 2%。（4）從空間特征上來(lái)看，青藏高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布具有明顯的區(qū)域差異性，高原反應(yīng)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域大致以地區(qū)行政中心縣市為核心向周邊輻射，在高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖中，中等風(fēng)險(xiǎn)級(jí)以上區(qū)域占青藏高原90%以上的面積。該研究可為內(nèi)地游客前往青藏高原地區(qū)進(jìn)行旅游活動(dòng)和當(dāng)?shù)芈糜尾块T進(jìn)行旅游安全管理提供重要科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高原氧分壓；高原反應(yīng)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；青藏高原

ZHA Ruibo,SUN Gennian,DONG Zhibao,YU Zhikang.Assessment of Atmospheric Oxygen Practical Pressure and Plateau Reaction of Tourists in the Qinghai-Tibet Plateau [J].Ecology and Environmental Sciences,2016,25(1):92-98.

青藏高原獨(dú)特的自然地理和人文環(huán)境造就了其豐富的旅游資源，由此對(duì)國(guó)內(nèi)外游客和旅游市場(chǎng)產(chǎn)生巨大的吸引力。然而由于高海拔、低氣壓產(chǎn)生的特殊生境，使眾多旅客對(duì)神秘的高原之旅望而卻步。本文在大量調(diào)查和資料分析的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了對(duì)人體高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究。高原反應(yīng)的研究最早起源于高原生態(tài)環(huán)境的研究，隨著高原旅游避暑、科考探險(xiǎn)等活動(dòng)的開(kāi)展，人們逐漸將視角轉(zhuǎn)移到人體高原反應(yīng)領(lǐng)域的研究（Hsu et al.，2015；Dipasquale et al.，2015）。許多研究表明隨著海拔高度的升高，大氣壓降低，大氣氧含量減少，這在不同程度上制約著人類的生產(chǎn)生活（羅祎存，1988；高登義，1999；長(zhǎng)安等，2007）。由于青藏高原不同海拔地區(qū)氧分壓的高低存在較大差異，初到高原地區(qū)的內(nèi)地游客極易產(chǎn)生各種高原反應(yīng)。趙名茶（1998）的研究指出青海南部低氧環(huán)境是阻礙其地區(qū)發(fā)展的首要因素，提出需特別關(guān)注高原低氧環(huán)境與人體健康關(guān)系的研究。周兆年（2003）、戴霄曄等（2006）的研究表明大氣壓隨海拔升高而降低是造成缺氧引起高原反應(yīng)癥狀的原因，嚴(yán)重低氧可危及人類生命，并指出占我國(guó)致死率前四位的心血管病、腦中風(fēng)、腫瘤和呼吸系統(tǒng)疾病都直接或間接與機(jī)體低氧有關(guān)。吳天一（1995；2012）對(duì)發(fā)生在青藏高原的各類型急、慢性高原病從流行病學(xué)、病理生理學(xué)和臨床學(xué)等方面作了較系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)藥物雖然可以有效的預(yù)防高原病的發(fā)生，但是有效控制危險(xiǎn)因素和提高人體高原習(xí)服能力才是防治的關(guān)鍵。因此，對(duì)于進(jìn)入高原的游客來(lái)說(shuō)，如何克服高原反應(yīng)，成為高原旅游風(fēng)險(xiǎn)研究的主要問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者Purkayastha et al.（1995）、劉峰貴等（2006）、薛華菊（2011）等人的研究中提出“階梯式”習(xí)服方法可促進(jìn)游客對(duì)高原反應(yīng)的適應(yīng)，趙海霞（2010）的研究發(fā)現(xiàn)高濃度葡萄糖對(duì)旅客急、輕癥高原病有很好的療效。這些研究對(duì)我國(guó)高原反應(yīng)治療技術(shù)的發(fā)展起了很大作用。綜上文獻(xiàn)不難發(fā)現(xiàn)，近年學(xué)者越來(lái)越關(guān)注有關(guān)高原反應(yīng)的研究，但以整個(gè)地理區(qū)域?yàn)楸尘埃到y(tǒng)評(píng)價(jià)青藏高原不同地區(qū)對(duì)人體高原反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)研究仍舊空白。

本文從生態(tài)地理學(xué)角度出發(fā)，以海拔高度為基礎(chǔ)，以青藏高原4種氧分壓的變化情況為主要參考，將4種氧分壓和人體高原反應(yīng)癥狀作為指標(biāo)因子對(duì)青藏高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行測(cè)定及評(píng)價(jià)，對(duì)青藏高原110個(gè)不同地區(qū)的高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行路空間區(qū)域劃分，以期為當(dāng)?shù)芈糜尾块T進(jìn)行旅游安全管理和游客進(jìn)入高原的安全準(zhǔn)備提供一定的參考。

1　數(shù)據(jù)來(lái)源、概念模型與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

本文以青藏高原為研究對(duì)象，通過(guò)中國(guó)氣象局和青海省、西藏自治區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒等對(duì)該區(qū)域110個(gè)地市的海拔、氣候等自然環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)收集。此外，利用內(nèi)地旅游團(tuán)入藏機(jī)會(huì)，對(duì)221人進(jìn)行了有關(guān)高原反應(yīng)癥狀的調(diào)查記錄，其中0～29歲104人，30～49歲81人，50～70歲36人，男性123人，女性98人。

1.2概念模型

本文構(gòu)建了一個(gè)高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合測(cè)評(píng)概念模型（圖1），包括海拔高度影響下的4種氧分壓和人體高原反應(yīng)表現(xiàn)出的主要癥狀。研究思路是以高原環(huán)境調(diào)查研究資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行相關(guān)和回歸分析，建立數(shù)學(xué)模型及散點(diǎn)關(guān)系圖。利用層次分析法對(duì)各指標(biāo)因子進(jìn)行權(quán)重分析，確定指標(biāo)權(quán)重及各指標(biāo)閾值。利用對(duì)數(shù)差值處理對(duì)脆弱指數(shù)相關(guān)指標(biāo)因子進(jìn)行初始標(biāo)準(zhǔn)化（鐘祥浩等，2008），如公式（2）；再對(duì)損失指數(shù)各指標(biāo)因子的初始數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化量化處理，如公式（4）。根據(jù)指標(biāo)因子的分配權(quán)重和初始標(biāo)準(zhǔn)化值可計(jì)算脆弱指數(shù)、損失指數(shù)。以海拔高度與4種氧分壓的關(guān)系散點(diǎn)圖的綜合分析和人體高原反應(yīng)癥狀為依據(jù)，對(duì)損失指數(shù)、脆弱指數(shù)、發(fā)生概率和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行等級(jí)劃分，對(duì)青藏高原的高原反應(yīng)建立起危險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)，揭示研究區(qū)域的高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布狀況，為內(nèi)地游客高原旅游提供參考。

圖1　高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合測(cè)評(píng)概念模型圖Fig.1　Conceptual model of the comperhensive evaluation of plateau reaction

1.3研究方法

1.3.1脆弱指數(shù)的計(jì)算

脆弱性原指主體抗外界干擾能力的高低、反映自身穩(wěn)定性的情況，即在外界環(huán)境發(fā)生改變后主體自身保持原有狀態(tài)的難易程度，本文中的脆弱指數(shù)反映了人體從平原進(jìn)入高原環(huán)境后，出現(xiàn)高原反應(yīng)癥狀的難易指數(shù)，計(jì)算公式：

式中：C為指標(biāo)因子分配權(quán)重，I為指標(biāo)因子的初始標(biāo)準(zhǔn)化值，F(xiàn)為脆弱指數(shù)。初始標(biāo)準(zhǔn)化值采用對(duì)數(shù)插值法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式：

式中：ai為實(shí)測(cè)值， Timax、 Timin為指標(biāo)因子的閾值。

1.3.2損失指數(shù)的計(jì)算

損失是指由于某種潛在危險(xiǎn)或意外事件造成的人身傷害或財(cái)產(chǎn)的減少，例如地震、洪水、泥石流等自然災(zāi)害。本文所述的損失指數(shù)反映了人體從平原進(jìn)入高原后，出現(xiàn)高原反應(yīng)的嚴(yán)重程度。計(jì)算公式：

式中：C為指標(biāo)因子分配權(quán)重，I為指標(biāo)因子的初始標(biāo)準(zhǔn)化值，T為損失指數(shù)。初始標(biāo)準(zhǔn)化值的計(jì)算公式：

式中：ai為實(shí)測(cè)值， Timax、Timin為指標(biāo)因子的閾值。

1.3.3高原反應(yīng)的發(fā)生率

依據(jù)游客實(shí)驗(yàn)調(diào)查數(shù)據(jù)得出不同海拔高度高原反應(yīng)的發(fā)生概率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1示。

表1　高原反應(yīng)的發(fā)生率Table 1　The incidence of the acute plateau reaction

1.3.4高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算

為了定量分析游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的大小，本文引入高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，它是指高原反應(yīng)發(fā)生的脆弱指數(shù)、損失指數(shù)和發(fā)生概率的一個(gè)綜合指數(shù)。計(jì)算公式：

式中：R為高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，F(xiàn)為脆弱指數(shù)，T為損失指數(shù)，P為發(fā)生概率。

2　大氣氧分壓隨海拔高度的變化

2.1近地層大氣壓、大氣氧分壓隨高度的變化

當(dāng)大氣相對(duì)于地面處于靜止?fàn)顟B(tài)，則某一點(diǎn)的氣壓值等于該點(diǎn)單位面積上所承受鉛直氣柱的重量。在靜力平衡條件下，Z1面上的氣壓P1和Z2面上的氣壓P2間的氣壓差應(yīng)該等于這兩個(gè)高度面間的薄氣柱重量（Z1＜Z2），即P2-P1=-ΔP= -ρg(Z2-Z1)=-ρgΔZ，式中負(fù)號(hào)表示隨高度增高，氣壓降低。若△Z趨于無(wú)限小，則上式可寫(xiě)成：-dP=ρgdZ。氣壓隨高度遞減的快慢取決于空氣密度ρ和重力加速度g的變化，重力加速度的變化量一般很小，因此氣壓隨高度的遞減的快慢取決于空氣密度（周淑貞等，1997；張彥博等，1996；蔣貴彥等，2011）。圖2中青藏高原大氣壓和大氣氧分壓隨海拔高度的增加而遞減，并且隨著海拔高度的持續(xù)增加，大氣壓和大氣氧分壓下降速度明顯減緩。由此可見(jiàn)，隨著海拔高度的上升，空氣稀薄，空氣中氧含量隨之減少，人們的高原反應(yīng)發(fā)生率會(huì)隨著海拔高度的增加而增加，高海拔對(duì)人類生存和旅游活動(dòng)形成了天然屏障。

圖2　海拔影響下大氣壓和氧分壓的變化Fig.2　The change of the atmospheric pressure and oxygen partialpressure under the influence of altitude

2.2青藏高原4種氧分壓隨海拔高度的變化

青藏高原平均海拔在3000 m以上，氧分壓的大小主要取決于海拔高度的變化。本文選取與人體呼吸的生理過(guò)程最為密切的4種氧分壓作為高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子，以百米海拔高度為變量x、4種氧分壓為因變量y1-4繪制關(guān)系散點(diǎn)圖，結(jié)果如圖3，隨著海拔高度x升高，大氣氧分壓y1下降，二者回歸方程：

圖3　海拔高度與4種氧分壓的關(guān)系Fig.3　The relation of the altitude and 4 kinds of oxygen partial pressure

在所實(shí)驗(yàn)的位置點(diǎn)即3200、3600、4400 m附近處，得到的氧分壓的統(tǒng)計(jì)值出現(xiàn)波動(dòng)，但變動(dòng)不大。隨著高度x升高，可吸入氧分壓y2下降，二者回歸方程：

在受到外界因素的干擾下，呈現(xiàn)一定的“階梯”下降趨勢(shì)，大致在2500～3200 m處可吸入氧分壓值下降趨勢(shì)趨于平緩， 在3200～3600 m處可吸入氧分壓下降最快。隨著高度x升高肺泡氣氧分壓y3下降，二者回歸方程：

其中兩個(gè)拐點(diǎn)分別在3200和4400 m處。從海平面到3200 m處，肺泡氣氧分壓下降速度最快，其次在3600m以上，而在海拔高度3200～3600 m，肺泡氣氧分壓下降速度減慢。隨著高度x升高動(dòng)脈血氧分壓y4下降，二者回歸方程：

從海平面到1500 m處，隨海拔的上升動(dòng)脈血氧分壓下降極快；在1500～3200 m處，動(dòng)脈血氧分壓下降減緩；在3200～3600 m處，下降加快；3600～4400 m及以上，動(dòng)脈血氧分壓下降趨勢(shì)平緩。

總之，隨著海拔高度的升高氧分壓降低，同一海拔高度處大氣氧分壓＞可吸入氧分壓＞肺泡氣氧分壓＞動(dòng)脈血氧分壓，之=這一現(xiàn)象正好與機(jī)體呼吸作用對(duì)氧氣消耗的生理過(guò)程相一致。

3　游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)算與分析

3.1高原反應(yīng)癥狀及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的確定

3.1.1人體高原反應(yīng)癥狀分析

從海平面地區(qū)進(jìn)入高原地區(qū)以后，由于高原大氣壓低，空氣稀薄，氧分壓低，加上寒冷干燥，在不同的海拔高度，人體會(huì)出現(xiàn)一系列不同程度的反應(yīng)癥狀，稱為高原反應(yīng)（曹禎吾等，1994）。研究表明，青藏高原高原反應(yīng)的主要癥狀發(fā)生頻率如表2所示。初入海拔3000 m時(shí)，人體出現(xiàn)高原反應(yīng)癥，如頭暈、頭痛等，利用藥物、綜合性鍛煉等方法有利于高原習(xí)服，適應(yīng)高原缺氧環(huán)境。登上更高海拔地區(qū)，一些體質(zhì)較好、適應(yīng)性較強(qiáng)的人群某些癥狀有所減輕。而超過(guò)3900 m海拔以后，大氣中氧分壓愈低，則機(jī)體缺氧程度也會(huì)相應(yīng)加重。

表2　典型不同海拔地區(qū)的高原反應(yīng)主要癥狀發(fā)生率Table 2　The incidence of the main symptoms of the acute plateau reaction in typical different altitude places

3.1.2人體高原反應(yīng)梯度分級(jí)

根據(jù)游客調(diào)查數(shù)據(jù)建立心率與海拔高度的回歸方程為：h=0.002x2+0.476x+61.68，R2=0.99，x為海拔高度，h為心率，心率的生理閾值為60～100 min-1；心率與呼吸頻率的回歸方程為：b=(23.542 h -641.16)/65.08，h為心率，b為呼吸頻率，呼吸頻率的生理閾值為16～20 min-1。動(dòng)脈血氧分壓作為人體的缺氧指標(biāo)，其正常范圍值為12.6～13.3 kPa。當(dāng)動(dòng)脈血氧分壓小于8 kPa時(shí)，可診斷為呼吸衰竭；6.67～8 kPa時(shí)，可認(rèn)為輕度呼吸衰竭；5.53～6.67 kPa時(shí)，可認(rèn)為中度呼吸衰竭；動(dòng)脈血氧分壓小于5.53 kPa時(shí)，可認(rèn)定為重度呼吸衰竭（徐飛等，2011；牟信兵等，2001）。本文選取青藏高原110座城市為研究對(duì)象，以海拔高度為自變量，通過(guò)方程（6）～（9）計(jì)算了4種氧分壓的值，一方面以動(dòng)脈血氧分壓生理指標(biāo)分級(jí)結(jié)果和人體高原反應(yīng)癥狀的發(fā)生頻率為依據(jù)，另一方面以4種氧分壓隨海拔高度的變化散點(diǎn)圖為依據(jù)，得出各種氧分壓和高原反應(yīng)常見(jiàn)癥狀的臨界值及其梯度分級(jí)，結(jié)果如表3所示。

表3　4種氧分壓和高原反應(yīng)癥狀的梯度分級(jí)Table 3　The classification of 4 kinds of oxygen partial pressure and main plateau reaction norms

3.2高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)

青藏高原旅游資源豐富，然而低氧環(huán)境造成的高原反應(yīng)嚴(yán)重影響著人們高原旅游的質(zhì)量。為了定量分析青藏高原游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的大小，本文利用表3計(jì)算結(jié)果，根據(jù)公式（1）～（4）測(cè)算人體高原反應(yīng)的脆弱指數(shù)和損失指數(shù)，其中由層次分析法得出4種高原氧分壓分配權(quán)重值分別為0.333、0.333、0.176、0.167，將脆弱指數(shù)和損失指數(shù)按照海拔梯度予以賦值：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0。由公式（5）計(jì)算急、慢性高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表4所示：海拔越高脆弱指數(shù)、損失指數(shù)越小，說(shuō)明高原氧分壓環(huán)境越差，人體出現(xiàn)高原反應(yīng)癥狀越容易并且所承受高原反應(yīng)的損失越嚴(yán)重；海拔升高，急、慢性高原反應(yīng)癥狀發(fā)生概率增大，并且急性的發(fā)生概率大于慢性；海拔上升，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大，最高達(dá)到90.21%。海拔3500 m及以上地區(qū)高原反應(yīng)指數(shù)迅速增大，海拔在4500 m以上地區(qū)高原反應(yīng)指數(shù)近40%，表明此海拔高度可以作為高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警界限，因此建議在海拔3000 m以上地區(qū)應(yīng)為旅客提供供氧服務(wù)設(shè)施。

表4　高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)及分級(jí)Table 4　Plateau reaction risk index and its classification

3.3游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)分析

青藏高原極端的低氧環(huán)境抑制了人們高原旅游的熱情，也阻礙了青藏高原旅游業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。高海拔、低氣壓形成的低氧分壓環(huán)境給人體的呼吸等系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，進(jìn)而出現(xiàn)高原反應(yīng)的癥狀。

3.3.1高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)與海拔高度分析

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高原反應(yīng)出現(xiàn)的根本原因是高海拔、低氣壓，但最主要的影響因子是海拔高度。為了解釋海拔高度與高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的關(guān)系，本文以百米海拔高度為橫坐標(biāo)，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制二者之間相關(guān)關(guān)系散點(diǎn)圖。如圖4所示，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)隨著海拔高度的變化呈現(xiàn)“階梯式”上升的趨勢(shì)。回歸方程為：y=0.1577x2-7.6945x+94.793，R2=0.908，x為海拔高度，y為高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。第一階梯，海拔高度2800 m以下，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最小，模擬的回歸方程：y=0.0845x-2.1842，R2=0.979；第二階梯，海拔高度2800～3200 m，該階段高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)略有升高，但上升趨勢(shì)不大明顯，模擬的回歸方程：y=0.3346x-6.3113，R2=0.926；第三階梯，海拔高度3200～3600 m，該階段高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)隨海拔高度的變化呈明顯的上升趨勢(shì)。并在該階段內(nèi)隨著風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的增加，呈現(xiàn)一種“波動(dòng)式”的變化趨勢(shì)，模擬的回歸方程：y=1.1873x-23.782，R2=0.921；第四階梯，海拔高度3600～4400 m，該階段高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相對(duì)較高但是上升幅度不是很大，大致在3600 m處出現(xiàn)“跳躍式”上升變化，模擬的回歸方程：y=0.4325x+19.806，R2=0.979；第五階梯，海拔高度4400～4800 m，在4400 m處出現(xiàn)第二次突變，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)達(dá)到達(dá)到最高值，該階段高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)隨海拔高度的變化呈上升趨勢(shì)，模擬的回歸方程：y=4.3542x-118.76，R2=0.937。

圖4　海拔高度與高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的關(guān)系圖Fig.4　The relation of the altitude and plateau reaction risk index

3.3.2高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分析

根據(jù)高原反應(yīng)綜合指數(shù)計(jì)算結(jié)果，青藏高原所選樣本城市的高原反應(yīng)綜合指數(shù)介于0%～90.21%之間，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越高表明高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)越大。為了便于評(píng)價(jià)，利用ArcGIS 9.3中的空間分析工具按上述分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)界定。如圖5所示，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布具有明顯的區(qū)域差異性：Ⅰ級(jí)為高原反應(yīng)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，海拔高度在2500～2800 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)在0%～0.19%之間。主要分布在雅魯藏布江下游流域和青海省北部地區(qū)，四川省西部屬青藏高原的區(qū)域呈點(diǎn)帶狀，高原反應(yīng)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積小。從空間特征上來(lái)看，高原反應(yīng)低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，大致以地區(qū)行政中心縣市為中心，在青海省北部，四川省呈點(diǎn)狀分布而在雅魯藏布江下游流域呈點(diǎn)狀分布，共同形成高原反應(yīng)的低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

圖5　高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布Fig.5　The spatial distribution of the plateau reaction risk

Ⅱ級(jí)為高原反應(yīng)較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，海拔高度在2800～3200 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)在0.20%～4.35%之間。主要分布在雅魯藏布江下游流域和青海湖流域，四川和云南屬青藏高原的區(qū)域。高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積較小，包括西藏、四川、云南的極小部分，而在青海省其主要分布在青海湖流域。從空間特征上來(lái)看，高原反應(yīng)較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，大致以地區(qū)行政中心縣市為中心，在青海省沿青海湖呈環(huán)狀分布，而在其他省份則呈零星點(diǎn)狀帶分布。

Ⅲ級(jí)為高原反應(yīng)中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，海拔高度在3200～3600 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)在4.36%～18.40%之間。主要分布在西藏自治區(qū)東部和青海省東南、東北及北部大部分地區(qū)，四川省西部屬青藏高原的區(qū)域。高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積約占西藏自治區(qū)的25%，占青海省30%，四川省屬青藏高原部分的大部分。從空間特征上來(lái)看，高原反應(yīng)中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，大致以地區(qū)行政中心縣市為中心，在空間上呈面狀分布。

Ⅳ級(jí)為高原反應(yīng)較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，海拔高度變化范圍在3600～4400 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)在18.41%～38.61%之間。主要分布在西藏自治區(qū)西部的一小部分、北部、中部、南部和青海省的西南部。高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積約占西藏自治區(qū)的20%，占青海省20%，及四川省的極小部分。從空間特征上來(lái)看，高原反應(yīng)較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，大致以地區(qū)行政中心縣市為中心，連接起來(lái)沿高原反應(yīng)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域呈環(huán)帶狀分布。

Ⅴ級(jí)為高原反應(yīng)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，海拔高度的范圍在4400～4800 m，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)在38.62%～90.21%之間。主要分布在西藏自治區(qū)西部、北部和青海省的西南部。高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積大約占西藏自治區(qū)面積的50%左右，占青海省面積的20%左右。從空間分布特征看，高原反應(yīng)的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域大致以地區(qū)行政中心縣市為核心向周邊輻射。

4　結(jié)論

本文以青藏高原110座城市為研究對(duì)象，分析了青藏高原大氣氧分壓空間分布，并對(duì)各地游客高原反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定量的分析評(píng)價(jià)，結(jié)論如下：

首先，隨著海拔高度的升高，大氣氧分壓降低，同一海拔高度，大氣氧分壓＞可吸入氧分壓＞肺泡氣氧分壓＞動(dòng)脈血氧分壓，這一現(xiàn)象正好與機(jī)體呼吸作用對(duì)氧氣消耗的生理過(guò)程相一致。

其次，青藏高原地區(qū)，大氣氧分壓值的大小取決于海拔高度的變化，海拔升高，氧分壓下降，二者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性變化。隨著海拔高度的上升，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)逐漸增大，二者的散點(diǎn)關(guān)系圖呈現(xiàn)出“階梯式”或者說(shuō)是“跳躍式”變化現(xiàn)象。在2800 m以下，百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.0845%；在2800～3200 m，百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.3346%；在3200～3600 m，百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小1.1873%；在3600～4400 m，百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小0.4325%；在4400～4800 m，百米海拔每變動(dòng)一個(gè)單位，高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增大或減小4.3542%。

最后，根據(jù)高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算結(jié)果，青藏高原反應(yīng)綜合指數(shù)介于0%～90.21%之間，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)越高表明高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)越大。青藏高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布具有明顯的區(qū)域差異性，高原反應(yīng)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域大致以地區(qū)行政中心縣市為核心向周邊輻射。在高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖中，中等風(fēng)險(xiǎn)級(jí)以上區(qū)域占青藏高原面積90%以上。

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Assessment of Atmospheric Oxygen Practical Pressure and Plateau Reaction of Tourists in the Qinghai-Tibet Plateau

ZHA Ruibo1,2,SUN Gennian1,DONG Zhibao1,YU Zhikang1
1.College of Tourism and Environment,Shaanxi Normal University,Xi’an 710199,China; 2.School of Hospitality Business Managements,Washington State University,Pullman WA,99164-4742,USA

Abstract:The Qinghai-Tibet Plateau is an hot tourism destination for ecological and cultural tourists from inland China.However,the special geographical environment of the plateau become a major obstacle to restrict many low-land residents to travel to The Qinghai-Tibet Plateau.This article selects 110 cities in the Qinghai-Tibet Plateau as research objects,conducts comprehensive filed experiments in the perspective of medical geography to analyze the relation of the altitude and 4 kinds of partial oxygen pressures.The research carries on the quantitative method and GIS technique to evaluate the plateau reaction risk of the tourists from low-altitude places.The conclusion shows:(1) With the altitude increasing,the partial oxygen pressure decrease gradually,and the correlation between altitude and oxygen partial pressure is negative.(2) At the same elevation,Atmospheric oxygen partial pressure,respirable oxygen partial pressure,alveolar oxygen partial pressure,and arterial oxygen pressure is line in turn from high to low.It is same to the breathing function of human body oxygen consumption physiological process.(3) As the altitude rises,the plateau reaction risk increases.The relationship curve shows like “5 steps”.(4) From the spatial aspect,the core of each altitude reaction risk level is always to be bigger cities.The results of this paper are helpful to the local governments and low-land tourists to have a deeper understanding of plateau reaction risk and learning how to avoid or manage the risk.

Key words:plateau oxygen partial pressure; plateau reaction; risk assessment; Qinghai-Tibet Plateau

收稿日期：2015-11-02

*通信作者：孫根年（1961年生），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事生態(tài)環(huán)境與旅游危機(jī)管理等研究。E-mail:gnsun@snnu.edu.cn

作者簡(jiǎn)介：查瑞波（1989年生），男，博士研究生，主要從事生態(tài)環(huán)境與旅游風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等研究。E-mail:rbzha@snnu.edu.cn

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（12BJY131）；國(guó)家支撐計(jì)劃課題（2014BAD15B02）；國(guó)家留學(xué)基金項(xiàng)目（201506870028）

中圖分類號(hào)：X820

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-5906（2016）01-0092-07

DOI:10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.01.013

引用格式：查瑞波,孫根年,董治寶,余志康.青藏高原大氣氧分壓及游客高原反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2016,25(1):92-98.