李加鵬
(福建中醫(yī)藥大學體育部,福建 福州 350122)
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PM2.5對室外體育鍛煉群體的危害及對策研究*
李加鵬
(福建中醫(yī)藥大學體育部,福建 福州 350122)
PM2.5的組成成分復雜多變且易受季節(jié)、氣候的影響,長時間暴露在PM2.5高濃度區(qū)域內(nèi)極易誘發(fā)機體在心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、泌尿生殖系統(tǒng)產(chǎn)生炎癥性病變,嚴重者引發(fā)細胞突變誘發(fā)癌癥.針對室外體育鍛煉的群體特征結(jié)合PM2.5組成成分、濃度變化規(guī)律以及致病機理,提出在合理的時間段內(nèi)采取中低強度的運動形式進行鍛煉,采取主動防護措施,遠離PM2.5高濃度區(qū)域,在節(jié)能減排的基礎上實現(xiàn)監(jiān)控資源信息共享和完善法律法規(guī)建設,增強室外體育鍛煉群體的健康安全意識,最大限度地減少PM2.5對室外體育鍛煉群體的危害.
PM2.5;室外體育鍛煉群體;危害;預防
目前我國城市空氣中可吸入顆粒污染物超標情況嚴重,華北、東北地區(qū)尤為突出,2015年11月北方地區(qū)開啟室內(nèi)供暖后,遼寧、吉林等地出現(xiàn)持續(xù)的污染天氣,多地區(qū)達到六級嚴重污染度.依據(jù)PM2.5的監(jiān)測報告,11月8日,沈陽多地PM2.5超過1000μg /m3,局地PM2.5指數(shù)超過1400μg /m3[1].聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署在2012年公布的《全球環(huán)境展望5》的數(shù)據(jù)中指出,全球每年有與顆粒物污染有關的過早死亡病例近200萬;《美國國家科學院院刊》(PNAS)的研究報告中稱,因為空氣環(huán)境的污染人類的平均壽命很可能已經(jīng)縮短了5年半[2].室外體育鍛煉特別是PM2.5處于高濃度時間段,高濃度地段或靠近PM2.5產(chǎn)生源的鍛煉群體則完全暴露在其內(nèi),機體受到的侵害程度最大,在吸入后能長期附著在肺壁上,隨著時間的推移可以滲透到肺部組織的深處引起肺炎、肺氣腫、哮喘乃至肺癌,進一步導致心肺功能受影響引發(fā)功能性減退、衰竭,使得高污染區(qū)域內(nèi)呼吸道疾病患者數(shù)量急劇增多、心肺病死亡人數(shù)暴漲的現(xiàn)象發(fā)生,與其鍛煉健身的目的相反而對機體有害無利.
1.1PM2.5的組成
2013年2月全國科學技術名詞審定委員會正式把PM2.5的中文名稱命名為細顆粒物,從物理學角度是指空氣動力學直徑≤2.5μm的大氣顆粒物[3],與大氣中的大顆粒物相比,PM2.5具有單顆粒直徑小,分布的面積廣,懸浮停留時間長,易受天氣因素影響,受風向作用輸送距離遠,易附帶有毒、有害物質(zhì)等的特性.其組成成分復雜,常富集空氣中的硝酸鹽、硫酸鹽、元素碳(EC)、有機碳(OC)、鈉鹽(Na+)、銨鹽等[4],另外還包含有毒有害物質(zhì),如Pb、As、Cr以及多環(huán)芳烴(PAHs)等物質(zhì),它能較長時間懸浮于空氣中,濃度越高,就代表空氣污染越嚴重,對機體的損害程度越高.近年來大量流行病學研究資料表明,大氣中的PM2.5與當前老年人的日死亡率呈正相關,相比酗酒、肥胖等其它心血管疾病,PM2.5對社會的危害更大[5~7].
1.2PM2.5的來源
國際癌癥研究機構(gòu)(IARC)負責人克里斯托弗·懷爾德在法國里昂的報告中明確指出,PM2.5為致癌物.由于其顆粒的微小特征,在機體進行呼吸時PM2.5可通過呼吸氣流到達呼吸系統(tǒng)的末端,隨著氣體的交換慢慢沉積在呼吸道管壁上,對器官黏膜的功能構(gòu)成影響如降低氣管膜的分泌功能,阻礙殺菌、抗毒功效,部分還會滲透過氣血屏障繼續(xù)破壞其它臟器等[1,3,4];另外一方面,由于大氣中的PM2.5還攜帶由人為因素排放的放射性物質(zhì)和有毒物質(zhì),在進行氣體交換時這些物質(zhì)可以直接通過脈管系統(tǒng),隨著血液循環(huán)系統(tǒng)直接或間接地引發(fā)心血管系統(tǒng)的病變,嚴重者可誘發(fā)心肌產(chǎn)生氧化應激反應和前炎性反應,產(chǎn)生心肌缺血癥狀,從而增加了心血管疾病的發(fā)病機率與心血管疾病的死亡率,以往的研究也表明:機體長期處于PM2.5濃度較高的環(huán)境內(nèi)時,其死亡風險幾率便會大幅上升[9].
研究表明,PM2.5顆粒物直徑在5~10μm之間絕大部分會被上呼吸道阻滯,直徑<5μm的顆粒物大部分可以進入到細支氣管和肺泡,當直徑<2.5μm時,顆粒物幾乎全部進入肺泡中.室外體育鍛煉群體在進行鍛煉時,心肺功能會在短時間內(nèi)迅速調(diào)動起來,主要表現(xiàn)在肺通氣、肺換氣量、心臟脈搏跳動次數(shù)、心泵血量以及流經(jīng)肺內(nèi)氣血屏障的毛細血管血量急劇增加,相應的對PM2.5的吸入量也會增加,受到的危害也就更大.本研究主要對PM2.5對室外體育鍛煉群體的呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、癌變及泌尿生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、致癌等影響進行分析總結(jié).
3.1PM2.5誘發(fā)室外體育鍛煉群體的心血管系統(tǒng)病變
一項在東京的調(diào)查顯示,由汽車排放引起的PM2.5的大氣含量每增加10μg /m3,涉及心血管相關疾病的死亡率便會增加12.7%[10],美國癌癥協(xié)會與“哈佛六城市研究”的聯(lián)合研究得出,PM2.5每提高10μg /m3心臟病、冠心病死亡率將提高12%~14%[11].室外鍛煉群體的鍛煉時間基本為早晚兩段,早晨時的心臟交感神經(jīng)興奮性較高,冠狀動脈張力也較高,再加上PM2.5中的毒性物質(zhì)的作用,導致中老年鍛煉群體在6時至12時的時間段內(nèi)心血管病發(fā)病率最高;室外鍛煉群體在進行體育鍛煉時,肺部血流量、肺通氣量一時間急劇增加,PM2.5中含有的Pb、As、Cr以及多環(huán)芳烴(PAHs)等物質(zhì)通過氣血屏障進入到血液中,部分有害物質(zhì)可引起血液中纖維蛋白原增多,凝血因子含量增加,導致血液粘稠度提高,同時還降低了血紅蛋白攜帶氧的能力,導致機體供氧量不足,嚴重時產(chǎn)生心腦供氧不足引發(fā)心血管疾?。黄浯窝褐欣w維蛋白原的增多,外源性凝血因子含量提高,再加上附有重金屬部位的血管內(nèi)壁極易受損,導致皮下的纖維蛋白裸露變粗糙,血液中的血小板、纖維蛋白等就極易附著在血管壁上形成血栓;另外PM2.5中含有的有毒重金屬對自主神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響,直接作用于肺神經(jīng)反射弧、心肌離子通道[11],導致心臟自主神經(jīng)控制的失衡,出現(xiàn)血壓升高、心率加快,大大增加了室外鍛煉群體中老年鍛煉群體的心腦血管發(fā)病及死亡率.
3.2PM2.5誘發(fā)室外體育鍛煉群體的呼吸系統(tǒng)炎癥性損傷
室外鍛煉群體特別是處于高PM2.5濃度下鍛煉的群體,其呼系統(tǒng)在進行氣體交換時會吸入大量含有各類成分的氣體到呼吸系統(tǒng)中,相對上呼吸道來講下呼吸道受PM2.5的危害會更大:PM2.5中的有毒成分如致病細菌、病毒、附著有重金屬的塵埃在進入下呼吸道及肺泡時,隨著氣體交換附著在管壁上后,直接或間接地作用于管網(wǎng)壁及肺泡上的上皮細胞、巨噬細胞,從而導致上皮及其間質(zhì)增生,加速肺上皮細胞的纖維化,肺泡的自身張力降低或消失,機體靜脈血流經(jīng)纖維化后的肺泡時無法進行氣體交換,同時纖維化促使組織增厚,最終導致呼吸系統(tǒng)局部免疫系統(tǒng)能力下降,誘發(fā)炎癥的產(chǎn)生[12];另外由于在進行鍛煉時機體進行的均為較深度的呼吸,這就加速了含有PM2.5大氣的吸入,氣體中含有的各種有毒成分進入到肺泡后長時間會引起的肺組織炎癥因子的快速釋放和生化成分的改變,呼吸道中的分泌物便會增加,咳嗽、肺喘、膿痰等臨床癥狀就會表現(xiàn)出來;再次肺泡的巨噬細胞在顆粒物吸入后會將這些外界顆粒物吞噬掉,同時釋放出活性氧自由基,而這些自由基可使血清抗蛋白酶的活性降低,間接地增強了細胞膜的通透性,對PM2.5有毒顆粒的過濾清除能力大大降低,從而易引發(fā)肺部呼吸道炎癥性損傷或其它生理性病變[1].
3.3PM2.5對室外體育鍛煉群體免疫系統(tǒng)的影響
人體的免疫系統(tǒng)是應對病毒、污染物、細菌入侵以及清除異物減少內(nèi)環(huán)境波動的重要“武器”,但是當免疫系統(tǒng)功能亢進時反而會對自身組織、器官造成傷害.PM2.5中含有的有毒有害物質(zhì)在進入呼吸系統(tǒng)時,會受到呼吸道粘膜上纖毛的阻擋并在管道壁分泌粘液的作用下得以清除,但仍有部分會到達肺泡,此時的肺泡內(nèi)巨噬細胞在顆粒物吸入后會將這些外界顆粒物吞噬掉,同時釋放出大量的活性氧自由基,可使血清抗蛋白酶的活性降低,間接地增強了細胞膜的通透性,持續(xù)吸入的PM2.5有害物質(zhì)便會通過氣血屏障進入到淋巴液中,促使淋巴結(jié)快速接受外界淋巴瘤、淋巴細胞性白血病和惡性組織細胞病等及其他惡性腫瘤的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移如肺癌、胃癌和乳腺癌等.入侵物質(zhì)的抗原刺激,產(chǎn)生抗原特異性的免疫反應.在清除異物的同時也會引起淋巴結(jié)腫大,良性的淋巴結(jié)腫大可自行消失,如果是淋巴結(jié)持續(xù)性進行性腫大,很可能會誘發(fā)淋巴瘤、惡性組織細胞病以及淋巴細胞性白血病,嚴重的惡性淋巴結(jié)腫瘤還會轉(zhuǎn)移誘發(fā)諸如癌變的其它臨床疾病如乳腺癌、胃癌、肺癌等.
3.4PM2.5對室外體育鍛煉群體泌尿生殖系統(tǒng)的影響
汽車等交通工具及化工廠排放氣體中含有多種有機多環(huán)芳烴類,其顆粒物中還富含各類重金屬鉛、鎳、汞、鎘等,這類有毒顆粒會在呼吸過程中直接透過肺的氣血屏障進入到血液循環(huán)中,在人體肝代謝的作用下部分會排出體外,但也有其中一部分未經(jīng)肝臟的生物化學轉(zhuǎn)換而隨著血液循環(huán)進入到人體的生殖系統(tǒng)中,直接或間接地作用于生殖系統(tǒng)產(chǎn)生危害.研究發(fā)現(xiàn)PM2.5作用于生殖系統(tǒng)時,會引起睪丸組織內(nèi)的各種氧化酶活性降低,還會使可以與重金屬、自由基等結(jié)合的繼而轉(zhuǎn)化有害毒物的谷胱甘肽含量降低,導致各類生殖系統(tǒng)疾病的發(fā)生,致使生殖能力下降.另外PM2.5中含有多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì),在妊娠過程中可通過母體直接傳輸給胎兒,嚴重時會導致胎兒死亡率增加.PM2.5對大鼠睪丸組織影響的相關研究表明,PM2.5對大鼠睪丸組織各倍體細胞的比例以及大鼠睪丸細胞周期都會產(chǎn)生顯著的影響[13].
3.5PM2.5對室外體育鍛煉群體致癌分析
最近幾年內(nèi)肺癌的高發(fā)與PM2.5污染日趨嚴重密不可分.多項研究表明,交通工具尾氣及化工廠排放物中含有的多環(huán)芳烴類如烷化劑、多環(huán)芳香烴類化合物、氨基偶氮類、亞硝胺類以及各類重金屬鉛、鎳、汞、鎘等致畸性和致突變物質(zhì),極易導致機體內(nèi)DNA損傷及惡性腫瘤的產(chǎn)生[14].PM2.5對機體致癌物質(zhì)主要來源呼吸系統(tǒng),當室外體育鍛煉群體在吸入含有大量致癌物質(zhì)的大氣時,對肺部的影響首當其沖.由PM2.5引發(fā)肺癌的具體作用機制主要體現(xiàn)在肺內(nèi)組織細胞對污染顆粒物的免疫反應致使抑制癌基因減少[15,16],增加了室外體育鍛煉群體癌變幾率,使該群體更易感染癌癥;另外因外界污染物的入侵導致局部組織的細胞失去對其生長的正常周期的調(diào)控,導致局部組織異常增生分裂,再加上免疫系統(tǒng)在清除入侵異物時產(chǎn)生的活性氧自由基會對基因構(gòu)成損傷,引起細胞突變,也是PM2.5誘發(fā)癌變的因素之一.
4.1鍛煉時選擇合理的時間段
在對室外體育鍛煉群體的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),該群體的鍛煉時間段主要集中在清晨(5:30~8:30)和傍晚(18:00~21:00),兩時間段內(nèi)約占調(diào)查者總數(shù)的85.3%,由此可見室外體育鍛煉群體的鍛煉時間相對集中.在對大氣顆粒污染物PM2.5的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn),整體來看大氣PM2.5濃度具有日變化的規(guī)律,即在白天的早晚時間段濃度均高于其它時間段,日變化規(guī)律在夏季表現(xiàn)尤為突出;季節(jié)性規(guī)律主要表現(xiàn)在冬季PM2.5濃度高于其它季節(jié),且冬季的夜晚濃度高于白天,夏季夜晚濃度低于白天,形成PM2.5濃度變化規(guī)律的主要原因是人為因素與氣象因素相互作用的結(jié)果[9].在其它外加因素不變的情況下依據(jù)PM2.5的濃度變化規(guī)律合理地選擇鍛煉時間段,盡可能將運動時間集中在PM2.5濃度的低時間段或低谷期如下午的13:00~15:00,夏季在19:00~21:00,盡量避開PM2.5的高濃度時間段,以減少室外體育鍛煉群體PM2.5氣體的呼入,最大限度地降低PM2.5對機體的危害.
4.2鍛煉時的運動強度與運動形式
室外體育鍛煉群體的年齡段分布相對集中,其中60歲以上年齡段約占48.4%,45~59歲年齡段約為23.7%,18~44歲年齡段約占18.6%,其余年齡段約為9.3%,統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)45歲以上的中老年人室外鍛煉群體比例高達72.1%,中老年群體身體抵抗力較青壯年差,易受PM2.5顆粒污染物的影響產(chǎn)生病變或誘發(fā)其它并發(fā)癥.針對年齡段分布的情況,結(jié)合中老年人身體素質(zhì)特點,鍛煉時的運動強度以中低強度為主,心率運動強度監(jiān)測不宜超過150次/min,以120~130次/min為宜.運動形式主要采用傳統(tǒng)的健身項目如:太極拳、氣功、保健按摩操和八段錦,也可進行諸如快步走、慢跑、游泳、登山、散步、騎自行車等其它低運動強度的運動形式.需要特別注意的是要根據(jù)老年人自身的健康狀況,本著安全第一的思想,因人而異、循序漸進、持之以恒的原則進行體育鍛煉,盡量避免做身體對抗性強、速度快、負重大的運動項目.
4.3鍛煉時遠離排放源及PM2.5高濃度區(qū)域
按正常呼氣換氣比例來講,室外體育鍛煉群體在PM2.5污染物高濃度區(qū)域鍛煉時會比低濃度區(qū)域的污染物吸入量高,因此合理避開PM2.5的高濃度區(qū)或污染排放源是減少PM2.5污染物吸入的最有效途徑之一.故室外體育鍛煉群體在選擇鍛煉場所時盡量避開如化工廠、電廠附近及交通繁忙的路邊街道、易揚塵區(qū)等,盡量選擇在公園、樹林或者在綠色植被較多的景區(qū)廣場,并結(jié)合PM2.5在不同季節(jié)不同時間段的濃度變化如霧霾天、沙塵天氣主動變換練習區(qū)域,遠離PM2.5的高濃度區(qū)域,在吸入源頭方面減少PM2.5對機體的影響.
4.4鍛煉時主動采取防范措施
防止PM2.5的有效措施就是減少吸入量,如在PM2.5的高濃度區(qū)域時佩戴適合自己的專業(yè)防塵口罩,其中級別不低于KN90、KN95,并及時更換濾片,防止過長時間使用后過濾能力降低;其次主動清除肺內(nèi)PM2.5污染物,在日常生活中適當服用清肺降火的茶飲,如桐參茶、桔梗茶、桔梗湯、蜂蜜水等,以達到祛痰止咳、潤肺除燥、健脾補腎、清火濾肺塵的功效,增強機體的排毒能力,及時有效地清除肺內(nèi)PM2.5顆粒物等有害物質(zhì);再次適量補充機體所需的維生素,如維生素A有助于維持免疫系統(tǒng)功能正常,臨床醫(yī)學上經(jīng)常用于呼吸道感染、肺氣腫癥狀的治療;最后主動防范措施還包括的機體體表的清洗,多開窗通風,不吸煙特別注意防范二手煙的吸入等等.
4.5健全大氣PM2.5的檢測與社會公共信息資源的共享
針對PM2.5的危害與現(xiàn)狀,實時地監(jiān)測與信息發(fā)布勢在必行.早在2012年10月《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》[17]頒布后國內(nèi)就已建成195個PM2.5監(jiān)測站點的調(diào)試工作,其中138個站點正式發(fā)布數(shù)據(jù)[18,19];經(jīng)過三年的進一步發(fā)展與健全,截止2015年1月全國共有338個地級市共設置1436個PM2.5監(jiān)測點位,將全部開展空氣質(zhì)量新標準監(jiān)測,所有點位與中國環(huán)境監(jiān)測總站空氣質(zhì)量信息發(fā)布平臺聯(lián)網(wǎng),自2016年1月1日起,以上各地都要按照新標準監(jiān)測和評價環(huán)境空氣質(zhì)量,并向社會逐點實時發(fā)布監(jiān)測結(jié)果.另外一方面針對室外體育鍛煉群體的活動地點和社會公共信息平臺,通過廣播電視、報紙、網(wǎng)絡、公共場所播報、手機等多媒介系統(tǒng),實現(xiàn)PM2.5信息的共享,以簡明扼要的信息內(nèi)容告知民眾,并結(jié)合實時的PM2.5狀況是否適合室外鍛煉給出建議性參考等.
4.6減少PM2.5排放源
PM2.5的排放源主要有兩個,分別是自然源和人為源,自然源如火山灰、森林大火、沙塵暴、揚塵、真菌、孢子、細菌、花粉等自然現(xiàn)象很大程度上難以控制;另一方面是人為源,如工業(yè)生產(chǎn)、供熱、發(fā)電等過程中燃煤與燃氣的排放物,秸稈,爆竹,烹飪等產(chǎn)生的煙塵,各類交通工具等內(nèi)燃機燃料燃燒后的尾氣排放物等.相對自然源來講,人為源成為減少PM2.5排放的主要方向,具體措施諸如關閉整改排放污染嚴重的化工企業(yè),加強綠色出行的宣傳,鼓勵公共交通、騎行、步行,實行限行限速對交通車輛進行管制等,減少PM2.5的人為排放.
4.7加強PM2.5相關法制法規(guī)的建設與監(jiān)管
目前國內(nèi)涉及PM2.5的相關法律法規(guī)及標準主要有《中華人民共和國大氣污染防治法》;《中華人民共和國環(huán)境保護法》;《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)》;《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》;《飲食業(yè)油煙排放標準》;《煙花爆竹4項強制性國家標準》等法律法規(guī)條文.監(jiān)管方面部分法規(guī)實行強制性措施,如《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)》,實行排放不達標不能上路;《煙花爆竹4項強制性國家標準》,實行不達標不能出售,并對焚燒秸稈等空性污染行為實行衛(wèi)星遙控監(jiān)測等具體措施.但是現(xiàn)實生活中違規(guī)排放現(xiàn)象仍大量存在,再加上全球氣候的變化,PM2.5的污染現(xiàn)狀及管制仍不容樂觀,因此在制定新的法律法規(guī)的過程中應設置高標準,處罰從嚴化,不僅僅限于經(jīng)濟上更多地應與刑法處罰相結(jié)合,徹底打消違規(guī)排放者的投機心理.
1)PM2.5大氣污染日趨嚴重,并呈現(xiàn)季節(jié)性、時段性、區(qū)域性的變化特征,同時具有影響時間長、波及范圍廣、社會危害大的特性,節(jié)能減排,防控大氣顆粒物勢在必行.
2)室外體育鍛煉群體受PM2.5的影響,在呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)以及炎癥性損傷等方面易產(chǎn)生病變,室外體育鍛煉群體的健康安全防范意識亟需加強和提高.
3)針對PM2.5不同成分對機體的產(chǎn)生的不同影響以及相關的致病機理進行醫(yī)療衛(wèi)生方面的對策性研究,在日常生活中采取行之有效的排毒手段與方法,減少PM2.5對室外體育鍛煉群體的影響.
4)室外鍛煉群體應依據(jù)官方PM2.5監(jiān)測數(shù)據(jù),鍛煉時采取盡量遠離PM2.5污染源健身場所,在PM2.5濃度較低的時間段采用中低的運動強度的運動形式進行鍛煉.
5)健全大氣PM2.5的檢測與社會公共信息資源的共享,對PM2.5預防措施的相關知識進行普及宣傳,提高室外體育鍛煉群體對PM2.5危害的認識.
6)PM2.5大氣污染對地區(qū)經(jīng)濟、人身健康、生活環(huán)境等影響巨大,相關法規(guī)制定與建設應本著高標準、高要求、從嚴處理查辦的思想,做到有法可依、有法必依、執(zhí)法必嚴、違法必究.
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The Harm of PM2.5 to Outdoor Sports Groups and Its Countermeasures
LI Jia-peng
(Department of Physical Education,F(xiàn)ujian University of Traditional Chinese Medicine,F(xiàn)uzhou Fujian 350122,China)
The composition of PM2.5 is complicated and can be easily influenced by the season and climate. Long time exposure in high PM2.5 concentration area is very easy to induce inflammatory lesions in the cardiovascular system, respiratory system, immune system and urogenital system, and even cause cancer. According to the characteristics of outdoor sports groups and PM2.5 composition, concentration variation and pathogenic mechanism, the paper proposes to take motion form of low intensity exercise within a reasonable period of time, take actively protective measures, keep away from the area of high PM2.5 concentration, share the monitor resources and improve the construction of laws and regulations on the basis of energy conservation and emissions reduction, enhance health and safety awareness and maximize the harm reduction of PM2.5 on outdoor sports groups.
PM2.5; outdoor sports groups; harm; prevention
1673-2103(2016)02-0073-06
2016-03-23
福建中醫(yī)藥大學校管資助項目(X2014028)
李加鵬 (1981-) ,男,山東東營人,講師,碩士,研究方向:體育教育訓練學.
G804.7
A