進(jìn)藏人員對(duì)高原干燥環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)特征研究*

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)和生活帶來了諸多不利影響。

針對(duì)濕度對(duì)人體舒適的影響問題,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)為車內(nèi)空氣太過干燥,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)境通過影響人體散熱特性,進(jìn)而影響人體熱舒適感覺[9]?，F(xiàn)有研究多是以調(diào)研的方式開展,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)藏火車環(huán)境及無癥狀高原域內(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,本研究通過在高原地區(qū)開展冬夏季人工環(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,人體通過表面皮膚的膨脹和皺縮對(duì)機(jī)械感受器或觸覺感受器的刺激來間接感受濕度[10],眼睛和上呼吸道的感覺刺激閾值是通過三叉神經(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、無毛發(fā)、無皮脂腺等特點(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)分歧等問題。因此,本研究采用主觀問卷與癥狀表征相結(jié)合的方式來反映人體實(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,無高原疾病及其他慢性病史,無酗酒、吸煙習(xí)慣,此前無高原熱濕環(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)過程中1名受試者由于身體原因無法繼續(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明顯高原反應(yīng)后,于第3天開始正式實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)持續(xù)120 min。受試者于實(shí)驗(yàn)開始前完成實(shí)驗(yàn)服裝的更換及測(cè)量?jī)x器的佩戴。問卷填寫時(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)問卷內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。主觀問卷主要包括熱感覺、熱舒適、整體干燥感、濕舒適及濕期望,各評(píng)價(jià)標(biāo)尺見表3。局部干燥癥狀調(diào)查問卷見表4。由于所測(cè)試環(huán)境處于中性偏干狀態(tài),本實(shí)驗(yàn)問卷中整體干燥感和濕期望問卷采取非對(duì)稱設(shè)計(jì)。非對(duì)稱標(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 主觀問卷標(biāo)尺

表4 局部干燥癥狀調(diào)查問卷

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無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+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見圖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)溫濕度變化見圖12,不同室內(nèi)溫濕度工況下皮膚表面溫度無顯著性差異。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熱感覺投票

進(jìn)藏第2周平均整體熱感覺投票值隨空氣溫度、相對(duì)濕度的變化見圖15。從圖15中可以看出,不同溫度工況下,相對(duì)濕度對(duì)平均熱感覺的影響規(guī)律不同。在中性溫度時(shí),熱感覺基本不受相對(duì)濕度的影響;偏冷和較暖工況時(shí),熱感覺隨相對(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)濕度間的熱感覺投票具有顯著性差異,說明偏暖環(huán)境下,相對(duì)濕度的變化對(duì)人體熱感覺的作用更為明顯。

圖15 冬夏季進(jìn)藏人員熱感覺投票

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。