空氣質量對體育運動者呼吸的影響分析

1、空氣質量對體育運動者呼吸的影響分析第20卷第2期2o03年4月西安體育學院學報journalofxianinslrrn胍ofpiysicaleduca1tionv01.20no.2apr.2o03運動人體科學空氣質量對體育運動者呼吸的影響分析孫艷,沈恒根(東華大學,上海200051)摘要:筆者給出了與體育運動環(huán)境相關的空氣污染物控制衛(wèi)生標準,討論了顆粒物尺度與呼吸道各部分的沉積關系,給出了運動者呼吸空氣量,吸入有害物量的計算公式.關鍵詞:體育運動;空氣質量;呼吸;污染物中圖分類號:c8o4.23文獻標識碼:a文章編號:1001747x(2003)02004203ananalysisfortil

2、eairqualityinfluencepeoplesbreathinathleticsexercisesunyan,shenheng-gen(departmentofphysicaleducationofdonghuuniversity,sh200051,china)ah吐瞅:discussesairpollutantsandcontrollingairqualitystandardsinathleticsportspaces.analyzestherelationshipofairpoilurantssedimentationinthehumansrespirationchunnelbyt

3、heexampleofpaaiculates,onthebasisoftheoxygenwhichisneededbytheathletichuman,putsforwardtheformulaofhumansinhalingairandpollutants.keywords:athleticsport,airquality,breath,airpollutants為了控制環(huán)境污染,保證人體健康,國家制定了一系列的有關環(huán)境空氣質量的標準.但是,在有關標準中往往把整個體育運動空間作為對象制定環(huán)境空氣質量標準,對不同運動狀態(tài)的活動區(qū)域環(huán)境空氣質量未能加以區(qū)別對待.環(huán)境空氣中的主要污染物由于有害氣體

4、和顆粒物污染,造成環(huán)境空氣成分發(fā)生變化,影響到運動空間環(huán)境的空氣質量.室外環(huán)境空氣的主要污染物有:顆粒物,二氧化硫(so2),氮氧化物(nox),一氧化碳(co),臭氧(o3)等.室內環(huán)境空氣除受到室外空氣污染物影響外,還有因建材裝飾,家庭生活產生的污染物:二氧化碳,甲醛,苯,總揮發(fā)性有機物,氡,致病微生物等.針對保證“大氣環(huán)境一居住區(qū),街區(qū)體育建筑室內”環(huán)境空氣質量,國家制定了有關環(huán)境空氣質量標準或衛(wèi)生標準,限定了空氣中污染物容許濃度,見表l一表3.應注意是目前我國城市空氣質量日報空氣污染指數(shù)airpollutionindex,api是以懸浮顆粒物totalsuspendedparticle

5、s,tsp具有在空氣中長期漂浮的特性顆粒物總量)的主要成分即可吸入顆粒物(pm10,particlesmatter),so2,no2,co,o3等空氣污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)計算給出的各有害物的api,取其中最大單項值為當天ap!預報值,并確定分級標準.因此,對于進行體育運動的人員來講,除了解當?shù)氐目諝馕廴局笖?shù)外,還應特別注意造成運動區(qū)域環(huán)境空氣污染的其它有害物種類.2空氣中的顆粒物危害過程人的呼吸通道由”口鼻一咽喉一氣管一支氣管一肺(肺泡)”構成.按空氣中的顆粒污染物進入呼吸道的過程,尺度分為:總懸浮顆粒物tsp可吸入顆粒物ip(inhalableparticles,能從口鼻吸入的tsp);胸部顆粒物

6、1p(thoracicparticles,能穿過咽喉進入胸部呼吸道的ip,顆粒物的上限粒徑30pro,質量中位徑05o為10lpm,幾何標準偏差a=1.50.1,與環(huán)境空氣質量中描述的pml0往往同用);呼吸性顆粒物rp(respireparticles,能夠穿過非纖毛氣道(肺泡部分)的ip),對于健康人群的rp為pm4(顆粒物的上限粒徑12pro,05o為4pm),對于高危人群(兒童,年老體弱人,患心血管疾病人)的rp為pm25(顆粒物的上限粒徑7pm,05o為2.5t,m).不同粒徑的顆粒物被吸入呼吸通道后,大于5pm的顆粒物多滯留在上呼吸道;小于5pm的顆粒物多滯留在細支氣管和肺泡i.也

7、有文獻2j說明上呼吸道的濾塵效率為3o%50%;在呼吸道深處,隨著氣管,支氣管逐級分支,氣流速度減慢,氣流方向改變,使210pro的pm粘附在具有粘液的支氣管,分支氣管壁:,由咯痰排出體外或吞咽?收稿日期:2002-07.10修回日期:2002439.20作者簡介:孫艷(1957.),女,黑龍江樺南人,東華大學副教授,研究方向為體育教學研究;沈恒根(1955.),男,上海市人,東華大學教授,環(huán)境衛(wèi)生學博士,博士生導師,從事環(huán)境空氣質量控制科學技術研究.?42?第加卷孫艷,等:窄氣質量對體育運動者呼吸的影響分析第2期入胃;進入肺氣泡的顆粒物主要是粒徑小于2tan的顆粒物,其中分為:部分隨粘液排到

8、分支氣管被排出;約占吸總量10%的部分隨呼氣排出;少部分進入肺門淋巴結和血液循環(huán);約占吸總量12%的部分會沉積在肺組織內,荇長期吸入顆粒物沉積在肺中就會發(fā)生以肺組織纖維性病變?yōu)橹鞯募膊?造成呼吸機能下降.表1各項污染物的濃度限值二氧化硫s()年平均0.020.060.10日平均0.050.150.251小時平均0.150.500.70注:取自gb30951996環(huán)境空氣質量標準表2室內環(huán)境污染物濃度限值巳表4空氣污染指數(shù)對應的污染物濃度限值污染指數(shù)污染物濃度(m)表5空氣污染指數(shù)范圍及相應的空氣質量類別卒氣污染指數(shù)空氣質量api狀況o.5051100對健康的影響建議采取的措施可正常活動陡心臟病

9、和肺老年人和心201250中度污染病患者癥狀顯臟病,肺病患者著加劇,運動耐應該停留在室力受力降低,健內,并減少體力251300中度重污染訾可見,對人體危害作用最大的是尺度微細的顆粒物,尤其是帶有毒有害成分的顆粒物.對更細的顆粒物(如:rp)目前我圍還未給出限定值,但美國國家環(huán)保局(epa)已將pm2列為一種致命有害物l3j,規(guī)定:長時間排放pm25平均濃度不大于0.015mg/;短時問排放pm25平均濃度不大于0.065mg/m.注:取自gb503252冊1民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)3人員呼吸空氣量計算表3室內空氣中污染物濃度限值注:取自gb96681996體育館衛(wèi)生標準;gb9663gb

10、9673公共場所空氣質量衛(wèi)生標準;gb/t17096-1997室內氮氧化物衛(wèi)生標準;gb/t170971997室內二氧化硫衛(wèi)生標準.通過呼吸通道吸入的空氣量i.(m3/min)為l=n(1)其中l(wèi)tv為潮氣量(tv,tidalvolume),m/次,平靜時為500*1仃m/次,運動時增大,最大時町達到肺活量(vc,vitalcapacity),正常男性成人的vc平均為3500*10-9m3,女性成人的vc平均為25oo10-9m3.n為呼吸頻率,次/min,有n=to2/l啦(2)其lfjl為人在靜止或運動狀態(tài)所需的攝氧屠,m3/min;l啦為每次呼吸實際攝取的氧量(/次),柯l啦=(ltv-

11、lm)(klk0)kbkrr,k8=曰/?4?第20卷西安體育學院學報第2期1013.25,kt=273/(273+t)(3)其中l(wèi)os為無效腔容積(ds,deadspace,指不進行氧交換的呼吸通道容積),一般為150l0r9m3.由于每次吸入的氣體有一部分存在于ds內,實際進入肺泡進行氧交換的的新鮮空氣量為(ltv璐).i,分別為吸入氣,肺泡氣含氧量,按標準空氣量(大氣壓力101.325hpa,溫度0c)計呼吸氣體的體積比見表6,ki為19.67%,ko為13.60%;kb,kt分別為呼吸道內空氣壓力修正系數(shù)和溫度修正系數(shù);b(百帕hpa或毫巴rtlbar),t()分別為進入呼吸道內空氣的

12、壓力和溫度,b可以采用環(huán)境大氣壓力值表示;t由于環(huán)境空氣進入呼吸道后經過與呼吸通道進行熱交換(加熱或冷卻)達到體溫,取37.代入后可以得到lm=0.05346(t-rv?15010-9)ks(4)人安靜時每次呼吸攝取的氧量大約為2410-,安靜時人的攝氧量25o一30010-9ma/min,由式(4)推算出呼吸次數(shù)n為l6次左右.表7給出了一些運動方式的攝氧量引.可見,人隨運動狀態(tài)的變化呼吸空氣量相應變化,如果空氣中含有大量的顆粒物或有害氣體,運動強度大的人體通過呼吸道接觸的空氣有害物量多,必然會對身體健康帶來嚴重危害.4運動狀態(tài)有害物質攝取量計算人體攝取的有害物質量m(mg/rriin)為m

13、=m1一,m1:lyi,m2=(5)其中.,分別為由呼吸通道吸入,呼出氣體中的有害物量(ms/nfin);y1呼吸通道吸入的環(huán)境空氣中的有害物濃度,(ms/m3);y2呼吸通道呼出氣體的有害物濃度,(ms/m3).對于顆粒物,m值為正值,即顆粒物在人體中發(fā)生沉積,沉積量大多在肺以前的呼吸道,少量沉積在肺泡和滲入血液中.對于氣體成分,c02的m值為負值,人體呼出的氣體中二氧化碳含量變大(見表6).其它氣體一般都是環(huán)境氣體成分比呼出氣體含量低,m值為正值.人體攝取的有害物總質量mz(ms)為mz=mr(6)其中r在體育活動空間與有害物的接觸時間(mln).可見,人在運動狀態(tài)時,隨著運動強度的增加,

14、運動時間的增加,人體要求補充的氧量越多,吸入的空氣量也就越多(見表7).在體育運動場館,運動員運動量大,呼吸的空氣量往往是觀眾l0多倍.因此,對于運動區(qū)的空氣質量要比觀眾區(qū)要嚴格的多,但是這在現(xiàn)有設計標準中并未引起重視.5結論處于運動狀態(tài)的人通過呼吸從環(huán)境空氣中攝入新陳代謝所需的氧量,排出所產生的二氧化碳,其運動量與所吸入的空氣量成正比.運動空間的環(huán)境空氣質量對運動人體的健康影響很大,尤其是環(huán)境空氣污染不能滿足衛(wèi)生標準.在同樣的環(huán)境空氣污染條件下,運動人員吸收的有害物量是處于安靜狀態(tài)人員的數(shù)倍或l0幾倍.表6呼吸氣體的體積比6表7一些運動狀態(tài)的攝氧量因此,在進行體育場所環(huán)境空氣質量控制設計時,應特別注意提高運動場地的空氣質量.從事體育活動的人員,也應注意運動場所應具有良好空氣質量條件,如大氣環(huán)境空氣質量情況,環(huán)境空氣的通風條件,場地與環(huán)境物體是否散發(fā)或產生空氣污染物等.參考文獻:1仲來福,劉移民.衛(wèi)生學(第五版)m.北京:人民衛(wèi)生出版社.2001.34-150.2劉世杰,王世俊,陳炎磐,等.勞動衛(wèi)生與職業(yè)病學m.?44?上海:上?？茖W技術出版社,1992.123.