高原環(huán)境作業(yè)人員的營養(yǎng)課件

高原環(huán)境作業(yè)人員的營養(yǎng)我國高原地域遼闊，邊境線長達3000多公里；3000m以上高原約占全國面積的1／6。青藏高原是世界上最大的高原，素有“世界屋脊”之稱；珠穆朗瑪峰聳立其間，是世界第一高峰(8848.13m)。第一節(jié)

高原氣候的特點一、大氣壓和氧分壓低

大氣為彈性氣體，具有質(zhì)量和可壓縮性，所以越接近海平面其密度越大。在緯度45度的海平面，溫度0℃時，760mmHg的大氣壓強稱為一個標準大氣壓。大氣壓隨海拔高度的上升而下降，一般海拔每上升100m下降7.45mmHg(7.1～8.3mmHg)。一、大氣壓和氧分壓低海平面至對流層(10～12km)大氣組成(％)恒定不變(O2：20.94％；C02：0.03％；N2：79%；H2：0.01％)。大氣中氧分壓(P02)可由公式計算；P02=大氣壓x20.94％／100求得；因此P02隨大氣壓的下降而降低。第一節(jié)

高原氣候的特點二、沸點低

高原大氣壓低，液體分子比較活潑，一旦溫度升高，容易沸騰。所以，沸點隨海拔高度而遞減。由于沸點的降低，食物不易煮熟，影響食物的口味和消化吸收。第一節(jié)

高原氣候的特點三、氣溫低

地球周圍大氣的熱源來自太陽，但不能直接受太陽輻射而升高溫度，而是來自太陽輻射后的地面。太陽輻射穿過大氣層時，僅能升高溫度0.015℃～0.02℃，而到達地面的輻射能被地面吸收后變?yōu)槟芰?，由氣流交換到大氣中；所以氣溫隨高度而遞減。第一節(jié)

高原氣候的特點三、氣溫低在對流層下部，自由大氣的氣溫，海拔每升高1000m下降5℃～6℃。但高原地面較廣，接受太陽輻射能較多，并有時受到海洋暖流的影響，所以實際氣溫略高于計算值。第一節(jié)

高原氣候的特點

四、濕度低

高原由于低溫以及河川、植物和降水量等原因，大氣中含水量(絕對濕度)低，冬季尤為明顯。大氣干燥，有利于食物保藏，但對人體容易產(chǎn)生皮膚皺裂、口唇干燥和體內(nèi)脫水。第一節(jié)

高原氣候的特點五、太陽輻射和電離輻射強

高原大氣稀薄，塵埃和水蒸氣較少，所以太陽輻射和宇宙粒子通過大氣層到達地面時受到反射和吸收等干擾較小，光輻射和電離輻射都增強。紫外線比海平面增高3～4倍，高原積雪能反射70％的紫外線，眼視網(wǎng)膜容易吸收光線能量發(fā)生雪盲。第一節(jié)

高原氣候的特點六、氣流快高原地區(qū)屏蔽少，氣流快，多有大風。由于日光照射溫度的影響，高原山區(qū)的風向晝夜不同，白天沿山坡吹向山頂，夜晚寒風從山頂吹向山谷；有的地區(qū)位于山口而有定時大風。第二節(jié)

高原低氧對人體健康及物質(zhì)代謝的影響一、高原低氧對人體的危害大氣壓和氧分壓對人體影響尤為明顯，根據(jù)人體生理耐受程度可分為：無反應區(qū)、代償區(qū)、障礙區(qū)、危險區(qū)、休克致死區(qū)。

一、高原低氧對人體的危害無反應區(qū)(3000m以下地區(qū))：血氧飽和度90％～97％，基本無低氧癥狀，工作能力完好。

一、高原低氧對人體的危害代償區(qū)(3000～4500m)：血氧飽和度90％，輕度低氧，初到高原的人可出現(xiàn)低氧癥狀，但機體呼吸和循環(huán)系統(tǒng)能發(fā)揮代償功能，工作能力基本完好，屬完全代償范圍。一、高原低氧對人體的危害危險區(qū)(6000～7000m)：血氧飽和度70％～60％，組織嚴重低氧，缺少低氧適應鍛煉的人，低氧癥狀迅速發(fā)展，工作能力喪失，可發(fā)生低氧昏迷。一、高原低氧對人體的危害休克致死區(qū)(7000m以上地區(qū))：血氧飽和度低于60％，一般無低氧適應鍛煉的人，可因組織嚴重低氧，意識喪失，休克而死亡。一、高原低氧對人體的危害

一般4500m以上地區(qū)，又往往是經(jīng)濟、軍事、科研和登山考察的重要地區(qū)，常年有大量人群居住和工作。因此，在這個高度以上地區(qū)，大氣中的低氧給人類帶來的威脅最大。一、高原低氧對人體的危害在急性低氧期(初人高原前兩周內(nèi))，主要出現(xiàn)神經(jīng)(頭暈、頭痛、失眠、昏迷)、心律(心悸)、氣促、胃腸(惡心、嘔吐、食欲下降、腹脹、腹瀉)癥狀以及周身無力等；在慢性低氧時(進人數(shù)周年或長期高原居住者)，主要發(fā)生血壓異常(高血壓或低血壓)、紅細胞增多癥、心臟肥大和指甲凹陷等。低氧危害的原因主要有以下幾方面：一、高原低氧對人體的危害

(三)人在高原受低氧的影響是持續(xù)不斷的，不因季節(jié)、晝夜、性別、年齡等的不同而有明顯的差別。

因此，人體進入高原后，每時每刻都受到低氧的影響；

因海拔高度和個人對低氧敏感性等的不同，則會出現(xiàn)不同程度的低氧反應。

二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響

低氧對生物體的危害雖然嚴重，但如果低氧逐漸反復作用于機體，則會引起體內(nèi)敏感組織和器官的應答反應，對低氧產(chǎn)生適應，這是生物所具有的適應外界環(huán)境的本能。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響

人可長期生活在5500m高原地區(qū)。在無供氧裝備的條件下，登山運動員也常可登上8500m的高峰，充分表現(xiàn)出人體的適應能力。

人體在高原低氧環(huán)境中的習服或適應，可概括為自然適應(被動適應)和積極適應(主動適應)。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響低氧可使肺血管收縮這是導致肺動脈高壓和肺源性心臟病的重要原因。無論是肺泡氧分壓降低還是動脈血氧分壓下降，均可引起肺血管收縮。急性低氧引起肺血管收縮的機制尚未完全闡明，有人認為低氧可直接作用于肺血管壁，影響Ca2+的通透性。多數(shù)人認為，組胺、前列腺素、血管緊張素等生理活性物質(zhì)在低氧引起的肺血管收縮中具有重要作用。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響急性低氧可使血液重新分配。經(jīng)流重要生命器官血液量增加，同時，紅細胞生成加速。另外，低氧還引起紅細胞變形性降低，導致紅細胞運輸氧的能力下降。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響人體在高原低氧環(huán)境中發(fā)生的紅細胞增多是一種功能適應性變化，一定數(shù)量的紅細胞和血紅蛋白的增加，能增強血液攜帶氧的能力，提高血氧含量和血氧容量。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響然而，這種紅細胞的增多是有限度的，過度的紅細胞增多將導致血液粘度的增高，加重循環(huán)負荷，引起體循環(huán)、肺循環(huán)和微循環(huán)的障礙，使血氧結(jié)合減少，氧運輸量下降，反而加重低氧血癥。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響機體在高原低氧環(huán)境時的血氧變化表現(xiàn)為：血氧分壓、血氧含量和血氧飽和度降低。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響低氧會導致紅細胞內(nèi)2，3～DPG代償性增加，80mmHg左右時，因處于氧離曲線的平坦部分，氧離曲線右移有利于向組織供氧，而在這種情況下，肺動脈血氧分壓更低，處于氧離曲線的陡直部分，有利于肺部血紅蛋白與氧的結(jié)合。

二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響肌紅蛋白(Mb)與氧的親和力大于血紅蛋白，具有儲備氧的功能，Mb在心肌喪失氧運輸功能中起著重要作用，尤其是在低氧條件下，可通過增加Mb來適應低氧環(huán)境，保護心肌細胞。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響慢性低氧引起毛細血管密度增加、毛細血管與肌纖維的比值增大，縮短氧的彌散距離，擴大氧的彌散面積，適應線粒體功能，代償性地增加對組織細胞的供氧量。慢性低氧動物細胞內(nèi)線粒體密度增加，有些氧化還原酶的含量與活性上升。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響

線粒體適應(mitochondrialadaptation)線粒體是糖、脂肪和氨基酸被分子氧氧化的場所，生物氧化過程中釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP分子中的高能鍵以供生理之需，因此在低氧適應中起著重要作用。細胞和分子水平的適應具體反映在線粒體，故稱之為線粒體適應。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響低氧，尤其是急性低氧，由于代謝失調(diào)，能量供給障礙，將對腦、體功能產(chǎn)生顯著影響，除出現(xiàn)頭痛、頭暈、嗜睡、神經(jīng)精神行為異常外，體力活動能力和作業(yè)能力明顯降低，嚴重的可出現(xiàn)腦水腫、暈迷、神志恍惚一系列病癥。

二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響低氧對機體腦組織能量代謝的影響：腦組織具有耗氧量大、代謝率高、氧和ATP儲備少、對低氧耐受性差的特點，是機體對低氧最敏感的組織。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響有人觀察了急性低氧時線粒體腺苷酸池含量、氧化呼吸、磷酸化活性、ATP含量等變化，發(fā)現(xiàn)低氧時線粒體能量降低、ATP含量及其總腺苷酸池中比例下降，提示線粒體中ATP合成減少和(或)ATP消耗利用增多。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響另外，急性低氧可顯著降低各氧化底物系統(tǒng)的離體線粒體ATP合成能力，這種改變除與低氧損傷了線粒體結(jié)構(gòu)有關外，還與功能上線粒體氧化過程和(或)磷酸化過程以及兩者的偶聯(lián)失調(diào)有關。且急性低氧可顯著降低磷酸化過程中ATP合成酶～FOF，～ATPase活性。二、低氧環(huán)境對機體氧的運輸、利用以及腦、體功能的影響由此可見，急性低氧時大腦能量供應與需求之間失衡，表現(xiàn)為供不應求。而以氧化過程和磷酸化過程功能降低導致的線粒體中ATP合成能力下降為其直接原因，故急性低氧腦線粒體代謝是以功能受損為特征的。三、低氧對食物攝入量的影響

初入高原，消化功能受到影響，胃張力降低，饑餓收縮減少，飲食后胃蠕動減弱，幽門括約肌收縮，胃排空時間延長，消化液分泌量減少，不能滿足生理需要。

四、低氧對碳水化合物代謝的影響

低氧時食欲下降，食物攝取量減少，葡萄糖吸收減慢，血糖降低。兒茶酚胺分泌增加，糖原分解加快，合成酶活力下降，糖原異生受阻，糖原貯備量減少。動物實驗表明，血糖和肝糖原顯著降低。四、低氧對碳水化合物代謝的影響有氧代謝下降，無氧酵解加強，血液乳酸含量增高。葡萄糖的利用與血糖濃度有關，在一定濃度時高原的利用速度快于平原地區(qū)。五、低氧對蛋白質(zhì)代謝的影響

低氧時蛋白質(zhì)代謝主要表現(xiàn)為：①氮的攝人量減少；②蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝加強，氮的排出量增加；③蛋白質(zhì)合成率下降；④血清必需氨基酸／非必需氨基酸比值下降等。六、低氧對脂類代謝的影響

海拔5486m的家兔實驗結(jié)果表明，血漿游離脂肪酸、甘油三酯、膽固醇、磷脂等均高。其代謝途徑可能由于脂蛋白脂肪酶活力減弱和激素敏感脂肪酶活動增強，脂肪分解大于合成，脂肪貯量減少而血漿脂肪成分增高。

六、低氧對脂類代謝的影響

進入高原(4300m)初期，脂肪攝人量雖然減少，但血清中游離脂肪酸和甘油三酯明顯增加。血脂增高的原因可能由于交感神經(jīng)(兒茶酚胺)和腎上腺皮質(zhì)激素(糖皮質(zhì)激素)分泌增多所致。六、低氧對脂類代謝的影響

游離脂肪酸的增加會促進它的利用；但在嚴重低氧時，脂肪氧化不全，尿中可出現(xiàn)酮體。在高原上，人體血清脂肪的組分也有改變。

七、低氧對水和電解質(zhì)代謝的影響

急性低氧時，水代謝呈平衡，電解質(zhì)代謝出現(xiàn)紊亂。體液從細胞外進入細胞內(nèi)，細胞外液減少，細胞內(nèi)液增加，細胞水腫。七、低氧對水和電解質(zhì)代謝的影響

高原人體對照實驗表明，在實驗期間，每人每日平均營養(yǎng)供給量為：能量2595kcal(碳水化物51.87％、蛋白質(zhì)15.38％、脂肪32.75％)、鈉4.30mEq(另加100mEq氯化鈉)、鉀36.73mEq(另加90mEq葡萄糖酸鉀、氯7.54mEq)，這時血清鉀和氯含量增加，尿中鉀和氯排出量減少，腎小球濾過率下降。七、低氧對水和電解質(zhì)代謝的影響

在攀登珠穆朗瑪峰的過程中觀察到：血漿中鈉、鉀、氯都有升高，在登頂峰時，尿中鈉、鉀、氯排出量明顯下降。七、低氧對水和電解質(zhì)代謝的影響

未見到鈣受低氧的影響，但鈣代謝可受高原紫外線的影響。七、低氧對水和電解質(zhì)代謝的影響

高原地區(qū)的調(diào)查資料表明：多雨地區(qū)人體血清鈣含量較低，少雨地區(qū)偏高(在高原地區(qū)補充維生素D后，血鈣含量增高，而血磷和堿性磷酸酶活性未見明顯改變)。所以高原血鈣的增高，可能通過維生素D的作用。八、低氧對維生素代謝的影響

低氧對一些維生素代謝有一定影響。

(一)維生素B1動物實驗結(jié)果大鼠以正常量和充裕量的維生素B1飼養(yǎng)1個月，然后每天減壓低氧(8000m，90分鐘)，在低氧4天和9天時分別測定尿中維生素B1，并處死動物，測組織中維生素B1含量。(一)維生素B1動物實驗結(jié)果低氧4天，正常量組尿中排出量明顯高于常壓組而低于對照組，組織中含量高于對照組；充裕組尿中排出量高于常壓組和對照組，組織中含量除肝臟高于常壓組外，腦、腎含量的改變不明顯。(一)維生素B1動物實驗結(jié)果在低氧9天時，正常量組尿中排出量高于常壓組而低于對照組，組織中含量明顯低于對照組；充裕量組尿中排出量與常壓組和對照組無明顯差別，而組織上含量明顯低于對照組。(二)維生素B2大鼠以不同量的維生素B2飼養(yǎng)1個月，然后每天減壓低氧(8000m，90分鐘)，低氧第4天和9天測尿，并殺死動物，測定組織中維生素B2含量。

(二)維生素B2正常量和充裕量組低氧動物尿中排出量比常壓組動物顯著增加，缺乏組未見改變；正常量和缺乏組動物肝、腎中維生素B2含量比對照組明顯減少，腦組織中含量無明顯改變。(三)維生素C豚鼠實驗結(jié)果每100g體重供給40mg和60mg維生素C時，低氧動物大腦和腎上腺中維生素C含量比常壓組和對照組減少，血漿中含量增高；供給90mg時，均可以提高腦中維生素C含量，但腎上腺和血漿中的含量與40mg／100g體重和60mg／100g體重相似。八、低氧對維生素代謝的影響人體急性低氧時，血漿中維生素C含量減少。九、低氧對核苷酸代謝的影響

動物實驗表明，幼鼠在低氧時，腦組織中核糖核酸（RNA）含量增高，而脫氧核糖核酸(DNA)含量降低，其改變將會對腦組織結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響。第三節(jié)

高原地區(qū)作業(yè)人員的營養(yǎng)需要量

(一)能量需要量

1、高原生理反應：為了從低氧空氣中爭取到更多的氧而提高機體的呼吸量，因此必然呼出過量的CO2，影響機體正常的酸堿平衡。嚴重低氧情況下食欲減退，能量供給不足，線粒體功能受到影響，因而代謝率降低。2、能量需要增加

在高原的能量需要量高于在海平面者。一般情況下，從事同等強度的勞動，在高原適應5天后，比在海平面上的能量需要量高3％~5％，9天后，將增加到17％~35％；重體力勞動時，增加更多。(二)各種營養(yǎng)素需要量

1．

碳水化合物

在三種產(chǎn)能營養(yǎng)素中，碳水化合物代謝能最靈敏地適應高原代謝變化。

碳水化合物膳食能使人的動脈含氧量增加，能在低氧分壓條件下增加換氣作用。

高碳水化合物膳食：能將動脈氧分壓提高6.6±3.7mmHg，肺擴張能力可增加13.9％。(4300m高度口服葡萄糖110g)機體攝食量不足，心臟線粒體上三羧酸循環(huán)中脫氫酶特異性活力和細胞色素C氧化酶的活力均下降。

可見在高原地區(qū)，應保證充足的能量攝入，特別是碳水化合物攝入量，對維持體力非常重要。碳水化合物占供給量的比例，可提高到65％~75％。在6200m高度膳食中應含有：80％碳水化合物、10％蛋白質(zhì)10％的脂肪，以便提高機體耐低氧的能力。

糖和糖原是機體在緊急情況下首先被動用的能源物質(zhì)，并且維持血糖水平對腦功能；是至關重要的。研究發(fā)現(xiàn)碳水化合物：能提高對急性低氧的耐力，有利于肺部氣體交換，使肺泡和動脈氧分壓及血氧飽和度增大。進食高碳水化合物和高脂膳食的動物耐受低氧程度大于高蛋白膳食，并且高碳水化合物對低氧動物的高級神經(jīng)活動有良好作用。

高糖膳食可減輕高山反應癥狀(頭痛、惡心、嗜睡等)的嚴重性，補糖有助于防止初到高原時頭24小時人體力的下降，而且可防止高原暴露24小時內(nèi)的負氮平衡。

碳水化合物提高低氧耐力的原因包括：

①

其分子結(jié)構(gòu)中含氧原子多于脂肪和蛋白質(zhì)；

②

消耗等量氧時，產(chǎn)能高于脂肪、蛋白質(zhì)；

③

碳水化合物代謝能產(chǎn)生更多C02，有利于糾正低氧過度通氣所致堿中毒。

2．

脂肪

在高原低氧情況下，機體利用脂肪的能力仍保持相當程度。甚至有人提出，在高原上人體能量來源可能由碳水化合物轉(zhuǎn)向脂肪。

3．

蛋白質(zhì)

①

在登山過程中，往往觀察到負