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现在是凌晨5点，华盛顿中心的卡尔顿综合消防营地仍然漆黑一片，只有远处山脊线上的橙色火光。荒野消防员布里·奥卡西塔斯、两名同事和三名志愿者都要穿戴:重型防火裤、衬衫、夹克和头盔。他们的靴子重2公斤;他们要拖往火场的背包里装着6升水、每班16小时的食物、安全装备和手动工具，重量可达30公斤。有时，负担包括一个12公斤的链锯。在年8月的这一天，消防员们不仅要扑灭大火，还要参与研究工作。Orcasitas为每个人配备了胸带和传感器，可以记录他们的心率、仰角增益、行走距离、一氧化碳摄入量和皮肤温度。每个人都吞下一个可消化的无线电温度计，该温度计每15秒通过蓝牙向胸部监测仪发送深层体温。rcasitas和她的两名同事将记录每名消防员的活动，无论是砍树、挖防火带，还是燃烧植被以防止更大的火灾。这是一项评估荒野消防员热暴露的研究的一部分，这是迄今为止规模最大的研究。从年到年，有多名消防员参加了这一活动。高温在消防中是不可避免的:年的一项研究发现，在火灾节，美国各地约有50起与高温有关的伤害。但他们项目中的其他数据让奥卡西塔斯和她的同事们感到惊讶。研究人员发现，最大的危险是消防员身体活动产生的热量，而不是火灾产生的热量。另一个惊喜是:“消防界普遍认为，如果有人摔倒了，那是因为他们没有喝足够的水，”Orcasitas说。但研究小组发现情况并非如此。项目负责人约瑟夫·多米特罗维奇是美国林务局国家技术和发展项目的运动生理学家，他解释说:“你不能靠喝水来解除与高温有关的损伤。”“它并不是人们认为的灵丹妙药。”在全球范围内，像多米特罗维奇这样的研究人员正在研究高温如何影响工人和老年人等弱势群体。他们正在研究一些低技术含量的措施——有时只不过是在皮肤上泼点冷水，就能让人们在炎热的环境中更安全、更舒适。他们正在探索人体对高温的适应能力。“高温造成的死亡和疾病在很大程度上是可以预防的，”西雅图华盛顿大学职业和环境健康医生兼科学家JuneSpector说。随着全球气温上升，热浪更加频繁和强烈，伤亡人数增加，这项工作变得越来越紧迫。年至年间，美国疾病控制与预防中心(U.S.CentersforDiseaseControlandPrevention)记录了例与高温有关的死亡，其中三分之一是65岁或以上的人。哥本哈根大学(UniversityofCopenhagen)人体热生理学家内森·布拉德利·莫里斯(NathanBradleyMorris)说，已经有大约三分之一的世界人口经历了造成热应激的条件。建筑工人和农场工人是高温高发人群，死于高温的可能性分别是其他工人的13倍和35倍。在美国，夏季的湿度和温度合计超过建议上限时，农场工人已经面临平均21天的生活，而且风险正在增加。Spector及其同事8月25日在《环境研究快报》(EnvironmentalResearchLetters)上发表报告称，到年，气候变化将使美国的不安全天数增加一倍，到年将增加两倍。美国陆*环境医学研究所(U.S.ArmyresearchInstituteofEnvironmentalMedicine)的生理学研究学者利昂(LisaLeon)说，世界人口正在向城市迁移，城市往往比农村更热，这进一步加剧了这一趋势。在巴黎，年的一场热浪在一周内夺走了人的生命。克里斯托弗·戈登(ChristopherGordon)说，即使那些不在高温下工作的人也容易受到伤害，尤其是那些年龄较大、体重超标的人，或者心脏不够强壮，无法应对高温带来的生理压力的人。戈登是环境保护署(EnvironmentalProtectionAgency)的退休生理学家。全球大部分人口正在老龄化，体重也在增加。Longslogsandheavyclothingandgearcanputfirefightersatevengreaterriskofheatinjurythanthefireitself.根据国际劳工组织的一份报告，到年，高温暴露将威胁约40亿人的健康。该报告预测，由于气温升高，全球生产工时将减少2.2%，造成2.4万亿美元的经济损失，这些损失主要集中在南亚和西非。斯佩克特说:“暴露在高温下是不公平的。”几个世纪以来，生理学家一直在研究人体对热应激的反应，追踪人体在外界温度高出许多度的情况下仍能将核心温度保持在37°C左右的非凡能力。皮肤上的感觉神经会对周围环境的温度做出反应，内部的传感器会监视热量的增加，其中一些热量是由身体自身产生的。剧烈的体力活动可以把身体变成一个熔炉，产生的热量提高15倍。无论热源是环境的还是内部的，如果热量没有散去，就会造成压力，最终使身体关闭。当内部传感器告诉大脑身体在变暖时，下丘脑会发出信号，扩张靠近皮肤的血管，在空气比身体凉爽的情况下，导致更多的血液在那里循环并失去热量。当它没有，或者如果向空气传递的热量不够，汗腺就会工作。大脑的另一部分延髓与心脏相连，从而增加心跳速度和每次跳动的供血量。身体的液体流动，重新引导血液到皮肤，帮助填充汗腺。一个爱运动的人每小时可以轻松地排出2升水，当水蒸发时，身体就会降温。并不是人们通常认为的头部，而是手(有大量的汗腺)和躯干(有很大的表面积)是出汗辅助降温的关键部位。体液流失刺激激素的释放，增强口渴和改变肾功能，以减少尿的产生。这些液体保存措施有助于支撑血容量，因此心脏可以将血压维持在安全水平。脱水会大大增加热应力和严重受伤的风险。多米特罗维奇和其他人发现，保持充足的水分可以起到保护作用，但如果体内或外部温度过高，它可能无法阻止体温上升。首先是中暑衰竭，表现为抽筋、疲劳、头痛、恶心或头晕，这些信号会促使大多数人离开炎热的地方或停止锻炼。只要流汗不停止，身体还是可以自行降温的。但是，如果一个人太热了(这个临界点会有所变化，但由于运动热压力会在42摄氏度左右徘徊)，出汗会停止，体温会飙升，有时甚至会升至44摄氏度以上。大脑停止;混乱，激动，口齿不清，甚至昏迷都可能导致。即使人们康复了，高温也会造成问题。年，一个名为“热盾”(heatShield)的欧洲财团在《柳叶刀行星健康》(LancetPlanetaryHealth)上报告称，在工作中长期遭受高温压力的人中，约15%会出现肾脏问题，这可能使其成为全球变暖导致的首批流行病之一。此外，有研究表明，在热天受伤的人数也会增加，可能是因为高温和脱水会削弱思维能力。在最糟糕的情况下，危及生命的温度会损害大脑，导致器官衰竭。如果失去正常的血液流动，肠道可能会泄漏，引起广泛的炎症。血管会受损，血液会凝结。当蛋白质分解时，细胞甚至会解体。“中暑是导致运动员、训练中的士兵和劳动者死亡的三大原因之一，”斯托尔斯康涅狄格大学的运动生理学家道格拉斯·卡萨说。当不能降温的时候身体努力工作以保持体温稳定。如果深层体温上升，器官会协同工作，将热量传递给皮肤。随着加热的继续，心脏、皮肤、大脑和其他器官试图保持适当的体温和液体量。但这些系统可能会不堪重负。(正常体温和危险阈值因人而异。)这就是发生在科丽·斯金格(KoreyStringer)身上的事情，他是明尼苏达维京人队的进攻前锋。他在年春训的第二天病倒了，但他的中暑没有得到积极治疗，第二天就去世了。作为一名职业运动员，他身体健康——但在赛季初进行如此高强度的训练时，他的身体还不够健康。里昂说，锻炼的动机可能会压倒身体停止的信号。年，佳得乐(Gatorade)和美国国家橄榄球联盟(NationalFootballLeague)在康涅狄格大学(UConn)成立了科里·斯金格学院(KoreyStringerInstitute)，现在有拨款和私人支持，让它继续下去。作为Casa的首席执行官，Casa与运动员和美国*方进行了广泛的合作，以保护新成员不受斯金格命运的影响。大多数情况下，*队和体育教练“很好地处理了中暑的治疗，但我认为人们在预防中暑方面做得还不够，”Casa说。在研究所里，全副武装的志愿者背着沉重的背包，拿着步枪，身着戎装，在一个温暖得像炎热沙漠温度的实验室周围行进。Casa研究人体对高温下工作压力的反应，并测试防护措施，包括为炎热天气的衣服设计的新面料，新的安全和恢复程序，以及在达到危险极端条件时能够发出警报的可穿戴传感器。例如，在去年的一项研究中，一些志愿者在一间温度为35°C、湿度为30%的房间里在跑步机上快速行走时感到口渴。之后，实验者让受试者喝下足够的水，以补充他们失去的25%的水分，并询问他们是否仍然渴。他们不渴。Casa和他的同事年11月在《营养》杂志上报道称，在他们有足够的水之前，口渴就被解决了。“没有口渴并不意味着没有脱水，”他警告说。他建议优秀运动员和其他在高温条件下锻炼的人计算出自己的出汗率，并相应地调整饮水。AttheKoreyStringerInstitute,graduatestudentsGabrielleGierschandRyanCurtis(onbike)demonstratehowtheystudytheinterplaybetweenheatandexercise.Casa还对运动中暑的跑步者进行了现场测试。几十年来，他的团队一直在八月份为科德角12公里的比赛提供医疗服务。比赛时间要足够短，使跑步者能够保持一个累人的速度，但又要足够长，使他们的身体过热;马拉松选手中约有万分之一的人会中暑，而在这项赛事中，大约有名选手中就会有更多的人中暑。在科德角比赛中，他的团队每年治疗45名中暑患者，方法是将他们浸泡在冷水中。研究小组发现，在30分钟内将他们的体温降至40°C以下足以确保他们完全康复。Casa说:“大多数人知道我们可以治疗中暑时都会感到惊讶。”事实上，他说，如果使用得当，这种治疗可以保证康复。热生理学家奈杰尔·泰勒说，最好是完全避免热伤。这意味着通过避免空调来适应热量，泰勒说，这“阻碍了我们适应气候。”耐热性因人而异，不仅与年龄和健康状况有关，还与遗传因素有关。一项对名南非土著矿工的研究发现，当他们第一次被派到热矿工作时，大约15%的人无法应对高温，而25%的人还过得去。但泰勒和其他研究人员发现，频繁暴露在高温下也会对耐热性产生很大影响。如果一个人有机会通过在炎热的天气里花时间或剧烈运动来适应炎热，身体就会调整其生理机能，变得不那么容易受到热应激的影响。运动员和工人可以在高温下更努力、更持久地工作。他和其他人详细研究了适应。他们发现，每天在炎热的户外环境中工作两小时，仅仅一周后，身体就开始适应。正常深度体温下降。身体出汗的温度较低，心脏的压力也较小。这是因为，即使在高温条件下，心率也不会上升太多，心脏每次搏出的血液更多。身体保留了更多的液体，血容量上升，增加了用于出汗和降温的水分储备。蒙特利尔大学的人类生理学家丹尼尔·加格农说:“人体有非常好的适应能力。”但是“只要你在这个过程中不断地插入空调，你就会推迟适应，”罗斯威尔公园综合癌症中心的免疫学家伊丽莎白·雷帕斯基说。悉尼大学(UniversityofSydney)的热生理学家奥利·杰伊(OllieJay)说，在炎炎夏日，或许还有其他降温方法。他把八旬老人、儿童、心脏病患者、甚至孕妇都放进了热室，发现风扇通常和空调一样有效，而且环境和经济成本要低得多。杰伊和他的团队于年11月在《内科医学年鉴》(AnnalsofInternalMedicine)上报告称，风扇在高达40°C的温度下都可以有效，尤其是在潮湿的条件下，它们有助于蒸发否则会停留在皮肤上的汗水。(在干燥的环境中，不管风扇使用与否，汗水都会蒸发。)他和他的同事去年在《能源与建筑》(EnergyandBuildings)杂志上报道称，用风扇而不是空调制冷时，工人们的工作效率和舒适度同样高。Jay说:“在提高工作效率方面，在模拟的越南30?C、70%湿度的工作环境中使用风扇，相当于用空调制冷的7?C。”他的研究表明，往皮肤上泼冷水也能起到很好的效果。杰伊说:“外部喷水可以在不流汗的情况下起到排汗的作用”，这会导致脱水和心脏紧张。他的团队在今年夏天的美国热浪中评估了用水和风扇作为空调替代品的价值。7月25日，他和他的同事在《整体环境科学》杂志上报告说，在个城市中，有80个城市(西南部除外)采用这些替代措施是%有效的。“天气越来越热，热浪也越来越严重，”他说。“重要的是利用这些发现来改变公共*策。”对于户外工作者来说，一个简单但并不容易解决的办法就是到阴凉处去。在印度尼西亚的一个农村地区，自然保护协会的Spector、YutaMasuda和NicholasWolff及其同事随机分配名工人到附近的森林或被砍伐的森林中工作。(砍伐森林能使当地气温升高8摄氏度。)工作人员佩戴心率监测仪，并定期测量口腔温度，以计算核心体温。Spector和她的同事去年在《环境研究快报》(EnvironmentalResearchLetters)上报告说，在炎热、潮湿、阳光充沛的条件下进行了90分钟的任务，在开阔地区的人比在森林地区的人温度高于38.5°C的时间要长3分钟。这种差异看似很小，但在一天中，体温可能会持续攀升，将这些工人置于高温相关疾病的极大风险中。研究小组在发表于《环境研究快报》上的论文中指出，那些在毁林地区工作的人在认知和记忆测试中的得分也较低，可能是因为脱水或不适。荒野消防员还要在暴露的高温环境中工作。然而，他们最需要担心的不是阳光或火。“火灾的热量几乎不会对我们的核心体温产生任何影响，”威廉·努森说，他是一位驻扎在海伦娜-刘易斯和克拉克国家森林的荒野消防员。脱水也不是这些工人面临的最大风险。例如，奥卡西塔斯发现，在经过特别紧张的一天工作后，一名水分充足的消防员回来时感觉“像垃圾一样”，而且体温比一名开始和结束时脱水程度更高的同事要高。另一位研究协调员克努森亲眼目睹了即使是在温和的天气里，麻烦也会发生。他的团队记录了它在高海拔地区的最高体温，气温只有21°C左右。相反，多米特罗维奇说:“内热的产生是最关键的。“大背包、厚衣服和快节奏会导致体温飙升。“如果你不太健康，就会产生更多的热量，”奥卡西塔斯说。所以现在，当克努森带着他的队员们出去散步时，他会注意到他们所携带的重量和步行的速度，经常在步行8分钟后休息2分钟。奥卡西塔斯认为这项研究将对她和她的消防同事产生影响。她说:“这些看起来都很简单，但(这些发现)意义重大。”因为它们很容易付诸实施。随着全球气温上升，它们还可以帮助其他人保持凉爽。“热应激是一个非常复杂的话题，所以我们能教育的越多，不仅仅是消防员，而是每个人，就越好，”多米特罗维奇说。“这将提高所有人类的安全。”Tech物语END
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