紧急救援服装在炎热潮湿环境中对穿着者生理和感知反应的影响

《Frontiers in Public Health》：Effects of emergency rescue clothing on wearers' physiological and perceptual responses in hot-humid environments

热应激环境下紧急救援服装对生理心理响应的影响分析。通过13名健康男性志愿者在气候控制室中的对照实验，发现紧急救援服装（ERC）组核心温度和皮肤温度较对照组（CON）分别升高1.03和0.46°C，且与感知应变指数（PeSI）呈显著正相关（R=0.93-0.94）。但主观热舒适度、疲劳感等心理指标无明显差异，证实PeSI可作为评估服装热应激的有效指标。

　　在当今快速变化的社会中，自然灾害、工业事故等突发事件频发，对人类生命和财产安全构成严重威胁。据联合国减灾办公室（UNISDR）统计，2000年至2019年间，全球共记录了7348起重大灾害事件，造成约123万人死亡，影响超过42亿人，经济损失高达2970亿美元。这些数据表明，突发事件对人类社会的影响是深远的，而应急救援人员作为应对这些危机的第一线力量，其安全与工作效率至关重要。然而，救援人员在执行任务时也面临较高的风险，尤其是在高温高湿的环境中，热应激可能引发一系列生理和心理反应，如心跳加快、出汗增多、疲劳加剧等，从而影响其判断力和操作能力，进而影响救援质量与效率。

因此，研究应急救援服装（ERC）对人体生理与心理的影响，具有重要的现实意义。ERC通常由具有阻燃、防潮、防静电等特性的高性能材料制成，广泛应用于地震废墟、洪水救援等高风险环境。然而，这类服装在提供保护的同时，也可能对穿着者的热调节能力造成一定影响。为此，研究者通过模拟高温高湿的救援环境，采用气候控制舱进行实验，以评估ERC与普通服装（CON）在不同环境下的性能差异。实验设置了两个主要环境条件：35°C和75%相对湿度（代表极端救援环境），以及25°C和65%相对湿度（代表中性环境），旨在全面了解ERC在极端条件下的影响。

在实验过程中，研究者关注了多个关键的生理参数，包括核心体温（Tc）、平均皮肤温度（Tsk）、心率（HR）和氧气消耗等，同时收集了主观感受数据，如热感投票（TSV）、热舒适投票（TCV）、感知努力程度（RPE）和湿度感投票（HSV）。通过这些指标，研究者计算了生理应激指数（PSI）和感知应激指数（PeSI），以量化生理和心理的应激水平。研究结果表明，ERC与CON在核心体温、平均皮肤温度和心率等生理指标上存在显著差异，而主观感知方面则差异较小，仅在某些特定时间点表现出统计学上的显著性。这说明虽然ERC对生理指标有影响，但其对感知舒适度的干扰并不明显。

在生理应激方面，研究发现ERC组的核心体温和平均皮肤温度在实验过程中显著上升，而在恢复阶段则缓慢下降。尽管实验结束后，两组的核心体温和平均皮肤温度均未完全恢复到初始水平，但ERC组的体温升高幅度略高于CON组，表明其在热应激方面的影响更为明显。这种体温的升高可能与ERC的热阻值有关，其热阻值为1.5 Clo，而CON组的热阻值仅为0.10 Clo。较高的热阻意味着穿着ERC时，身体热量更难散发，从而导致体温上升。此外，研究还发现，ERC组的平均皮肤温度在实验过程中显著高于CON组，尤其是在左胸、左上臂和背部等区域。这些部位的温度变化可能与服装的结构和材料特性有关，例如紧身设计和高密度纤维，限制了空气流通，影响了热交换效率。

在心率方面，ERC组和CON组的曲线趋势相似，但两者在实验中的峰值略有差异。ERC组的最高心率达到了131.33 bpm，而CON组则为131.14 bpm。这可能与两组的生理负荷差异有关，尤其是在高温高湿条件下，穿着ERC的人员在体能消耗和热调节方面的压力更大。然而，由于实验设置中没有出现极端生理应激情况，如核心体温超过39°C或心率超过预测最大值的95%，因此整体而言，两组的心率变化并未达到临界点。此外，心率与平均皮肤温度之间存在显著的正相关关系，这说明体温的升高与心血管系统的负荷增加密切相关。

在氧气消耗方面，ERC组在实验的前15分钟表现出较高的消耗水平，而CON组则在准备阶段消耗更多。这可能与ERC的热阻和生理负荷有关，即穿着ERC时，身体需要更多的能量来维持热平衡，从而导致氧气消耗增加。然而，随着实验的进行，氧气消耗逐渐趋于稳定，这表明身体在短时间内已经适应了高温高湿的环境。尽管ERC组的氧气消耗略高于CON组，但这种差异并未达到统计学意义上的显著性，可能与实验条件和个体差异有关。

在主观感知方面，TSV和TCV反映了个体对热环境的主观感受，而HSV和RPE则用于衡量湿度感和感知努力程度。研究发现，TSV在ERC组和CON组之间仅在实验开始的第10分钟表现出显著差异，而在其他时间段则无明显区别。这可能表明，尽管ERC的热阻较高，但其对热感的主观影响并不显著，尤其是在长时间的实验过程中。此外，RPE在两组之间也没有显著差异，表明穿着ERC的人员并未感受到更高的体力负担，这可能与ERC的重量（仅占个体体重的1.5%）和设计有关，其在提供保护的同时，也兼顾了人体的舒适性。

研究还发现，PeSI与PSI之间存在较强的正相关关系，这表明感知应激可以作为生理应激的有效预测指标。这种关系在ERC组和CON组中均表现明显，R值分别为0.93和0.94。这意味着，在高温高湿环境下，心理压力的增加往往伴随着生理压力的上升，这种相互作用可能对救援人员的工作表现产生影响。因此，PeSI可以作为一种简便且有效的工具，用于评估救援人员在实际工作中的生理负担，并作为热应激的预警指标。

研究还指出，PeSI和PSI的正相关关系表明，心理压力与生理压力之间存在交互作用。心理压力可能通过激活自主神经系统和交感神经系统，进而导致心率和皮肤温度的上升。这种机制可能解释了为什么在高温高湿环境下，穿着ERC的人员虽然在生理上承受了更大的负荷，但在主观感知上并未表现出明显的不适。这可能是因为ERC的设计在一定程度上平衡了保护性与舒适性，使得穿着者能够适应环境变化。

此外，研究还探讨了ERC在不同环境条件下的性能表现。例如，在35°C和75%相对湿度的极端条件下，ERC的热阻和湿度阻值较高，导致穿着者在实验过程中体温上升较快，而心率和氧气消耗也相应增加。然而，这些变化并未达到危险水平，表明ERC在设计上具有一定的适应性。在恢复阶段，虽然体温和心率有所下降，但仍未完全恢复到实验前的水平，这可能与恢复时间不足或身体对热应激的适应能力有关。

在实验设计方面，研究者采用了气候控制舱进行模拟实验，以确保实验环境的可控性。参与者被要求在实验前进行10分钟的适应期，随后进行20分钟的高强度行走（6 km/h），再进行10分钟的低强度行走（4 km/h），最后进行30分钟的恢复期。这种设计不仅能够全面评估ERC在不同运动强度下的影响，还能观察身体在不同阶段的热调节和生理适应情况。

然而，该研究也存在一定的局限性。首先，参与者均为健康的大学生，而非实际的应急救援人员，因此实验结果可能无法完全反映真实救援人员的生理和心理反应。其次，样本量较小且同质化，可能限制了研究结果的普适性。未来的研究应扩大样本范围，包括不同性别、年龄和体能水平的个体，以提高研究的代表性。此外，实验环境的设定虽然模拟了高温高湿的救援场景，但可能无法完全复现现场的复杂条件，例如不稳定的环境因素或突发的危险状况。

总体而言，该研究为应急救援服装的设计与评估提供了新的视角。它不仅揭示了ERC在生理和心理方面的潜在影响，还探索了如何通过感知指标（如PeSI）来替代复杂的生理指标，从而提高评估的便捷性和实用性。研究结果表明，ERC虽然增加了体温和心率，但其对感知舒适度的影响较小，这为未来开发更加舒适的应急救援服装提供了理论依据。此外，研究还强调了心理压力与生理压力之间的相互作用，这对于优化救援人员的心理支持和工作环境具有重要意义。

未来的研究可以进一步探讨ERC在不同任务类型和环境条件下的表现，例如在长时间的高强度任务中，ERC是否会对身体造成更大的负担。同时，可以研究如何通过改进材料性能、优化服装设计，以及结合智能技术，提高ERC的透气性和热调节能力，从而减轻热应激带来的负面影响。此外，还可以探索如何将感知指标与生理指标相结合，以提供更全面的评估方法，为应急救援人员的安全和健康提供更科学的指导。