環 境 與 運 動 適 應 (Training & Adaptation to Exercise) 說 明 內 容 高 海 拔 運 動 之 生 理 調 整 與 適 應 高 壓 環 境 下 之 運 動 熱 壓 環 境 下 之 運 動 於 高 海 拔 之 運 動 高 度 壓 力 與 氧 氣 獲 取 高 度 大 氣 壓 吸 入 氧 分 壓 肺 泡 氧 分 壓 血 氧 飽 和 % 1
氧 氣 分 壓 計 算 對 高 度 改 變 之 急 性 調 整 不 同 氣 體 分 子 間 之 比 例 不 隨 高 度 之 改 變 而 有 所 不 同 氣 體 量 以 分 壓 表 示, 不 以 濃 度 表 示 Ex.( 海 平 面 高 度 ) (PO 2 ) = 760 mmhg 0.2093 = 159 mmhg (P i O 2 ) = (760 47) 0.2093 = 149 mmhg Ex.(4000 公 尺 海 拔 高 度 ) (PO 2 ) = 430 mmhg 0.2093 = 90 mmhg (P i O 2 ) = (430 47) 0.2093 = 80 mmhg 休 息 狀 態 下 之 急 性 高 度 適 應 高 度 血 液 O 2 運 輸 能 力 通 氣 量, 但 VO 2 未 增 加 換 氣 過 度 (hyperventilation) 肺 泡 及 動 脈 CO 2 分 壓, 血 液 中 碳 酸 鹽 (HCO 3- ) 血 液 緩 衝 能 力 蒸 發 性 水 分 喪 失, 頻 尿 (renal diuresis) 脫 水 (dehydration) 血 球 容 積 與 黏 滯 性 血 流 阻 力 心 壓 縮 排 量 動 脈 O 2 濃 度 (C a O 2 ) a-vo 2 心 搏 率 Submaximal 運 動 之 急 性 高 度 適 應 相 當 於 海 平 面 高 度 4300 m 以 上 之 缺 氧 狀 況 下, 進 行 相 當 於 海 平 面 50% VO 2max 之 運 動 通 氣 量 穩 定 狀 態 下 之 VO 2 ( 呼 吸 功 之 增 加 ) 心 量 輸 出 ( 低 a-vo 2, 低 S a O 2 ) 心 搏 率 心 壓 縮 排 運 動 肌 肉 之 血 流 並 未 增 加, 可 能 肇 因 於 血 球 濃 度 之 增 加 ( 血 漿 ) 2
Incremental 運 動 之 急 性 高 度 適 應 VO 2max, 且 在 相 同 之 運 動 強 度 下 有 較 高 之 VO 2 對 於 相 同 之 VO 2, 心 量 輸 出 心 壓 縮 排 與 血 流 量 並 未 減 少, 因 此 VO 2max 的 減 少 應 當 受 低 S a O 2 及 低 a-vo 2 到 的 影 響 透 過 模 擬 低 壓 缺 氧 急 性 高 地 適 應 呼 吸 缺 氧 氣 體 所 得 到 的 研 究 結 果 皆 顯 示 會 降 低 VO VO 2max 海 拔 高 度 對 VO 2max 之 影 響 9.2% per 1000 m 缺 氧 對 VO 2max 及 能 量 代 謝 之 影 響 心 肺 功 能 耐 力 越 佳 之 運 動 員, 受 到 缺 氧 時 所 導 致 之 VO 2max 下 降 越 嚴 重 VO 2max 的 下 降 受 到 多 種 因 素 的 影 響 具 有 較 少 肌 肉 質 量 較 高 乳 酸 閾 限 較 少 血 氧 不 足 以 及 男 性 具 有 較 少 之 VO 2max 下 降 肌 肉 糖 解 之 能 力 受 高 度 之 影 響 而 降 低 於 submaximal 運 動 下, 乳 酸 累 積 量 增 加, 與 VO 2max 下 降 共 同 影 響 運 動 之 持 續 進 行 高 山 病 症 狀 : (acute mountain sickness) 頭 痛 噁 心 昏 睡 成 因 : 缺 氧 (hypoxia) 不 當 之 過 度 換 氣 過 度 頻 尿 處 置 : 供 氧, 藥 物, 降 低 高 度 嚴 重 後 果 : 肺 水 腫 (pulmonary edema) 腦 水 腫 (cerebral edema) 3
高 地 適 應 對 激 烈 運 動 之 影 響 稍 長 時 程 之 運 動, 適 應 者 具 有 較 低 之 乳 酸 堆 積 及 血 液 緩 衝 量 ( 相 同 乳 酸 PH 值 較 低 ) 極 短 時 程 內 之 ATP 再 製 不 受 影 響 高 壓 環 境 下 之 運 動 皮 膚 感 受 壓 力 皮 膚 血 流 中 心 血 量 靜 脈 回 流 心 搏 率 Ex. 對 於 相 同 之 VO 2, 於 水 中 之 心 搏 較 陸 地 上 低 高 / 低 溫 作 業 環 境 之 效 應 熱 平 衡 體 溫 之 測 量 與 調 節 綜 合 熱 指 數 冷 與 熱 之 效 應 冷 熱 適 應 及 耐 受 力 人 體 體 溫 調 節 基 本 原 理 (Fundamentals of Human Thermoregulation) - 熱 平 衡 (thermal balance) 體 溫 調 節 的 目 標 在 於 保 持 體 核 溫 度 於 36 C- 37 C C, 體 核 溫 度 超 過 39.5 5 C 會 造 成 失 能, 超 過 42 C 則 會 致 命,35.5 C 是 容 許 底 限, 而 33 C 以 下 心 臟 開 始 受 干 擾 4
傳 導 (conduction) 對 流 (convection) 輻 射 (radiation) 蒸 發 (evaporation) 熱 交 換 的 主 要 方 式 熱 壓 環 境 下 之 運 動 傳 導 conduction 輻 射 radiation 對 流 convection 蒸 發 evaporation Q = R C E 體 溫 改 變 人 體 熱 平 衡 的 基 本 方 程 式 影 響 運 動 中 核 心 溫 度 之 主 要 因 素 代 謝 率 ( 運 動 強 度 ) 環 境 溫 度 個 人 之 揮 發 散 熱 效 率 在 熱 及 潮 濕 環 境 中, 人 的 排 汗 率 可 達 2 至 3L/hr 脫 水 (dehydrate) 脫 水 排 汗 量, 核 心 溫 度 心 搏 率 ( 靜 脈 回 流 心 壓 縮 排 ) 心 量 輸 出, a-vo 2 5
各 種 散 熱 機 轉 之 比 重 綜 合 熱 指 數 1. 有 效 溫 度 (effective temperature, ET 及 ET*) 2. 熱 壓 力 指 數 (heat-stress index, HSI) 3. Oxford 指 數 (Oxford index, WD) 4. 黑 濕 球 溫 度 (Wet-Bulb Globe Temperature, WBGT) 5. 運 作 溫 度 (operative temperature) WBGT 指 標 1/4 評 估 溫 溼 環 境 之 指 標 相 當 多, 而 我 國 法 規 中 評 估 溫 濕 條 件 所 用 之 指 標 為 綜 合 溫 度 熱 指 數 (Wet Bulb Globe Temperature,, 英 文 簡 寫 為 WBGT), 是 評 估 熱 危 害 的 重 要 指 標 之 一 WBGT 指 標 2/4 - 乾 球 溫 度 (dry bulb temperature, DBT) 乾 球 溫 度 (DBT) 係 指 溫 度 計 所 量 得 之 空 氣 溫 度, 主 要 代 表 單 純 空 氣 溫 度 之 效 應 - 黑 球 溫 度 (Globe Temperature, GT) 黑 球 溫 度 (GT) 係 指 一 定 規 格 之 中 空 黑 色 不 反 光 銅 球 ( 一 般 為 直 徑 15cm 厚 度 0.5mm), 中 央 插 入 溫 度 計 或 水 銀 感 溫 球 所 量 得 之 溫 度, 代 表 輻 射 熱 之 效 應 輻 射 熱 ( 來 自 太 陽 或 熱 的 物 體 ) 被 金 屬 球 吸 收 而 加 熱 溫 度 計 P283 6
WBGT 指 標 3/4 - 相 對 濕 度 與 濕 球 溫 度 (relative humidity and wet bulb temperature, WBT) P283 WBGT 指 標 4/4 - 空 氣 的 流 動 和 風 寒 效 應 (air movement and wind chill) P285 相 對 濕 度 是 指 在 一 定 溫 度 下, 水 蒸 氣 壓 除 以 飽 和 水 蒸 汽 壓 的 百 分 比 濕 球 溫 度 (WBT) 是 以 一 個 裹 著 濕 紗 布 的 感 溫 球 測 量, 當 溫 度 計 與 濕 紗 布 的 溫 度 達 到 平 衡, 此 時 測 得 的 溫 度 即 為 濕 球 溫 度, 代 表 溫 度 濕 度 風 速 等 之 綜 合 效 應 當 空 氣 完 全 飽 和 ( 即 相 對 濕 度 為 100%), 沒 有 水 會 由 WBT 蒸 發, 感 溫 球 不 會 發 生 蒸 發 熱 損 失, 此 時 WBT 和 DBT 是 相 等 的 在 所 有 其 他 情 況 下,WBT 都 低 於 DBT 空 氣 的 流 動 降 低 了 高 溫 的 影 響 卻 加 劇 了 低 溫 的 影 響 ( 引 起 風 寒 ) WBGT 綜 合 溫 度 熱 指 數 計 算 方 式 : 戶 內 或 戶 外 無 日 曬 時 WBGT= 0.7 自 然 濕 球 溫 度 + 0.3 黑 球 溫 度 戶 外 有 日 曬 時 WBGT= 0.7 自 然 濕 球 溫 度 + 0.2 黑 球 溫 度 + 0.1 乾 球 溫 度 冷 與 熱 之 效 應 人 們 曝 露 於 寒 冷 環 境 中 時 1. 周 邊 血 管 收 縮 2. 代 謝 率 增 加 曝 露 於 熱 環 境 中 時 1. 周 邊 血 管 擴 張 2. 流 汗 增 加 體 溫 改 變 影 響 運 動 中 核 心 溫 度 之 主 要 因 素 代 謝 率 ( 運 動 強 度 ) 環 境 溫 度 個 人 之 揮 發 散 熱 效 率 在 熱 及 潮 濕 環 境 中, 人 的 排 汗 率 可 達 2 至 3L/hr 脫 水 (dehydrate) 脫 水 排 汗 量, 核 心 溫 度 心 搏 率 ( 靜 脈 回 流 心 壓 縮 排 ) 心 量 輸 出, a-vo 2 7
人 體 熱 危 害 體 液 分 佈 1. 溫 度 調 節 過 程 失 調 : 熱 暈 厥 (heat syncope) 熱 衰 竭 (heat exhaustion) 鹽 分 耗 失 (salt depletion) 熱 過 度 換 氣 2. 溫 度 調 節 功 能 的 喪 失 : 中 暑 (heat stroke) 脫 水 現 象 (dehydration) 運 動 所 引 起 之 脫 水 現 象, 造 成 體 內 組 織 間 細 胞 內 及 血 液 之 水 分 喪 失 然 而, 由 於 血 漿 之 體 積 較 少, 且 擔 負 多 重 功 能, 即 使 是 損 失 少 部 分 之 血 漿, 亦 會 對 運 動 造 成 極 大 之 負 面 影 響, 導 致 耐 力 之 降 低 中 暑 與 熱 衰 竭 8
熱 適 應 (heat acclimatization) 在 炎 熱 的 環 境 下, 熱 適 應 是 一 種 生 理 調 適 過 程 它 涉 及 排 汗 能 力 的 提 升 與 啟 動 排 汗 之 體 核 溫 度 閾 值 的 下 降 一 個 已 適 應 者 的 最 大 汗 水 生 產 速 率 可 以 是 尚 未 適 應 者 11 L/h 的 兩 倍 1. 年 齡 2. 性 別 影 響 冷 熱 耐 受 力 的 因 素 3. 訓 練 ( 體 能 ) 熱 壓 力 管 理 (heat stress management) 對 熱 壓 力 管 理 所 建 議 的 WBGT 閾 值 OSHA 3123, 1993 肉 品 包 裝 場 之 人 因 設 計 管 理 準 則 熱 壓 力 管 理 基 本 措 施 使 用 除 濕 機 降 低 相 對 濕 度 使 用 風 扇 增 加 空 氣 流 動 穿 主 寬 鬆 工 作 服 降 低 工 作 速 率 提 高 休 息 時 間 及 頻 率 ( 比 例 ) 工 作 輪 調 ( 輪 班 ) 允 許 2 週 的 適 應 期 強 制 休 息, 提 供 飲 水 或 流 質 飲 料 提 供 遮 蔽 ( 蔭 涼 處 ) 以 減 少 輻 射 熱 負 荷 冷 卻 四 肢 9
範 例 : 鑄 造 業 高 溫 作 業 場 所 防 止 鑄 造 作 業 高 溫 災 害 在 高 溫 環 境 下 工 作 的 限 制 在 高 溫 環 境 下 工 作 的 限 制 人 員 在 不 同 能 量 支 出 水 準 下 所 能 暴 露 於 高 溫 環 境 的 時 間 (a) 連 續 工 作 8 小 時 (b) 每 小 時 75% 工 作 - 25% 休 息 (c) 每 小 時 50% 工 作 - 50% 休 息 (d) 每 小 時 25% 工 作 - 75% 休 息 每 小 時 作 息 時 間 比 例 連 續 作 業 時 量 平 均 綜 合 溫 度 熱 指 數 值 ( ) 75% 作 業 50% 作 業 25% 作 業 25% 休 息 50% 休 息 75% 休 息 輕 工 作 30.6 31.4 32.2 33.0 中 度 工 作 28.0 29.4 31.1 32.6 重 工 作 25.9 27.9 30.0 32.1 (Dukes-Dubos/NIOSH,1981) 10
在 寒 冷 環 境 中 工 作 (Work in Cold Climates) - 周 邊 組 織 溫 度 和 重 複 性 工 作 (peripheral temperatures and repetitive work) 風 寒 指 數 (wind chill index) 周 邊 組 織 ( 特 別 是 手 和 腳 ) 的 冷 卻, 將 導 致 力 量 減 小, 和 神 經 肌 肉 的 控 制 變 差, 這 會 造 成 靈 巧 度 下 降 範 例 : 冷 凍 食 品 ( 禽 肉 ) 處 理 低 溫 會 限 制 血 液 流 量, 但 是 工 作 中 的 肌 肉 需 要 良 好 的 血 液 循 環 在 寒 冷 的 環 境 工 作 時, 應 確 保 工 人 以 多 層 穿 衣 溫 暖 身 體 核 心 的 重 要 性, 使 手 臂 和 腿 部 獲 得 額 外 的 溫 暖 避 免 不 必 要 的 冷 暴 露, 例 如 在 冰 塊 中 工 作 員 工 不 應 以 手 動 方 式 處 理 冰 凍 的 產 品, 或 以 手 動 方 式 由 冰 塊 中 挖 出 產 品 使 用 傾 倒 機 將 產 品 傾 倒 在 輸 送 帶 或 料 斗 上 使 產 品 與 冰 塊 分 離 污 染 物 質 運 動 與 空 氣 污 染 健 康 上 限 損 害 CO 9 ppm 與 Hb 結 合 力 高 於 O 2 CO 2 過 度 換 氣, 酸 血, 頭 痛 0.12 ppm 降 低 肺 功 能, 頭 痛 O 3 H 2 CO 4 刺 激 上 呼 吸 道 SO 2 0.14 ppm 運 動 引 起 之 支 氣 管 痙 攣 NO 2 刺 激 肺 部 懸 浮 粒 子 150 g/m 惡 化 哮 喘 及 肺 阻 礙 性 疾 病 11