Некоторые вопросы теплообмена организма в тропиках

Некоторые вопросы теплообмена организма в тропиках

Высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха в тропиках ставят организм человека в крайне неблагоприятные условия теплообмена. Известно, что при давлении водяных паров около 35 мм рт. ст. теплоотдача испарением практически прекращается, а при 42 мм невозможна ни при каких условиях (Guilment, Carton, 1936).

Таким образом, поскольку при высокой температуре окружающей среды теплоотдача конвекцией и радиацией невозможна, насыщенный влагой воздух закрывает последний путь, с помощью которого организм еще мог избавляться от избыточного тепла (Витте, 1956; Смирнов, 1961; Иосельсон, 1963; Winslow et al., 1937). Это состояние может наступить при температуре 30-31°, если влажность воздуха достигла 85% (Кассирский, 1964). При температуре 45° теплоотдача полностью прекращается уже при влажности 67% (Guilment, Charton, 1936; Douglas, 1950; Brebner et al., 1956). Тяжесть субъективных ощущений зависит от напряженности потовыделительного аппарата. При условии, когда работают 75% потовых желез, ощущения оцениваются как «жарко», а при включении в работу всех желез – как «очень жарко» (Winslow, Herrington, 1949).

Как видно на графике (рис. 117), уже в третьей зоне, где теплоотдача осуществляется постоянным, хотя и умеренным, напряжением потовыделительной системы, состояние организма приближается к дискомфорту. В этих условиях любая одежда ухудшает самочувствие. В четвертой зоне (зона высокой интенсивности потоотделения) испарение уже не обеспечивает полной теплоотдачи. В этой зоне начинается постепенное накопление тепла, сопровождающееся ухудшением общего состояния организма. В пятой зоне, при отсутствии обдувания, даже максимальное напряжение всей потовыделительной системы не обеспечивает необходимой теплоотдачи. Длительное пребывание в этой зоне неизбежно ведет к тепловому удару. В пределах шестой зоны при повышении температуры на 0,2-1,2° в час неизбежен перегрев организма. В седьмой, самой неблагоприятной, зоне время выживания не превышает 1,5-2 час. Несмотря на то, что график не учитывает связи перегревания с другими факторами (инсоляция, скорость движения воздуха, физическая нагрузка), он все же дает представление о влиянии основных факторов тропического климата на организм в зависимости от степени напряжения потовыделительной системы, от температуры и влажности окружающего воздуха (Кричагин, 1965).

Рис. 117. График объективной оценки переносимости человеком высоких температур внешней среды.

Американские физиологи Ф. Сарджент и Д. Захарко (1965), использовав данные, полученные разными исследователями, составили специальный график, позволяющий судить о переносимости различных температур в зависимости от влажности воздуха и определять оптимальные и допустимые пределы (рис. 118).

Рис. 118. График переносимости высоких температур. Пределы термической нагрузки: А-1, А-2, А-3 – для акклиматизировавшихся людей; НА-1, НА-2, НА-3, НА-4 – неакклиматизировавшихся.

Так, кривая А-1 показывает условия, при которых люди без неприятных ощущений могут выполнять легкую работу (100-150 ккал/час), теряя при этом за 4 часа до 2,5 л пота (Smith, 1955). Кривая А-2 разделяет очень теплые условия, при которых имеется известный риск теплового удара от невыносимо жарких, угрожающих тепловым поражением (Brunt, 1943). Е. J. Largent, W. F. Ashe (1958) вывели подобную кривую безопасных пределов (А-3) для рабочих рудников и текстильных фабрик. Кривая НА-2, построенная на данных, полученных Е. Schickele (1947), определяет предел, ниже которого автором не было зарегистрировано ни единого случая тепловых поражений в 157 воинских частях. Кривая НА-3 отражает различие теплых условий от слишком жарких при температуре 26,7° и ветре 2,5 м/сек (Ladell, 1949). На верхний предел тепловой нагрузки указывает кривая НА-4, выведенная D. Н. К. Lee (1957), для ежедневной работы неакклиматизированного человека в мезотермической зоне.

Интенсивное потоотделение при тепловой нагрузке ведет к обеднению организма жидкостью. Это отрицательно сказывается на функциональной деятельности сердечно-сосудистой системы (Дмитриев, 1959), влияет на сократительную способность мышц и развитие мышечного утомления вследствие изменения физических свойств коллоидов и последующей их деструкции (Хвойницкая, 1959; Садыков, 1961).

Для сохранения положительного водного баланса и обеспечения терморегуляции человек в условиях тропиков должен постоянно восполнять потерянную жидкость. При этом важное значение имеет не только абсолютное количество жидкости и питьевой режим, но и ее температура. Чем ниже она, тем длительней время, в течение которого человек может находиться в жаркой среде (Veghte, Webb, 1961).

J. Gold (1960), изучая теплообмен человека в термокамере при температурах 54,4-71°, установил, что питье воды, охлажденной до 1-2°, увеличивало время пребывания испытуемых в камере на 50-100%. Исходя из этих положений, многие исследователи считают крайне полезным в условиях жаркого климата использовать воду с температурой 7-15° (Бобров, Матузов, 1962; Mac Pherson, 1960; Goldmen et al., 1965). Наибольший эффект, по мнению Е. Ф. Розановой (1954), достигается при охлаждении воды до 10°.

Помимо охлаждающего действия питьевая вода увеличивает потоотделение. Правда, по некоторым данным, температура ее в пределах 25-70° не оказывает существенного влияния на уровень потоотделения (Франк, 1940; Венчиков, 1952). Н. П. Зверева (1949) установила, что интенсивность потоотделения при питье воды, нагретой до 42°, значительно выше, чем при использовании воды с температурой 17°. Однако И. Н. Журавлев (1949) указывает, что чем выше температура воды, тем больше ее нужно для утоления жажды.

Какие бы рекомендации по нормированию питьевого режима, дозировке воды и ее температуре ни давались, в любом случае количество принимаемой жидкости должно полностью компенсировать водопотери, вызванные потоотделением (Lehman, 1939).

Вместе с тем установить величину истинной потребности организма в жидкости не всегда представляется возможным с необходимой точностью. Обычно считают, что питье до полного утоления жажды и есть этот необходимый предел. Однако эта точка зрения является, по меньшей мере, ошибочной. Исследования показали, что в условиях высокой температуры у человека, пьющего воду по мере возникновения жажды, постепенно развивается дегидратация от 2 до 5%. Например, солдаты в пустыне возмещали питьем «по потребности» лишь 34-50% истинных водопотерь (Adolf et al., 1947). Таким образом, жажда оказывается весьма неточным индикатором водно-солевого состояния организма.

Чтобы избежать дегидратации, необходимо избыточное питье, т. е. дополнительный прием воды (0,3-0,5 л) после удовлетворения жажды (Minard et al., 1961). В камерных экспериментах при температуре 48,9° у испытуемых, получавших избыточное количество воды, потери в весе были вдвое меньше, чем у испытуемых контрольной группы, ниже температура тела, реже пульс (Moroff, Bass, 1965).

Таким образом, питье, превышающее водопотери, способствует нормализации теплового состояния, повышению эффективности процессов терморегуляции (Pitts et al., 1944).

В главе «Выживание в пустыне» мы уже останавливались на вопросах водно-солевого обмена при высоких температурах.

В условиях автономного существования в пустыне при ограниченных запасах воды, соли, содержащиеся в пищевом рационе, практически полностью, а иногда даже с избытком компенсируют потери хлоридов с потом. Наблюдая большую группу людей в условиях жаркого климата при температуре воздуха 40° и влажности 30%, М. В. Дмитриев (1959) пришел к заключению, что при водопотерях, не превышающих 3-5 л, в специальном водно-солевом режиме нет необходимости. Эту же мысль высказывают многие другие авторы (Шек, 1963; Штейнберг, 1963; Матузов, Ушаков, 1964; и др.).

В тропиках, особенно при больших физических нагрузках во время переходов в джунглях, когда потоотделение носит профузный характер, потери солей с потом достигают значительных величин и могут явиться причиной солевого изнурения (Латыш, 1955).

Так, во время семисуточного похода в джунглях Малаккского п-ва при температуре 25,5-32,2° и влажности воздуха 80-94% У лиц, не получавших дополнительно 10-15 г поваренной соли, уже на третьи сутки снизилось содержание хлоридов в крови и появились признаки солевого изнурения (Brennan, 1953). Таким образом, в условиях тропического климата, при большой физической нагрузке дополнительный прием солей становится необходимым (Gradwhol, 1951; Leithead, 1963, 1967; Malhotra, 1964; Boaz, 1969). Соль дают либо в порошке, либо в таблетках, добавляя ее к пище в количестве 7-15 г (Hall, 1964; Taft, 1967), или в виде 0,1-2%-ного раствора (Field service, 1945; Haller, 1962; Neel, 1962). При определении количества хлористого натрия, которое надо давать дополнительно, можно исходить из расчета 2 г соли на каждый литр потерянной с потом жидкости (Сильченко, 1974).

По поводу целесообразности использования подсоленной воды для улучшения водно-солевого обмена мнения физиологов расходятся. По мнению некоторых авторов, подсоленная вода быстрее утоляет жажду и способствует удержанию жидкости в организме (Яковлев, 1953; Грачев, 1954; Курашвили, 1960; Шек, 1963; Соломко, 1967).

Так, по данным М. Е. Маршака и Л. М. Клауса (1927), добавление к воде хлористого натрия (10 г/л) снижало водопотери с 2250 до 1850 мл, а потери солей с 19 до 14 г.

И. С. Кандрор и соавторы (1963) отмечали, что для утоления жажды подсоленной (0,1%) водой ее требуется на 40-50% меньше, чем пресной.

Этот факт подтверждают наблюдения К. Ю. Юсупова и А. Ю. Тилиса (Юсупов, 1960; Юсупов, Тилис, 1960). Все 92 человека, выполнявшие физическую работу при температуре 36,4-45,3°, быстрее утоляли жажду водой, к которой добавлялось от 1 до 5 г/л хлористого натрия. Вместе с тем истинная потребность организма в жидкости не покрывалась и развивалась скрытая дегидратация (табл.11).

Таблица 11. Водопотери при потреблении пресной и подсоленной воды. Число испытуемых – 7.

По мнению других авторов, подсоленная вода не имеет никаких преимуществ перед пресной (Senay et al., 1965).

Так, В. П. Михайлов (1959), изучая водно-солевой обмен у испытуемых в условиях термокамеры при 35° и относительной влажности воздуха 39-45% и на марше при 27-31° и влажности 20-31%, пришел к заключению, что при прочих равных условиях питье подсоленной (0,5%) воды не снижает потоотделения, не уменьшает опасности перегрева и лишь стимулирует диурез.