Насколько жарко для человеческого тела? Меньше, чем вы думаете

По мере изменения климата волны жары становятся все более сильными: они длятся дольше, учащаются и становятся просто более жаркими. Многие люди задаются вопросом: "Когда станет слишком жарко для нормальной повседневной деятельности, даже для молодых, здоровых взрослых?".

Ответ выходит за рамки температуры, которую вы видите на термометре. Он также связан с влажностью. Наше исследование показывает, что сочетание этих двух факторов может стать опасным быстрее, чем считали ученые ранее.

Ученые и другие наблюдатели встревожены участившимися случаями экстремальной жары в сочетании с высокой влажностью, измеряемой как "температура влажного термометра".

Во время тепловых волн, охвативших Южную Азию в мае и июне 2022 года, в Джакобабаде (Пакистан) была зафиксирована максимальная температура влажного термометра 33,6 C (92,5 F), а в Дели она превысила этот показатель, что близко к теоретически предполагаемому верхнему пределу приспособляемости человека к влажной жаре.

Люди часто ссылаются на исследование, опубликованное в 2010 году, в котором предполагалось, что температура влажного термометра 35 C - равная 95 F при 100% влажности или 115 F при 50% влажности - является верхним пределом безопасности, за которым человеческий организм больше не может охлаждать себя путем испарения пота с поверхности тела для поддержания стабильной температуры ядра тела.

Только недавно этот предел был протестирован на людях в лабораторных условиях. Результаты этих испытаний показали еще более серьезную причину для беспокойства.

Проект ПГУ H.E.A.T.

Чтобы ответить на вопрос "насколько жарко - это слишком жарко?", мы привели молодых, здоровых мужчин и женщин в лабораторию Нолла Университета штата Пенсильвания, чтобы они испытали тепловой стресс в контролируемых условиях.

Эти эксперименты позволяют понять, какие сочетания температуры и влажности начинают быть опасными даже для самых здоровых людей.

Каждый участник проглатывал небольшую телеметрическую таблетку, которая отслеживала его глубокую температуру тела или температуру ядра. Затем они сидели в экологической камере, двигаясь лишь настолько, чтобы имитировать минимальную повседневную деятельность, такую как приготовление и прием пищи. Исследователи медленно повышали температуру в камере или влажность воздуха и следили за тем, когда температура тела испытуемого начинала повышаться.

Такое сочетание температуры и влажности, при котором температура тела человека начинает повышаться, называется "критическим пределом окружающей среды".

Ниже этих пределов организм способен поддерживать относительно стабильную температуру ядра тела в течение долгого времени. Выше этих пределов температура тела постоянно повышается, и риск возникновения заболеваний, связанных с жарой, при длительном воздействии повышается.

Когда организм перегревается, сердце вынуждено работать интенсивнее, чтобы перекачивать кровь к коже для отвода тепла, а когда вы еще и потеете, это уменьшает количество жидкости в организме. В самом тяжелом случае длительное воздействие тепла может привести к тепловому удару - опасной для жизни проблеме, требующей немедленного и быстрого охлаждения и медицинской помощи.

Наши исследования, проведенные на молодых здоровых мужчинах и женщинах, показывают, что этот верхний экологический предел даже ниже теоретически предполагаемых 35 C. Это скорее температура влажного термометра 31 C (88 F). Это соответствует 31 C при 100% влажности или 38 C (100 F) при 60% влажности.

Выше: Подобно таблице теплового индекса Национальной метеорологической службы, эта таблица переводит комбинации температуры воздуха и относительной влажности в критические пределы окружающей среды, выше которых температура тела повышается. Граница между желтой и красной областями представляет собой средний критический предел температуры окружающей среды для молодых мужчин и женщин при минимальной активности.

Сухая и влажная среда

Нынешние волны жары по всему миру приближаются к этим пределам, если не превышают их.

В жаркой и сухой среде критические пределы окружающей среды не определяются температурой влажного воздуха, поскольку почти весь пот, выделяемый организмом, испаряется, что охлаждает тело. Однако количество пота, выделяемого человеком, ограничено, и мы также получаем больше тепла от более высоких температур воздуха.

Помните, что эти ограничения основаны исключительно на том, чтобы не допустить чрезмерного повышения температуры тела. Даже более низкие температуры и влажность могут создавать нагрузку на сердце и другие системы организма.

И хотя превышение этих пределов не обязательно представляет собой наихудший сценарий, длительное воздействие может стать опасным для уязвимых групп населения, таких как пожилые люди и люди с хроническими заболеваниями.

В настоящее время наши эксперименты направлены на тестирование пожилых мужчин и женщин, поскольку даже здоровое старение делает людей менее теплоустойчивыми. Если добавить к этому повышенную распространенность сердечных заболеваний, респираторных проблем и других проблем со здоровьем, а также прием некоторых лекарств, то риск причинения вреда может быть еще выше. Люди старше 65 лет составляют около 80-90% жертв тепловых волн.

Как оставаться в безопасности

В сильную жару важно пить много воды и искать места, где можно охладиться - даже на короткое время.

Хотя во многих городах США расширяются центры охлаждения, чтобы помочь людям спастись от жары, все еще остается много людей, которые будут испытывать эти опасные условия, не имея возможности охладиться.

Даже те, у кого есть кондиционер, могут не включать его из-за высокой стоимости энергии - обычное явление в Финиксе, штат Аризона - или из-за масштабных отключений электроэнергии во время тепловых волн или лесных пожаров, что становится все более распространенным явлением на западе США.

Недавнее исследование, посвященное тепловому стрессу в Африке, показало, что будущий климат не будет благоприятствовать использованию даже недорогих систем охлаждения, таких как "болотные охладители", поскольку тропические и прибрежные районы Африки становятся более влажными.

Эти устройства, потребляющие гораздо меньше энергии, чем кондиционеры, используют вентилятор для рециркуляции воздуха через прохладную влажную подушку, чтобы снизить температуру воздуха, но они становятся неэффективными при высоких температурах влажного воздуха выше 21 C (70 F).

Таким образом, продолжают накапливаться доказательства того, что изменение климата - это не просто проблема будущего. Это проблема, с которой человечество сталкивается в настоящее время и которую оно должно решить в лоб.The Conversation

W. Ларри Кенни, профессор физиологии, кинезиологии и работоспособности человека, штат Пенсильвания; Дэниел Вечеллио, географ-климатолог и постдокторский научный сотрудник, штат Пенсильвания; Рейчел Коттл, докторант физиологии упражнений, штат Пенсильвания, и С. Тони Вольф, постдокторский научный сотрудник по кинезиологии, штат Пенсильвания.