为了测试人体的高温忍耐极限,科学家正在用活人做实验

作者: Carissa Wong

来源: 自然系列

发布日期: 2024-09-05 22:00:37

科学家正在使用最先进的气候室来研究人类在极端高温下的生存极限,以及如何有效降温的方法。他们发现人类的耐热极限比此前认为的要低,并正在测试不同的降温策略以保护公共健康。

为了测试人体的高温忍耐极限,科学家正在用活人做实验。人类在能生存的高温极限阈值比此前认为的要低——研究者正在使用最先进的气候室来探索高温环境何时会威胁生命。用水浇湿皮肤和衣服,或者游泳,是防止身体过热的一种经济有效的方法。2019年,生理学家Ollie Jay开始设计一个舱室,能模拟如今和未来的极端高温。

18个月后,这个造价200万澳元(约合130万美元)的舱室建成了,在澳大利亚的布里斯班打包装箱,运到1000公里外的悉尼大学。在那里,它被吊装到一栋闪亮的玻璃大楼顶层。现在,包括Jay在内的研究者们正在用它测试人类在极端高温下的生存极限,人们对这些问题所知非常有限。

随着气候变化使地球升温,全球天气报告频繁出现酷热天气。7月,全球最热一日的记录被打破了两次,联合国发起全球呼吁,对极端高温采取行动,科学帮助易受损害的人群、工人和经济体应对问题。据称,全球劳动者的约70%——24亿人——如今受到极端高温的高度威胁。除此之外,关于如何应对高温的公共建议很不完善,人们如何有效降温的方法也没有得到透彻研究。悉尼大学的研究者在高温室监测高温对孕妇的影响。

高温室Jay的团队正在利用先进的气候室来研究高温威胁生命的条件、方式,以及有哪些可操作、基于证据的降温办法。在这个4米×5米的舱室里,研究者可以把气温每分钟调高或调低1摄氏度——从5°C到可怕的55°C——并用红外等模拟阳光,控制风速。他们还能微调湿度,这是影响热度对身体影响的一个关键变量。试验的参与者可以在舱室里吃东西、睡觉和锻炼;研究者会通过舱门递给他们食物和其他东西。

他们身上的传感器会给旁边的控制室发送信息,在此处理包括心率、呼吸、出汗和体温等变量的数据。

Jay的团队现在正在测试一个人体如何应对极端高温的数学模型,已于去年发表。这个模型使用的数据来自一些研究,测量了较年长和年轻人群的出汗能力,并且遵循物理规律,预测热量如何在人体和环境之间传递。大多数关于人体对高温反应的模型都聚焦于阴凉处的、健康的年轻人。

但Jay团队的模型估计了各年龄段、阴凉处和太阳下、以及人们休息或锻炼中的生存极限。不出所料,模型表明,当人们暴露在阳光下,比在阴凉处生存极限要低。65岁以上的人和18-40岁的人相比极限值也更低。

这个实验室的另一个重点是寻找高效降温策略,包括模拟那些高温会影响工人健康的环境条件。在一项试验中,Jay的团队在测试能帮助孟加拉制衣工厂工人的降温策略,那里的人们通常在炎热气候下长时间工作,几乎没有空调。研究人员此前测量了孟加拉首都达卡一个制衣工厂三层楼的热量和湿度。“我们在气候舱里重建了这些条件,以及人们的工作——女性做缝纫、男性熨烫。”他说。试验参与者穿着工人通常在工厂里所穿的衣服。

Jay和同事已经推广了一种方法给摇篮里的婴儿降温。“在炎热的日子,人们会给摇篮盖上一种白色的布料。但它到底好不好一直有争议。”他说。2023年的一项研究中,他们发现干燥的白布会让摇篮温度升高2.5°C以上,但湿布有最好的降温效果。“它能抽取摇篮里的潜热能,让它降温多达5°C。”他说。研究团队还帮助Google Chrome浏览器为全球用户发布了一个高温预警系统。

“如果它知道你的位置,而温度超过了某个特定阈值,你就会获得极端高温预警。”他说。这个预警会提供降温提示,比如每小时喝一杯水,湿润皮肤和衣服。

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