杜春斌

(延安大学体育学院，陕西 延安 716000)

引 言

随着经济高速发展，环境污染问题已成为威胁人们生活以及身体健康的重要问题[1]，形成环境污染原因众多，大气中造成环境污染物质主要包括固态颗粒物以及气态污染物。

空气质量下降主要原因是空气中存在二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物等污染物质[2]。环境污染中影响人类身体健康主要物质是可吸入污染物，可吸入污染物通常指PM10，其为粒径小于等于10μm且有毒、有害、可悬浮于大气中的细颗粒物，主要来自汽车尾气、工厂企业排出废气以及扬尘等。可吸入污染物具有输送距离远、可长期漂浮于大气中、表面积大、粒径小的特点，可长时间停留于空气中[3～5]。由于其粒径小，可直接进入人体呼吸系统，造成人体心、肺以及呼吸系统等疾病，多系统疾病并发可导致人体死亡[6]。若长时间暴露于含有大量可吸入污染物空气中，将对人体健康造成极严重的后果。

随着人们生活水平不断提升，人们对健康生活的追求越来越热烈，户外运动已成为人们的主要健身方式之一。人体长期生活于室外存在大量可吸入污染物环境下，会导致心肺功能降低，甚至增加人体死亡率[7～9]。体育锻炼可提升人体心肺机能，长期体育锻炼可令人体维持身体健康，但人体长期在环境污染空气中生活容易引起机体炎性反应，提升疾病易感性[10]。为此，令不同组别的受试者在不同可吸入污染物浓度环境下为期一个月长时间户外运动，实验当天在受试者完成力竭运动后，测试受试者运动后的心率、收缩压、舒张压、肺活量、代谢当量、氧脉搏、氧通气当量、最大摄氧量、最大通气量九项指标，检测大气中可吸入污染物浓度对长时间户外运动效果的影响，从而明确可吸入污染物对长时间户外运动人员机体的损害。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取汉中市某体育大学田径队120名短跑运动员作为受试者，受试者均不吸烟不喝酒，具有良好健康状况，无心肺系统等疾病，受试者基本情况如表1所示。

表1 受试者基本情况Tab.1 Basic information of the subjects

1.2 实验地点

选取汉中市作为实验地点，汉中市近年来雾霾天气严重，空气中PM10等可吸入污染物浓度明显上升。采用TSI8530便携式气溶胶监测仪监测一个月汉中市不同地区空气中可吸入污染物浓度[11]，选取空气质量差异较大地区4处作为实验地点，实验地点分为环境严重污染地区、环境中等污染地区、环境轻度污染地区以及空气质量较高洁净地区。

1.3 实验分组

实验分为洁净对照组、高浓度实验组、中浓度实验组、低浓度实验组四组，每组各30人。

(1)高浓度实验组所处环境严重污染地区可吸入污染物PM10月平均浓度为0.954mg/m3；

(2)中浓度实验组所处环境中等污染地区可吸入污染物PM10月平均浓度为0.645mg/m3；

(3)低浓度实验组所处环境轻度污染地区可吸入污染物PM10月平均浓度为0.254mg/m3；

(4)洁净对照组所处空气质量较高洁净地区可吸入污染物PM10月平均浓度为0.135mg/m3。

1.4 研究方法

令4组受试者每日下午15∶00～18∶00在户外各自实验地区进行规律性有氧户外运动时间长达一个月，有氧运动项目包括跑步、篮球等。

受试者测量心肺功能等各项指标前，以60r/min速度进行脚踏车运动，直至力竭为止[12-13]。受试者测试前禁止吸烟，无剧烈体力运动。

1.5 实验测试指标

心率：每分钟心跳次数；收缩压(SP)：心脏收缩血压最大情况下内壁压力； 舒张压(DP)：心脏舒张时动脉血管弹性回缩时形成的压力；肺活量(VC)：吸气峰值与呼气峰值之差；代谢当量(METs)：评价运动强度以及相对能量代谢水平的指标；氧脉搏(O2P)：心脏搏动时输血所需摄取氧量，评价心肺功能重要指标；氧通气当量(VQO2)：机体每分钟肺活量与摄氧量之比；最大摄氧量(VO2max)：长时间激烈运动直至极限水平后，机体在单位时间内利用以及吸收的氧容量[14]；最大通气量(VE)：受试者每分钟最大呼气量。

1.6 实验仪器

美国TSI仪器公司的TSI8530便携式气溶胶监测仪；意大利Cosmed公司的Quark b2型运动心肺功能测试系统测试受试者的心肺功能；常州市乐康仪器科技有限公司体质肺活量测试仪。

1.7 统计学分析

实验检测数据采用SPSS22软件分析单因素方差，实验结果用x±s形式表示，P<0.05时表示实验结果各组件具有显著性差异[15]，存在统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 心率对比结果

统计运动实验后6h内各组受试者心率变化，受试者心率变化结果如表2所示。

表2 受试者心率变化Tab.2 Changes in heart rate of the subjects (次/min)

表2中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。表2实验结果可以看出，洁净对照组受试者心率恢复情况明显优于实验组各组受试者，高浓度实验组受试者心率恢复相比低浓度受试者恢复较慢，洁净对照组受试者心率恢复情况明显较优，表明空气质量较高情况下运动有利于机体心率快速恢复。

2.2 收缩压对比结果

统计运动后6h内各组人员收缩压变化结果，受试者收缩压变化结果如表3所示。

表3 受试者收缩压变化Tab.3 Changes in systolic blood pressure of the subjects (mmHg)

表3中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。表3实验结果可以看出，洁净对照组受试者收缩压恢复明显优于实验各组受试者，且低浓度实验组受试者收缩压恢复明显优于高浓度实验组受试者收缩压恢复。

2.3 舒张压对比结果

统计运动后6h内各组人员舒张压变化结果，受试者收缩压变化结果如表4所示。

表4 受试者舒张压变化Tab.4 Diastolic blood pressure changes of the subjects (mmHg)

表4中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果各组存在显著性差异，具有统计学意义。表4实验结果可以看出，洁净对照组受试者舒张压恢复明显优于实验各组受试者，且低浓度实验组受试者舒张压恢复明显优于高浓度实验组受试者舒张压恢复。

2.4 肺活量对比结果

统计实验各组受试者肺活量变化结果如表5所示。

表5 受试者肺活量变化Tab.5 Changes in vital capacity of the subjects (mL)

表5中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。表5实验结果可以看出，高浓度实验组受试者在可吸入污染物浓度较高环境下长时间户外运动后，肺活量有明显下降，而洁净对照组受试者在优质大气环境中长时间户外运动，肺活量有明显的升，说明空气质量较高环境中长时间户外运动可提升机体肺活量，具有强身健体效果。

2.5 代谢当量对比结果

统计实验各组受试者代谢当量变化结果如表6所示。

表6 受试者代谢当量变化Tab.6 Changes of metabolic equivalent of the subjects

表6中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。表6实验结果表明，经过为期一个月的长时间户外运动后，洁净对照组受试者代谢当量提升较明显，而高浓度实验组受试者长期于大气中可吸入污染物浓度较高地区户外运动，代谢当量有所降低，表明长期于大气中可吸入污染物浓度较高地区户外运动对机体代谢当量有破坏作用。

2.6 氧脉搏对比结果

统计实验各组受试者氧脉搏变化结果如表7所示。

表7 受试者氧脉搏变化Tab.7 Change of oxygen pulse of the subjects (mL/b)

表7中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。氧脉搏可体现不同环境质量下户外运动机体心脏功能体系变化情况，评价户外运动受试者心脏输送氧气至外部组织功效。氧脉搏指标数值越低表明受试者心肺机能降低越明显，此时受试者可通过休息等方式调整机体状态恢复氧脉搏指标数值。氧脉搏可有效评价受试者心脏氧运输效率，氧脉搏值越高表明机体心肺工作效率越高，机体经过科学合理运动可提升氧脉搏指数值。

表7实验结果表明，洁净对照组受试者长期于高质量空气环境中户外运动，有效提升氧脉搏指标值；实验组长期处于可吸入污染物浓度较高的污染环境中进行户外运动，氧脉搏指标明显降低，尤其是高浓度实验组受试者，长期处于污染严重环境中，可吸入污染物含量过高影响受试者运动效果，导致氧脉搏指标有所降低。

2.7 氧通气当量对比结果

统计实验各组受试者氧通气当量变化结果如表8所示。

表8 受试者氧通气当量变化Tab.8 Change of oxygen ventilation equivalent of the subjects

表8中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。氧通气当量又名呼吸当量，指每分钟通气量与吸氧量比值。氧通气当量可评价人体呼吸效率，氧通气当量值越小表明机体摄取氧气效率越高。表8实验结果表明，洁净对照组受试者长期于高质量空气环境中户外运动，氧通气当量指标值明显低于各组受试者；高浓度受试者氧通气当量值明显高于中浓度受试者以及低浓度受试者的氧通气当量值，结果表明大气中可吸入污染物含量越高，人体呼吸效率越低，说明长期在高浓度可吸入污染物环境中户外运动，对人类机体以及呼吸系统具有较大损害。

2.8 最大摄氧量对比结果

统计实验各组受试者最大摄氧量变化结果如表9所示。

表9 受试者最大摄氧量变化Tab.9 Change of maximal oxygen uptake of the subjects (mL/min)

表9中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。最大摄氧量可体现人体最大负荷情况下心肺功能水平，是评价机体心肺功能重要指标。最大摄氧量可体现呼吸系统、心肺系统以及肌肉系统利用氧的最大能力，评价心肺功能储备能力以及人体机体最大有氧代谢能力。大气中可吸入污染物浓度较高情况下，人类长时间户外运动令机体产生疲劳，大量污染物令受试者体能骤减，最大摄氧量明显降低，无法起到运动健身效果；优质洁净环境中长时间户外运动，具有良好运动效果，受试者最大摄氧量经过长时间运动后具有明显提升。

2.9 最大通气量对比结果

统计实验各组受试者最大通气量变化结果如表10所示。

表10 受试者最大通气量变化Tab.10 Change of maximal ventilatoryvolume (L/min)

表10中各组实验结果均为P<0.05，表明各组实验结果存在显著性差异，具有统计学意义。最大通气量指标大小由机体肺组织弹性决定，最大通气量是指单位时间内机体可呼吸最大气量。表10实验结果表明，洁净对照组受试者长期于高质量空气环境中户外运动，最大通气量指标值明显高于各组受试者；高浓度受试者最大通气量值明显低于中浓度受试者以及低浓度受试者。

目前已有大量研究结果表明，长时间户外运动可提升人类机体有氧工作能力以及心肺功能，维持人类机体健康。本文实验结果表明，优质环境中长时间运动可提升人体心肺机能；大气中存在大量可吸入污染物情况下长时间户外运动降低人体心肺机能，主要原因是人体通过呼吸系统吸入大量可吸入污染物，各器官受到损害，降低人体呼吸以及心肺机能。

3 结 论

3.1 内容总结

为有效研究大气中可吸入污染物浓度对长时间户外运动效果的影响，通过实验测试探析在不同可吸入污染物浓度环境下运动对人体心率、收缩压、舒张压指标的影响，从而明确可吸入污染物对长时间户外运动人员机体的损害。

3.2 讨论

人类长期于户外高强度训练，体能将大幅度降低。因此在大气中污染物浓度过高的情况下，尽量避免户外运动可降低人类心梗、呼吸道疾病等症状发生。同时，国家应制定一系列污染防治条例，针对不同户外环境制定科学合理治理方案，降低户外运动人员由于大气可吸入污染物浓度过高导致运动训练效果较低，避免由于大气污染对身体造成伤害。此外，为降低空气中可吸入污染物含量，应提升居民环保意识，增加绿植栽培量，降低私家车使用率，提倡低碳出行，户外运动时应选择空气质量较好地点，尽量避开空气污染高峰期。