人体产热和散热：平衡与保暖

人体在代谢过程中，不断地产热，同时又不断地将热量向外界散发出去。人体体温的维持正是产热和散热两个生理过程保持动态平衡的结果（图15-13）。

图15-13　人体热平衡示意图

SDE：食物的特殊动力；NST：非战栗产热

（一）人体的产热过程

人体的热量来自体内各组织器官所进行的氧化分解反应。安静状态时，主要的产热部位是脑和内脏器官。肝是体内代谢最旺盛的内脏器官，按单位重量计算，肝组织产热量最大。劳动或运动时，产热的主要器官是全身的骨骼肌。骨骼肌的产热潜力最大，剧烈运动情况下，其产热量占全身总产热量的比例，由平静状态下的18％上升达90％（表15-4）。另外人体在寒冷环境中发生的战栗，即骨骼肌屈肌和伸肌同时发生的不随意节律性收缩，其意义在于最大程度地增加产热量，可使代谢率提高4～5倍，因而，在补充人体体热散失，维持体温方面有一定作用。其他如甲状腺激素和肾上腺髓质激素，均有直接促进细胞代谢，增加产热的作用。交感神经兴奋具有与肾上腺髓质激素相同的效应。

表15-4　几种组织、器官的产热百分比

（二）人体的散热过程

人体的主要散热部位是皮肤。在我国大部分地区，除酷暑季节外，通常外界气温是低于体表温度的。因此，人体的热量，大部分能够通过辐射、传导、对流等方式向外界发散，一小部分则随呼吸、尿、粪便等排泄物散发到外界。在温和气候中，从事轻体力劳动的人，每日向外界散发热量约为12 552 kJ，其散热方式和所占的百分比如表15-5所示。

表15-5　温和的气温时人体散热方式及其所占百分比

1.几种主要的散热方式

（1）辐射：辐射散热是人体以热红外线的形式将体热传给外界较冷物体的一种散热方式。辐射散热的量和皮肤与环境温差及人体有效辐射面积呈正变关系。在一般温和气候条件下，安静时的辐射散热所占的百分比较大，可达总散热量的60％。(www.xing528.com)

（2）传导和对流：传导是指人体将热量直接传递给同它接触物体的一种散热方式。其散热量的多少除了与物体接触面积、温差大小有关外，还和物体的导热性能有关。当接触比皮肤温度低的良导热体如金属和水时，由于热传导迅速，故体热散发快，体表温度下降而有寒冷的感觉；若接触不良导热体如棉毛织物、泡沫塑料等，由于散热缓慢，局部皮肤温度增高，故有温暖的感觉。冰为良导热体，临床上根据传导散热的原理，常用冰袋，冰帽给高热患者降温。

对流散热是指通过气体或液体流动来交换热量的一种方式。通常情况下，主要是气体流动的方式。例如，当人体周围空气温度低于体表温度时，体热将与皮肤接触的较冷空气加温，由于空气的不断流动——对流，便将体热带走，从而达到散热的目的。因此严格讲，对流是传导散热的一种特殊方式。显然，对流散热的方式受风速的影响很大，在体表温度与环境温度之间的温差不变的情况下，风速越大，散热越多，风速减小，散热减慢。另一方面，当衣着尤其是棉毛织物覆盖皮肤表面时，可于体表形成不流动的空气层，阻碍对流，减弱传导散热而利于保暖。

以辐射、传导、对流的方式散热只有在体表温度高于外界气温的前提下才能进行。一旦外界气温等于或高于体表温度（约30℃）时，辐射、传导和对流散热就会停止，人体不但不能运用上述方式散热，反而会从周围环境吸热，此时，蒸发便成为体表散热的唯一方式。

（3）蒸发：蒸发是利用水分从体表汽化时吸收体热的一种散热方式。体表每蒸发1 g水，可吸收并放散体热2.43 kJ。人体蒸发的形式分为不显汗和显汗两种。不显汗又称不感蒸发，是指水分直接透出皮肤和黏膜表面，在未聚成明显水滴之前便被蒸发的一种形式。它是在身体表面上弥漫性地持续进行，即使在寒冷季节也依然存在。一个人每天的不显汗量大约有1L，其中通过皮肤蒸发量为0.6～0.8 L，通过呼吸蒸发量为0.2～0.4 L。不显汗与汗腺活动无直接关系，受体温和环境温度的影响，在环境温度不变时，体温每升高1℃，不显汗增加约15％。显汗是指通过汗腺分泌在皮肤表面有明显汗滴存在而被蒸发的方式，也可称为可感蒸发，其主要意义是散热。汗腺分泌量差异很大，在冬季或低温环境中，无汗液分泌或分泌量少形不成汗滴，一般计入不感蒸发；在夏季或高温环境中，或剧烈运动及劳动时，汗腺分泌量可达每小时1.5 L或更多。通过汗液蒸发放散大量体热，使体热不致瘀积体内导致体温骤升。

2.散热过程的调控

（1）出汗：即汗腺分泌汗液的活动。人在安静状态下，环境温度在30℃左右时开始出汗。劳动或运动时，气温虽在20℃以下，亦可出汗，这类出汗又称温热性出汗。汗液分泌量与体热发散的需要相适应。出汗速度取决于参与活动的汗腺数量和它的活动强度。影响出汗的因素包括劳动强度、环境气温、湿度、风速等。劳动强度越大，环境气温越高，出汗量越多，速度越快；环境湿度大，汗液蒸发困难，体热不易发散，导致出汗增多；风速大时，汗液易于蒸发，体热易于发散，出汗量则减少。人在高温、高湿、小风速（或无风）环境中，不但辐射、传导、对流的散热停止，蒸发散热也很困难，造成体热淤积，容易发生中暑。所谓中暑（heat stroke）是指因高温环境或受到烈日的暴晒而引起的疾病。正常情况下，汗液的密度（过去常称为比重）在1.001～1.006g/cm3之间，pH值为6.2～8.2，汗液中水分约占99％以上，固体成分不足1％。在固体成分中，大部分是NaCl，还有少量KCl、尿素、乳酸、丙酮酸和葡萄糖等。汗液中的NaCl浓度一般低于血浆，是由于汗液在流经汗腺管时，部分NaCl被重吸收所致。因为汗液是低渗的，因此当大量出汗时，可造成机体高渗性脱水。但是出汗速度过快时，汗腺管来不及重吸收NaCl，大量的NaCl将随汗液排出，此时机体除丢失大量水分外，还丢失了大量NaCl，因此应注意及时补充水分和NaCl，否则会引起电解质紊乱，重者可影响神经肌肉组织兴奋性而发生“热痉挛”。

除温热性出汗外，精神紧张和情绪激动，也可引起出汗，称为精神性出汗。精神性出汗的汗液主要见于手掌、足跖、腋窝等处。精神性出汗在体温调节中意义不大。

（2）皮肤血流量改变：皮肤通过辐射、传导、对流方式散热的多少取决于皮肤与环境之间的温度差，而皮肤温度的高低是由流经皮肤的血流量的多少来调控的。因此，皮肤的血流量对体热的发散有重要作用。

皮肤血液循环具有在乳头层下形成较多的动脉网、皮下毛细血管卷曲形成静脉丛和动静脉吻合支等特点，故而皮肤血流量可以在很大范围内变动以改变皮肤温度。人体皮肤血管受交感神经控制。在寒冷环境中，交感神经活动增强，皮肤血管收缩，血流量减少，皮肤表层温度降低，形成阻热层，发挥隔热器的作用，使散热量大幅度下降，防止体热散失；在炎热的环境中，交感神经兴奋性降低，皮肤小动脉舒张，动静脉吻合支开放，皮肤血流量增加，有大量热量从机体深部被血流带到体表，使皮肤温度增高，此时机体表层犹如一散热器，散热能力显著增加，以防止体温升高；环境温度适中或机体处于安静状态，产热量没有大幅度改变时，机体既不出汗，也无寒战，仅靠调节皮肤血管口径，改变皮肤血流量，通过皮肤温度调控散热量，就能使体热的产生和发散达到平衡。