人体的产热与散热

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。人体之所以能维持体温的相对恒定，正是在体温调节机制的控制下，产热和散热两个生理过程取得动态平衡的结果（图9-7）。

图9-7　人体热平衡示意图

SDE．食物的特殊动力；NST．非战栗产热

（一）产热

机体所有组织器官均处在合成和分解代谢过程中，因而都产生热量。但它们的产热量有所不同，安静时以内脏器官产生热量最多，其中以肝脏代谢最为旺盛，产热量较多。安静时肝脏、肠、胃等产热量约占身体总产热量的56%，肌肉产热量占18%，脑产热量占16%。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，其产热占全身总产热的比例，由安静状态下的18%上升达90%（表9-6）。当机体处于寒冷环境中时，散热显著增加，机体通过战栗产热和非战栗产热两种形式来产生热量，以维持体温。

表9-6　几种组织、器官的产热百分比

1．战栗产热　战栗是骨骼肌发生不随意的节律性收缩的表现，其节律为9～11／min。其特点是屈肌和伸肌同时收缩，所以不做外功，但产热量很高，可使代谢率提高4～5倍，以利于维持机体在寒冷环境中的体热平衡。

2．非战栗产热　非战栗产热又称代谢产热。是指机体受到冷刺激时最初只表现骨骼肌紧张性增加，不发生肌肉寒战也使产热增加的现象；其中以褐色脂肪组织的产热量最大，占非战栗产热量的70%。由于新生儿不发生战栗，所以非战栗产热对新生儿来说尤为重要。

参与产热活动调节的既有体液因素也有神经因素。甲状腺激素是调节产热活动的最重要的体液因素，机体在寒冷环境中度过几周后，甲状腺激素分泌可增加2倍左右，代谢率可增加20%～30%；肾上腺素和去甲肾上腺素以及生长激素等也可刺激机体产热；寒冷刺激可通过兴奋机体的交感神经系统，转而引起肾上腺髓质活动增强，最终导致肾上腺素和去甲肾上腺素释放增多，产热增加。

（二）人体的散热过程

人体的主要散热部位是皮肤。当环境温度低于人的体表温度时，大部分体热可以通过皮肤的辐射、传导和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，每日向外界散发的热量约为12　552kJ，其散热方式所占的百分比如表9-7所示。

表9-7　温和气候时人体散热方式及其所占百分比

1．散热方式　人体的散热方式主要有以下几种：

（1）辐射散热：人体以热辐射（红外线）的形式将体热传给外界的散热方式称为辐射散热。辐射散热的多少和皮肤与周围环境的温度差以及机体的有效散热面积呈正变关系。在一般温和气候条件下，安静时的辐射散热所占的百分比可达总散热量的60%。

（2）传导和对流散热：传导散热是指人体的热量直接传给同它接触的较冷物体的一种散热方式。其散热量的多少除了与物体的接触面积、温差的大小有关外，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。机体深部的热量亦以传导的方式传到皮肤，再由后者直接传给同它接触的物体，如衣物等。但由于这类物质是热的不良导体，所以通过传导而散失的体热并不多。另外，人体脂肪的导热效能也不高，因而肥胖的人，由深部传向皮肤的热量较少，所以在炎热的夏天特别容易出汗。临床上根据传导散热的原理，常用冰袋、冰帽给高热病人降温。

对流散热是指通过气体流动来交换热量的一种散热方式。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，由于空气不断流动，便将体热散发到空间。对流是传导散热的一种特殊方式。通过对流所散发的热量的多少，受风速影响。风速越大，散热量也越多。相反，风速越小，散热量也越少。衣服覆盖在皮肤表层，不易实现对流，因而增加衣着可以御寒。

以上几种直接散热方式只有在体表温度高于外界气温的前提下才能进行。当外界气温升高到接近或高于体表温度时，蒸发便成为体表散热的唯一有效方式。

（3）蒸发散热：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1g水，可吸收并放散2．43kJ的热量。人体蒸发散热的形式分为不感蒸发和发汗两种。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掉的一种形式。它在身体表面上弥漫性地持续进行，即使处在低温环境中，皮肤和呼吸道黏膜也不断有水分渗出而被蒸发掉。其中皮肤的水分蒸发又叫不显汗，即这种水分蒸发不为人们所觉察，与汗腺的活动无关。人体24h的不感蒸发量一般为1　000ml左右，其中通过皮肤蒸发的为600～800ml。在活动或发热状态下，不显汗可以增加。发汗是指通过汗腺主动分泌、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。汗液蒸发可有效地带走热量。汗液分泌量差异很大，在冬天或低温环境中，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，汗液分泌量可达每小时1．5L或更多。通过汗液蒸发放散大量体热，使体热不至于淤积体内而导致体温骤升。

2．散热过程的调节

（1）汗腺活动及其调节：发汗是汗腺分泌汗液的活动，其分泌量与体热发散的需要相适应。由温热刺激引起的发汗称为温热性发汗，主要参与体温调节。发汗速度取决于参与活动的汗腺数量和它的活动强度。影响发汗的因素包括劳动强度、环境温度、湿度、风速等。劳动强度越大，环境气温越高，发汗量越多，速度越快；环境湿度大，汗液蒸发困难，体热不易发散，导致发汗增多；风速大时，汗液易于蒸发，体热易于发散，发汗量则少。人在高温、高湿、小风速（或无风）环境中，不但辐射、传导、对流散热停止，蒸发散热也很困难，造成体热淤积，容易发生中暑。

正常情况下，汗液中水分占99%以上，固体成分不到1%。在固体成分中，大部分为NaCl，也有少量的KCl、尿素和乳酸、丙酮酸、葡萄糖等，但汗液中的NaCl浓度一般低于血浆。因此，汗液是低渗液。如果大量发汗，可造成机体高渗性脱水。

此外，情绪激动和精神紧张也可引起发汗，称为精神性发汗，与体温调节关系不大。精神性发汗的汗液主要见于手掌、足跖、腋窝等处。

发汗是一种反射性活动。在下丘脑有发汗中枢。人体汗腺主要受交感胆碱能纤维的支配，乙酰胆碱有促进汗腺分泌的作用。手、足及前额等处的汗腺也有一些是受肾上腺素能纤维支配的。

（2）皮肤血流量的调节：通过辐射、传导和对流等直接散热方式所散失热量的多少，取决于皮肤与环境之间的温度差，而皮肤温度由皮肤血流量所控制。所以，机体可以通过改变皮肤血管的功能状态来调节体热的散失量。人体皮肤血管受交感神经控制。在炎热环境中，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，散热增加，以防体温升高；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，散热量下降，防止体热散失；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。

链接　中暑　是指在高温和热辐射的长时间作用下，机体体温调节障碍，水、电解质代谢紊乱及神经系统功能损害的症状的总称，以体温升高、脉搏迅速、皮肤干热、肌肉松软、虚脱及昏迷为特征。

中暑的原因有很多，当环境温度高于皮肤温度且湿度过大时，蒸发散热受阻，大量热积蓄，如不及时采取措施，就会引起中暑。野外作业者、过度疲劳者、久病体弱者、老年人以及产妇等均属易中暑者。

（1）轻症中暑：体温往往在38℃以上；头晕、口渴伴有面色潮红、大量出汗、皮肤灼热等表现，或出现四肢湿冷、面色苍白、血压下降、脉搏增快等表现。有这些症状的人，如及时离开高温环境，一般休息3～4h后可以恢复。

（2）重症中暑：常有四种类型。①中暑衰竭：此类型最为常见。由于大汗及周围血管扩张致血容量不足而引起。起病较急，常在站立或劳动时突然昏倒，多见于老年人和未能及时适应高温者。②中暑痉挛：大汗后畅饮又未及时补充钠盐，致骨骼肌收缩时发生阵发性疼痛、抽搐，多见于青壮年。③日射病：烈日暴晒头部（大脑温度可达40～42℃），引起脑组织充血、水肿。以剧烈头痛、呕吐为特征，重者昏迷，但体温不一定升高。④中暑高热：患者体内大量热能滞留，体温高达41℃以上，皮肤干燥无汗，意识模糊，精神失常、躁动以至昏迷。

对中暑者，应使之立即移至阴凉通风处休息，补充含盐清凉饮料或注射葡萄糖生理盐水。对重症病人首要措施是降温：用冰水、井水或乙醇擦洗全身；在头部、腋下、腹股沟等大血管处放置冰袋；或将全身（头部除外）浸泡在4℃水浴中，使体温回降，并及时送医院急救。