高原環(huán)境作業(yè)人員的營養(yǎng)課件

高原環(huán)境作業(yè)人員的營養(yǎng)我國高原地域遼闊，邊境線長達(dá)3000多公里；3000m以上高原約占全國面積的1／6。青藏高原是世界上最大的高原，素有“世界屋脊”之稱；珠穆朗瑪峰聳立其間，是世界第一高峰(8848.13m)。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)一、大氣壓和氧分壓低

大氣為彈性氣體，具有質(zhì)量和可壓縮性，所以越接近海平面其密度越大。在緯度45度的海平面，溫度0℃時(shí)，760mmHg的大氣壓強(qiáng)稱為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。大氣壓隨海拔高度的上升而下降，一般海拔每上升100m下降7.45mmHg(7.1～8.3mmHg)。一、大氣壓和氧分壓低海平面至對(duì)流層(10～12km)大氣組成(％)恒定不變(O2：20.94％；C02：0.03％；N2：79%；H2：0.01％)。大氣中氧分壓(P02)可由公式計(jì)算；P02=大氣壓x20.94％／100求得；因此P02隨大氣壓的下降而降低。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)二、沸點(diǎn)低

高原大氣壓低，液體分子比較活潑，一旦溫度升高，容易沸騰。所以，沸點(diǎn)隨海拔高度而遞減。由于沸點(diǎn)的降低，食物不易煮熟，影響食物的口味和消化吸收。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)三、氣溫低

地球周圍大氣的熱源來自太陽，但不能直接受太陽輻射而升高溫度，而是來自太陽輻射后的地面。太陽輻射穿過大氣層時(shí)，僅能升高溫度0.015℃～0.02℃，而到達(dá)地面的輻射能被地面吸收后變?yōu)槟芰浚蓺饬鹘粨Q到大氣中；所以氣溫隨高度而遞減。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)三、氣溫低在對(duì)流層下部，自由大氣的氣溫，海拔每升高1000m下降5℃～6℃。但高原地面較廣，接受太陽輻射能較多，并有時(shí)受到海洋暖流的影響，所以實(shí)際氣溫略高于計(jì)算值。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)

四、濕度低

高原由于低溫以及河川、植物和降水量等原因，大氣中含水量(絕對(duì)濕度)低，冬季尤為明顯。大氣干燥，有利于食物保藏，但對(duì)人體容易產(chǎn)生皮膚皺裂、口唇干燥和體內(nèi)脫水。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)五、太陽輻射和電離輻射強(qiáng)

高原大氣稀薄，塵埃和水蒸氣較少，所以太陽輻射和宇宙粒子通過大氣層到達(dá)地面時(shí)受到反射和吸收等干擾較小，光輻射和電離輻射都增強(qiáng)。紫外線比海平面增高3～4倍，高原積雪能反射70％的紫外線，眼視網(wǎng)膜容易吸收光線能量發(fā)生雪盲。第一節(jié)

高原氣候的特點(diǎn)六、氣流快高原地區(qū)屏蔽少，氣流快，多有大風(fēng)。由于日光照射溫度的影響，高原山區(qū)的風(fēng)向晝夜不同，白天沿山坡吹向山頂，夜晚寒風(fēng)從山頂吹向山谷；有的地區(qū)位于山口而有定時(shí)大風(fēng)。第二節(jié)

高原低氧對(duì)人體健康及物質(zhì)代謝的影響一、高原低氧對(duì)人體的危害大氣壓和氧分壓對(duì)人體影響尤為明顯，根據(jù)人體生理耐受程度可分為：無反應(yīng)區(qū)、代償區(qū)、障礙區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、休克致死區(qū)。

一、高原低氧對(duì)人體的危害無反應(yīng)區(qū)(3000m以下地區(qū))：血氧飽和度90％～97％，基本無低氧癥狀，工作能力完好。

一、高原低氧對(duì)人體的危害代償區(qū)(3000～4500m)：血氧飽和度90％，輕度低氧，初到高原的人可出現(xiàn)低氧癥狀，但機(jī)體呼吸和循環(huán)系統(tǒng)能發(fā)揮代償功能，工作能力基本完好，屬完全代償范圍。一、高原低氧對(duì)人體的危害危險(xiǎn)區(qū)(6000～7000m)：血氧飽和度70％～60％，組織嚴(yán)重低氧，缺少低氧適應(yīng)鍛煉的人，低氧癥狀迅速發(fā)展，工作能力喪失，可發(fā)生低氧昏迷。一、高原低氧對(duì)人體的危害休克致死區(qū)(7000m以上地區(qū))：血氧飽和度低于60％，一般無低氧適應(yīng)鍛煉的人，可因組織嚴(yán)重低氧，意識(shí)喪失，休克而死亡。一、高原低氧對(duì)人體的危害

一般4500m以上地區(qū)，又往往是經(jīng)濟(jì)、軍事、科研和登山考察的重要地區(qū)，常年有大量人群居住和工作。因此，在這個(gè)高度以上地區(qū)，大氣中的低氧給人類帶來的威脅最大。一、高原低氧對(duì)人體的危害在急性低氧期(初人高原前兩周內(nèi))，主要出現(xiàn)神經(jīng)(頭暈、頭痛、失眠、昏迷)、心律(心悸)、氣促、胃腸(惡心、嘔吐、食欲下降、腹脹、腹瀉)癥狀以及周身無力等；在慢性低氧時(shí)(進(jìn)人數(shù)周年或長期高原居住者)，主要發(fā)生血壓異常(高血壓或低血壓)、紅細(xì)胞增多癥、心臟肥大和指甲凹陷等。低氧危害的原因主要有以下幾方面：一、高原低氧對(duì)人體的危害

(三)人在高原受低氧的影響是持續(xù)不斷的，不因季節(jié)、晝夜、性別、年齡等的不同而有明顯的差別。

因此，人體進(jìn)入高原后，每時(shí)每刻都受到低氧的影響；

因海拔高度和個(gè)人對(duì)低氧敏感性等的不同，則會(huì)出現(xiàn)不同程度的低氧反應(yīng)。

二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響

低氧對(duì)生物體的危害雖然嚴(yán)重，但如果低氧逐漸反復(fù)作用于機(jī)體，則會(huì)引起體內(nèi)敏感組織和器官的應(yīng)答反應(yīng)，對(duì)低氧產(chǎn)生適應(yīng)，這是生物所具有的適應(yīng)外界環(huán)境的本能。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響

人可長期生活在5500m高原地區(qū)。在無供氧裝備的條件下，登山運(yùn)動(dòng)員也常可登上8500m的高峰，充分表現(xiàn)出人體的適應(yīng)能力。

人體在高原低氧環(huán)境中的習(xí)服或適應(yīng)，可概括為自然適應(yīng)(被動(dòng)適應(yīng))和積極適應(yīng)(主動(dòng)適應(yīng))。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響低氧可使肺血管收縮這是導(dǎo)致肺動(dòng)脈高壓和肺源性心臟病的重要原因。無論是肺泡氧分壓降低還是動(dòng)脈血氧分壓下降，均可引起肺血管收縮。急性低氧引起肺血管收縮的機(jī)制尚未完全闡明，有人認(rèn)為低氧可直接作用于肺血管壁，影響Ca2+的通透性。多數(shù)人認(rèn)為，組胺、前列腺素、血管緊張素等生理活性物質(zhì)在低氧引起的肺血管收縮中具有重要作用。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響急性低氧可使血液重新分配。經(jīng)流重要生命器官血液量增加，同時(shí)，紅細(xì)胞生成加速。另外，低氧還引起紅細(xì)胞變形性降低，導(dǎo)致紅細(xì)胞運(yùn)輸氧的能力下降。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響人體在高原低氧環(huán)境中發(fā)生的紅細(xì)胞增多是一種功能適應(yīng)性變化，一定數(shù)量的紅細(xì)胞和血紅蛋白的增加，能增強(qiáng)血液攜帶氧的能力，提高血氧含量和血氧容量。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響然而，這種紅細(xì)胞的增多是有限度的，過度的紅細(xì)胞增多將導(dǎo)致血液粘度的增高，加重循環(huán)負(fù)荷，引起體循環(huán)、肺循環(huán)和微循環(huán)的障礙，使血氧結(jié)合減少，氧運(yùn)輸量下降，反而加重低氧血癥。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響機(jī)體在高原低氧環(huán)境時(shí)的血氧變化表現(xiàn)為：血氧分壓、血氧含量和血氧飽和度降低。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響低氧會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞內(nèi)2，3～DPG代償性增加，80mmHg左右時(shí)，因處于氧離曲線的平坦部分，氧離曲線右移有利于向組織供氧，而在這種情況下，肺動(dòng)脈血氧分壓更低，處于氧離曲線的陡直部分，有利于肺部血紅蛋白與氧的結(jié)合。

二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響肌紅蛋白(Mb)與氧的親和力大于血紅蛋白，具有儲(chǔ)備氧的功能，Mb在心肌喪失氧運(yùn)輸功能中起著重要作用，尤其是在低氧條件下，可通過增加Mb來適應(yīng)低氧環(huán)境，保護(hù)心肌細(xì)胞。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響慢性低氧引起毛細(xì)血管密度增加、毛細(xì)血管與肌纖維的比值增大，縮短氧的彌散距離，擴(kuò)大氧的彌散面積，適應(yīng)線粒體功能，代償性地增加對(duì)組織細(xì)胞的供氧量。慢性低氧動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)線粒體密度增加，有些氧化還原酶的含量與活性上升。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響

線粒體適應(yīng)(mitochondrialadaptation)線粒體是糖、脂肪和氨基酸被分子氧氧化的場(chǎng)所，生物氧化過程中釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP分子中的高能鍵以供生理之需，因此在低氧適應(yīng)中起著重要作用。細(xì)胞和分子水平的適應(yīng)具體反映在線粒體，故稱之為線粒體適應(yīng)。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響低氧，尤其是急性低氧，由于代謝失調(diào)，能量供給障礙，將對(duì)腦、體功能產(chǎn)生顯著影響，除出現(xiàn)頭痛、頭暈、嗜睡、神經(jīng)精神行為異常外，體力活動(dòng)能力和作業(yè)能力明顯降低，嚴(yán)重的可出現(xiàn)腦水腫、暈迷、神志恍惚一系列病癥。

二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響低氧對(duì)機(jī)體腦組織能量代謝的影響：腦組織具有耗氧量大、代謝率高、氧和ATP儲(chǔ)備少、對(duì)低氧耐受性差的特點(diǎn)，是機(jī)體對(duì)低氧最敏感的組織。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響有人觀察了急性低氧時(shí)線粒體腺苷酸池含量、氧化呼吸、磷酸化活性、ATP含量等變化，發(fā)現(xiàn)低氧時(shí)線粒體能量降低、ATP含量及其總腺苷酸池中比例下降，提示線粒體中ATP合成減少和(或)ATP消耗利用增多。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響另外，急性低氧可顯著降低各氧化底物系統(tǒng)的離體線粒體ATP合成能力，這種改變除與低氧損傷了線粒體結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與功能上線粒體氧化過程和(或)磷酸化過程以及兩者的偶聯(lián)失調(diào)有關(guān)。且急性低氧可顯著降低磷酸化過程中ATP合成酶～FOF，～ATPase活性。二、低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體氧的運(yùn)輸、利用以及腦、體功能的影響由此可見，急性低氧時(shí)大腦能量供應(yīng)與需求之間失衡，表現(xiàn)為供不應(yīng)求。而以氧化過程和磷酸化過程功能降低導(dǎo)致的線粒體中ATP合成能力下降為其直接原因，故急性低氧腦線粒體代謝是以功能受損為特征的。三、低氧對(duì)食物攝入量的影響

初入高原，消化功能受到影響，胃張力降低，饑餓收縮減少，飲食后胃蠕動(dòng)減弱，幽門括約肌收縮，胃排空時(shí)間延長，消化液分泌量減少，不能滿足生理需要。

四、低氧對(duì)碳水化合物代謝的影響

低氧時(shí)食欲下降，食物攝取量減少，葡萄糖吸收減慢，血糖降低。兒茶酚胺分泌增加，糖原分解加快，合成酶活力下降，糖原異生受阻，糖原貯備量減少。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，血糖和肝糖原顯著降低。四、低氧對(duì)碳水化合物代謝的影響有氧代謝下降，無氧酵解加強(qiáng)，血液乳酸含量增高。葡萄糖的利用與血糖濃度有關(guān)，在一定濃度時(shí)高原的利用速度快于平原地區(qū)。五、低氧對(duì)蛋白質(zhì)代謝的影響

低氧時(shí)蛋白質(zhì)代謝主要表現(xiàn)為：①氮的攝人量減少；②蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝加強(qiáng)，氮的排出量增加；③蛋白質(zhì)合成率下降；④血清必需氨基酸／非必需氨基酸比值下降等。六、低氧對(duì)脂類代謝的影響

海拔5486m的家兔實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，血漿游離脂肪酸、甘油三酯、膽固醇、磷脂等均高。其代謝途徑可能由于脂蛋白脂肪酶活力減弱和激素敏感脂肪酶活動(dòng)增強(qiáng)，脂肪分解大于合成，脂肪貯量減少而血漿脂肪成分增高。

六、低氧對(duì)脂類代謝的影響

進(jìn)入高原(4300m)初期，脂肪攝人量雖然減少，但血清中游離脂肪酸和甘油三酯明顯增加。血脂增高的原因可能由于交感神經(jīng)(兒茶酚胺)和腎上腺皮質(zhì)激素(糖皮質(zhì)激素)分泌增多所致。六、低氧對(duì)脂類代謝的影響

游離脂肪酸的增加會(huì)促進(jìn)它的利用；但在嚴(yán)重低氧時(shí)，脂肪氧化不全，尿中可出現(xiàn)酮體。在高原上，人體血清脂肪的組分也有改變。

七、低氧對(duì)水和電解質(zhì)代謝的影響

急性低氧時(shí)，水代謝呈平衡，電解質(zhì)代謝出現(xiàn)紊亂。體液從細(xì)胞外進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞外液減少，細(xì)胞內(nèi)液增加，細(xì)胞水腫。七、低氧對(duì)水和電解質(zhì)代謝的影響

高原人體對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)驗(yàn)期間，每人每日平均營養(yǎng)供給量為：能量2595kcal(碳水化物51.87％、蛋白質(zhì)15.38％、脂肪32.75％)、鈉4.30mEq(另加100mEq氯化鈉)、鉀36.73mEq(另加90mEq葡萄糖酸鉀、氯7.54mEq)，這時(shí)血清鉀和氯含量增加，尿中鉀和氯排出量減少，腎小球?yàn)V過率下降。七、低氧對(duì)水和電解質(zhì)代謝的影響

在攀登珠穆朗瑪峰的過程中觀察到：血漿中鈉、鉀、氯都有升高，在登頂峰時(shí)，尿中鈉、鉀、氯排出量明顯下降。七、低氧對(duì)水和電解質(zhì)代謝的影響

未見到鈣受低氧的影響，但鈣代謝可受高原紫外線的影響。七、低氧對(duì)水和電解質(zhì)代謝的影響

高原地區(qū)的調(diào)查資料表明：多雨地區(qū)人體血清鈣含量較低，少雨地區(qū)偏高(在高原地區(qū)補(bǔ)充維生素D后，血鈣含量增高，而血磷和堿性磷酸酶活性未見明顯改變)。所以高原血鈣的增高，可能通過維生素D的作用。八、低氧對(duì)維生素代謝的影響

低氧對(duì)一些維生素代謝有一定影響。

(一)維生素B1動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果大鼠以正常量和充裕量的維生素B1飼養(yǎng)1個(gè)月，然后每天減壓低氧(8000m，90分鐘)，在低氧4天和9天時(shí)分別測(cè)定尿中維生素B1，并處死動(dòng)物，測(cè)組織中維生素B1含量。(一)維生素B1動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果低氧4天，正常量組尿中排出量明顯高于常壓組而低于對(duì)照組，組織中含量高于對(duì)照組；充裕組尿中排出量高于常壓組和對(duì)照組，組織中含量除肝臟高于常壓組外，腦、腎含量的改變不明顯。(一)維生素B1動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果在低氧9天時(shí)，正常量組尿中排出量高于常壓組而低于對(duì)照組，組織中含量明顯低于對(duì)照組；充裕量組尿中排出量與常壓組和對(duì)照組無明顯差別，而組織上含量明顯低于對(duì)照組。(二)維生素B2大鼠以不同量的維生素B2飼養(yǎng)1個(gè)月，然后每天減壓低氧(8000m，90分鐘)，低氧第4天和9天測(cè)尿，并殺死動(dòng)物，測(cè)定組織中維生素B2含量。

(二)維生素B2正常量和充裕量組低氧動(dòng)物尿中排出量比常壓組動(dòng)物顯著增加，缺乏組未見改變；正常量和缺乏組動(dòng)物肝、腎中維生素B2含量比對(duì)照組明顯減少，腦組織中含量無明顯改變。(三)維生素C豚鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果每100g體重供給40mg和60mg維生素C時(shí)，低氧動(dòng)物大腦和腎上腺中維生素C含量比常壓組和對(duì)照組減少，血漿中含量增高；供給90mg時(shí)，均可以提高腦中維生素C含量，但腎上腺和血漿中的含量與40mg／100g體重和60mg／100g體重相似。八、低氧對(duì)維生素代謝的影響人體急性低氧時(shí)，血漿中維生素C含量減少。九、低氧對(duì)核苷酸代謝的影響

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，幼鼠在低氧時(shí)，腦組織中核糖核酸（RNA）含量增高，而脫氧核糖核酸(DNA)含量降低，其改變將會(huì)對(duì)腦組織結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響。第三節(jié)

高原地區(qū)作業(yè)人員的營養(yǎng)需要量

(一)能量需要量

1、高原生理反應(yīng)：為了從低氧空氣中爭取到更多的氧而提高機(jī)體的呼吸量，因此必然呼出過量的CO2，影響機(jī)體正常的酸堿平衡。嚴(yán)重低氧情況下食欲減退，能量供給不足，線粒體功能受到影響，因而代謝率降低。2、能量需要增加

在高原的能量需要量高于在海平面者。一般情況下，從事同等強(qiáng)度的勞動(dòng)，在高原適應(yīng)5天后，比在海平面上的能量需要量高3％~5％，9天后，將增加到17％~35％；重體力勞動(dòng)時(shí)，增加更多。(二)各種營養(yǎng)素需要量

1．

碳水化合物

在三種產(chǎn)能營養(yǎng)素中，碳水化合物代謝能最靈敏地適應(yīng)高原代謝變化。

碳水化合物膳食能使人的動(dòng)脈含氧量增加，能在低氧分壓條件下增加換氣作用。

高碳水化合物膳食：能將動(dòng)脈氧分壓提高6.6±3.7mmHg，肺擴(kuò)張能力可增加13.9％。(4300m高度口服葡萄糖110g)機(jī)體攝食量不足，心臟線粒體上三羧酸循環(huán)中脫氫酶特異性活力和細(xì)胞色素C氧化酶的活力均下降。

可見在高原地區(qū)，應(yīng)保證充足的能量攝入，特別是碳水化合物攝入量，對(duì)維持體力非常重要。碳水化合物占供給量的比例，可提高到65％~75％。在6200m高度膳食中應(yīng)含有：80％碳水化合物、10％蛋白質(zhì)10％的脂肪，以便提高機(jī)體耐低氧的能力。

糖和糖原是機(jī)體在緊急情況下首先被動(dòng)用的能源物質(zhì)，并且維持血糖水平對(duì)腦功能；是至關(guān)重要的。研究發(fā)現(xiàn)碳水化合物：能提高對(duì)急性低氧的耐力，有利于肺部氣體交換，使肺泡和動(dòng)脈氧分壓及血氧飽和度增大。進(jìn)食高碳水化合物和高脂膳食的動(dòng)物耐受低氧程度大于高蛋白膳食，并且高碳水化合物對(duì)低氧動(dòng)物的高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)有良好作用。

高糖膳食可減輕高山反應(yīng)癥狀(頭痛、惡心、嗜睡等)的嚴(yán)重性，補(bǔ)糖有助于防止初到高原時(shí)頭24小時(shí)人體力的下降，而且可防止高原暴露24小時(shí)內(nèi)的負(fù)氮平衡。

碳水化合物提高低氧耐力的原因包括：

①

其分子結(jié)構(gòu)中含氧原子多于脂肪和蛋白質(zhì)；

②

消耗等量氧時(shí)，產(chǎn)能高于脂肪、蛋白質(zhì)；

③

碳水化合物代謝能產(chǎn)生更多C02，有利于糾正低氧過度通氣所致堿中毒。

2．

脂肪

在高原低氧情況下，機(jī)體利用脂肪的能力仍保持相當(dāng)程度。甚至有人提出，在高原上人體能量來源可能由碳水化合物轉(zhuǎn)向脂肪。

3．

蛋白質(zhì)

①

在登山過程中，往往觀察到負(fù)