【摘 要】针对气压、风、气温、湿度和日照等五种气象要素对人体机能影响进行简单概述，指出各种气象因素造成的人体病理分析，为医疗气象预报提供科学依据。

【关键词】病理气象学；气象要素；专业气象预报

0 前言

人类生活在大气圈中，气象条件的变化在时时刻刻影响着人。早在中国公元前541年，秦国人医和给晋侯治病时指出：“阴、阳、风、雨、晦、明”叫“六气”，六气太过就要生病，明确指出了疾病与气象的关系。《黄帝内经》的“六气”具体指风、热、暑、湿、燥、寒。现代我们将气象学的气象要素可以与“六气”如下对应：风最直观的表现就是风速，而气压差是产生风的原因，有风——气压、风速；太阳辐射的强弱，日照的长短，温度的高低必然可以表征寒、热，有寒、热——日照、气温；湿、燥用相对湿度、蒸发量来表征；暑具体可以用太阳辐射、气温、湿度、蒸发等表示。

1 气压

大气压强的简称，由于大气重量而在任意表面上所受到的压强，其大小为从单位面积向上，一直到大气外界的垂直气柱内空气的重量。单位用帕。气压的变化与天气及季节变化密切相关。水平方向上气压分布的差异可引起空气的流动。

大氣对地球表面与人体的压力大约为每平方厘米1公斤，人体因呼吸系统的存在，使肌体内外压力相平衡，所以人体对气压的变化一般都能适应。对高气压，人体上限大约可以承受15个大气压。

1.1 低气压

众所周知，高山病最直接的就是低气压造成的。根据压高公式，随着高度的增加，气压有规律下降。气压越低，空气越稀薄，空气中的氧分压就越低，人体呼吸系统的气体氧分压也随着下降，血液中的血红蛋白就不能饱和，会出现血氧过少现象。在8000-8500米高处只有50%的血红蛋白与氧结合，人体内氧的储备量降至正常的45%，生命将出现危险。故将8500米高度的气压，相当于240毫米贡柱的气压，大约为325hPa定为人体气压的生理界限。

从生理学的角度还可以如此解释，当人体由正常大气压环境忽然进入低气压环境，人体血液对于空气的溶解度忽然减少，本来溶解在血液中的一部分空气就可从血液中分离出来，以单独的小气泡形态存在于血液中，并有可能产生气体栓塞现象，就导致了减压病。

生物体活性检验也有证明，家兔的血压在气压降低时，出现降落的现象。

1.2 气压对人体免疫系统的影响

进入高山地区，气压变低，人体的应激反应，临床上可以表现为补体及溶菌酶的活力受到抑制，T细胞活力减退，免疫球蛋白A、M、G的合成受到抑制。一般在高山居住30天后，免疫功能即可恢复。

1.3 气压快速波动

重力波是产生气压快速波动的原因。两个气团界面的锋面，从高大山脉下来变干的热风（焚风）都存在着重力波，锋面过境时重力波的平均振幅可以增加一倍。有研究结果证明，重力波与自觉不适显著相关，尤其当锋面过境时，自觉不适的人数增加20%。（Richner使用微气压计做的声波和重力波对自觉症状的实验）

风湿病和关节病患者对短时间气压变化很敏感，如锋面过境，会对人体产生生理和病理上的影响。据统计资料75%的关节炎患者往往在锋面及低气压通过当地前12小时疼痛开始增强，锋面通过时最厉害，过境后，疼痛逐渐减轻。

2 风（气流）：空气的流动现象

气象学中常指空气相对于地面的水平运动，它是一个矢量，用风向和风速表示。气象上用一些特定名称的风，标明其形成的原因和形式，如梯度风、摩擦风、地转风、热成风、山谷风、海陆风、季风、信风以及飑、阵风、龙卷风、焚风等。

气压的存在，必然产生空气的流动，即是风的存在。风对人体体温调节作用很大，是传热和蒸发的重要形式，它决定人体的对流散热，并能影响空气的蒸发力，间接影响了人体出汗的散热效率。

气流对温度和湿度起着调节作用。不同气温时，风速的大小对人体影响不同。当气温低于皮肤温度时，风能加强热传导和对流，增快人体散热；当皮肤温度低于气温时，风加强对流，使人体加热的同时，也可以增加蒸发力，提高了散热效率。此时如果皮肤潮湿出汗，增加风速，使排汗散热大于对流加热。

风速越大，蒸发量越高，可以使人体鼻粘膜、气管粘膜等呼吸系统器官粘膜干燥、破损。古语“伤于风者，上先受之”就是这个道理。

风病之病种较多，而病变复杂，故《黄帝内经》里说：“风者，百病之长也”，说明了在众多引起疾病的外感因素中，风邪是主要致病因素。在大风呼啸时，空气的冲撞摩擦噪音使人心里感到烦躁不适，特别是有时大风音频过低，甚至达到“次声波”的标准。科学家们已经发现次声波是杀人的声波，它能直接影响人体的神经中枢系统，使人头痛、恶心、烦躁，甚至致人于死地。此外，猛烈的大风常使空气中的“维生素”——负氧离子严重减少，导致那些对天气变化敏感的人体内化学过程发生变化，在血液中开始分泌大量的血清素，让人感到神经紧张，压抑和疲劳，并会引起一些人的甲状腺负担过重。还有，大风使地表蒸发强烈，驱走大量的水汽，空气湿度极大地减少，这会使人口干唇裂、鼻腔粘膜变得干燥、弹性减少，容易出现微小的裂口、防病功能随之降低，使许多病菌乘虚而入，导致呼吸道疾病的发生，如支气管炎、流感、肺结核等许多疾病流行。这也往往是“风助病威”的结果。故《黄帝内经》里又说：“风者，百病之始也”，意思是，许多疾病的发生，常常与风邪相关连。

3 气温

空气的温度，我国以摄氏度温标（℃）表示。气象部门所说的气温，就是离地约1.5米处百叶箱中的温度。

勿庸置疑，气温是我们人体最为敏感的气象要素。人类是哺乳类恒温动物，体温调节能力是正常生命肌体所拥有的最基本的生理机能，否则生命就会存在危险。正常人体温度约为37℃，皮肤表面约为32℃，生命极限温度上限为42℃，下限为31℃。人体在裸体静止状态的适宜温度为28-32℃。体温调节中枢包括视前下丘脑、第三脑底室和两侧，以及灰白结节内的各神经核。另外，纹壮体和延骨髓也参与体温调节，当然体温调节的最高中枢只能是大脑皮层。接受皮肤神经感受器的各种冷热刺激，人体体温调节中枢通过神经调整产热与散热过程，使二者平衡。

3.1 人体热平衡的生理机制

1）产热和散热：产热是体内氧化的结果，此项生理活动主要由占体重比例最大的肌肉来完成；去除外界影响，自然安静人体基础代谢每小时产生的热量可以使体温升高2℃。人体散热通过以下四种方式，此点与热力学中热量交换的方式没有区别。

（1）传导：人体内部能量到达体表，一部分通过传导散热。导热能力与人体内部与体表的温度差、体表组织的导热能力、体表与周围环境的温度差和导热能力。需要指出的是环境温度高于28℃，皮肤内血管扩张，皮肤表面温度升高，增加导热；相反环境温度低于15℃，因皮肤血管的收缩，皮表温度下降，减少导热。

（2）对流：通过此种方式散失的热量大约占总量的15%。因皮肤表面温度大约为32℃左右，因此，当环境温度低于此值时，近皮肤的空气被加热上升，并被干、冷空气替代，空气不断流动，体热不断向空气散失。当气温在34.5℃，对流散热接近零值。当气温高于37℃，通过对流，人体温度将会因获得热量而升高。

（3）辐射：人体通过发射红外线的方式来散热，通过此种方式散热的热量约占总量的40-60%.当周围温度高于人体皮肤温度时，热量从周围向人体辐射；反之人体向周围辐射，人体将散热。人体的“温煦、生化”作用，就是指人体的分子吸收了能量小的光线，如红光、红外线，光能转化为分子的振动能或转变为动能而产生热，使人体的新陈代谢保持正常的增强。《黄帝内经》称此为“少火”。

（4）蒸发：当外界气温接近于皮肤温度时，上述三种散热方式基本停滞，只能靠蒸发来散热。蒸发分为不感蒸发和出汗两种。以环境温度28℃为基本衡量尺度，低于此值，人体为不感蒸发；高于此值，人体开始出汗。

3.2 气温对人体气化过程和系统机能的影响

气化过程，广义指将水谷精微化生为血及津液，敷布周身，并将废物排出体外的作用；狭义指三焦之气的流行宣化，涉及一切体液的代谢运行，均由气化作用所致。简单地可以把气化作为体内物质代谢的同义词。

3.2.1 气温与物质代谢

当气温变化时，人体应激会产生一系列神经和体液的变化。环境温度低于15℃，交感神经兴奋，去甲肾上腺素、肾上腺素和胰高血糖素的分泌增加，肝脏磷酸化酶被激活，肝糖元分解，血糖升高。上述三种激素增加和胰岛素分泌减少，直接激活细胞膜上的腺苷酸环化酶，使ATP转化为环腺苷酸（cAMP），激活蛋白激酶，使无活性的组织脂肪酶转化为有活性的酶，加速脂肪分解。胰岛素酶减少和胰高血糖酶增加时，肌肉释放氨基酸加速，其大部分转化为丙氨酸和谷氨酰胺。上述三个三大代谢过程的实质是物质代谢产生热量，以维持人体正常体温。气温高于33℃，肌体完全靠出汗散热，机体加强基础代谢，给排汗提供能量。

3.2.2 气温与能量代谢

人体在安静状态下，不同气温作用下的产热情况不同。气温达到28℃，产热量就开始缓慢增加，产热量变化并不明显。

气温不同，在相同的湿度条件下，以22-30℃之间耗氧量比较稳定。温度越低耗氧增加越多，到6℃时，可增加98%；温度高于40℃以后，耗氧量也要增加。

3.2.3 气温与脏腑气机

《黄帝内经》“故气者，生化之宇，器散则分之，生化息矣，故无不出入，无不升降”，实际上说的是气的传递、保存和交换过程。

1）消化系统

在气温9-15℃，相对湿度72-78%。胃每分钟收缩20次；当温度32-34℃，相对湿度32-40%时，胃收缩每分钟1次。胃肠粘膜血液循环减少，腺体分泌减少，胃肠功能减退。

2）循环系统

气温低于15℃或大于33℃，交感神经兴奋使心率增快。气温低于15℃时，人体皮肤血管尤其是微循环血管收缩，微循环血液流速减慢，甚至血球凝聚，时间持续或温度更低，会发生四肢冰冷，寒凝血瘀现象。当气温高于33℃，人体皮肤血管舒张为主，微循环增快。

3）运动系统

气温变化影响肌肉的收缩。肌肉的活动速率均随温度降低而下降，呈明显的依温度关系。

在人体组织中，关节温度最低，恢复速度也慢。当气温下降时，关节活动阻力增加，润滑关节的液体粘度增加，影响关节的活动能力，关节痛病人体温调节功能不好，关节温度的恢复更加迟缓，使症状加剧。

4）内分泌系统

气温影响体液调节，就是内分泌腺受到气温的影响。寒冷季节抗利尿激素的分泌减少，使冬季多尿，是气温影响脑垂体功能的表现；寒冷季节，甲状腺小泡胶体消失，毛细血管明显充血，说明其功能活跃，温暖时相反；寒冷时副甲状腺功能减低，血清中钙浓度下降，人体易发生肌肉痉孪或抽搐；寒冷时，肾上腺皮质功能活跃，冷锋、冷气团到达后，尿中17-酮排泄明显增加，降温越剧烈，排泄量越多，温暖时相反；冷锋通过时，肾上腺髓质兴奋，分泌肾上腺素增多。使毛细血管抵抗力增加；高温抑制胃腺、胰腺、肠腺分泌，高温降低消化功能和胃肠免疫功能，夏季易患胃肠疾病就是这個道理。

3.2.4 气温与免疫

寒冷时血中红细胞沉降率、白蛋白、血红蛋白和球蛋白含量下降，使人体免疫力减低。暖气流到来时，毛细血管阻力降低（渗透性增加），冷气流影响毛细血管阻力增高。因而影响病原微生物对皮肤粘膜的穿透力。

3.3 极端气温与人体健康

3.3.1 高温

气温高于38℃，体弱的人会虚脱，夏季热浪，气温陡升40℃以上，人体体温不能控制在正常的体温，脑子就有可能受到永久性的损伤。气温持续偏高，人体如果即使大量出汗仍来不及散热，就会使血液温度升高.体弱多病者、老年人体内蛋白质有可能部分发生变性，造成生命危险。

高温影响中枢神经系统的稳定，使人的神经反射变得迟钝，精神萎靡不振，注意力不集中，加上肌肉的张力减弱，会使工作效率降低。高温也可以使人的兴奋性增高，出现焦躁不安、头痛、头昏和失眠等症状。

高温时身体会大量出汗，使唾液分泌减少而引起口渴。汗水流失丢失盐分，一时性大量饮水，使胃酸浓度降低。高温下胃液分泌减少，使消化能力和杀菌能力降低，引起食欲不振和胃肠病。大量出汗，尿液浓缩，引起肾脏机能不全。高温还可引起痱子、疖子等皮肤病症。

3.3.2 低温

低温环境，裸露人体，零下5℃，身体会发痛；零下8℃，局部皮肤冻伤；零下14℃，手指被冻坏。人体中心体温在34℃以下，人会出现健忘、说话结巴、行走障碍；体温降到30℃，会全身剧痛，意识模糊；体温低于27℃，人体会失去随意活动的能力，瞳孔反射机能消失，会失去生命。

过冷环境下，但靠机体的生理防御反射不足以防御持久的寒冷。持久或较强的寒冷刺激，引起大脑皮层机能障碍，继而使皮层下中枢机能紊乱，使血管剧烈收缩，组织和器官的氧化作用减弱，局部血液供应减少或停止，脉搏和呼吸变慢，血压和体温下降，人体体温调节被破坏，热平衡被打乱，此时很容易被冻伤。

4 湿度

表示空气干湿程度，即空气中所含水汽多少的物理量。

空气湿度主要作用于人体的皮肤和呼吸系统，对人体的影响主要表现在热代谢和水盐代谢两大方面。

4.1 高湿

一般情况下，高湿利于呼吸系统，但影响皮肤代谢。主要表现有：湿度高损伤人体的阳气，原因在于高温高湿使人体汗液蒸发受到抑制，妨碍人体的散热，水分会郁积于皮肤和肌肉分子之间，最简单的是出现皮疹、痱子等；严重的可影响肺气的宣发与肃降而出现痰湿壅肺、风湿相搏的水肿等现象。人体为适应高湿的环境，必然加快新陈代谢，氧化过程加速，消耗大量的能量的过程也是阳气的散失过程。湿度越大，人体的耐热时间会明显缩短，容易出现中暑现象。

湿度高易伤脾胃，原因在于高湿情况下，人体散失水分增多，大量饮水必然冲淡胃液；高温高湿抑制胃液分泌，抑制胃肠功能，但饮水又刺激胃液分泌，这是矛盾的过程，必然加重脾胃负担，损伤中阳。

4.2 低湿

湿度小，空气干燥时，皮肤水分容易散失，皮肤干燥不适、搔痒、脱屑、手足部位会皲裂；呼吸系统的外呼吸道鼻、咽等器官粘膜发干，出现干、痒等不适感觉。

4.3 温湿度相互作用与人体温热感

高温高湿、高温低湿、低温高湿、低温低湿是四种决然不同的情况，对人体的影响比较复杂，人体在此四种不同情况下，会有不同的温热感。

高温低湿，人体散热容易；高温高湿对机体散热不利。据研究，高温环境下相对湿度从45%升到85%，人体体温升高，脉搏加快，耐热时间缩短1/2-1/3。

低温高湿时人体温度会低于低温低湿的状态温度，就是人们常说的湿冷现象。原因在于其一：高湿情况下，人体的热辐射被空气中的水汽吸收，加速机体散热；其二：衣物大部分都有吸水性，吸水后导热性增加，利于加速人体散热，同时水分的蒸发也会带走部分热量。

5 日照

太阳光的直接照射。通常以太阳圆面中心出现在东方地平线起至到达西方地平线止有直射光线在地表面上的时间来度量。单位为小时，取一位小数。地球上任一地点日照时间的长短，主要决定于地理纬度和太阳赤纬。

唐《千金要方》“凡天气和暖无风之时，令母将儿抱日中嬉戏，数见风日，则令血凝气刚，肌肉硬密，堪耐风寒，不致疾病”，可见古时候，人们已经知道日光能防治疾病，促进儿童生长发育，增强抵抗力。

日照实际上是太阳辐射，阳光包括红外线、可见光、紫外线等，阳光经过大气层只有24%被大气吸收，45%能被地面吸收。

日照主要作用于皮肤和视觉感受器，对人体的作用主要是光化学效应，现按照上述类型分别具体阐述如下：

5.1 人体能量的最终来源

万物生长靠太阳，人体从饮食中获得水谷之精气和从自然界中呼吸到的清气汇入体内，由消化系统、呼吸系统和循环系统布散，充养全身，维持各组织器官的生理活动，这就是中医理论中的“气化”过程。

5.2 红外线作用

波长为760-1500毫微米的短波红外线能被深层组织吸收引起光电效应和光化学效应；波长为1500-30000毫微米的长波红外线只能到达浅层皮肤。

红外线直射人体，起到温煦皮肤的作用，保持正常的微循环等作用，是“气化”功能。当人体吸收适当量的红外线后，吸收处的温度首先增高，并使组织的血管扩张充血，促进新陈代谢和细胞增生，并有消炎、镇痛作用。

过多过强的红外线作用于机体可以使体温调节机制发生障碍，机体皮肤的代谢增高、内脏代谢降低，此时机体减少产热、重新分配产热。由于内脏充血量减少，功能减退。中医有“壮火食气”的之说。

5.3 紫外线作用

紫外线是太阳光中不可见光中的一部分，能够到达地面的紫外线波长大于290毫微米，紫外线对人体的作用与辐射的波长有关系。

1）加强气化功能

皮肤和下丘脑热感受器通过接受传导、对流、紫外線辐射等刺激信号，使血管扩张、收缩或出汗。据报道，当人体皮肤受到63*10-5焦耳/平方厘米/秒的辐射就会使皮肤温度升高0.003℃。

紫外线的热作用，一方面使垂体、甲状腺、肾上腺和胰腺活动，分泌激素，使血糖水平的功能受到影响。例如糖皮质激素的分泌，在一天中呈周期性变化：4时开始上升，6-8时最高，然后下降，22时到深夜时达到最低，与尿中17-OHCS的排泄节律一致。另一方面，使血液中的球蛋白、白蛋白和血细胞成分改变。如嗜中性和单核细胞有昼高夜低的倾向，相反的，人末稍血中白细胞总数、淋巴细胞数、嗜酸性白细胞等有昼低夜高的现象。

2）促进免疫反应

实验证明，紫外线照射增加免疫力的情况与照射量、持续时间以及人体的技能状态三者有很大的关系。机体经长波紫外线照射以后，刺激血液中凝集素的凝集，其滴定效价增高，因而提高血液的杀菌性，增强机体对感染的抵抗力。

3）抗佝僂病作用

人体仅靠食物中的维生素D，不足以预防佝偻病。经紫外线照射，人体皮下和皮肤中的7-脱氧胆固醇和麦角固醇能够形成维生素D2和D3。所以晒太阳可以预防和治疗佝偻病。

4）红斑作用（波长范围290-330毫微米）

紫外线照射后，光线刺激皮肤通过反射使毛细血管扩张，出现原发性红斑；在紫外线照射下，表皮细胞遭到破坏，缓慢释放组织胺或类组织胺，一般经过6-8小时或更长达24小时的潜伏期，达到一定浓度的组织胺和类组织胺刺激神经末稍，经反射活动使表面血管扩张，增加血管的通透性，皮肤出现发红和红肿，称继发性红斑。

红斑作用的单位，以红斑剂量表示。不同季节，不同地域因太阳高度角不同，太阳辐射的强度和波长也不相同，所以红斑剂量变化很大。从健康的角度，成人每天接受紫外线辐射应大于1/8红斑剂量，儿童增倍。

5）色素沉着作用（波长范围300-350毫微米）

黑色素原存在于皮肤肌底细胞内，在紫外线照射下，通过氧化酶的作用，产生的饠氨酸可转变为黑色素，使皮肤发生色素沉着。可以使大部分的太阳辐射的短波部分被吸收在皮肤的表面，对深层组织起到保护作用。是机体对光线刺激的防御性反应。生理性的解释，色素的保护功能是皮肤不至于过热，其吸收的光能转化成热能，增加汗液分泌，加强了局部散热作用。

5.4 可见光作用（波长范围762--400毫微米）

众所周知，可见光实际上是七种光线，人对黄绿光最为敏感。可见光通过视觉器官影响人体生理状态。

1）对神经系统的影响：各种光通过视觉调节大脑皮层的兴奋和抑制状态。红色能引起兴奋；蓝光、绿光可产生镇静作用，黄光、黄绿光给人舒适感。

2）对内分泌系统的影响：视神经接受光线后，传入皮层视中枢，再经丘脑、下丘脑，引起CRH-HCTH-肾上腺皮质激素的昼夜变化。盲人血液中的氢氧皮质酮含量低且没有昼夜周期变化。

3）阳光给人以温热感和明快感，利于增加情绪、提高工作效率。

4）维持体温、脉搏、物质代谢、睡眠及觉醒等节律性变化。

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[责任编辑：朱丽娜]