ما هي أقصى درجة حرارة جو يمكن للجسم البشري تحملها؟
بقلم لاري كيني، برفسور الفسيولوجيا وعلم الحركة والأداء البشري في جامعة ولاية بنسلفانيا، وزملاؤه
6 يوليو 2022
How hot is too hot for the human body? Our lab found heat + humidity gets dangerous faster than many people realize
Published: July 6,2022
W. Larry Kenney Professor of Physiology، Kinesiology and Human Performance، Penn State
وجد مختبرنا أن درجة الحرارة المصحوبة بنسبة رطوبة عالية يمكن أن تصل إلى حد الخطورة أسرع مما مما يتصوره كثير من الناس
موجات الحرارة اصبحت أكثر تواتراً وأشد حرارة وتدوم أطول مع تغير المناخ [1] . أحد الاستفسارات التي يطرحها الكثير من الناس هو: ”متى سيكون الجو حارًا جدًا بحيث لا يمكن معه ممارسة النشاط اليومي المعتاد، حتى بالنسبة للشباب والراشدين الذين يتمتعون بصحة جيدة؟“
الإجابة على الاستفسار تتجاوز درجة الحرارة التي نراها على الترمومتر. حيث تتعلق أيضًا بالرطوبة. أثبت بحثنا [2] أن درجة الحرارة المصحوبة بنسبة رطوبة عالية يمكن أن تصل إلى حد الخطورة أسرع مما اعتقده باحثون في السابق [3] .
باحثون ومراقبون آخرون أصبحوا قلقين بشأن زيادة وتيرة الحرارة الشديدة المقترنة بالرطوبة العالية، والتي تُقاس على أنها ”درجة حرارة الترمومتر المبلل [4] “. [المترجم: يمكن معرفة درجة حرارة الترمومتر المبلل من درجة حرارة الجو على الترمومتر العادي باستخدام برنامج متوفر على الشبكة العنكبوتية يقوم بحسابها نن معادلة رياضية [5] ]
خلال موجات الحرارة التي اجتاحت جنوب آسيا في مايو ويونيو، 2022، سجلت مدبنة جاكوب آباد الباكستانية، درجة حرارة قصوى على الترمومتر المبلل بلغت 33,6 درجة مئوية [6] وسجلت مدينة دلهي الهندية أعلى درجة حرارة منها [7] - أي قريبة من الحد الأعلى المفترض لقدرة، البشر على التكيف مع الجو الحار والرطب.
غالبًا ما يشير الناس إلى دراسة [8] نُشرت في عام 2010 التي قدرت أن درجة حرارة الترمومتر المبلل البالغة 35 درجة مئوية - عند نسبة رطوبة تبلغ 100٪ ستكون هي الحد الأعلى للسلامة، والتي بعدها لا يستطيع جسم الإنسان تبريد نفسه بنفسه عن طريق تبخير العرق من على سطح جلده للحفاظ على درجة حرارة ثابتة لأعضاء الجسم الداخلية، كالكبد، مثلًا.
ولم يُختبر هذا الحد من الحرارة على البشر داخل المختبر إلا مؤخرًا. تظهر نتائج هذه الاختبارات دواعي قلق كبيرة.
الصورة: اثنان من باحثي جامعة ولاية بنسلفانيا يقومان باجراء اختبار الحرارة كجزء من مشروع الحرارة في ال - امعة
مشروع جامعة ولاية بنسلفانيا للحرارة PSU H.E.A.T
للإجابة على سؤال ”ما هي درجة حرارة الجو القصوى التي بعدها لا يمكن معها ممارسة الأنشطة اليومية؟“ استدعينا شبان وشابات يتمتعون بصحة جيدة إلى مختبر نول Noll في جامعة ولاية بنسلفانيا لإجراء تجربة التعرض للإجهاد الحراري في أجواء منضبطة.
هذه التجارب تزودنا بفهم معمق بشأن متى تبدأ درجات الحرارة المصحوبة بنسب رطوبة في أن تصبح ضارة حتى لأفضل الناس صحةً.
الشكل: مكونات الكبسولة القابلة للهضم التي تقيس حرارة أعضاء
ابتلع كل مشارك حبة صغيرة لقياس درجة حرارة الجهاز الهضمي عن بعد [9] ، والتي ترصد درجة حرارة أعضاء الجسم الداخلية. ثم جلس المشاركون في التجربة في غرفة منضبطة الأجواء متحركين فيها بما يكفي لمحاكاة الحد الأدنى من أنشطة الحياة اليومية، كالطبخ والأكل. رفع الباحثون بشكل تدريجي وبطيء إما درجة الحرارة في الغرفة أو نسبة الرطوبة وراقبوا متى بدأت درجة حرارة أعضاء الجسم الداخلية للمشاركين بالارتفاع.
درجات الحرارة هذه المصحوبة بنسب رطوبة حيث تبدأ درجة حرارة أعضاء الجسم الداخلية للشخص في الارتفاع تسمى ”الحد البيئي الحرج [3] .“ تحت هذا الحد [من درجة الحرارة المصحوبة بنسبة رطوبة]، يستطيع الجسم الحفاظ على درجة حرارة أعضائه الداخلية ثابتة نسبيًا بمرور الزمن. فوق هذا الحد، ترتفع درجة حرارة أعضاء الجسم الداخلية تدريجيًا ويزداد خطر الإصابة بأمراض متعلقة بالتعرض لارتفاع درجة الحرارة لفترات طويلة.
عندما ترتفع درجة حرارة الجسم بشكل مفرط، على القلب أن يعمل بجهد أكبر لضخ كميات كافية من الدم إلى جلد الشخص لتبديد وخفض حرارة الجسم، وحين يتعرق أيضًا، فإن ذلك يقلل من سوائل جسمه. في الحالة الأعلى خطورة، يمكن أن يؤدي التعرض المطول لهذه الحرارة المرتفعة إلى ضربة شمس «10»، وهي مشكلة تعتبر مهدِّدة للحياة وتحتاج تبريدًا فوريًا وسريعًا وعلاجًا طبيًا.
تُظهر دراساتنا على الشباب والشابات الأصحاء أن حد الأجواء الأعلى هذا يعتبر أقل من الحد المفترض وهو 35 درجة مئوية [3] ، وهو أشبه بدرجة حرارة الترمومتر المبلل والتي تبلغ 31 درجة مئوية. وهذا يكافيء 31 درجة مئوية عند نسبة رطوبة مقدارها 100٪ أو 38 درجة مئوية عند نسبة رطوبة مقدارها 60٪.
الرسم البياني: على غرار الرسم البياني لمعامل الحرارة من هيئة خدمات الطقس الوطنية National Weather Service، يحول هذا الرسم البياني درجات حرارة الهواء ونسب الرطوبة إلى حدود الأجواء الحرجة، والتي فوقها ترتفع درجة حرارة أعضاء الجسم الداخلية. تمثل الحدود بين المنطقتين الصفراء والحمراء متوسط حد الأجواء الحرجة للشباب والشابات عند الحد الأدنى من النشاط.
الأجواء الجافة مقابل الأجواء الرطبة
تقترب موجات الحرارة الحالية حول العالم من هذه الحدود، إن لم تكن تجاوزتها.
في الأجواء الحارة والجافة، لا تُعيَّن حدود الأجواء / البيئة الحرجة باستخدام درجات حرارة الترمومتر المبلل، لأن معظم العرق الذي يفرزه الجسم يتبخر، مما يجعل الجسم باردًا. ولكن كمية العرق التي يمكن أن يفرزها البشر محدودة، كما أننا نكتسب المزيد من الحرارة من درجات حرارة الجو المرتفعة.
ضع في اعتبارك أن هذه الحدود مستندة فقط إلى منع درجة حرارة الجسم من الارتفاع المفرط. حتى درجات الحرارة ونسبة الرطوبة المنخفضة يمكن أن تضع جهدًا على القلب وأجهزة الجسم الأخرى. وعلى الرغم من أن تجاوز هذه الحدود لا يمثل بالضرورة سيناريو أسوأ الحالات [11] ، إلا أن التعرض لفترات طويلة قد يصبح شديد الخطورة بالنسبة للفئات الضعيفة من السكان، مثل كبار السن وذوي الأمراض المزمنة.
انتقلت تجربتنا الآن إلى اختبار تحمل كبار السن من الرجال والنساء لدرجات حرارة مصحوبة بنسب رطوبة، لأن حتى الشيخوخة السليمة تجعل الناس أقل تحملاً للحرارة. إضافة إلى زيادة انتشار أمراض القلب ومشاكل الجهاز التنفسي وغيرها من المشاكل الصحية بينهم، وكذلك بعض الأدوية، يمكن أن يزيد من خطر تعرضهم للضرر. يشكل الذين تزيد أعمارهم عن 65 عامًا حوالي 80٪ -90٪ من ضحايا موجات الحر.
كيف تحافظ على سلامتك
يعتبر ابقاء الجسم ريًّا بالماء بشكل جيد والسعي لإيجاد أماكن لتبريد الجسم فيها - حتى لفترات قصيرة - أمربن مهمين أثناء درجات حرارة الجو المرتفعة.
وجدت دراسة حديثة تركز على الإجهاد الحراري في إفريقيا [12] أن المناخات المستقبلية لن تكون مواتية لاستخدام أنظمة تبريد منخفضة التكلفة مثل ”المبردات الصحراوية [13] “ حيث ستصبح نسبة الرطوبة في المناطق الاستوائية والساحلية من إفريقيا عالية. هذه الأجهزة، التي تحتاج إلى طاقة كهربائية أقل مما تحتاجه مكيفات الهواء، تستخدم مراوح لإعادة تدوير الهواء عبر وسادة باردة ومبللة بالماء لخفض درجة حرارة الهواء، ولكنها ستصبح غير فعالة في درجات حرارة أعلى من 21 درجة مئوية على الترمومتر المبلل [أي في نسبة رطوبة 100%».
أخيرًا، تتنامى الأدلة على أن تغير المناخ ليس مجرد مشكلة من مشاكل المستقبل، بل مشكلة تعاني منها البشرية حاليًا ويجب أن نتعامل معها وجهاً لوجه.
المشاركون في الدراسة:
دانيال ڤيسيليو، باحث في علم الجغرافيا والمناخ وزميل ما بعد الدكتوراه، جامعة ولاية بنسلفانيا
وراشيل كوتل، طالبة دكتوراه في فسيولوجيا التمارين الرياضية، حامعة ولاية بنسلفانيا
وتوني وولف، باحث ما بعد الدكتوراه في علم الحركة، حامعة ولاية بنسلفانيا
Daniel Vecellio Geographer-climatologist and Postdoctoral Fellow، Penn State
Rachel Cottle Ph.D. Student in Exercise Physiology، Penn State
S. Tony Wolf Postdoctoral Researcher in Kinesiology، Penn State
