为在热浪中挽救生命，应关注人体的工作机制
热健康防范策略应侧重于为人体降温，而非仅仅为空气降温。
2024年，一名男子在加利福尼亚州的热浪中往自己身上泼水。图片来源：Etienne Laurent/法新社 via Getty
据估计，2022年和2023年夏季，欧洲与高温相关的死亡人数总计接近11万1。这一数字大致相当于一架满载的大型喷气式飞机每天坠毁，持续16周所造成的死亡人数。与此同时，大量与高温相关的影响扰乱着人们的生活。炎热天气会加剧心理健康问题2，增加暴力事件发生的可能性3，并使孕妇更有可能早产⁴。在教室里，高温会损害儿童的学习能力⁵。
这些问题预计会变得更加严重。如果全球气温较工业化前水平上升2°C，且没有更好的适应措施，到本世纪中叶，与高温相关的死亡人数预计将增加3.7倍⁶（2024年，全球平均气温首次较工业化前水平上升超过1.5°C）。到2030年，工作场所的热应激每年可能导致全球经济因生产力损失而损失2.4万亿美元。
目前，全球大多数向公众警示热健康风险的方法，都是利用环境（空气）温度阈值来触发预警——通常是一些宽泛的建议，如减少活动、保持水分等。这些阈值通常基于环境温度与区域内死亡和疾病增加之间的整体统计相关性⁷。但热应激的定义远不止温度这一项，它还会影响多个生理系统，包括心脏和肾脏⁴。个体面临的风险差异极大，这取决于年龄、心脏和肾脏健康状况、穿着以及活动水平等因素。
我们中的两位（O.J.和F.T.）正在试点整合生理模型和天气数据，以估算人们的“热健康风险”。我们认为，采用基于生理学的方法，关注处于炎热状态中的人，而非仅仅关注炎热的天气，能极大地增强对高温的适应能力。
多热才算过热？
大多数人可以安全耐受的核心体温最高约为39°C。如果体温超过这一数值，中暑衰竭的风险就会增加，症状包括恶心、头晕和呕吐。当核心体温超过40°C时，可能会发生中暑。此时，血液供氧减少导致肠道通透性增加，使与某些细菌相关的有毒分子渗入血液。这可能引发炎症反应，进而导致凝血、多器官衰竭，最终死亡⁴。
上个月，国南京的高温天气中，一台起重机喷出水雾为建筑工人降温。
一个人是否会受到炎热天气的伤害以及受伤害的程度，取决于环境因素和该个体特有的特征。除了空气温度外，热环境的三个特征也很重要：辐射、湿度和风速⁸。处于阳光直射下的人所接触到的平均辐射温度，可能比阴凉处的温度高出20°C以上（用于触发健康预警的空气温度是在阴凉处测量的）。高湿度和低风速会降低出汗的效果，而在空气温度超过35°C时，出汗是人体唯一有效的生理降温机制。通过汗液蒸发散热的能力，还会受到衣物的热学和蒸发特性⁸、年龄、体型以及某些药物⁹的影响。即使是散步这样的轻度活动，也会使体内产热增加一倍以上，从而增加人在炎热天气中出现健康问题的风险。
人体的体温调节以大量血液重新分配到皮肤为基础。在炎热天气中，散热需求增加，这意味着为了维持血压，心脏必须更频繁、更有力地跳动。患有心脏病的人更难适应这种额外的负担，因此面临更高的心血管风险⁴。血液的重新分配还会减少向肾脏等器官的供氧，从而对这些器官造成损害。炎热天气中脱水导致的血容量减少，会迫使心脏更加努力地工作，而反复脱水可能导致肾纤维化（肾脏中瘢痕组织的积累）和慢性肾病⁴。患有肾病的人在极端高温下发生肾衰竭的风险更高。
基于生理学的方法
当空气温度预计超过某一阈值时，预警就会被触发，以帮助卫生和能源系统为极端热浪做好准备1。但与健康相关的预警受到热相关死亡和疾病可用数据质量的限制1⁰，而且无法为高风险人群精准定制保护措施。
对空气温度的狭隘关注，还强化了一种根深蒂固的观念，即降低环境温度是减轻高温对健康影响的唯一途径11。但实现这一目标的尝试可能既不可持续，也无效。例如，用反光涂料涂覆道路等高温表面，除非人们躺在地上，否则可能对生理热应激甚至体感不适几乎没有影响，甚至可能增加人体的热负荷。城市中增加绿地和树木覆盖的好处，通常也通过其能降低路面温度或平均空气温度的程度来评估，尽管城市绿化的主要热学益处是增加人们获得阴凉的机会。
在基于生理学的方法中，所有具有足够高质量数据的参数都可以整合到模型中，以估算三个因素：一个人的核心体温、脱水程度以及心脏和循环系统的负担⁸。在我们在澳大利亚悉尼进行的试点研究中，我们纳入了六个参数：环境温度、热辐射水平、湿度水平、风速、人的活动水平以及衣物的热学和蒸发特性（生理适应——人反复暴露在炎热环境中时发生的众所周知的生理调节——也可以被纳入其中）。
然后，根据不同人群的特征（如年龄、是否有既往疾病、正在服用的药物等），可以将生理负荷的估算值与长期确立的生理安全阈值进行比较。例如，冠心病患者对心血管负荷的耐受能力远低于健康人12，而患有心力衰竭或肾病的人对脱水的耐受能力更差。最终的综合评分就是个体的“热健康风险”（参见“利用生理学评估热诱导的健康风险”）。
来源：O. Jay等人
实现目标
这种方法所需的生理学和生物物理学模型已经存在。为了给个体提供采用六点量表的个性化热应激风险评级，我们中的两位（O.J.和F.T.）开发了一个名为HeatWatch的免费在线工具（参见go.nature.com/44ymweq）。用户可以通过提交年龄、相关健康状况、药物、是否有空调等信息来创建个人档案。然后，该工具会提供七天的热健康风险预测，并根据每个档案提供基于证据的降温建议。
最终，我们计划开发一个类似于新冠肺炎疫情期间追踪人们感染新冠病毒风险的仪表盘的在线界面。这样的界面可以让政府、公共卫生组织、政策制定者等更好地预测特定人群在何时何地会面临更高的热健康风险。这将使降低这些风险的措施（如为无家可归者部署临时降温中心）更具针对性和成本效益。
新德里的一家医院设有专门治疗中暑患者的科室。图片来源：Vipin Kumar/《印度斯坦时报》 via Getty
我们与悉尼的多个组织和社区共同设计了HeatWatch，包括70岁以上的成年人、有幼儿的家庭和孕妇。现在，我们正投资于在澳大利亚各地与文化和语言多样化的社区（包括原住民社区）进行测试和共同设计。我们认为这种方法可以在各种环境中应用，包括低收入和中等收入国家。我们已经在讨论在印度德里开展涉及HeatWatch版本的试点研究。
输出结果的准确性和实用性将取决于任何一个地区的数据质量和可用性，包括天气模式的数据。但即使参数较少，基于生理学的方法也有助于保护全球更多人的健康。例如，印度的一些城市尚未能够使用传统（统计）方法开发早期预警温度系统，因为极端高温事件期间的死亡和住院数据要么无法获得，要么不易获取。在许多人无法定期上网的地方，HeatWatch或类似的方法可以用作社区卫生工作者的支持工具。在其他地方，基于生理学的方法可能会补充现有的早期预警系统，广泛的警报将支持系统层面的防范工作。
保持凉爽
目前可用的大量生理学和生物物理学模型需要在更广泛的环境条件和生理特征范围内进行验证。不同人群的生理安全阈值需要与人们的实际体验进行核对——鉴于智能手机使研究人员和手机用户能够进行双向数据交换，这一点越来越可行。但即便是现在，将关注点从单纯的空气温度上转移开，也会为更可持续（在某些情况下更有效）的热适应策略打开大门。
可以通过改变热环境的许多方面来给人降温，而不必将他们所处的空间冷却到通常认为必要的程度。例如，移动空气所需的电力比冷却空气少得多，在空气温度低于28-30°C时，一个距离人一米远、调至中等档位的普通风扇，其降温效果相当于温度下降约4°C。事实上，将风扇与设定在26-27°C启动的空调结合使用，而非通常的22-23°C，可减少约70%的空调用电量，同时又不影响人们的热舒适度13。
同样，反光屋顶本身可以将室内温度降低1.5-2.3°C，但当与风扇结合使用时，其降温效果几乎会翻倍1⁴。即使在非常炎热的情况下，模拟汗液蒸发的策略（如湿润皮肤）也能显著减轻患有心脏病的老年人的心血管负担1⁵。
生理模型可以为必要活动的规划提供支持，因为一个人潜在的生理热负荷最大的时间段，可能与空气温度最高的时间段并不一致。基于生理学的方法还将提供一种在景观、建筑和个体层面客观评估热应激干预措施的方法，评估依据是这些措施减轻人们生理负荷和热不适的能力11。
或许最重要的是，基于生理学的模型将使政府、公共卫生组织和其他机构能够主动提供有针对性的及时预警，而不必等待收集死亡和住院数据。
全球气温上升和人口增长正导致每年数万人可避免的死亡。是时候开始利用生理学，更有效地将高温天气预警转化为健康风险预警了。
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