Upał zabija więcej ludzi niż kiedykolwiek

Jest piąta rano i nadal jest ciemno w obozie pożarowym Carlton Complex w środkowym Waszyngtonie, z wyjątkiem pomarańczowego blasku ognia na odległym grzbiecie. Strażak Wildlands Bre Orcasitas, dwaj koledzy i trzej ochotnicy ubrani są w kombinezony: wytrzymałe ognioodporne spodnie, koszula, kurtka i hełm. Ich buty ważą 2 kilogramy; plecaki, które zaciągną do ognia – wypełnione 6 litrami wody, jedzeniem na 16-godzinną zmianę, sprzętem ochronnym i narzędziami ręcznymi – mogą ważyć 30 kilogramów. Czasami ciężar obejmuje 12-kilogramową piłę łańcuchową.

W tym dniu sierpnia 2014 roku załoga nie tylko walczy z płomieniami, ale także bierze udział w badaniach. Orcasitas wyposaża każdą osobę w uprząż na klatkę piersiową i czujniki, które rejestrują tętno, przyrost wysokości, przebytą odległość, spożycie tlenku węgla i temperaturę skóry. Każdy połyka nadający się do spożycia termometr radiowy, który co 15 sekund przekazuje głęboką temperaturę ciała do monitora klatki piersiowej przez Bluetooth. Orcasitas i jej dwaj koledzy będą rejestrować działania każdego strażaka, czy to ścinanie drzew, wykopywanie ogniska, czy spalanie roślinności, aby powstrzymać większy pożar. To wszystko jest częścią badania mającego na celu ocenę narażenia na ciepło u strażaków z terenów dzikich – największego, jakie kiedykolwiek przeprowadzono. Od 2013 do 2016 roku uczestniczyło w nim ponad 300 strażaków.

Wysokie temperatury ciała są nieuniknione podczas gaszenia pożarów: badanie przeprowadzone w 2013 r. ujawniło około 50 obrażeń związanych z przegrzaniem w Stanach Zjednoczonych podczas tego sezonu pożarowego. Ale inne dane z ich projektu zaskoczyły Orcasitas i jej współpracowników. Jak odkryli naukowcy, największym zagrożeniem było ciepło spowodowane wysiłkiem fizycznym strażaków, a nie ciepło pożarów. Kolejna niespodzianka: „W całej społeczności pożarniczej założono, że jeśli ktoś upadł, to dlatego, że po prostu nie wypił wystarczającej ilości wody” – mówi Orcasitas. Ale zespół stwierdził inaczej. „Nie możesz się napić z powodu urazu związanego z upałem” – wyjaśnia kierownik projektu Joseph Domitrovich, fizjolog ćwiczeń w U.S. Forest Service’s National Technology and Development Program. „To nie jest magiczna kula, o której myśleli ludzie”.

Na całym świecie badacze, tacy jak Domitrowicz, pracują nad określeniem, w jaki sposób ciepło wpływa na pracowników i słabsze grupy społeczne, takie jak osoby starsze. Studiują nisko-techniczne środki – czasami nic innego jak rozbryzg zimnej wody na skórze, aby uczynić ludzi bezpieczniejszymi i czuć się bardziej komfortowo w gorących warunkach. I badają zdolność ciała do przystosowania się do ciepła. ” Śmierci i chorobom spowodowanym upałem można w dużej mierze zapobiegać” – mówi June Spector, lekarz-naukowiec w dziedzinie medycyny pracy i ochrony środowiska na University of Washington, w Seattle.

Prace stały się pilne, ponieważ globalne temperatury rosną, fale upałów stają się częstsze i intensywniejsze, a liczba ofiar rośnie. W latach 1999-2010 U.S. Centers for Disease Control and Prevention zarejestrowały 8081 zgonów związanych z upałem w Stanach Zjednoczonych, z czego jedną trzecią u osób w wieku 65 lat lub starszych. Już około jednej trzeciej światowej populacji doświadcza warunków wywołujących stres cieplny – mówi Nathan Bradley Morris, fizjolog termologii człowieka z Uniwersytetu w Kopenhadze. W grupie wysokiego ryzyka znajdują się pracownicy budowlani i farmerzy, odpowiednio 13 razy i 35 razy bardziej narażeni na śmierć z powodu upałów niż inni pracownicy. Rolnicy w Stanach Zjednoczonych mają już średnio 21 dni w lecie, kiedy wilgotność i temperatura przekraczają zalecane limity, a ryzyko rośnie. W Stanach Zjednoczonych zmiany klimatyczne podwoją liczbę niebezpiecznych dni do 2050 roku i potroją ją do 2100 roku, relacjonował Spector i jego współpracownicy 25 sierpnia w “Environmental Research Letters”.

Wzmacniając trendy, światowa populacja przenosi się do miast, które są zwykle gorętsze niż na wsi, mówi Lisa Leon, fizjolog naukowy z U.S. Army Research Institute of Environmental Medicine. W Paryżu około 12 000 osób zmarło w ciągu 1 tygodnia podczas fali upałów w 2003 r. nawet ci, którzy nie pracują w upale, są narażeni, zwłaszcza osoby starsze i z nadwagą lub których serca mogą nie być wystarczająco silne, aby poradzić sobie z fizjologicznym stresem związanym z upałem, mówi Christopher Gordon, emerytowany fizjolog z Environmental Protection Agency. A znaczna część światowej populacji starzeje się i staje się coraz cięższa.

Według raportu Międzynarodowej Organizacji Pracy do 2100 roku narażenie na ciepło zagrozi zdrowiu około 4 miliardów ludzi. Raport przewiduje, że światowe produktywne godziny pracy spadną o 2,2% z powodu rosnących upałów, powodując 2,4 bln USD strat gospodarczych, skoncentrowanych w Azji Południowej i Afryce Zachodniej. „Występują nierówności w tym, kto jest narażony na ciepło” – mówi Spector.

FIZJOLODZY OD WIEKÓW badali, jak organizm ludzki reaguje na stres cieplny, śledząc jego niezwykłą zdolność do utrzymania temperatury wewnętrznej na poziomie około 37°C, nawet gdy powietrze na zewnątrz jest o wiele stopni cieplejsze. Nerwy czuciowe na skórze reagują na temperaturę otoczenia, a wewnętrzne czujniki monitorują przyrost ciepła, którego część jest wytwarzana przez samo ciało. Intensywna aktywność fizyczna może zamienić ciało w piec, zwiększając produkcję ciepła 15-krotnie. Niezależnie od tego, czy źródło jest środowiskowe, czy wewnętrzne, jeśli ciepło nie jest rozpraszane, może nadwyrężyć i ostatecznie wyłączyć organizm.

Kiedy wewnętrzne czujniki mówią mózgowi, że ciało się nagrzewa, podwzgórze wysyła sygnały, które rozszerzają naczynia krwionośne blisko skóry, powodując, że więcej krwi tam krąży i traci ciepło – pod warunkiem, że powietrze jest chłodniejsze niż ciało. Kiedy tak nie jest lub jeśli wymiana ciepła do powietrza nie wystarcza, gruczoły potowe zaczynają działać. Inna część mózgu, rdzeń przedłużony, styka się z sercem, co zwiększa jego tempo i ilość pompowanej krwi na uderzenie. Płyny ustrojowe przemieszczają się, kierując krew do skóry i pomagając wypełnić gruczoły potowe.

Osoba aktywna może z łatwością wypocić 2 litry wody na godzinę, która podczas parowania chłodzi organizm. To nie głowa, jak się często uważa, ale ręce (z dużą koncentracją gruczołów potowych) i tułów (z dużą powierzchnią) są kluczowymi miejscami chłodzenia wspomaganego potem. Utrata płynów stymuluje uwalnianie hormonów, które wzmagają pragnienie i zmieniają czynność nerek, zmniejszając produkcję moczu. Te środki oszczędzające płyny pomagają zwiększyć objętość krwi, aby serce mogło utrzymać ciśnienie krwi na bezpiecznym poziomie.

Odwodnienie znacznie zwiększa obciążenie cieplne i ryzyko poważnych obrażeń. Dobre nawodnienie może być ochronne, ale może nie powstrzymać wzrostu temperatury ciała, jeśli wewnętrzne lub zewnętrzne ogrzewanie jest zbyt duże, stwierdzili Domitrovich i inni. Najpierw pojawia się wyczerpanie cieplne, charakteryzujące się skurczami, zmęczeniem, bólem głowy, nudnościami lub zawrotami głowy – sygnały, które skłaniają większość ludzi do wyjścia z gorąca lub zaprzestania ćwiczeń. Dopóki trwa pocenie się, organizm może się nieco ochłodzić. Ale jeśli osoba staje się zbyt gorąca (ten punkt krytyczny jest różny, ale waha się w okolicach 42°C w przypadku stresu cieplnego), pocenie się może ustać, a temperatura ciała może gwałtownie wzrosnąć, czasami nawet przekraczając 44°C. Mózg słabnie; może to spowodować zamieszanie, pobudzenie, niewyraźną mowę, a nawet śpiączkę.

Nawet jeśli ludzie wyzdrowieją, ciepło może powodować problemy. Około 15% osób narażonych na przewlekły stres cieplny w pracy ma problemy z nerkami, co prawdopodobnie czyni z nich jedną z pierwszych epidemii spowodowanych globalnym ociepleniem – poinformowało europejskie konsorcjum o nazwie Heat Shield w 2018 r. w The Lancet Planetary Health. Co więcej, badania udokumentowały wzrost innych urazów w upalne dni, prawdopodobnie dlatego, że upał i odwodnienie mogą upośledzać myślenie.

W najgorszym przypadku temperatury zagrażające życiu mogą uszkodzić mózg i spowodować uszkodzenie narządów. Pozbawione normalnego przepływu krwi jelito może przeciekać, powodując rozległe zapalenie. Naczynia krwionośne mogą ulec uszkodzeniu, a krew może krzepnąć. Komórki mogą się nawet rozpaść, gdy rozpadają się ich białka.

„Udar cieplny jest jedną z trzech głównych przyczyn śmierci sportowców, trenujących żołnierzy i robotników” – mówi Douglas Casa, fizjolog ćwiczeń z University of Connecticut (UConn) w Storrs.

To samo stało się z Korey’em Stringerem, ofensywnym liniowym z Wikingów z Minnesoty. Zemdlał drugiego dnia wiosennego treningu w 2001 roku, ale jego udar cieplny nie był leczony i zmarł następnego dnia. Był zawodowym sportowcem, był wysportowany – ale nie był wystarczająco sprawny do tak męczącego treningu na początku sezonu. Motywacja do ćwiczeń może unieważnić sygnały organizmu, aby się zatrzymać, mówi Leon.

Gatorade i National Football League założyły Korey Stringer Institute na UConn w 2010 roku, a teraz dotacje i prywatne wsparcie podtrzymują ten rozwój. Jako dyrektor generalny, Casa intensywnie współpracował ze sportowcami i armią amerykańską, aby chronić rekrutów przed losem Stringera. W większości wojskowi i trenerzy sportowi „dobrze radzą sobie z leczeniem udaru cieplnego, ale nie sądzę, aby ludzie robili wystarczająco dużo, aby temu zapobiec” – mówi Casa.

W instytucie, ubrani w ciężkie plecaki, karabiny i pełny strój wojskowy, ochotnicy maszerują po laboratorium rozgrzanym do temperatury gorącej pustyni. Casa bada, jak ciała reagują na stres związany z pracą w upale i testuje środki ochronne, w tym nowe tkaniny na odzież na upalne dni, nowe procedury bezpieczeństwa i regeneracji oraz czujniki do noszenia, które mogą uruchomić alarm, jeśli warunki osiągną niebezpieczne skrajności.

Na przykład w badaniu z zeszłego roku niektórzy ochotnicy poczuli pragnienie podczas szybkiego marszu na bieżni w pomieszczeniu o temperaturze 35°C i wilgotności 30%. Następnie eksperymentatorzy pozwolili badanym wypić ilość wystarczającą do uzupełnienia 25% utraconych płynów i zapytali, czy nadal są spragnieni. Nie byli. Pragnienie zostało ugaszone na długo, zanim mieli wystarczającą ilość wody, poinformował Casa i jego koledzy w listopadzie 2019 w Nutrients. „Brak pragnienia nie oznacza braku odwodnienia” – ostrzega. Zaleca elitarnym sportowcom i innym, którzy wysilają się w gorących warunkach, obliczenie poziomu pocenia się i odpowiednie dostosowanie picia.

Casa przetestował także strategię dla biegaczy cierpiących na udar cieplny po wysiłku. Jego zespół przez dziesięciolecia zapewniał opiekę medyczną podczas 12-kilometrowego wyścigu na Cape Cod w sierpniu. Wyścig jest na tyle krótki, że biegacze utrzymują mordercze tempo, ale na tyle długi, że ich ciała mogą się przegrzać; podczas gdy u około jednego na 10 000 zawodników maratończyków występuje udar cieplny, o wiele więcej – jeden na około 650 – robi to w tych zawodach. Podczas wyścigu Cape Cod jego zespół leczy do 45 ofiar udaru cieplnego rocznie, zanurzając je w zimnej wodzie. Zespół odkrył, że obniżenie temperatury ciała poniżej 40°C w ciągu 30 minut wystarczy, aby zapewnić pełną regenerację. „Większość ludzi byłaby zaskoczona, gdyby wiedziała, że ​​możemy leczyć udar cieplny” – mówi Casa. W rzeczywistości, mówi, leczenie gwarantuje powrót do zdrowia, jeśli zostanie zastosowane szybko i prawidłowo.

O WIELE LEPIEJ jest całkowicie uniknąć obciążenia cieplnego, mówi Nigel Taylor, fizjolog termowizyjny na emeryturze z Uniwersytetu Wollongong. Oznacza to przystosowanie się do ciepła poprzez unikanie klimatyzacji, co według Taylora „uniemożliwia nam przystosowanie się do naszego klimatu”.

Tolerancja na ciepło różni się w zależności od osoby, nie tylko ze względu na wiek i stan zdrowia, ale także z powodu czynników genetycznych. Badanie przeprowadzone na 42 000 rdzennych górników w RPA, kiedy po raz pierwszy wysłano ich do pracy w gorących kopalniach, wykazało, że około 15% nie było w stanie poradzić sobie z upałem, a 25% radziło sobie dobrze.

Ale Taylor i inni odkryli, że częste narażenie na ciepło również ma duży wpływ na tolerancję na ciepło. Jeśli dana osoba ma szansę przyzwyczaić się do gorąca – spędzając czas w czasie upałów lub intensywnie ćwicząc – organizm modyfikuje swoją fizjologię i staje się mniej podatny na stres cieplny. Sportowcy i pracownicy mogą wtedy pracować ciężej i dłużej pomimo upału.

On i inni szczegółowo badali adaptację. Odkrywają, że już po 1 tygodniu spędzania 2 godzin dziennie na pracy na świeżym powietrzu w gorącym środowisku organizm zaczyna się dostosowywać. Normalna głęboka temperatura ciała spada. Ciało poci się w niższej temperaturze, a serce jest mniej obciążone. Dzieje się tak, ponieważ nawet w upale tętno nie rośnie tak bardzo, a serce pompuje więcej krwi. Ciało zatrzymuje więcej płynów i zwiększa się objętość krwi, zwiększając rezerwy wody na pocenie się i chłodzenie. „Ciało ma naprawdę dobrą zdolność aklimatyzacji” – mówi Daniel Gagnon, fizjolog z Uniwersytetu w Montrealu. Ale „tak długo, jak włączasz klimatyzację do tego procesu, opóźniasz aklimatyzację” – mówi Elizabeth Repasky, immunolog z Roswell Park Comprehensive Cancer Center.

W upalne lato mogą istnieć inne sposoby na ochłodzenie, mówi Ollie Jay, fizjolog termologii z University of Sydney. Umieścił ośmiornice, dzieci, osoby z chorobami serca, a nawet kobiety w ciąży w komorze cieplnej i odkrył, że wentylatory często mogą być równie skuteczne jak klimatyzacja, przy znacznie niższych kosztach środowiskowych i finansowych. Jay i jego zespół poinformowali w listopadzie 2019 roku w Annals of Internal Medicine, że wentylatory mogą być skuteczne w temperaturze do 40°C, szczególnie w wilgotnych warunkach, gdzie pomagają odparować pot, który w przeciwnym razie osadzałby się na skórze. (W suchym otoczeniu pot odparowuje niezależnie od użycia wentylatora).

Pracownicy mogą być równie produktywni i czuć się komfortowo, gdy są chłodzeni przez wentylatory zamiast klimatyzatorów, on i jego koledzy opisali to w zeszłym roku w Energy and Buildings. „Jeśli chodzi o wzrost wydajności pracy, użycie wentylatorów w symulowanym wietnamskim środowisku pracy w temperaturze 30°C i wilgotności 70% odpowiada 7°C chłodzenia z klimatyzacją” – mówi Jay.

Jego badania pokazują, że spryskiwanie skóry zimną wodą może również działać dobrze. „Oblewanie zewnętrzne działa na pot bez pocenia się”, co może prowadzić do odwodnienia i nadwyrężenia serca – mówi Jay. Jego zespół ocenił polewanie i wentylatory jako alternatywę dla klimatyzacji podczas tegorocznej fali upałów w USA. W 80 ze 105 miast – z wyjątkiem tego na południowym zachodzie – te alternatywne środki byłyby w 100% skuteczne, poinformował on i jego współpracownicy 25 lipca w Science of the Total Environment. „Robi się coraz cieplej, a fale upałów są coraz gorsze” – mówi. „Ważne jest, aby wykorzystać te ustalenia do wprowadzenia zmian w polityce publicznej”.

W przypadku pracowników zewnętrznych jednym prostym – ale nie zawsze łatwym – rozwiązaniem jest przeniesienie się do cienia. W wiejskiej części Indonezji Spector, Yuta Masuda i Nicholas Wolff z Nature Conservancy i współpracownicy losowo przydzielili 363 pracowników do pracy w lesie lub na pobliskim wylesionym obszarze. (Wylesianie może podnieść lokalną temperaturę nawet o 8°C). Pracownicy nosili czujniki tętna i regularnie mierzyli temperaturę w ustach w celu obliczenia podstawowej temperatury ciała. Podczas 90-minutowego zadania w gorących, wilgotnych i słonecznych warunkach, ludzie na otwartych przestrzeniach mieli temperaturę powyżej 38,5°C przez 3 minuty dłużej niż ci w lesie, Spector i jej koledzy napisali w zeszłym roku w Environmental Research Letters. Różnice mogą wydawać się niewielkie, ale w ciągu dnia temperatura ciała prawdopodobnie będzie rosła, narażając tych pracowników na duże ryzyko chorób związanych z przegrzaniem. Ci, którzy pracowali na wylesionych obszarach, wypadli również gorzej w testach poznania i pamięci, być może z powodu odwodnienia lub dyskomfortu, donosi zespół w artykule prasowym w Environmental Research Letters .

Strażacy Wildlands pracują również w narażonym, gorącym środowisku. Jednak to nie słońcem czy ogniem muszą się martwić najbardziej. „Ciepło pożaru prawie nigdy nie wpływa na temperaturę naszego ciała” – mówi William Knudsen, strażak z terenów leśnych z Helena-Lewis and Clark National Forest. Nie jest to też odwodnienie, które kiedyś uważano za największe zagrożenie dla tych pracowników. Orcasitas odkryła na przykład, że po wyjątkowo ciężkim dniu pracy dobrze nawodniony strażak wrócił czując się „jak gówno” i miał wyższą temperaturę ciała niż kolega, który zaczynał i kończył dzień bardziej odwodniony. Inny koordynator badań, Knudsen, przekonał się na własne oczy, jak kłopoty mogą się pojawić nawet przy umiarkowanej pogodzie. Jego zespół zarejestrował najwyższe temperatury ciała na dużej wysokości przy temperaturze powietrza wynoszącej tylko około 21°C.

Zamiast tego Domitrovich mówi: „Najważniejsza jest wewnętrzna produkcja ciepła”. Duże plecaki, ciężka odzież i szybkie tempo powodują skokowy wzrost temperatury ciała. „A jeśli jesteś mniej sprawny, będziesz wytwarzać więcej ciepła” – mówi Orcasitas. Więc teraz, kiedy Knudsen zabiera swoją załogę, pamięta o ich wadze i szybkości wędrówki, często robiąc 2-minutową przerwę po 8 minutach marszu.

Orcasitas uważa, że ​​badanie będzie miało znaczenie dla niej i jej kolegów strażaków. „Wszystko to jest pozornie proste, ale [odkrycia] to całkiem poważna sprawa” – mówi, ponieważ są one łatwe do zastosowania.

Mogą również pomóc innym zachować chłód w miarę wzrostu globalnych temperatur. „Stres cieplny to bardzo złożony temat, więc im więcej możemy kształcić nie tylko strażaków, ale wszystkich, tym lepiej” – mówi Domitrovich. „Doprowadzi to do zwiększenia bezpieczeństwa dla wszystkich ludzi”.

Źródło: Elizabeth Pennisi

Cooling in a warming world

Zdjęcie: PAUL JONES/UNIVERSITY OF WOLLONGONG

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x