消防员职业热应激危害与防控

邵建章

(武警学院 消防工程系，河北 廊坊 065000)

●灭火救援技术

消防员职业热应激危害与防控

邵建章

(武警学院 消防工程系，河北 廊坊 065000)

热应激是消防员所面临诸多职业危险中最严重而又最难以预防的风险之一。阐述了消防员在灭火救援行动和平时训练中热应激产生的原因，分析了热应激对消防员职业安全和健康的危害，提出应从全面评估热应激危险、合理组织现场复健、科学实施热适应训练三个方面预防和控制热应激危害，确实保障消防员的职业安全和健康。

消防员；热应激；现场复健；热适应

热应激(Heat Stress)是指人体承受的热负荷增加引起机体核心温度升高而导致一系列的生理和心理反应，被列为消防员所面临诸多职业危险中最严重而又最难以预防的风险之一[1]。消防员穿着防护服在复杂环境中进行灭火救援行动或训练的过程中，热应激将引起体核温度升高、心脏负荷加大、疲劳感增强、稳定性下降、反应速度降低等一系列热应激反应(Heat Strain)，导致不同程度的热疾病，甚至发生心源性猝死。美国消防协会(NFPA)的统计数据表明，40%～50%消防员的伤亡是由于灭火救援行动和训练过程中热应激引起的[2]。充分认识消防员职业热应激的危害，采取积极有效的防控措施，对于有效降低热应激反应、提升消防员的职业安全和健康水平具有重要意义。

1 热应激的成因

1.1 劳动强度

根据加拿大多伦多市消防局对消防员在灭火救援时的活动负荷测定的结果，消防员的大多数行动，如拖动水带、携带器材上楼、架设消防梯、破拆屋顶和房门、佩戴空气呼吸器进行人员搜救、搬运伤员等，代谢热超过350 kcal·h-1，属于高强度体力劳动[3]。长时间高负荷工作，如果散热过程受阻，将导致体内热积蓄，引发热应激反应。

1.2 火场热环境

美国国家标准与技术委员会(NIST)和美国消防署(USFA)在测试火场温度、辐射热通量等相关数据的基础上对火场热环境进行了分级(见表1)。当火场温度达到250 ℃时，消防员体表温度可达55～60 ℃，皮肤感觉疼痛，甚至发生二度烧伤。在扑救可燃/易燃液体火灾和危险化学品火灾时，火场温度可达1 094 ℃，辐射热达5.0 cal·m-2·s-1[4]。

1.3 防护服

在执行火灾扑救、危险化学品处置以及其他应急救援任务时，消防员需根据规定的防护等级使用相应的个人防护装备。扑救建筑火灾时需穿着灭火防护服，进行化学事故处置时则需穿着封闭性能更高的轻型或重型防化服。防护服的主要功能是隔热和防水、阻止有害物质的侵蚀。因此对防护服强制性的安全要求也加大了机体的热负荷：消防员在大量出汗时，汗水在衣下聚积，阻碍水蒸气从人体向环境的扩散，导致蒸发效率降低。因而，防护服在阻隔辐射热的同时，也造成了一个阻碍湿热散失的微环境，使得消防员即便身处干燥、寒冷的环境中，也易产生热应激反应。在高温、高湿工作环境中，消防员的热应激更是呈几何级数增长，发生热疾病的几率大大增加。

表1 建筑火灾热环境分级

2 消防员职业热应激危害

2.1 体核温度升高，引发脱水和热疾病

消防员在高温高湿环境中长时间进行高负荷工作，代谢热产生速度加快，核心温度可升至(38.4～38.7 ℃)，平均升高1.9 ℃[5]。同时，机体分泌汗量增加，水分和电解质的大量流失，出现疲劳、嗜睡、易怒、不协调、昏迷、意识改变等症状。失水量达到体重的4%时，体温升高，丧失50%的工作能力；失水量达到体重的5%时，排汗能力(散热冷却)受损，导致热衰竭甚至热射病等热疾病的发生。

2.2 生物力学改变，发生机体损伤的几率加大

热应激作用下，中枢神经系统受到抑制，肌肉的活动能力和平衡能力减弱，动作的稳定性、准确性和协调性降低，步态和平衡能力发生生物力学改变。加之观察力下降、注意力不易集中、推理能力和判断能力下降、条件反射潜伏期延长、反应速度降低，消防员面对火灾和应急救援现场特有的危险因素时，发生滑倒、绊倒、跌落等事故的几率大幅增加。美国消防协会研究显示，在灭火救援过程中，导致消防员受伤的首要原因不是火灾现场常见的烧伤或烟气吸入伤，而是由于滑倒、绊倒、跌倒所造成的机体损伤，比例高达25%[6]。

2.3 心脏负荷加大，出现心源性猝死

人员高负荷体力活动时，氧耗增加，肌肉和皮肤表面血流量增加，心脏负荷加重。由于分泌汗液导致机体脱水，血浆容积减少，静脉回流量减少，影响每搏输出量。虽然心率逐渐增加，但心脏输出量仍呈减少的趋势。研究表明，消防员穿着灭火防护服并佩戴空气呼吸器进入火场的第1 min，心率达到最大心率的70%～80%；随着火灾扑救的进行，心率达到最大心率的85%～100%。同时，热应激会对血管内皮造成损伤，引发血小板聚集，激活凝血通路，最终引发播散性血管内凝血[7]。因此，在灭火救援行动和训练过程中，由于热应激引起心律失常、心肌梗塞等，最终导致心源性猝死的事件在国内外消防界屡见不鲜。

3 热应激危害的防控

3.1 全面评估热应激危险

虽然对热应激反应因消防员个人的年龄、健康情况、体能水平、着装种类、工作负荷程度不同而有所不同，但通过使用WBGT指数(Wet Bulb Globe Temperature Index，户内或户外无日晒时，WBGT指数=0.7×自然湿球温度+0.3×黑球温度；户外有日晒时，WBGT指数=0.7×自然湿球温度+0.2×黑球温度+0.1×干球温度)可以相对客观地评价环境温度、相对湿度等对人体热负荷的影响程度[8]。

在对温度、湿度因素进行评估的基础上，还应根据消防员的着装对WBGT指数进行适当的调整：穿着抢险救援服，WBGT指数增加3 ℃；穿着灭火服或在日光直射下进行灭火救援行动或训练，WBGT指数增加6 ℃；穿着化学防护服等封闭式防护服，WBGT指数增加11 ℃[9]。在全面进行热应激评估的基础上进行分级和预警，并制定相应的预防措施，见表2所示。

3.2 合理组织现场复健

现场复健(Rehabilitation)是指在灭火救援行动和训练过程中适时安排“工作/休息”轮换，使消防员在生理和心理承受能力下降但尚未超出安全范围的情况下暂时脱离热应激环境，进行主动降温，补充水分、电解质和营养，待身体恢复至健康状态后再继续执行灭火救援或训练任务[10]。现场复健有利于减少伤病发生的几率，保证灭火救援行动和训练任务的完成。

3.2.1 强制性休息和主动降温

在现场复健过程中，按照消防员所佩戴的空气呼吸器的使用和更换时间安排消防员“工作/休息”轮换，既能够保持与灭火救援行动的节奏一致，又便于进行时间控制。

表2 热应激危害分级与预防

消防员耗尽1瓶容量为6.8 L的空气呼吸器气瓶(理论使用时间30 min)、或进行20 min重体力劳动后，可以到器材运输车(或抢险救援车等)处进行自我复健，休息10～20 min。休息时，卸去空气呼吸器，脱去头盔，保持着装，由专人进行气瓶更换。

如果灭火救援行动和训练时间较长，应成立现场复健中心。消防员在耗尽2瓶6.8 L的空气呼吸器气瓶、穿着化学防护服工作20 min、进行40 min重体力劳动或自我感觉身体不适时，应到复健中心至少休息20 min。休息时，脱去防护服头盔和上衣，将下装退到膝盖以下、消防靴上，采取冷水浸泡前臂、喷雾降温风扇或使用空调装置等主动降温措施加速散热[11]。

3.2.2 补充水分、电解质和营养

在高温高湿环境中执行灭火救援行动或训练任务，充分补水对于预防热疾病的发生非常重要。在灭火救援行动或训练期间应定时定量补水，在可能的条件下保证每20 min补水一次，每次至少保证饮水180～200 mL，温度以4～5 ℃为宜。当灭火救援行动持续3 h以上、消防员执行灭火救援任务累计1 h以上时，应在补水的同时补充电解质。在灭火救援行动或训练结束后，消防员应在2 h内继续补液(0.5～1 L)。如果灭火救援行动或训练时间超过3 h或灾害事故发生的时间在凌晨或就餐时间，现场复健中心应提供食物和饮水，保证消防员及时补充足够营养[12]。

3.3 科学进行热适应训练

热适应训练是指经过有计划的持续性热暴露使机体对热应激生理适应性增强的过程。通过热适应训练可以提高热舒适度，使机体分泌汗液更为有效，即在体核温度较低时开始分泌汗液，分泌汗液速度加快，同时每毫升汗液流失的电解质数量减少。热适应训练还可以增加体液和血浆总量，提高每搏输出量，降低代谢率，增加心血管稳定性，加快皮肤血液流速，降低体核温度，提高细胞的热耐受性，促进热应激蛋白的形成，在热暴露和其他应激条件下加速细胞的修复，保护组织和器官不受损伤，避免热疾病的发生[13]。

热适应训练必须制定严格的训练计划，训练强度、持续时间应逐渐增加。训练期间必须保持充足的睡眠，防止感染、脱水和电解质流失。同时，消防员应接受关于热应激预防的系统培训，能够识别各种程度热疾病的症兆，对自身的健康情况进行有效监测(口渴程度、尿液监测、脉搏监测等)，及时采取应对措施，预防热疾病的发生。

[1] BLANC P R, FAHY R F. U.S. Firefighter Fatalities for 2004 [J]. NFPA Journal,2005,(4):48-59.

[2] Fire Service Institute Firefighter Life Safety Research Center of University of Illinois. Firefighter Fatalities and Injuries: the Role of Heat Stress and PPE [R].2008:20-22.

[3] MCLELLAN T M, SELKIRT G A. The Management of Heat Stress for the Firefighter: a Review of Work Conducted on Behalf of the Toronto Fire Service [J]. Industrial Health,2006,44(3):414-426.

[4] DONNELLY M K, DAVIS W D, LAWSON J R, et al. Thermal Environment for Electronic Equipment Used by First Responders [R]. NIST Technical Report 1474,2006:16-17.

[5] HORN G P, BLEVINS S, FERNHALL B, et al. Core Temperature and Heart Rate Response to Repeated Bouts of Firefighting Activities [J]. Ergonomics,2013,56(9):1465-1473.

[6] RITA F FAHY. U.S. Fire Service Fatalities in Structure Fires,1977-2009 [R].2010:7-8.

[7] JANE E DEMATTE, KAREN O MARA. Near-fatal Heat Stroke during the 1995 Heat Wave in Chicago [J]. Annals of Internal Medicine,1998,129(3):173-181.

[8] ISO 7243:1989 Hot Environments-estimation of the Heat Stress on Working-index (Wet Bulb Globe Temperature)[S]. ISO,2008.

[9] U.S. Fire Administration. Emergency Incident Rehabilitation [R].2008.

[10] NFPA1584 Standard on the Rehabilitation Process for Members during Emergency Operations and Training Exercises [S].2008.

[11] MCENTIRE S J, SUYAMA J, HOSTLER D. Mitigation and Prevention of Exertional Heat Stress in Firefighters: a Review of Cooling Strategies for Structural Firefighting and Hazardous Materials Responders [J]. Prehosp Emerg Care,2013,17(2):241-260.

[12] HORN G P, GUTZMER S, FAHS C A, et al. Physiological Recovery from Firefighting Activities in Rehabilitation and Beyond [J]. Prehosp Emerg Care,2011,15(2):214-225.

[13] U.S. Department of the Army. Heat Acclimatization Guide [R].2011:5-6.

(责任编辑 陈 华)

Countermeasures for Heat Stress of Firefighters during Emergency Operations and Training Exercises

SHAO Jianzhang

(DepartmentofFireEngineering,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

This paper expounds the initiate models of heat stress for firefighters during emergency operations and training exercises, analyzes the hazards of heat strain for occupational health and safety of firefighters, and put forwards the countermeasures for reducing heat strain, including the comprehensive evaluation of heat stress hazard, organization of on-scene rehabilitation and training of acclimatization.

firefighters; heat stress; on-scene rehabilitation; acclimatization

2015-03-12

邵建章(1965— )，男，河南新乡人，教授。

R594.1;D631.6

A

1008-2077(2015)06-0031-04