这个故事是关于科学和极端高温特别报道的一部分。阅读有关极端高温对人体的影响、气候变化如何加剧健康问题，以及大堡礁创纪录的升温情况。

What is the hottest temperature humans can survive? These labs are redefining the limit (nature.com)

2019年，生理学家奥利·杰伊开始设计一个能够模拟当今及未来热浪的实验室。十八个月后，这个耗资200万澳元（约130万美元）的结构在澳大利亚布里斯班建成，随后被运往悉尼大学，安放在一栋闪亮的玻璃建筑的顶层。如今，包括杰伊在内的研究人员正在使用它来测试人类在极端高温下的生存极限，这一领域的了解出人意料地贫乏。

“问题是，如今，你会遇到听起来很热的条件，但我们真的不知道这会对人产生什么影响，”杰伊说，他是悉尼大学热与健康实验室的负责人。“通过模拟这些条件并在仔细的医疗监督下让人们暴露于其中，我们可以更好地理解人们将如何生理上做出反应，”他说。杰伊的团队还在探索哪些降温策略最有效，以减少热暴露的健康风险。

随着气候变化使地球变暖，酷热的日子已经成为全球天气预报的常态。上个月，世界最热日的记录被两次打破，联合国就极端高温发出了全球行动呼吁，以帮助易受伤害的人群、工人和经济利用科学应对。大约70%的全球劳动力——24亿人——现在面临着极端高温的高风险，据其表示。

尽管如此，公众如何应对高温的建议很少，而且人们可以有效降温的方法还没有得到很好的研究。“如果你看看像美国疾病控制与预防中心、世界卫生组织这样备受尊敬的组织发布的高温预警，它们在涉及人体生理学时充满了错误，”宾夕法尼亚州立大学帕克分校的生理学家拉里·肯尼说。

悉尼大学的研究人员在他们的气候实验室内监测热量是如何影响一位孕妇的。

热力室

杰伊的团队正在使用其最先进的气候实验室来调查热量威胁生命的条件、方式，以及有哪些实际的、基于证据的方法可以保持凉爽。

这个实验室是一个4米乘5米的房间。研究人员可以每分钟将温度上调或下调1°C——从5°C到高达55°C——控制风速并使用红外灯模拟阳光。他们还可以微调湿度，这是一个关键变量，影响着热量对身体的影响。“这真是一个了不起的工程壮举，”杰伊说。

试验参与者可以在室内吃饭、睡觉和锻炼；研究人员通过一个小窗口将食物和其他物品递给他们。附着在他们身上的传感器会向相邻的控制室发送信息，那里会处理包括心率、呼吸、出汗和体温在内的变量数据。

杰伊表示，人类的热阈值部分地因为公共卫生机构过度依赖2010年发表的一项理论性研究而定义得很差。在那篇论文中，研究人员使用数学模型定义了‘湿球温度’（WBT），即一个年轻健康的人在六小时后会死亡的温度。WBT是科学家在研究热应激时使用的测量方法，因为它考虑了热量和湿度的影响。

这些模型得出的WBT为35°C，作为人类生存的极限。在这个阈值下，人体的核心温度会失控上升。但该模型将人体视为一个不穿衣服、不出汗或移动的对象，使得结果对现实世界的适用性降低。

奥利·杰伊的实验室正在研究热量如何影响进行日常活动的人。

尽管这样，无数公共卫生机构还是采用了它——甚至包括政府间气候变化专门委员会——这减少了获取更相关数字的动力，杰伊说。“这是一个基本的物理模型，有很多限制——但几乎每个人都在使用这个。”

降低的限制

在2021年的一项研究中，肯尼和他的同事提供了一个更好的估计：湿球温度生存极限约为31°C。他们通过追踪年轻、健康的人在不同温度和湿度组合下骑自行车时的核心体温来计算这一数值。

“你仍然可以看到35°C的湿球温度被到处提及，但人们开始接受肯尼实验室定义的极限，”马萨诸塞州剑桥市哈佛大学的热与健康研究员罗伯特·米德说。

肯尼的团队也在使用气候室进行研究，全球有数十个这样的设施，其中许多致力于体育科学。但肯尼表示，只有少数几个团队，包括杰伊的团队，在使用它们来更好地理解人们在极端高温下的应对方式方面处于最前沿。

生理模型

杰伊的团队现在正在测试一个关于身体如何在极端高温下应对的数学模型，该模型去年发表。该模型使用了一些研究的数据，这些研究测量了老年人和年轻人的出汗能力，并遵循物理定律来预测身体与环境之间热量的传递。

“他们整合了生理学，这是很少有模型做到的，而且做得非常好——我认为这使它成为目前市面上最好的模型，”与杰伊合作过其他研究的肯尼说。

大多数关于身体对热量反应的模型都集中在年轻、健康的人以及阴凉处的情况。但杰伊团队的模型估计了阴凉处和阳光下、不同年龄以及休息或运动时的生存极限。他们的研究结果中，他们估计了年轻人在26°C至34°C和老年人在21°C至34°C之间的湿球温度生存极限。

“该模型能够非常灵活地评估这些不同场景，这是模型的关键进步，”米德说。

在孟加拉国的一家服装厂，长时间的工作和炎热的天气可能会影响员工的健康。

不出所料，该模型表明，与阴凉处相比，人们在阳光直射下的生存极限更低，对于65岁以上的人与18-40岁的人相比也是如此。该团队还使用该模型定义了可居住性极限——在这些条件下，老年人和年轻人可以安全地执行诸如办公桌工作、步行、爬楼梯、跳舞和举重等任务。尽管有其优点，米德说，这个模型仍然需要在人群中进一步测试。

为了做到这一点，杰伊的团队首先在气候室中将年轻、健康的人暴露于不同的温度和湿度组合下，同时监测他们的体温、心率和出汗等变量，直到达到一个不安全的温度阈值。

在未来的试验中，研究人员计划测试身体对阴凉和阳光照射条件下的热量反应，跨越不同年龄和运动时的反应。他们将使用这些试验的数据来改进模型，反过来，这可以用来为高温中最易受伤害的人群制定更好的健康建议。

需要冷静

实验室的另一个重点是寻找有效的降温策略——这涉及到模拟热量可能影响工人健康的环境条件。在一个试验中，杰伊的团队正在测试可以帮助孟加拉国服装厂工人的降温策略，那里的人们通常在炎热的气候中长时间工作，很少有机会接触到空调。

研究人员此前测量了首都达卡一家服装厂三层楼的热量和湿度。“我们在实验室中重现了那些条件，以及人们所做的工作——女性做缝纫，男性熨烫，”他说。试验参与者穿着工厂工人通常会穿的衣服。

杰伊实验室的参与者们在他们的气候室中重现了一家服装厂的条件，以调查有效的降温方法。

在大约240次气候室试验中，该团队测量了人们的身体功能和工作效率，杰伊说，“因为其中一个问题是人们在变热时会放慢速度”。科学家们测试了使用风扇和定期饮水等降温方法，并模拟了改变工厂屋顶颜色的效果。研究人员计划将他们的结果提交给一家期刊。

杰伊的团队还探索了电风扇和皮肤湿润如何影响老年人在不同热量和湿度组合下的心脏压力。研究人员发现，在潮湿条件下，使用风扇可以减少至少38°C气温下的心脏压力。但在干燥热中，使用风扇会增加心脏压力。在干燥和潮湿的热中，湿润皮肤都是有益的。

米德说：“确定常见降温策略，如使用风扇和用水浇湿皮肤在哪些情况下效果最好，对于保护公共健康至关重要。”

低科技降温

杰伊和他的同事已经推广了一种为婴儿车降温的方法。“在炎热的一天，人们用这些白色的纱布布盖住他们的婴儿车——但关于这是好事还是坏事一直存在争议，”他说。在2023年的一项研究中，该团队发现，一块干的白纱布布可以使婴儿车的温度升高超过2.5°C，但一块湿的则有最好的降温效果。“它从婴儿车内部提取潜热能，使其保持约5°C的凉爽，”他说。

这项研究引起了媒体的关注。“很酷的是，两周后，我走在我住的地方，开始看到父母们推着他们的白色纱布布，带着喷雾瓶，”他说。

该团队还帮助塑造了一个由谷歌Chrome浏览器为其全球用户发布的全球热系统。“如果它知道你在哪里，而且热度超过某个阈值，那么你会得到一个极端高温警告，”他说。该系统提供降温提示，例如每小时喝一杯水和湿润皮肤及衣物。

明年，杰伊的实验室将追踪热量如何影响孟加拉国孕妇的出生结果和母亲健康。他正在寻求资金，在印度的炎热季节进行降温策略的随机对照试验。

杰伊的最终目标是在一个变得越来越不友好的世界中保护人们的健康。“当我第一次来到悉尼时，我基本上是接受了一次大降级——有一个旧的实验室，运行得不是很好，我有大约16,500澳元的启动资金，”杰伊说。“我们很幸运也很幸运能够获得一些好的资金，并且在这个领域取得了一些好的进展。”