室内空气品质对男大学生运动能力的影响

卢伟华，陈 婧, 冯 璇，魏 巍

《全民健身计划纲要》的实施以来，我国体育人口不断增加。室内健身房的兴起，又为人们参与体育锻炼提供了条件和便利。室内健身房空气品质的好坏直接影响到室内人员的舒适感、锻炼效果和健康。

近年来，对室内空气品质的研究已引起国内外学者的关注。室内健身房的研究发现，室内CO2浓度会随着运动时间的增加而不断升高，且与人均容积相关[1，2]。但有关室内CO2浓度过高会对人体运动能力产生何种影响的研究较少。因此，本研究以室内CO2浓度值为重点，研究室内空气品质对男大学生运动能力的影响。

1 对象与方法

10名健康男大学生作为受试者，在跑台上以7.2 英里/h速度进行20 min的等负荷运动。受试者基本情况见表1。

表1 受试者基本情况TableⅠ Basic Information of the Subjects

每人完成两次定量运动，充分休息好后进行第二次。分别在通风情况差和良好的条件下进行（同一室内）。室内温度均控制在11～16℃，相对湿度控制在30%～60%，氧气浓度始终保持在20.9%（符合《公共场所卫生标准》（GB9668-1996）[3]）。

受试者运动过程中，使用Polar S610i型心率遥控测试仪和Berg自觉用力程度分级表（RPE表，20级）监测运动强度。使用ZG-106二氧化碳检测仪测量室内CO2浓度，发放根据ASHRAE的感觉标尺制定的室内空气品质主观评价问卷，结合《公共场所卫生标准》（GB9668-1996）[3]对室内空气品质进行评价。发放问卷20份，收回20份，有效率100%。

2 研究结果

2.1 两种条件下的二氧化碳浓度

将在通风情况差的条件下进行的测试称为组1，CO2浓度始终在0.14%以上；在通风情况良好条件下进行的测试称为组2，CO2浓度始终在0.07%以下。

表2显示的是两种条件下，10名受试者运动过程中二氧化碳（CO2）浓度的平均值（第5 min、10 min、15 min、20 min）。

表2 CO2浓度（%）平均值TableⅡ Average Value of the CO2Concentration (%)

2.2 两种条件下空气品质的主观评价

2.2.1 主观评价总分比较

按照ASHRAE的感觉标尺中各选项得分的规定，计算问卷中室内空气品质的主观评价调查部分的总得分。共11题，最佳得分为2分，分数值越大，表示对该场馆空气品质的评价越低。

由图1可见，在两种通风条件下，运动后空气品质主观评价的总分都高于运动前，即对室内空气品质的评价均降低。且运动前后主观评价总分均存在P＜0.05水平的显著性差异。运动前后组2的总分均低于组1，即室内人员对组2的空气品质评价较组1好，但不存在显著性差异。

图1 主观评价总分Figure 1 Total Points of Subjective Evaluation

2.2.2 空气可接受率比较

分别计算两组运动前后的空气可接受率，得到结果如图2所示，组1运动后空气可接受率由运动前的85%下降到75%，组2运动前后的空气可接受率都是90%，高于组1。但不存在显著性差异。

图2 空气可接受率Figure 2 Acceptable Rate of Air

2.3 两种条件下运动强度变化的比较

2.3.1 运动中心率变化

分别计算10名受试者在运动过程中每分钟的平均心率，得到的结果如图3所示。

图3 心率比较图Figure 3 Comparison between the Heart Rates

将10名受试者在组1、组2运动过程中的心率做配对T检验，得到的结果如图1所示，“***”、“**”、“*”分别表示两组在P＜0.001 、P＜0.01 P＜0.05水平上存在显著性差异。

由图3可以看出，运动过程中组1的心率要远远高于组2。且均存在不同水平的显著性。两组心率均表现出先快速上升，后维持在一个较稳定的水平上，且组2较组1先达到该稳定水平。分别计算两组达到稳定状态后（即第6～19 min）的平均心率，结果如表3所示（N=10，P＜0.001）。

表3 运动过程中的平均心率（次/min）TableⅢ Average Heart Rate in the Process of Exercise (per min)

2.3.2 运动中RPE变化

在运动过程中，每5分钟记录1次受试者的主观感觉（RPE值），将两个条件下，10名受试者的RPE值做平均值，得到图4。

图4 RPE比较图Figure 4 Comparison of RPE

由图4可以得到与图3一致的结果，即组1的RPE值远高于组1，但二者之间的差异有逐

渐减小的趋势。即受试者运动过程中，主观感觉上组2较组1表现的较轻松。

2.3.3 运动后心率恢复情况

本研究，记录了运动后5 min各受试者的心率恢复情况，计算平均值得到的结果如图5所示。由图5可以看出，运动后两组的心率恢复也存在较大的差异，但差异性小于运动中的心率。

图5 运动后心率恢复情况Figure 5 Recovery of Heart Rate after the Exercise

3 讨论与分析

舒适的健身环境、高品质的室内空气能够给人们带来愉悦的心情，是室内健身人员健康的保障，同时也是达到良好健身效果的必要保证。对空气品质的评价涵盖客观指标和人的主观感受两个方面的内容，才是相对比较科学和全面的[4]。因此，本研究采用了根据ASHRAE感觉标尺制定主观评价与客观评价相结合的方法，对健身房的空气品质进行评价。同时结合前人和笔者前期的研究发现：健身房内的CO2浓度和细菌总数随着开馆时间延长而增高，与开馆前相比超标5.6%，且差异有统计学意义，对健身人群的健康造成了直接或间接的危害[2]；运动后女大学生RPE值变化越大，室内CO2浓度升高越多；运动后空气可接受率低于运动前，并且随着健身房内参加运动人员密度的增加，其室内空气可接受率呈下降趋势[5]；在同一个场馆内CO2浓度与参加锻炼的人数即场馆内人均面积、人均容量有相当的关系，人均容积越小，CO2浓度越容易超标。即室内CO2的浓度与室内人员密度是呈正比增加的[1]；CO2的体积分数高于标准值，会对长期在教室内学习的学生会造成一定的影响，使其精神疲劳，心理健康受到影响[6]。综上，室内CO2浓度是影响人运动能力的重要因素之一，较高浓度的CO2将不利于人的运动，严重者甚至危害人的健康。

CO2是无色无味的气体，高浓度时略带酸性。主要来源于人的呼气和含碳物的充分燃烧。正常空气中的含量约为0.03%～0.04%。当CO2浓度大于0.07%时，少数敏感的人就会感觉到不良气味，并产生不适感。当CO2浓度大于0.15%时，会引起呼困难和呼吸频率加快、减弱人体的活动能力等。研究表明[7]，短时间接触低于0.1%的CO2，对机体正常的生理功能不会造成影响，但在运动状况下则可能不同。在CO2浓度超过0.07%的室内环境中力竭运动后，心率和血乳酸显著上升，且恢复较慢[8]。激烈运动中引起的缺血、缺氧和能量的大量消耗，使体内产生一系列的反应，可能导致自由基大量生成[9]，引起脂质过氧化反应加强，随缺氧的进一步加剧，以上反应可变得更为显著。此外，缺氧将影响机体的内分泌系统功能，影响下丘脑—垂体—肾上腺轴和甲状腺轴的活动水平，使皮质醇和甲状腺激素含量发生变化[9]。而人体在运动过程中，随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2，会逐渐降低室内的O2分压并升高CO2等其它污染物浓度[10]。这就要求室内环境要有较好的通风条件，以保证室内空气的品质。

本研究中组1的通风情况较组2差，其CO2浓度持续在0.140%（大于0.07%）以上，组2通风情况良好，CO2浓度始终小于0.07%（温湿度、氧气浓度无显著性差异）。从CO2浓度情况来看，组2的空气品质要优于组1。从主观问卷调查的结果看，运动前后组2的总分评价都高于组1，但不存在显著性差异。同时，两组运动后的总分评价分别低于各自运动前的评价，且存在显著性差异。即室内人员的运动会降低对空气品质的评价。另外，运动后组1的空气可接受率降到了75%，已低于ASHRAE O2-1989所提出的可接受的室内空气品质应满足的80%的可接受率[11]。

心率是指每分钟心脏搏动的次数，有明显的个体差异。正常成人心率平均在75 次/min左右。心率与年龄、性别以及生理情况等有关。在运动训练中，常用心率来反应运动强度。心率越高，运动强度越大[12]。RPE则是用主观感觉来反应身体负荷强度的一种方法，其不是对身体某一方面感觉的反映，而是对运动中个人的适应能力水平、外界环境影响、身体疲劳情况等的整体自我感觉[13]。

本研究中，组1在通风条件较差的环境下，（CO2浓度持续在0.140%以上），虽然与组2相同负荷的运动，但平均心率达到了165.74 次/min，即82.2%的最大心率。组2通风情况良好（CO2浓度始终小于0.07%），平均心率只达到155.89次/min，即77.3%的最大心率，要远远低于组1，且较早达到稳定状态，恢复也较快。从受试者的主观感受（RPE值）来看，完成相同负荷的运动，组2较组1轻松。

4 结论与建议

室内CO2浓度的高低对男大学生运动能力有着较大的影响，在完成相同的运动负荷时，CO2浓度越高，心率越高，实际运动负荷越大。能够维持的运动时间将越短，越难达到预定的运动效果。

因此，在条件允许的情况下尽量在通风条件好、CO2浓度低的环境中进行体育锻炼。在室内进行体育锻炼或体育教学时应充分考虑CO2浓度对运动负荷的影响，合理安排运动负荷，做到科学锻炼。

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