挑战生存极限的最高温变了

从上周起，南北方的气温先后开始回落，但今年的“秋老虎”仍然给大家留下了深刻印象。尤其是南方的高温天在进入9月后一度屠榜热搜，中央气象台还为此接连发布高温黄色预警。国外的情形也差不多，从今年5月一直到本月，美国亚利桑那州凤凰城连续百余天出现37.7℃以上的高温，刷新了历史纪录。

“热死了”是人在高温烘烤下挂在嘴边的口头禅，而科学上对于“热死人”的表述是：人能耐受的最高温度是多高和多长时间。对此，过去科学上有过定义，但现在这一定义有了新的研究见解。日前发表在《自然通讯》期刊上的一篇综述文章指出，人类能耐受的最高温度极限是31℃的湿球温度（WBT）。而之前的研究认为，这一极限是35℃。

那么，湿球温度与天气预报里说的气温有何不同？它与人体在高温下的存活条件是什么关系？这一标准的变化将给人类在全球气候变化中的生存带来哪些启示？

湿球和干球温度计示意图

湿球温度为何能衡量人体生存极限

人体能耐受的最高温度并不是用天气预报的“摄氏度”或“华氏度”来定义，而是用“湿球温度”来衡量。

湿球温度得名于它的测量方式，即用一块湿布包住温度计的球体，从湿布蒸发出的水分会让温度计变凉，此时温度计上显示的温度就是湿球温度。它与干球温度（天气预报的温度）不同，也不可能超过干球温度的数值。当周围空气中的湿度很高时，湿球温度才会更接近干球温度。

为什么科学家会用湿球温度来衡量人对温度的耐受程度呢？因为人能耐受的最高温度不仅与气温有关，还与湿度有关。湿度越大，人能耐受的温度越低，因为湿度越大，人通过出汗散发的热量就越少，反之亦然。根据2010年的一项数学模型研究结果，一名健康成年人能耐受的最高湿球温度阈值或临界值是35℃（95华氏度），且在这种条件下，人仅能存活6小时。若换算成大众能理解的标准，相当于在40℃气温（天气预报的温度）伴随75%相对湿度的环境中，一名健康成年人仅能存活6小时。

后来，世界卫生组织（WHO）和政府间气候变化专门委员会（IPCC）都将35℃的湿球温度视为极端高温下的人体生存极限。不过，也有不少研究人员对此标准提出了异议，认为可能还没达到35℃的湿球温度，人就会“热死”。另外客观来看，尽管湿球温度综合考量了温度和湿度对人的影响，用于评估人在高温环境中的热应激反应，但这种标准也有限制，因为模型中的人体被简单视为不穿衣、不出汗且不运动的静止物体，所以其预测结果在现实环境中是否能完全一致，还不好下定论。

最高耐受湿球温度降低意味着什么

2021年，美国宾夕法尼亚州立大学的生理学和运动机能学教授拉里·肯尼带领团队，通过监测志愿者在不同温度和湿度组合下的人体核心体温变化认为，此前提出的35℃湿球温度限值可能过高。参与耐高温试验的志愿者是年轻、健康的个体，他们在试验中需要骑自行车，以模拟高温条件下的运动和出汗反应，结果表明，许多人在31℃左右的湿球温度下就会出现体温失控的情况。

在肯尼团队得出“湿球温度31℃”是人类能耐受最高极限的同时，澳大利亚悉尼大学的生理学家奥列·杰伊团队在2019年设计了一个模拟当时及未来热浪的气候舱。这一设备耗资200万澳元，历时18个月，于2021年建成并投入使用。杰伊团队在严格医疗监督下将参与者暴露于极端高温环境中，探索人体在面对高温时的生存极限，并研究有效的降温策略。

气候舱位于悉尼大学的顶楼，可以模拟不同温度、湿度和风速的环境，还能利用红外灯模拟太阳光照。研究人员从5℃开始，每分钟调高1℃，最高可调至55℃，这种调节方式能精确控制实验条件。气候舱同时具备调节湿度的功能，而湿度正是影响人体对热应激反应的关键变量。

志愿者在气候舱中可以进食、睡眠和运动，研究人员通过传感器收集他们的心率、呼吸、出汗和体温等生理数据并进行分析。通过测量志愿者在不同温度、湿度组合下的核心体温、心率和出汗情况，研究人员计算人体的最高湿球温度阈值。为了安全起见，一旦环境温度达到志愿者的安全限值，就会立即停止试验。

经过两年多的研究，2024年，杰伊团队得出了与肯尼团队相同的结论：人类能耐受最高温度极限是31℃的湿球温度，即在这样的条件下只能存活6小时。

杰伊团队的研究尽管尚未对不同年龄段的人群进行实测，但通过研究数据，有一些更加具体的发现。比如，推算出了年轻人与老年人在阴凉处和阳光直射下的生存极限——年轻人的生存极限是湿球温度26℃-34℃，而老年人的生存极限是湿球温度21℃-34℃。

这种差异是由于随年龄增长，人的耐热和耐寒的功能在逐渐下降。首先，随着年龄增长，大脑的体温调节中枢下丘脑的调温机制变得迟钝或者难以启动，无法在体温升高时，增加出汗并使皮肤血管扩张来散热。其次，老年人皮肤会产生皱缩，使毛囊开口缩小，降低排汗降温的功能。另外，老年人的心血管功能降低，血液向身体四周和体表供血不足，也减少了出汗。研究团队通过气候舱模型在多个场景下进行测试，结果表明，人体在阳光直射下的生存极限要低于在阴凉处时的限值。原因也很简单，因为在阳光直射下温度更高，人体出汗会很快蒸发，无法维持较长时间的机体自我降温。

杰伊团队的研究也为保护婴儿提供了科学根据。研究发现，干燥的白色布料会导致婴儿车内温度升高2.5℃以上，而潮湿的白色布料能够使车内温度降低5℃左右。这个结果显然符合湿球温度的原理，人体可以通过出汗来降温，也可以通过包裹湿布来散发热量以降低温度。

人类演化出的低温生理面临巨大挑战

今天，人类难以忍受高温的另一个原因是演化。由于空调的使用和较好的医疗条件，人的基础体温在逐渐下降，因此难以忍耐较高的温度。

多年以来，37℃被视为人体正常体温。但是人体的部位、测试时间和季节不同以及个体差异等，都会影响到体温的读数，因此要综合身体不同部位的体温来衡量。

更重要的是，人的基础体温在逐年下降。美国斯坦福大学传染病流行病学家帕松内特团队研究分析了1860年以来美国人的67.7万余次温度测量数据，经计算，平均体温比教科书上的37℃要低，而且每十年下降零点几度，表现在几个时间节点上。1851年，德国内科医生温德里奇首次确定了人体正常体温为37℃；1992年，美国马里兰大学医学院传染病内科医生马克图维克带领的研究小组对148名参与疫苗试验的人进行测试，发现他们的平均体温为36.8℃；2017年，一项针对英国3.5万人的研究发现，人们的平均体温为36.6℃。

因此，研究人员普遍怀疑37℃为人体正常体温的真实性。但他们怀疑的目标首先是温度计。比如，马克图维克认为温德里奇时代使用的温度计读数过高，甚至超过1℃，所以测量误差是温德里奇把37℃定为人正常体温的主要原因。

但后来研究人员意识到，出生较早的人往往比出生较晚的人有更高的体温，人的曾祖辈、祖辈比现代人有更高的体温。帕松内特等人认为，根本原因不是温度计准不准，而在于人类演化及其采用的让生活更舒适的科技手段。自19世纪以来，成年人的平均体温在持续下降，不到200年间下降了0.4℃，从37℃降到36.6℃。原因在于人类日益缺少运动，同时无处不在的空调使体温调节中枢不再敏感，机体适应了环境的“低温”，因此体温出现下降。同时，医疗水平的提升也让人的体温降低，因为现代人感染各种病原体而致体温上升的几率总体减少了。比如，肺结核和牙龈疾病等长期感染者由于体内的炎症免疫反应会提高体温，但由于抗生素等药物的使用，人受到微生物感染的机会相对减少、病程缩短，也造成了体温的下降。

体温下降的弊端除了让人耐受高温的阈值降低之外，还导致了免疫力的下降。日本医学博士石原结实在其《36.5℃决定健康》一书中指出，体温每降低1℃，免疫力就会下降30%以上；体温每升高1℃，免疫力就会提升5-6倍。

如何应对越来越高的环境温度

现在，全球70%的人口面临极端高温的风险。采用符合人类生理机制的温度和更科学的标准，即湿球温度标准，可以更好地保护人类。

其实，湿球温度的概念早在20世纪50年代就被提出来了，那时，美国军方采用湿球温度标准来制定保证士兵安全的指南，当湿球温度达到29℃时，如果有人不适应环境，会建议停止活动，且任何高于此温度的情况都被列为极端危险，因为中暑的风险会急剧上升。根据这次新研究，如果31℃的最高湿球温度阈值能得到科学界的广泛认可，对其进行相应换算可知，在75%的相对湿度下，干球温度35℃对人就有危险。同理，如果以湿球温度29℃为临界值，则干球温度33℃对人也不安全。

现在，研究人员认为31℃的湿球温度（干球温度35℃）已经是人类所能耐受的最高温度了。但是，人的基础体温还在下降，再加上全球变暖，两者的差距有可能会越来越大。

气温不断升高，人类的生存环境面临越来越严峻的挑战。解决问题的首要办法是减少化石燃料的使用，让全球的升温控制在一定范围。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新发布的报告《气候变化2023》中的结论，在未来7年内采取的行动将决定人类在地球的生存可能，将全球平均升温限制在1.5℃以下，刻不容缓。

其次，人类可以依靠科技的力量来减少居住环境出现高温的可能，降低城市的温度是让人能承受高温的一个最可行的措施。以大城市为例，人口众多、汽车保有量多、空调使用多，再加上城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得城市地区升温较快，并向四周和大气中辐射，进一步增强了热岛效应。早有研究指出，在城市高度密集的建筑群顶层或墙壁上绿化，以及扩大城市的植被，主要是乔木而非草坪，是改变城市高温环境最行之有效的方式。建筑物顶层温度最高可达78℃，但屋顶即使只经过简易绿化（种草），夏季房屋顶层温度就会减至29℃-30℃，表面温度与未绿化的温度相差20℃-30℃。

总之，湿球温度将热量和湿度测量值与阳光和风结合在一起，能更全面地反映人所处的环境。湿球温度的阈值研究并不只是为了看个数据的“热闹”，去争论它高了还是低了，重要的是这让科学家更加关注人类演化进程与地球气候环境的关系，并为解决问题不断探索，让人在全球变暖带来的高温环境下更好地生存下去。

来源丨北京日报