机体在高温条件下劳动，为维持正常体温而大量排汗^[1]，并随着汗液蒸发丢失大量的矿物质，同时尿量及其矿物质丢失也发生变化^{[2 – 3]}；而如果水分及元素补充不足或过多，都会使机体适应性变化超过正常限度，对机体健康状况产生不良影响，甚至引起疾病的发生^{[4 – 5]}；调查和分析目前高温生产环境下不同作业温度机体水和无机盐的丢失和变化尤为重要。本研究于2014年6 — 7月对唐山某钢铁公司高温作业工人226人机体的汗、尿及其中元素的代谢进行调查，并分析不同作业温度水分及元素的消耗和浓度变化。现将结果报告如下。

2014年6 — 7月，从河北省唐山某钢铁公司的炼钢车间和轧钢车间选取高温作业工人226人（包括炉前工22人、炼钢工94人、轧钢工32人、精整工40人、天车工38人），并在同一车间选取非高温作业的备品工39人。根据劳动强度分级（physical activity level，PAL）^[6]，高温工人中、重等体力劳动各占39.4 %、60.6 %，非高温工人全部为中等强度劳动。

用热指数仪（型号QT36，美国Quest公司）测定工人作业场所湿球黑球温度指数（wet bulb globe temperature index，WBGT指数）^[7]。

用小烧杯收取工人额前和前胸后背的汗液，加适量草酸，移入棕色瓶；用体重差法^[8]测量工间排汗量，体重用电子称（型号TCS-150，上海亚津电子科技有限公司生产）测量，精确度5 g，排汗量（体重差） = 工前体重 – 工后体重 + 工间摄入前后体重 – 工间排泄前后体重。用加草酸的广口塑料瓶收集工间尿液，量筒测量总尿液量，移入棕色瓶。样本均置冰壶中保存运送，– 20 ℃冰箱储存。

用7500 a型电感耦合等离子体质谱法（inductively-coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-MS）测定汗、尿中钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、硒的浓度；ICP购自美国Agilent公司，矿物质标准液购于国家标准物质研究中心；测定相对标准偏差（relative standard deviation，RSD %）均 < 5 %。

资料数据用Excel 2003建立数据库，利用SPSS 13.0统计软件进行2组间比较的t检验，多组比较采用方差分析和q检验。P < 0.05差异有统计学意义。

WBGT 30～43 ℃的高温作业环境下，机体工间汗、尿排出总量为（2 150～5 110）mL，平均（3 560 ± 550）mL，其中工间出汗量（1 513～4 932）mL，平均（3 078 ± 662）mL，尿液量（0～950）mL，平均（482 ± 205）mL，出汗量占汗、尿总量的86.5 %；重体力劳动下30 ℃～、35 ℃～和40～43 ℃机体的汗或尿排出量均有差别（均P < 0.05），随着作业环境WBGT指数升高，机体出汗量增多而尿液量逐渐减少。20～25 ℃的非高温作业情况下，机体工间汗、尿排出总量为（1 177～2 459）mL，平均（1 764 ± 285）mL，工间出汗量（122～1 797）mL，平均（699 ± 350）mL，尿液量（634～1 606）mL，平均（1 065 ± 272）mL，尿液量占汗尿总量的60.4 %。同等中体力劳动情况下，高温工人工间出汗量高于非高温作业工人，而工间尿液量低于非高温工人，均 P < 0.05。

表 1

表 1 高温作业期间机体汗、尿排出情况 WBGT（℃） PAL 人数 工间汗液 工间尿液 $\bar x \pm s$ (mL) % $\bar x \pm s$ (mL) % 30～34 中 89 2 489 ± 315a 79.4 645 ± 124 20.6 重 14 3 003 ± 143 83.5 592 ± 151 16.5 35～39 重 85 3 253 ± 414b 89.7 375 ± 160c 10.3 40～43 重 38 4 091 ± 275ce 93.1 302 ± 157cd 6.9 20～25 中 39 699 ± 350 39.6 1 065 ± 272a 60.4 　　注：20～25 ℃为非高温作业；与20～25 ℃比较，a P < 0.01；与30～34 ℃重体力作业比较，b P < 0.05，c P < 0.01；与35～39 ℃重体力作业比较，d P < 0.05，e P < 0.01。

表 1 高温作业期间机体汗、尿排出情况

高温作业时机体汗中常量元素钾、钠、钙、镁以及微量元素铁、锌、铜和硒的平均浓度分别为（174.4 ± 39.6）mg/L、（1 229.2 ± 264.2）mg/L、（33.4 ± 6.6）mg/L、（6.0 ± 1.11）mg/L和（310.0 ± 60.8）μg /L、（290.2 ± 68.4）μg /L、（29.9 ± 6.2）μg /L和（6.3 ± 1.5）μg/L。中体力劳动水平下，机体高温作业汗中钾、钠、钙、镁、铁、锌和铜浓度高于非高温作业，而汗中硒浓度低于非高温作业，均P < 0.05；重体力高温作业时，机体汗中钾、锌浓度35～39 ℃组高于30～34 ℃组，钠、钙、镁和硒浓度35～39 ℃组高于30～34 ℃和40～43 ℃组，均 P < 0.05，而铁、铜浓度没有变化。高温作业时机体尿中常量元素钾、钠、钙、镁以及微量元素铁、锌、铜和硒平均浓度分别为（117.8 ± 31.0）mg/L、（501.1 ± 161.6）mg/L、（131.3 ± 43.6）mg/L、（86.8 ± 30.2）mg/L和 （68.6 ± 21.5）μg /L、（322.8 ± 93.7）μg /L、（41.5 ± 22.3）μg /L和（39.5 ± 15.6）μg /L；中体力劳动水平下，机体高温作业尿中钾、钠、铁浓度低于非高温作业，而尿中锌浓度高于非高温作业，均 P < 0.05；重体力高温作业机体尿中钙浓度随温度的升高逐渐增大，铁浓度30～34 ℃组和35～39 ℃组高于40～43 ℃组，均 P < 0.05，而尿中钾、钠、镁、锌、铜和硒浓度在不同作业温度比较尚无改变。

表 2

表 2 高温作业机体汗液无机盐浓度变化（ $\bar x \pm s$ ） WBGT（℃） PAL 人数 常量元素（mg/L） 微量元素（μg/L） 钾 钠 钙 镁 铁 锌 铜 硒 30～34 中 89 179.4 ± 31.7 1 200.3 ± 178.5 31.5 ± 5.9 5.6 ± 1.1 321.9 ± 59.2 267.5 ± 70.7 28.7 ± 5.2 5.5 ± 1.1 重 14 151.0 ± 12.8 1 067.2 ± 64.4 31.4 ± 4.6 5.1 ± 0.7 279.3 ± 16.7 274.3 ± 32.2 28.0 ± 3.0 5.5 ± 0.9 35～39 重 85 175.9 ± 42.1 1 323.1 ± 338.1d 36.3 ± 7.1c 6.6 ± 1.0d 311.1 ± 61.9 310.7 ± 62.7 31.4 ± 6.6 7.1 ± 1.6d 40～43 重 38 168.1 ± 44.8 1 146.5 ± 143.3f 31.9 ± 4.1f 5.8 ± 0.9cf 290.8 ± 62.6 303.4 ± 76.5 30.3 ± 6.7 6.4 ± 1.0de 20～25 中 39 145.4 ± 57.5b 788.8 ± 303.5b 23.6 ± 12.3b 4.2 ± 3.6b 134.9 ± 44.4b 197.0 ± 61.8b 22.2 ± 7.7b 7.3 ± 2.4b 　　注：20～25 ℃为非高温作业；与20～25 ℃作业比较，a P < 0.05，b P < 0.01；与30～34 ℃重体力作业比较，c P < 0.05，d P < 0.01；与35～39 ℃重体力作业比较，e P < 0.05，f P < 0.01.

表 2 高温作业机体汗液无机盐浓度变化（ $\bar x \pm s$ ）

表 3

表 3 高温作业机体尿液无机盐浓度变化（ $\bar x \pm s$ ） WBGT（℃） PAL 人数 常量元素（mg/L） 微量元素（μg/L） 钾 钠 钙 镁 铁 锌 铜 硒 30～34 中 89 118.1 ± 32.4 536.5 ± 201.7 109.5 ± 33.6 95.3 ± 29.7 76.3 ± 18.5 321.1 ± 108.9 46.0 ± 31.9 40.1 ± 16.1 重 14 116.6 ± 35.0 459.2 ± 156.5 92.7 ± 21.4 77.6 ± 26.6 76.4 ± 33.7 335.8 ± 131.7 39.9 ± 12.2 40.3 ± 15.6 35～39 重 85 118.6 ± 28.5 473.5 ± 109.5 145.2 ± 39.9b 82.9 ± 32.1 65.2 ± 21.7 319.2 ± 72.2 38.9 ± 10.2 37.4 ± 11.7 40～43 重 38 115.8 ± 32.9 495.1 ± 142.3 165.2 ± 44.4bc 78.8 ± 23.7 55.3 ± 11.1bd 330.3 ± 82.2 37.6 ± 11.8 42.2 ± 20.4 20～25 中 39 204.3 ± 51.4a 911.3 ± 195.0a 111.3 ± 48.8 88.6 ± 28.7 154.5 ± 42.8a 246.4 ± 79.5a 41.7 ± 21.2 41.3 ± 15.3 　　注：20～25 ℃为非高温作业；与20～25 ℃作业比较，a P < 0.05；与30～34 ℃重体力作业比较，b P < 0.01；与35～39 ℃重体力作业比较，c P < 0.05，d P < 0.01。

表 3 高温作业机体尿液无机盐浓度变化（ $\bar x \pm s$ ）

高温作业时机体工间钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、硒，通过汗、尿排出的总量分别为（419.0～1 041.7）mg、（2 756.1～6 787.6）mg、（108.1～226.7）mg、（38.4～91.1）mg、（641.9～1 920.8）μg、（452.0～1 965.3）μg、（60.1～191.1）μg、（27.3～50.3）μg，平均为（586.5 ± 136.9）mg、（3 982.1 ± 831.0）mg、（164.9 ± 25.4）mg、（61.2 ± 12.7）mg、（962.9 ± 210.8）μg、（1 046.7 ± 269.6）μg、（112.4 ± 26.3）μg、（38.0 ± 10.5）μg；这些元素的汗中排出量分别为（528.0 ± 146.8）mg、（3 724.8 ± 876.1）mg、（101.0 ± 23.6）mg、（18.4 ± 4.8）mg、（927.7 ± 208.6）μg、（888.1 ± 274.6）μg、（91.5 ± 25.7）μg、（19.1 ± 6.0）μg，尿中排出量分别为（58.5 ± 15.8）mg、（257.3 ± 124.9）mg、（63.9 ± 17.2）mg、（42.8 ± 15.1）mg、（35.2 ± 14.4）μg、（158.6 ± 50.8）μg、（20.9 ± 13.2）μg、18.9 ± 7.4 μg。中体力劳动时非高温作业与高温作业比较，以及重体力劳动的高温作业30～34 ℃、35～39 ℃和40～43 ℃之间比较，机体工间汗中钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、硒排出量均随WBGT指数的升高而逐渐增多，而同时尿中这些元素排出量下降，各温度组排出量差别检验均P < 0.05。高温作业机体各元素的汗、尿丢失途径分析，钾、钠、钙、铁、锌、铜汗中排出量分别占总排出量的81 %～96 %，但镁在尿中排出占总排出量70 %；硒在不同作业温度丢失途径不同，30～34 ℃作业时中、重体力劳动机体硒通过汗、尿的总排出量分别为（37.1 ± 9.1）μg和（39.3 ± 2.3）μg，其中尿中排出量分别占64.7 %和55.8 %，35～39 ℃和40～43 ℃时机体汗、尿中硒总排出量分别为（38.2 ± 11.0）μg和（39.3 ± 14.1）μg，其中汗中排出量分别占58.9 %和67.0 %。非高温作业时机体尿中各元素排出均占汗尿中总排出量的60 %～97 %。

表 4

表 4 高温作业机体汗中常量元素排出情况（ $\bar x \pm s$ ，mg） WBGT（℃） PAL 人数 汗钾 尿钾 汗钠 尿钠 汗钙 尿钙 汗镁 尿镁 30～34 中 89 438.7 ± 66.8 73.0 ± 11.8 2 929.5 ± 244.9 348.1 ± 142.4 77.1 ± 13.4 69.2 ± 21.8 13.6 ± 2.0 57.5 ± 11.9 重 14 468.1 ± 42.9 64.8 ± 4.7 3 284.9 ± 368.1 273.2 ± 80.9 93.3 ± 12.6 55.3 ± 8.0 15.0 ± 1.8 43.3 ± 9.7 35～39 重 85 560.1 ± 101.9c 49.9 ± 7.3c 4 197.4 ± 697.5c 197.7 ± 36.2c 115.1 ± 15.6c 61.6 ± 10.4b 21.5 ± 2.1c 33.7 ± 4.8c 40～43 重 38 687.2 ± 172.5cd 41.6 ± 9.0cd 4 692.4 ± 529.4cd 171.8 ± 38.2cd 128.2 ± 15.9cd 59.7 ± 9.5 23.8 ± 3.3cd 28.5 ± 5.2cd 20～25 中 39 128.5 ± 20.1a 204.8 ± 35.9a 619.5 ± 85.2a 955.2 ± 184.0a 19.2 ± 9.3a 106.7 ± 33.0a 3.1 ± 1.5a 86.0 ± 17.5a 　　注：20～25 ℃为非高温作业；与20～25 ℃作业比较，a P < 0.01；与30～34 ℃重体力作业比较，b P < 0.05，c P < 0.01；与35～39 ℃重体力作业比较，d P < 0.01。

表 4 高温作业机体汗中常量元素排出情况（ $\bar x \pm s$ ，mg）

表 5

表 5 高温作业机体汗中微量元素排出情况（ $\bar x \pm s$ ，μg） WBGT（℃） PAL 人数 汗铁 尿铁 汗锌 尿锌 汗铜 尿铜 汗硒 尿硒 30～34 中 89 773.4 ± 101.9 47.9 ± 10.5 657.8 ± 173.1 197.4 ± 57.6 70.7 ± 11.8 28.2 ± 17.4 13.1 ± 2.9 24.0 ± 7.9 重 14 837.6 ± 36.9 41.8 ± 8.1 828.7 ± 94.0 171.8 ± 17.3 83.6 ± 4.3 22.6 ± 4.3 17.4 ± 2.2 21.9 ± 2.9 35～39 重 85 988.0 ± 98.3 27.5 ± 8.1b 985.3 ± 116.4c 134.0 ± 13.7c 99.8 ± 11.3c 16.3 ± 3.0c 22.5 ± 3.6c 15. 7 ± 3.1c 40～43 重 38 1 187.4 ± 229.1cd 20.1 ± 3.6cd 1 232.1 ± 270.7cd 117.9 ± 14.7cd 124.3 ± 26.3cd 13.6 ± 3.5cd 26.3 ± 4.2c 13.0 ± 2.0cd 20～25 中 39 105.1 ± 324.9a 155.2 ± 24.3a 160.0 ± 31.1a 244.1 ± 48.1a 18.4 ± 5.7a 44.5 ± 14.6a 6.2 ± 1.6a 41.4 ± 11.5a 　　注：与非高温作业比较，a P < 0.01；与30～34 ℃重体力高温作业比较，b P < 0.05，c P < 0.01；与35～39 ℃重体力高温作业比较，d P < 0.01。

表 5 高温作业机体汗中微量元素排出情况（ $\bar x \pm s$ ，μg）

机体在高温环境下劳动，主要靠大量出汗蒸发散热来维持机体热平衡，水的消耗增加；2007年Sawka等^[8]报道不同运动项目出汗情况，机体在热环境下运动时出汗量为0.5～2.0 L/h。2008年Graham等^[9]报道了29名健康男性体力劳动者在30～35 ℃环境下工作时出汗量为0.1～1.0 L/h。目前高温判定标准是按照环境WBGT指数，用热指数仪测定，中国WBGT ≥ 25 ℃为高温作业^{[10 – 12]}；也建议用体重差估测出汗量用于工间水分补充的参照。钢铁高温作业是高温作业主要群体之一，本研究分析钢铁作业机体在环境WBGT指数30～43 ℃条件下，工间出汗量为1 513～4 932 mL，平均出汗量为3 078 mL，占汗尿排出总量的79.3 %；有报道重体力劳动情况下呼吸气中的水量为1 000 mL^[11]，可见出汗仍是目前高温作业水分丢失的主要途径水分以汗液为主要丢失途径，并随温度升高出汗量增多同时尿量减少。对非高温作业分析，尿液仍为自然环境下劳动机体水分丢失的主要途径。

高温环境作业机体出汗同时导致矿物质大量丢失，因此工间应以食物、出汗量较多时以含盐饮品及时补充，但补充量需要适宜。因此，需要探讨中国人群不同作业温度条件下无机盐的丢失变化情况。1998年李玉玖等^[13]报道鞍山钢铁69名工人在摄氏28～43 ℃条件下劳动时，其钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜的工间汗中排出量分别为392、3 772、62、18、0.94、0.79 和0.08 mg，尿中排出量分别为42、184、97、42、0.03、0.17和0.03 mg，大量排汗是无机盐丢失的主要途经；本研究分析与之比较，目前作业环境下，工人工间随汗排出的钾，钙，镁，锌，铜增加，钠，铁减少，汗液不是镁和硒的主要丢失途径。

目前中国还缺少高温作业汗液矿物质浓度变化的报道。本研究30～43 ℃钢铁高温作业时随着作业温度升高，机体汗中铁、铜浓度没有变化，其它元素浓度有增高趋势，但钾、锌浓度到 > 40 ℃以及钠、钙、镁和硒浓度在35～40 ℃之间时无明显变化。2007年Montain等 ^[14]对1名女性和6名男性在27 ℃环境下运动汗液中无机盐的研究报道，汗中钙、镁、铜的浓度分别为16 μg/mL，1 265 ng/L，80 ng/L。本研究30～34 ℃钢铁高温作业时中、重劳动强度无差别，汗中钙、镁、铜平均浓度为31 mg/L、5.3 mg/L、28 μg/L，均高于国外研究。2007年Brice等^[15]对10名男性（28 ± 3）℃环境下慢跑汗中钠、钾的研究报道，汗液中钠、钾的浓度分别为（711 ± 45）mg/L、（474 ± 196）mg/L；Montain ^[14]报道汗中钠、钾的浓度为863 μg/mL，222 μg/mL。本研究30～34 ℃钢铁高温作业时中、重强度劳动汗中钠平均浓度为1 200 mg/L、1 067 mg/L，钾平均浓度为179 mg/L、151 mg/L，汗中钾浓度低于国外研究，而汗中钠浓度高于国外水平。Sawka ^[8]报道汗液钠浓度230～1 600 mg/L，而本研究平均钠浓度1 067～1 323 mg/L汗液，可能原因一是汗钠的浓度个体变异较大，另一是中国人盐摄入量普遍较高，会导致观察到的汗钠浓度较高，所以在制定推荐量时不宜依此建议过高的盐推荐量。