Глава 6. Особенности микроклимата сауны и русской бани [1985 Боголюбов В.М., Матей М.

Организм человека обладает широким диапазоном адаптационных возможностей. Человек может приспосабливаться к условиям Крайнего Севера, где температура воздуха снижается до - 90°С, и к климату тропиков,, где температура воздуха может повышаться до 60°С. Кроме того, человеку приходится испытывать интенсивные тепловые нагрузки в процессе производственной деятельности (горячие цеха, глубокие шахты и др.). В связи с этим исследования адаптационных возможностей организма с целью повышения его выносливости имеют социальное значение.

Многочисленные исследования (как отечественных, так и зарубежных ученых) закономерностей природной адаптации к условиям жаркого климата показали, что у жителей пустынного климата в теплообмене преобладают механизмы физической терморегуляции, основной обмен снижен, теплоотдача с 1 м² поверхности тела не превышает 30-36 ккал; у населения умеренных широт этот параметр равен 39 ккал. При акклиматизации к условиям жаркого климата снижается артериальное давление, особенно у больных артериальной гипертензией, температура тела несколько повышается, потоотделение увеличивается, кровенаполнение легких уменьшается. Наблюдается так называемая тепловая одышка, снижается секреция желчи, уменьшаются переваривающие свойства пищеварительных соков, что приводит к снижению аппетита. В жарком климате часто наблюдаются гиподинамия, "тропическая" раздражительность и другие неблагоприятные симптомы.

Закономерно возникает вопрос, какие же физиологические эффекты лежат в основе профилактического (закаливающего) и лечебного действия микроклимата термокамер разной конструкции?

Прежде всего необходимо рассмотреть особенности микроклимата сауны и русской парной бани, основным действующим физическим-фактором которых является нагретый воздух, причем в сауне сухой (температура 60-100° и относительная влажность 10-13%), а в бане влажный (температура 45-60° и влажность 50-100%). Обязательное условие сауны и русской бани - попеременное нагревание и охлаждение тела в различных средах (воздухе или воде) в зависимости от особенностей климата, сезона и других факторов. При охлаждении на воздухе температурный контраст может составлять 100°, а в воде 60-70°. Температура и влажность воздуха в парной различны на разной высоте. При этом температура меняется в значительно большей степени, чем влажность. Увеличение температуры от пола к потолку составляет в среднем 60°С и более (рис. 9), тогда как влажность в этом направлении, наоборот, уменьшается на 10-30% (рис. 10). Следовательно, изогигротермические условия возможны, если человек находится в горизонтальном положении. Вертикальное распределение температур и влажности воздуха в парной измеряют чаще всего с помощью психрометра Августа, термометры которого должны быть не ртутными, а спиртовыми (в целях безопасности) и иметь шкалу больших размеров (до 100°С). Для разогрева и достижения оптимального термического режима сауны необходимо 2,5-4 ч. При этом на двух верхних полках устанавливается стабильный термический режим: 115°С через 2,5 ч на 3-й полке и 105°С через 4 ч на 2-й, тогда как на нижней полке устойчивости температуры не наблюдается (см. рис. 9).

Рис. 9. Изменение температуры воздуха на разных полках парной сауны в течение дня

После 4 ч разогрева температура в парной в течение 1 ч удерживается на максимальном уровне (около 85°С), а затем резко снижается (до 65°) [Алешина Т. П., 1979], что, вероятно, объясняется частым открыванием дверей и сменой посетителей. Интенсивность прогрева парной в течение дня показана на рис. 11.

Рис. 10. Изменение относительной влажности воздуха парной на 1-3-й полках в течение дня при максимальной температуре по гермостату и выключенной вентиляции

Следует отметить, что, кроме относительной, необходимо учитывать абсолютную влажность воздуха. Воздух сауны обычно характеризуют как сухой. Однако абсолютная влажность при этом значительно превышает пределы, определяющие в природном воздухе состояние духоты. Этот вопрос еще недостаточно разработан и требует дальнейших исследований.

Рис. 11. Интенсивность прогрева парной в течение дня

Важным условием оптимального микроклиматического режима парной является скорость движения воздуха, не превышающая 0,2 м/с. Неподвижный воздух снижает поступление тепла к телу, а также замедляет испарение влаги с его поверхности, образуя изолирующую воздушную оболочку. Вместе с тем интенсивное движение воздуха может вызвать возникновение ожогов.

Комплексное воздействие сауны и бани на организм человека состоит в постепенном повышении температуры воздуха. В комнате отдыха сауны она составляет 24-31°, в раздевалке 28-31°, в парной около 60° (1-я полка), 90° (2-я полка) и 96-100°С (3-я полка). В русской бане при щадящем режиме воздух прогревается до 45°, при тренирующем - до 60°С Эти температурные градации с соответствующими показателями влажности воздуха создают метеорологические условия комфортного теплоощущения, надкомфорта, перегрева, духоты, которые определяют по специальным номограммам с учетом величин эквивалентно-эффективных температур.

Влияние влажности воздуха на функцию потоотделения изучал М. Rubner (1890) еще в конце прошлого столетия. Свои исследования онг проводил при температуре воздуха от 0 до 35°С. Результаты позволили сделать вывод, что в тех случаях, когда температура воздуха выше температуры тела, увеличение относительной влажности на 50% в связи с уменьшением потоотделения соответствует повышению температуры воздуха на 5°С.

Дальнейшими исследованиями показано, что факторами, непосредственно определяющими процесс потоотделения в среде с высоким содержанием водяных паров, являются относительная физиологическая влажность воздуха и ее дефицит. Относительная физиологическая влажность, т. е. влажность воздуха при температуре тела человека, равна 46,7 мм рт. ст., или 62,2 мбар.

Не менее важен и другой показатель - дефицит относительной физиологической влажности, выражающий то количество влаги, которого недостает для полного насыщения воздуха при его температуре, равной 37°С. Наиболее оптимальные гигротермические условия создаются при снижении относительной физиологической влажности и при повышении ее дефицита. Для иллюстрации этого положения приводим несколько примеров изменения указанных выше величин при разных метеорологических условиях (табл. 4).

Таблица 4. Относительная физиологическая влажность и ее дефицит при различных значениях температуры и влажности в сауне и русской бане

Из приведенных данных видно, что микроклиматические условия сауны наиболее благоприятны для потоотделения по сравнению с таковыми русской бани. Необходимо подчеркнуть, что в микроклиматических условиях, исключающих потоотделение, как правило, затрудняется не только кожный, но и легочный газообмен в связи с тем, что в парной по сути дела создаются микроклиматические условия, мало отличающиеся от гигротермического режима альвеолярного воздуха, где, как известно, температура равна 37°С, а относительная влажность - 100%,

Считаем необходимым более подробно остановиться на физической сути газовых процессов в парной при экстремальном повышении температуры воздуха. Согласно кинетической теории газов, молекулярные движения определяют свойства газов: их температуру, давление, диффузию, теплопроводность, вязкость и др. В связи с большим содержанием водяного пара плотность влажного воздуха ниже плотности сухого. При 0° и 760 мм рт. ст, она равна 1293 г/м³, а при максимальной влажности воздуха - 1228 г/м³.

В парной, так же как в атмосферном воздухе, состав газов не меняется. В то же время значительно колеблется их соотношение вследствие увеличения концентрации углекислого газа и водяных паров, а также существенного уменьшения абсолютного количества кислорода. Из газовых законов (Бойля - Мариотта, Гей - Люссака, Шарля и др.) вытекает тесная зависимость абсолютного количества того или иного газа воздуха от температуры и давления. Математическим выражением этой зависимости является уравнение газового состояния Клапейрона-Менделеева, из которого была выведена формула расчета парциальной плотности кислорода (ρο₂ г/м³) и разработана номограмма [Алешина Т. П., 1966] (рис. 12).

Рис. 12. Номограмма для расчета парциальной плотности кислорода в воздухе (г/м3) (Р - давление воздуха, мбар; е-абсолютная влажность воздуха, мбар)

Были произведены расчеты абсолютного количества газов в воздухе и парных разных конструкций, представленные в табл. 5.

Таблица 5. Количественные соотношения плотности газов воздуха в сауне и русской бане

Из представленных данных видно, что в воздухе саунышли-чеетво кислорода снижается с 264,5 г/м³ (в комнате отдыха) до 244,0-208,4 г/м³ в парной. Разница составляет 56,1 г/м3 (или 21%). В воздухе парной бани количество кислорода по сравнению с воздухом комнаты отдыха меньше на 33,5 г/м³, что составляет 12,6%. В природных условиях равнинного климата абсолютное количество кислорода в воздухе может колебаться в пределах: зимой - 300-360 г/м³, летом 245-270 г/м³. Разница между крайними значениями может достигать 55-90 г/м³.

Рассчитан вертикальный градиент кислорода (по аналогии с вертикальным градиентом давления, который, как известно, равен 10 мм рт. ст. на каждые 100 м высоты над уровнем моря). В среднем он равен 3,3 г/ма на каждые 100 м высоты. Отсюда вытекает вывод о том, что снижение абсолютного количества кислорода в воздухе сауны на 56,1 г/м3 эквивалентно подъему на высоту 1500 м над уровнем моря. Уменьшение количества кислорода в воздухе парной бани на 33,5 г/м³ эквивалентно подъему на высоту 1000 м над уровнем моря. Данный факт необходимо учитывать при определении оптимального гипотермического режима, особенно лицам с заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем, в патогенезе которых немаловажную роль играет хроническая кислородная недостаточность. Как известно, в естественных условиях при температуре воздуха выше 22° и абсолютной влажности больше 18,8 мбар возникают метеорологические условия "духоты". В парной не только бани, где абсолютная влажность превышает 40 г/м³, но и сауны, особенно при паровых толчках, также возникают метеорологические условия термического дискомфорта - комбинация перегрева с духотой разной степени выраженности. Сочетание низкого содержания кислорода с духотой (и перегревом) весьма нагрузочно для функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В парных разных конструкций своеобразен и электроаэроионный режим. Если в естественных условиях при антициклональной погоде градиент потенциала электрического поля атмосферы в условиях равнинного климата не превышает 150-200 В/м, то в парной, по данным зарубежных исследователей, он может достигать 4000 и более В/м. Такие высокие значения электрического поля атмосферы могут наблюдаться и в естественных условиях, но в период резкой смены погоды (при установлении гребня высокого атмосферного давления, при прохождении атмосферных фронтов), обуславливающих развитие метеопатических реакций спастического характера.

Сведениями о характере аэроионизации в парной мы не располагаем. Об основных параметрах аэроионизационного режима (концентрации аэроионов разной полярности, коэффициенте униполярности) можно судить лишь по косвенным данным. М. М. Потаповой, Т. В. Лободиным (1972) были определены концентрации положительных и отрицательных ионов в воздухе закрытых помещений. Было установлено, что при постепенном повышении температуры и влажности воздуха общее количество аэроионов увеличивается, но при этом концентрации ионов разной полярности меняются по-разному. При повышении температуры и при стабильной влажности воздуха возрастает концентрация отрицательных ионов, а при увеличении влажности и при стабильной высокой температуре воздуха возрастает концентрация положительных ионов (табл. 6).

Таблица 6. Аэроионизационный и кислородный режим в термокамере при различных сочетаниях температуры и влажности [Потапова М. М., 1972; Овчарова В. Ф., 1982]

Эти данные показывают, что при одинаковой температуре воздуха в сауне будут преобладать отрицательные, а в бане положительные аэроионы. Таким образом, некоторый дефицит кислорода в воздухе сауны по сравнению с баней компенсируется повышенной концентрацией отрицательных аэроионов.

Следует также отметить, что в микроклиматический комплекс парной входит и аэрохимический компонент (органические аэрозоли), зависящий от породы облицовочного дерева и состава камней печи. Известно, что береза содержит наибольшее количество кислорода.

Комплексное воздействие ряда факторов парной, как показали исследования, вызывают симптомокомплексы (синдромы) адаптивных реакций либо физиологического, либо патофизиологического характера. Значительные перепады температуры воздуха между естественной воздушной средой (особенно в холодный период года), комнатой отдыха и парной вызывают в организме прежде всего перераспределение крови, которое протекает фазно. Фаза спазма сменяется фазой расширения периферических сосудов, последовательность которых определяется индивидуальными особенностями организма и степенью перепада температур и влажности воздуха. Расширение периферических сосудов способствует разгрузке кровенаполнения внутренних органов, в том числе и органов, депонирующих кровь, что имеет большое значение для лиц с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Тренировка тонуса сосудов и механизмов термоадаптации (в основном механизмов физической терморегуляции) способствует снижению реактивности периферических (афферентных) рецепторных зон (термо-, баро- и механорецепторов) путем повышения их порога чувствительности.

Перераспределение крови положительно влияет на венозное давление и лимфообмен, способствует уменьшению пастозности, тканей, улучшает эластичность кожи и ее тургор.

Умеренное снижение абсолютного количества кислорода в воздухе парной сауны (на уровне 1-й и-2-й полок) вызывает в организме человека, как правило, гипотензивный эффект. Как показали исследования В. Я. Крамских (1979), проведенные на группе здоровых посетителей (табл. 7) и страдающих гипертонической болезнью I-II А стадии (табл. 8), изменения гемодинамических показателей были идентичны: снижение максимального и минимального артериального давления, учащение сердечных сокращений, увеличение минутного и ударного объемов сердца и УО. При этом периферическое сопротивление сосудов несколько снижалось в обеих группах.

Таблица 7. Динамика показателей состояния сердечно-сосудистой системы у здоровых лиц после пребывания в парной и охлаждения в бассейне (M±m)

(Условные фбозначения: ЧСС - частота сердечных сокращений, АЮС - минутный объем сердца, УОС - ударный объем сердца, СДД - среднее динамическое давление, ПСС - периферическое сопротивление сосудов)

Таблица 8. Динамика показателей состояния сердечно-сосудистой системы у лиц, страдающих гипертонической болезнью I-II А стадий, после пребывания в парной (М±m)

Микроклиматические условия на уровне 3-й полки, где абсолютное количество кислорода в воздухе по сравнению с воздухом комнаты отдыха снижается на 25% (с 270 до 200 г/м³), вызывают в организме в большем проценте случаев гипертермический гипоксический эффект, сочетающийся со вторичным эффектом спастического характера. Из приведенных в табл. 4 и 5 данных видно, что после пребывания в условиях микроклимата 3-й полки у лиц с гипертонической болезнью в отличие от здоровых посетителей значительно снижаются контрактильные свойства миокарда и несколько повышается периферическое сопротивление сосудов.

Гипервентиляция, наблюдаемая в парной, способствует уменьшению напряжения СО₂ в крови, особенно при экстремальных температурных режимах (90°С и влажности 8%) (табл. 9).

Таблица 9. Минутный объем дыхания (л/мин) у здоровых посетителей и лиц, страдающих гипертонической болезнью II А стадии, при различных микроклиматических режимах в парной (М±m) [Крамских В. Я., 1979]

В табл. 10 представлены данные, касающиеся изменения кислотно-щелочного равновесия и напряжения кислорода в крови здоровых лиц после пребывания в парной в течение 15 мин при температуре воздуха 90° и относительной влажности 8%.

Таблица 10. Изменение некоторых показателей кислотно-щелочного равновесия у здоровых лиц под влиянием саунотерапии (М±m)

В условиях парной (при температуре воздуха 90°, его относительной влажности 8% и 15-минутной экспозиции) отмечается гипокапния, которая сочетается со значительным снижением (с 87,3±1,7 до 30,2±2,31) напряжения кислорода в крови, что свидетельствует о выраженной гипоксемии. При этом рН крови сдвигается в сторону ацидоза (с 7,37±0,002 до 7,29±0,003).

В результате обследования здоровых мужчин до и после тепловой нагрузки в сауне были выявлены существенные индивидуальные различия в температурной реакции, величине потоотделения, скорости кожного кровотока, в показателях системной гемодинамики, а также в величине и длительности добровольно выбираемой тепловой нагрузки [Кузьменко В. А., 1982]. На основании полученных данных (табл. 11) автор приходит к выводу о необходимости учета индивидуальных различий при выборе оптимального для каждого человека режима саунотерапии.

Таблица 11. Длительность добровольного согревания обследуемых в парной сауны и изменение при этом некоторых физиологических показателей [Кузьменко В. А., 1983]

На табл. 12 и 13 представлены биохимические показатели крови здоровых людей после 5-минутного пребывания в парной с различными микроклиматическими условиями: при температуре 70° и 90° и относительной влажности воздуха 8-10%. Из этих данных видно, что при более "мягком" температурном режиме изменения биохимических показателей крови незначительны (увеличение концентрации в крови мочевины и мочевой кислоты, а также кетоновых тел); наблюдается некоторая интенсификация обмена веществ, несколько увеличивается концентрация недоокисленных продуктов обмена. Более высокая температура (90°) вызывает более выраженные биохимические сдвиги в организме (увеличение коцентрации остаточного азота, мочевины, мочевой кислоты, креатина, холестерина, кетоновых тел, общего белка в крови). Это свидетельствует не только об интенсификации обмена веществ, но и о повышении уровня недоокисленных продуктов распада жирных кислот.

Таблица 12. Динамика биохимических показателей крови у здоровых лиц (50 человек) в парной при температуре 70°С и относительной влажности воздуха 10% (М±m) [Крамских В. Я., Шеклеина Л. Ф., 1979]

Определенный интерес представляет электролитный и биохимический состав пота, который определяли у здоровых лиц через 1 и 2 ч после 15-минутного пребывания в парной при двух температурных режимах (70° и 90°С и относительной влажности 8-15%) (табл. 14). Экскреция потовыми железами мочевины общего азота, креатина, молочной кислоты, кетоновых тел натрия и хлора была более выражена после пребывания в парной с температурой воздуха 90°С (данные непосредственно после сауиотерапии). Через 2 ч после пребывания в парной, где температура воздуха не превышала 70°С, у обследуемых оставалась повышенная экскреция с потом только мочевины и кетоновых тел, тогда как через 1 ч после парной с температурой воздуха 90°С было повышенное выделение не только мочевины и кетоновых тел, но и общего азота, креатина, натрия и хлора.

Таблица 13. Динамика биохимических показателей крови у здоровых лиц (50 человек) парной при температуре 90°С и относительной влажности воздуха 8%(М±m) [Крамских В. Я., Шеклеиной Л. Ф., 1979]

Как известно, саунотерапия заканчивается охлаждением организма разными средствами (воздухом, водой, снегом). Выбор способа охлаждения, его длительности и последовательности не менее важен, чем назначение гигротермического режима парной. Необходимо подчеркнуть, что интенсивность теплоотдачи в воде в основном зависит от ее температуры. В первые минуты вода производит очень сильное охлаждение, затем этот эффект значительно уменьшается и остается на определенном уровне. При охлаждении воздухом интенсивность теплоотдачи хотя и меньше, чем в водной среде, однако она нарастает с прежней скоростью, угрожая организму переохлаждением. В связи с этим длительность охлаждения организма воздушной средой следует строго дозировать, учитывая теплоощущение человека и его тепловой обмен в зависимости от величины температуры, влажности и скорости движения воздуха в помещении бассейна.

Таблица 14. Динамика показателей электролитного и биохимического состава пота у практически здоровых лиц после 15-минутного пребывания в парной при температуре 70°С и 90°С и относительной влажности 8-15% (М±m) [Крамских В. Я., Шеклеиной Л. Ф., 1979]

Таким образом, микроклиматические условия в парных разных конструкций, комнате отдыха и бассейне необходимо оценивать с учетом следующих параметров: абсолютных значений температуры и влажности (относительной, абсолютной, относительной физиологической и ее дефицита), скорости движения воздуха. Необходимо рассчитать величину эквивалентно-эффективных температур для определения теплоощущения и зон термического комфорта или дискомфорта (надкомфорта, субкомфорта, перегрева, духоты), а также абсолютное количество кислорода (в г/м³). Следует измерить концентрацию в воздухе аэроионов разной полярности, а также концентрацию СО₂.

В заключение следует подчеркнуть, что в условиях термокамеры (при 50-70°), кроме всего прочего, создается гипотензивный эффект разной степени выраженности в связи с синхронным воздействием гипертермии воздуха, обусловливающей внешнюю гипертермическую гипоксию, и внешней гиперкапнии.

При более экстремальных термических режимах (90° и более), особенно у больных, предрасположенных к артериальной пшертензии, в сравнительно большом проценте случаев наблюдается гипоксический эффект саунотерапии с присоединением у части обследованных симптомов спастического синдрома (вто ричного происхождения). Данный факт необходимо учитывать при назначении сауны в период погодных ситуаций с гипоксическим эффектом, а также при проведении саунотерапии в саната риях, расположенных в горном климате, где внешняя гипоксия обусловленная разреженностью воздуха (гипобарическая гипок сия), может суммироваться с гипоксическим эффектом микро климата парной, вызывающей гипертермическую гипоксию.

1. Овчарова В. Ф. К вопросу биологической оценки метеорологических условий и о механизмах метеопатических реакций. - Материалы к научной сессии по проблеме "Климат и сердечно-сосудистая патология", Институт терапии АМН СССР, 1966.

2. Потапова М. М., Лободин Т. В. Изменение коэффициента униполярности в связи с повышением температуры и относительной влажности воздуха. - Труды ГГО им. А. И. Воейкова, 1972.