不同海拔高度大氣壓和氧含壓的變化與對(duì)比探討

徐薇 陳華

（1.西藏日喀則市氣象局，西藏 日喀則 857000；2.西藏自治區(qū)科技信息研究所，西藏 拉薩 850008）

大氣層作為地球重要的資源，也是人們賴(lài)以生存的場(chǎng)所，大氣壓以及氧分壓作為與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)的指標(biāo)，進(jìn)行相應(yīng)的分析具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義與必要性。大氣壓與氧分壓收到海拔高度的密切影響，當(dāng)前人類(lèi)活動(dòng)主要集中在低海拔地區(qū)，工作的開(kāi)展以及所在地區(qū)的人體機(jī)能已經(jīng)適應(yīng)了地海地區(qū)的大氣壓以及氧分壓。但是，高原地區(qū)的開(kāi)發(fā)對(duì)于社會(huì)進(jìn)步有著十分深遠(yuǎn)的意義，但是高原地區(qū)的大氣壓以及氧分壓與低海拔地區(qū)相差較大，對(duì)于生活生產(chǎn)的開(kāi)展造成了一定的挑戰(zhàn)。

1 不同海拔高度大氣壓和氧含壓的變化規(guī)律分析

總的來(lái)說(shuō)隨著海拔的增加，大氣壓與氧分壓都要進(jìn)行相應(yīng)的降低，這是一種基本的規(guī)律，經(jīng)過(guò)相關(guān)的資料的查閱，海拔高度與大氣壓以及氧分壓的的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下［1］：

表1 海拔高度與大氣壓以及氧分壓對(duì)應(yīng)表

1.1 不同海拔高度下大氣壓的變化規(guī)律

通過(guò)上表可以發(fā)現(xiàn)，隨著海拔的增加，大氣壓不斷地下降，大氣壓下降的趨勢(shì)如下圖所示：

圖1 大氣壓隨海拔變化趨勢(shì)圖

根據(jù)上圖進(jìn)行相應(yīng)的分析：大氣壓隨著海拔的升高不斷地下降，幾乎呈現(xiàn)線性的趨勢(shì)，可見(jiàn)大氣壓變化作為主要的收到海拔高度的影響。具體而言，大氣壓降低的速率不斷地降低［1］，總體呈現(xiàn)線性趨勢(shì)。在海平面是0時(shí)，大氣壓為101.31 kPa，在1000米的時(shí)候就變成了26.12 kPa。可見(jiàn)隨著海拔的增加，大氣壓降低的幅度很大。人類(lèi)高原活動(dòng)大量開(kāi)展的地區(qū)在3000米左右，這時(shí)的大氣壓大約為69.51 kPa，相對(duì)低海拔地區(qū)而言，降幅較大，從數(shù)據(jù)分析的層面而言，較大的降幅必要對(duì)于人類(lèi)的活動(dòng)的開(kāi)展造成一定的限制［1］。

1.2 不同海拔高度下氧分壓的變化規(guī)律

圖2 氧分壓隨海拔變化趨勢(shì)圖

根據(jù)上圖進(jìn)行相應(yīng)的分析：氧分壓隨著海拔的升高不斷地下降，與大氣壓一樣幾乎呈現(xiàn)線性的趨勢(shì)，可見(jiàn)大氣壓變化作為主要的收到海拔高度的影響。具體而言，氧分壓降低的速率不斷地降低，總體呈現(xiàn)線性趨勢(shì)。在海平面是0時(shí)，氧分壓為21.15kPa，在1000米的時(shí)候就變成了5.47 kPa。可見(jiàn)隨著海拔的增加，氧分壓降低的幅度很大。人類(lèi)高原活動(dòng)大量開(kāi)展的地區(qū)在3000米左右，這時(shí)的氧分壓大約為14.55 kPa。

1.3 大氣壓與氧分壓的隨海拔變化的對(duì)比分析

圖3 大氣壓與氧分壓的隨海拔變化圖

根據(jù)上圖進(jìn)行相應(yīng)的分析：可見(jiàn)大氣壓與氧分壓隨著海拔升高降低的同時(shí)，其二者的關(guān)系也具有一定的規(guī)律性。圖中可見(jiàn)大氣壓隨著海拔升高降低的速率比氧分壓更大，即圖中大氣壓趨勢(shì)線的斜率絕對(duì)值較大。隨著海拔的升高，可見(jiàn)氧氣所占有空氣的比率變化，即在高海拔地區(qū)空氣中氧氣的占比高于低海拔地區(qū)。就變化范圍而言，大氣壓隨著海拔的升高，在10000m時(shí)，其值為海拔0m時(shí)的五分之一，而氧分壓隨著海拔的升高，在10000m時(shí)，其值為海拔0m時(shí)的四分之一。總的來(lái)說(shuō)，大氣壓與氧分壓在宏觀層面的變化規(guī)律是相似的。

2 大氣壓和氧含壓隨海拔變化的影響

2.1 對(duì)于人體機(jī)能的影響

從海平面地區(qū)進(jìn)入高原地區(qū)以后，在不同的高度，人群中有些可出現(xiàn)一系列不適反應(yīng)，如頭痛、頭昏、失眠、乏力、四肢發(fā)麻、眼花、耳鳴；重的可發(fā)生食欲不振、惡心、嘔吐、胸悶、呼吸困難、心慌、浮腫等癥狀，稱(chēng)為高原反應(yīng)。高原反應(yīng)的直接原因就是隨著海拔的增加［3］，大氣壓以及氧分壓不斷地降低，使得人體缺氧而導(dǎo)致的。缺氧時(shí)，血液向組織輸送氧的能力提高。正常人在低海拔地區(qū)且在平靜狀態(tài)下，平均每分種100毫升血給組織輸送約為5毫升氧，正常心臟每分輸出量約為5000毫升，那么每分鐘就有250毫升氧輸送給組織。在高原地區(qū)，一方面心臟活動(dòng)增強(qiáng)，每分輸出量增加，組織血流量增多；另一方面，紅細(xì)胞數(shù)和血紅蛋白增多，增強(qiáng)攜帶氧的能力［3］，這樣在一定限度內(nèi)可以補(bǔ)償組織代謝對(duì)氧的需要。高原地區(qū)的人們由于適應(yīng)了高原地區(qū)的大氣環(huán)境，其肺部吸收氧氣的機(jī)能變強(qiáng)，他們?cè)诘秃０蔚貐^(qū)之后，就會(huì)出現(xiàn)一系列的醉氧的想象。主要就是低海拔地區(qū)氧氣較高原地區(qū)豐富，身體吸收了大量的氧氣而導(dǎo)致身體產(chǎn)生不適。

2.2 對(duì)于生產(chǎn)活動(dòng)的影響

隨著海拔的升高，大氣壓以及氧分壓的降低，對(duì)于人類(lèi)的生產(chǎn)活動(dòng)也造成了一些列的影響，總的來(lái)說(shuō)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，生產(chǎn)人員由于在大氣壓較低的環(huán)境下生活，使得其不能夠充分吸收氧氣，這對(duì)于人體內(nèi)諸多化學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展有所影響，使得生產(chǎn)人員體力下降，無(wú)法從事較高勞動(dòng)強(qiáng)度的任務(wù)。其次，大量的工程機(jī)械，尤其是內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械，由于在缺氧的環(huán)境下，燃料不能夠充分燃燒，這就使得工程機(jī)械無(wú)法達(dá)到額定的輸出功率，對(duì)于生產(chǎn)建設(shè)造成相應(yīng)的影響。總的來(lái)說(shuō)，隨著海拔的升高，大氣壓以及氧分壓不斷地降低，對(duì)于生產(chǎn)活動(dòng)造成了很大限制性，例如中國(guó)高原公路以及鐵路的建設(shè)，就大大受到大氣壓變化的影響［4］，可見(jiàn)重視這方面的研究，具有很強(qiáng)的緊迫性。

3 結(jié)語(yǔ)

文章研究不同海拔高度大氣壓和氧含壓的變化，首先分析了不同海拔高度大氣壓和氧含壓的變化規(guī)律，基于此基礎(chǔ)分析了其對(duì)于對(duì)人類(lèi)生活與生產(chǎn)的影響。總的來(lái)說(shuō)，隨著海拔的增加，大氣壓以及氧分壓幾乎呈現(xiàn)線性的降低，降低幅度較大，且有著其自身的規(guī)律。此外，大氣壓以及氧分壓的變化，對(duì)于人類(lèi)的活動(dòng)有著諸多的影響和限制，可見(jiàn)積極地開(kāi)展相應(yīng)的研究十分關(guān)鍵。

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［2］馮延春，江濤，陳建祥，等.高寒地區(qū)對(duì)初入藏部隊(duì)的影響及對(duì)策探討［J］.中華醫(yī)學(xué)實(shí)踐雜志，2003，2，（1），76-78.

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［4］張韋，陳朝輝，陳貴升，等.不同海拔大氣環(huán)境的氧體積分?jǐn)?shù)與大氣壓對(duì)增壓柴油機(jī)燃燒及排放的影響［C］.中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)燃燒凈化節(jié)能分會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)，2013:317-320.