CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về Stress nhiệt Khái niệm Stress nhiệt Stress có ý nghĩa khác nhau cho những đối tượng khác nhau và trong các điều kiện khác nhau. Định nghĩa đầu tiên và chung nhất về stress là do Hans Selye [71] đề xuất vào năm 1936: Stress là phản ứng của cơ thể trước bất cứ một yêu cầu, áp lực hay một yếu tố tác động nào đe dọa đến sự tồn tại lành mạnh của con người cả về thể chất lẫn tinh thần. Các định nghĩa về stress nhiệt đều liên quan đến nhiệt độ, việc đánh giá stress nhiệt chủ yếu nhấn mạnh ở khía cạnh tác động xấu của sự gia tăng nhiệt độ xung quanh đối với cơ thể con người.
Theo Bernaducci và cộng sự năm 2010 [19] stress nhiệt được định nghĩa là nhiệt độ cơ thể của một loài vượt quá phạm vi chỉ định cho hoạt động bình thường. Điều này dẫn đến tổng tải nhiệt (bên trong cơ thể và bên ngoài môi trường) vượt quá khả năng tản nhiệt của cơ thể và điều này thúc đẩy các phản ứng sinh lý nhằm giảm stress. Theo Havenith và Fiala năm 2016 [41] khi bị stress nhiệt, cơ chế điều nhiệt của con người bị tổn thương, cơ thể hấp thụ nhiệt nhiều hơn khiến nhiệt độ lõi cơ thể bắt đầu tăng lên dẫn tới cảm giác khó chịu, ảnh hưởng tới sức khỏe và có thể dẫn đến tử vong. Các chỉ số đánh giá stress nhiệt thể hiện sự trao đổi nhiệt năng giữa yếu tố môi trường và cơ thể con người.
Theo Mc Gregor và Vanos năm 2018 [55] nhiệt độ, độ ẩm cao, không có thông gió kết hợp với ánh sáng mặt trời trực tiếp tạo ra một tải nhiệt, được gọi là stress nhiệt, có thể làm suy yếu khả năng duy trì nhiệt độ lõi của cơ thể con người. Theo Nicolas và cộng sự năm 2019 [78] stress nhiệt được định nghĩa là nền nhiệt độ cao hơn mức cơ thể có thể chịu đựng được. Hiện tượng này thường xảy ra ở nhiệt độ trên 35°C và trong môi trường có độ ẩm cao. Nhiệt độ cao quá ngưỡng cơ thể chịu được làm hạn chế hoạt động thể chất, trường hợp cực đoan có thể dẫn đến sốc nhiệt và gây tử vong.
Có thể nói stress nhiệt là một trong những thách thức nhiệt đáng sợ nhất khi thực hiện công việc trong môi trường nóng ẩm. 6 Theo phòng an toàn và sức khỏe môi trường thuộc đại học Lowa, bang Lowa, Hoa kỳ [92]: stress nhiệt xảy ra khi cơ thể không thể giải thoát nhiệt dư thừa bên trong. Nhiệt độ của cơ thể tăng lên và nhịp tim tăng lên. Nếu tình trạng vẫn tiếp diễn, con người bắt đầu mất tập trung, trở nên cáu kỉnh và khó chịu.
Giai đoạn tiếp theo có thể là ngất xỉu và thậm chí tử vong nếu không được hạ nhiệt. Các yếu tố góp phần gây ra stress nhiệt là nhiệt độ không khí cao, nguồn nhiệt bức xạ, độ ẩm cao, tiếp xúc vật lý trực tiếp với các vật nóng và các hoạt động thể chất nặng nhọc. Nhìn chung, các định nghĩa về stress nhiệt có thể tóm lược lại như sau: Về mặt tâm lý học, stress nhiệt là cảm giác căng thẳng bị dồn ép do nhiệt; về mặt sinh lý học và sinh học: stress là phản ứng của cơ thể nhằm duy trì nhiệt độ tối ưu đối với nhiệt độ môi trường và độ ẩm; về mặt y học: stress nhiệt được biểu hiện bằng nhiệt độ cơ thể tăng cao, nhịp tim tăng, da nóng, khô, thiếu mồ hôi và các triệu chứng thần kinh như tê liệt, chóng mặt nhức đầu và bất tỉnh nếu không được hạ nhiệt. Nguyên nhân dẫn đến stress nhiệt Nguyên nhân có thể được phân loại thành hai nhóm yếu tố cơ bản là [78]: 1) Nhóm yếu tố môi trường gồm bốn yếu tố môi trường tác động tới mức độ stress nhiệt mà người lao động bị phơi nhiễm tại nơi làm việc: nhiệt độ, độ ẩm, nhiệt bức xạ (như nhiệt từ mặt trời hay lò nung tại nơi làm việc), và vận tốc gió; 2) Nhóm yếu tố cá nhân cũng ảnh huởng tới stress nhiệt gồm tuổi tác, trọng lượng, sức khỏe, điều kiện sức khỏe, và sự thích nghi cá nhân với nhiệt.
Cơ chế của stress nhiệt Cơ chế của stress nhiệt có thể được hiểu là cách cơ thể chúng ta phản ứng đối với nhiệt độ cao. Hoạt động này thường diễn ra bằng hai cách sau: Cách thứ nhất làm tăng lưu lượng máu đến da, khiến nhiệt độ bề mặt da tăng và thải nhiệt ra ngoài môi trường giúp giảm nhiệt độ lõi; cách thứ hai cơ thể đổ mồ hôi để thải nhiệt. Tuy nhiên đổ mồ hôi chỉ có hiệu quả nếu độ ẩm không khí đủ thấp cho phép mồ hôi thoát ra. Nếu nhiệt độ trong cơ thể không thoát ra ngoài môi trường được, nhiệt độ lõi tăng, nhịp tim tăng.
Tình trạng tiếp diễn con người sẽ bắt đầu mất tập trung, dẫn đến khó chịu. Giai đoạn đầu của rối loạn nhiệt 7 thường là ngất xỉu, và có thể tiến triển thành tử vong trong trường hợp không được điều trị [78]. Việc đánh giá stress nhiệt đòi hỏi phải đo lường các yếu tố khí tượng. Đã có nhiều nghiên cứu về cách cơ thể phản ứng với nhiệt, thương tổn do nhiệt, và làm thế nào để tránh thương tổn do nhiệt.
Các kiến thức này sẽ được sử dụng để định lượng stress nhiệt và đánh giá mức độ stress nhiệt ở Việt Nam. Tổng quan các nghiên cứu về stress nhiệt Sau đây là tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến hướng nghiên cứu về stress nhiệt của luận văn dựa trên những kết quả nghiên cứu chính đã được công bố. Các nghiên cứu về mức độ stress nhiệt trên thế giới Các nghiên cứu về stress nhiệt đi kèm với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm được thực hiện với nhiều mục đích khác nhau: xác định nguyên nhân, cơ chế hình thành và xu thế biến đổi, nghiên cứu khả năng mô phỏng của các mô hình khí hậu, đánh giá stress nhiệt trong quá khứ và dự tính trong tương lai. Các nghiên cứu này được thực hiện dựa trên số liệu quan trắc, nghiên cứu mô phỏng bằng mô hình và nghiên cứu dự tính trong tương lai.
Đối với bài toán đánh giá stress nhiệt dựa trên các chỉ số khí tượng: Một số công trình nghiên cứu về các yếu tố và chỉ số stress nhiệt đã được thực hiện cho các khu vực trên thế giới. Nghiên cứu của Gao và cộng sự (2017) [84] đánh giá stress nhiệt dựa trên chỉ số ET thông qua xem xét tác động của nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ gió trên toàn lãnh thổ Trung Quốc dẫn ra trong hình 1. Để tiến hành nghiên cứu, nhóm tác giả sử dụng chuỗi số liệu giai đoạn 1961 - 2014. Kết quả cho thấy stress nhiệt xảy ra từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau và từ tháng 6 đến tháng 8 trong năm.
Sự gia tăng stress nhiệt chủ yếu gây ra do nhiệt độ và tốc độ gió trong khi độ ẩm tương đối ảnh hưởng không đáng kể. Chỉ số nhiệt độ hiệu dụng giai đoạn 1961-2014 tại Trung Quốc (a) rất nóng, (b) nóng, (c) ấm, (d) thoải mái, (e) mát, (f) lạnh, (g) rất lạnh [84]. Nghiên cứu của Im và các cộng sự (2017) [45] đánh giá stress nhiệt dựa trên chỉ số nhiệt độ bầu ướt Tw (hay còn gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt) tại vùng Nam Á như hình 1. Tw được đo bằng cách cho hơi nước bay hơi đoạn nhiệt, làm độ ẩm tương đối của không khí tăng và nhiệt độ của không khí giảm dần.
Quá trình bay hơi kết thúc khi không khí đạt trạng thái bão hoà, và nhiệt độ ứng với trạng thái này chính là Tw. Phân bố stress nhiệt dựa trên chỉ số nhiệt độ bầu ướt giai đoạn 1979-2015 khu vực Nam Á [45]. 9 Tw xem xét tác động của nhiệt độ và độ ẩm tương đối đối với stress nhiệt. Trên cơ sở tập hợp các mô phỏng biến đổi khí hậu có độ phân giải cao để dự tính mức độ stress nhiệt ở vùng Nam Á, các tác giả sử dụng chuỗi số liệu quan trắc từ 1976-2005 và số liệu dự tính trong tương lai.
Kết quả cho thấy nhiều vùng ở Nam Á có giá trị Tw rất cao vào cuối thế kỷ 21. Khu vực có mức độ stress nhiệt cao nhất là xung quanh các vùng nông nghiệp đông dân cư ở lưu vực sông Hằng và sông Ấn. Nguy cơ stress nhiệt cao nhất xảy ra vào các đợt nắng nóng cực đoan. Nghiên cứu của Zhang và cộng sự [89] về sự khác biệt về không gian đối với stress nhiệt bằng cách sử dụng nhiệt độ hiệu dụng NET (Net effective temperature) để đánh giá các tác động của nhiệt độ không khí, độ ẩm tương đối và tốc độ gió.
Các tác giả sử dụng bộ dữ liệu hàng ngày về nhiệt độ không khí tối đa (Tmax), độ ẩm tương đối và tốc độ gió từ 518 trạm trong giai đoạn 1960 - 2016 trên khắp Trung Quốc để phân tích ảnh hưởng của các điều kiện khí hậu khác nhau đối với NET hoặc Tmax ở hai mức độ khác nhau trong điều kiện nóng: Tmax 35°C (35°C - 37 °C) và Tmax 37°C (37°C - 40 °C). NET cao có thể đạt tới 32°C với Tmax 35°C (34°C với Tmax 37°C) miền Nam Trung Quốc và cũng có thể thấp hơn 29°C với Tmax 35°C (31°C với Tmax 37°C) ở phía Tây Tây Bắc Trung Quốc. Với sự nóng lên toàn cầu, số ngày cực nóng ở hầu hết Trung Quốc có xu hướng ngày càng tăng, nhưng ở một phần của khu vực tỉnh An Huy lại có xu hướng giảm. Đối với bài toán đánh giá stress nhiệt dựa trên các chỉ số sinh lý của cơ thể thông qua việc tiến hành đo lường trên cơ thể con người qua các thí nghiệm gồm có: Nghiên cứu của Zamanian và cộng sự [88] kiểm tra mối liên quan của stress nhiệt và một số thông số sinh lý của cơ thể.
Nghiên cứu đã đo lường sự liên kết của các chỉ số nhiệt với một số thông số sinh lý (huyết áp, nhịp tim và nhiệt độ da). Với phương pháp tiến hành lấy mẫu các thông số nhiệt trên 387 nam nông dân ở Boukan, Tây Azerbaijan, Iran vào năm 2016, được thực hiện đo 3 lần mỗi phiên vào những ngày nóng nhất vào mùa hè vào tháng 7 theo báo cáo khí tượng. Nghiên cứu cho thấy nông dân là đối tượng chịu ảnh hưởng lớn nhất của stress nhiệt và làm giảm năng suất thực hiện công việc. Nghiên cứu của Yang và cộng sự [86] về đặc điểm của stress nhiệt trong điều kiện nhiệt độ cao.