《Journal of Thermal Biology》：Circadian modulation of core temperature and thermoregulatory strain during live-fire compartment exposure in firefighters
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本研究探讨昼夜节律对消防员热应变的影响，21名男性消防员在晨间（09:00）和晚间（21:30）各进行一次标准容器火灾暴露训练，结果显示晨间核心体温上升更快更显著（ΔT+1.10±0.25°C；斜率0.028°C·min?1），心率、主观疲劳感及体液流失量均高于晚间（ΔT+0.49±0.21°C；斜率0.012°C·min?1），表明晨间训练热负荷更大，建议优化训练时间安排。
Benoit Mauvieux|Adrian Markov|Stéphane Besnard|Yvan Touitou|Ben J. Edwards
诺曼底大学，UNICAEN，UR 74.80 VERTEX，UFR STAPS，14000，法国卡昂
摘要
消防员在实火训练中反复暴露于极端的辐射热和对流热环境中，但生物钟节律对其体温调节耐受性的潜在影响尚未得到研究。本研究测试了一天中不同时间对标准化容器火灾暴露期间生理负荷的影响。21名专业男性消防员在同一天完成了两次相同的40分钟实火训练：一次在清晨（09:00，热量吸收阶段），另一次在傍晚（21:30，热量释放阶段）。记录了核心体温（可摄入式传感器）、心率、皮肤温度、个人防护装备下的温度和湿度、体重、总体水分以及主观疲劳程度。两次训练的环境条件完全相同。尽管峰值相似，但清晨的核心体温上升更快、更高（ΔTcore +1.10 ± 0.25 °C；斜率0.028 °C·min-1），而傍晚为+0.49 ± 0.21 °C；斜率0.012 °C·min-1）。训练后的降温过程在清晨较慢（?0.37 °C·h-1 vs ?0.63 °C·h-1），并且出现了延迟的体温下降现象。清晨的训练还导致了更高的心率、更大的主观疲劳感、更多的体重和水分流失以及更高的防护装备下湿度。这些发现表明，生物钟节律显著影响热量储存和恢复过程，在相同的工作负荷下，清晨的训练会带来更大的热生理负荷。将生物钟原理纳入消防员训练计划可能有助于降低极端环境下的热相关风险并优化恢复策略。
引言
容器火灾行为训练（CFBT）提供了一个受控但极端的热环境，用于教授烟雾识别、门控、脉冲冷却以及在自给式呼吸装置（SCBA）下的行动技巧。与通常仅限于热带高温（28–35 °C）且没有辐射负荷或多层个人防护装备的气候室协议不同，CFBT容器能够模拟实际结构火灾中的辐射和对流条件。在这些容器内，会形成陡峭的垂直温度梯度：靠近天花板的气体温度可能达到300–600 °C，偶尔甚至达到700–800 °C，而中间层的温度在150–300 °C之间，靠近地面的空气温度则在50–100 °C之间，具体取决于燃料类型、通风情况和容器几何结构[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。这些陡峭的温度梯度和高辐射通量即使在静态跪姿下也会造成显著的热负荷。出于安全考虑，一些训练中心会监测核心体温以限制累积的热暴露[1]。
实火训练期间的生理负荷相当大。先前的研究报告称，核心体温可超过40 °C，皮肤温度足以导致烫伤，体重损失超过3%，心率接近最大值。个人防护装备下的微气候温度平均约为48 °C（峰值约62 °C），相对湿度超过80–100%[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。头盔下的空气温度约为55 °C，辐射通量约为5–10 kW·m-2。这些反应取决于热负荷、工作量、个人防护装备的特性、水分补充和身体状况[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。
除了这些因素外，一天中的时间也可能系统性地影响体温调节负荷，但在消防员研究中这一维度往往被忽视。静息时的核心体温（Tcore）具有昼夜节律，大约在04:00–06:00达到最低值，在17:00–18:00达到峰值，之后再次下降[6]、[7]、[8]、[9]。人类在温度上升阶段处于“热量吸收”或产热模式，在温度下降阶段处于“热量释放”或散热模式，这种转变发生在节律的峰值和低谷附近[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。这一概念如图1所示（改编自Edwards等人[10]），表明生物钟节律可能影响热应激下的热量储存和散发。
运动研究表明，在相同的熱负荷下，下午或傍晚的出汗量和皮肤血流量存在差异，前提是水分补充和对流条件充足[6]、[11]、[12]、[13]。下午较高的基线T_core值会减小核心与皮肤之间的温度梯度，可能加速在个人防护装备下的临界温度阈值，而增强的热效应反应可能有助于减轻热量储存。然而，在封闭式个人防护装备内的净效应尚不确定。重要的是，目前还没有研究在结合辐射加热、限制蒸发和结构化个人防护装备的实火条件下测试这些机制[14]。
实验室和现场结果之间的差异可能由辐射暴露引起。户外运动时，下午的热负荷受到太阳辐射的强烈影响[15]、[16]，而在纯对流条件下进行的实验室研究有时发现核心体温或出汗量没有时间效应[17]。这些差异凸显了需要基于生态学有效的现场协议来研究火灾相关条件下的生物钟影响。
结构化火灾个人防护装备通过限制蒸发和对流，增加湿度和热量储存，以及提高心血管负荷，从而加剧了热负荷[18]、[19]。过度出汗而没有适当补充水分会导致脱水，影响体温调节[20]和身体表现[21]、[22]。辐射负荷、通风条件、燃料特性和个人防护装备的湿度会动态变化，使得ΔT_core的变化率和出汗反应可能受到生物钟节律的影响。
迄今为止，尚无研究确定热量吸收阶段与热量释放阶段的生物钟节律是否会影响实火训练期间的体温调节和心血管反应。本研究比较了在标准化CFBT协议中09:00（热量吸收阶段中期）和21:30（热量释放阶段中期）的暴露情况。我们提出以下假设：
(1)清晨的暴露会导致更陡峭的ΔT_core斜率和/或更高的核心体温峰值；
(2)早晨的心率、生理负荷指数（PSI）和主观热负荷指标会更高；
(3)早晨的全身出汗率和个人防护装备下的湿度会更高，表明蒸发效率降低和热量储存增加。
参与者
来自法国索恩-卢瓦尔省消防与救援部门（SDIS 71）的21名专业男性消防员参与了研究（年龄35.9 ± 8.5岁；体重81.3 ± 6.2公斤；身高1.84 ± 0.07米；体脂百分比13.6 ± 3.8%）。通过生物电阻抗法（Tanita MC-780MA P，Tanita Corp.，东京，日本）评估了他们的身体组成。
纳入标准为：专业消防员（男性，≥18岁），经过医学评估适合执行任务，并计划参加容器实火训练。
环境条件
每次训练之间的容器条件高度可重复。温度分层明显，热空气在靠近天花板处积聚，冷空气则靠近地面。40分钟暴露期间平均空气温度逐渐升高，遵循由通风周期调节的近似线性曲线。早晨（AM）和傍晚（PM）暴露之间的平均差异可以忽略不计：分别为+0.00、+1.00、+0.03、+0.58和+10.16 °C。
讨论
实火训练期间的热条件在清晨（AM）和傍晚（PM）的训练中得到了严格标准化。相同的燃料负荷、通风顺序和容器配置产生了几乎相同的垂直温度梯度和个人防护装备下的微气候特征（图1，表1）。这种高度的环境可重复性证实，AM和PM暴露之间观察到的显著生理差异主要反映了内部生物学因素。
结论
本研究表明，在严格标准化的实火训练条件下，生物钟节律显著影响热生理负荷。清晨的暴露导致核心体温更快更高地升高，心血管负荷更大，水分流失也更多。这些发现表明，即使在外部热负荷保持不变的情况下，清晨时期也代表了体温耐受性较低的阶段。
尽管如此
作者贡献声明
Stéphane Besnard：撰写 – 审稿与编辑。Ben J. Edwards：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。Yvan Touitou：撰写 – 审稿与编辑。Adrian Markov：撰写 – 审稿与编辑。Benoit Claude Mauvieux：撰写 – 初稿撰写，可视化，验证，监督，软件使用，资源准备，方法学设计，调查实施，数据分析，概念化
未引用的参考文献
[27]。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
伦理批准
所有程序均遵循《赫尔辛基宣言》进行，并得到了法国AFSSAPS委员会（编号2010-A00485-34）的批准。
Mauvieux, Benoit (2025), “消防员的生物钟节律与热应激”，Mendeley Data, V1, http://dx.doi.org/10.17632/7ghxcsd9sz.1
资金支持
本研究得到了法国国家预防基金会（CNRACL）和Adolphe de Rothschild基金会的Thérèse Tremel-Pontremoli捐赠的支持。利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：Yvan Touitou表示获得了法国国家预防基金会（CNRACL）的财务支持；Yvan Touitou还表示获得了Adolphe de Rothschild基金会的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响研究结果。致谢
作者感谢法国索恩-卢瓦尔省消防与救援部门（SDIS 71）的专业消防员们的专业精神和合作。特别感谢Eric Brousse博士在医学监督和操作支持方面的帮助。
