Tìm cách sống sót trong nhiệt độ cao (Phần 1)

5 giờ sáng ở trung tâm Washington, lính cứu hỏa Bre Orcasitas cùng hai đồng nghiệp và ba tình nguyện viên mặc trang phục, quần, áo, áo khoác và mũ bảo hiểm chống cháy hạng nặng, để đi vào ngọn lửa trên một sườn núi xa. Đôi ủng của họ nặng 2 kg; những chiếc ba lô mà họ đeo chứa 6 lít nước, thức ăn cho ca làm việc kéo dài 16 giờ, đồ an toàn và dụng cụ cầm tay — có thể nặng 30 kg. Đôi khi hành trang còn bao gồm một máy cưa xích nặng 12 kg.

Đó là vào tháng 8/2014, và nhóm lính cứu hỏa này không chỉ chiến đấu với ngọn lửa mà còn tham gia nghiên cứu. Orcasitas trang bị cho mỗi người trong nhóm một dây nịt ngực và các cảm biến ghi lại nhịp tim, vị trí, quãng đường di chuyển, lượng khí carbon monoxide và nhiệt độ da. Mỗi người cũng nuốt một nhiệt kế vô tuyến có khả năng ghi lại nhiệt độ sâu trong cơ thể. Orcasitas và hai đồng nghiệp của cô sẽ ghi lại từng hoạt động của lính cứu hỏa, có thể là chặt cây, đào đất hoặc đốt cây để ngăn cháy lan. Tất cả dữ liệu này nhằm phục vụ một nghiên cứu đánh giá mức độ tiếp xúc với nhiệt của lính cứu hỏa; và đây là nghiên cứu về tiếp xúc nhiệt lớn nhất từng có. Từ năm 2013 đến năm 2016, hơn 300 lính cứu hỏa đã tham gia nghiên cứu này.

Nhiệt độ cơ thể cao là điều không thể tránh khỏi khi chữa cháy. Nhưng những dữ liệu khiến Orcasitas và các đồng nghiệp của cô ngạc nhiên khi nhận thấy rằng hơi ấm từ hoạt động thể chất của lính cứu hỏa, chứ không phải nhiệt từ đám cháy, mới là mối nguy hiểm lớn nhất. Một bất ngờ khác: giả thuyết "chấn thương nhiệt vì không uống đủ nước" là sai lầm, theo Orcasitas. Kết quả nghiên cứu của nhóm cho thấy, “bạn không thể uống nước để chữa chấn thương do nhiệt, đây không phải biện pháp toàn năng mà mọi người lầm tưởng," Trưởng dự án Joseph Domitrovich, nhà sinh lý học trong Chương trình Phát triển và Công nghệ Quốc gia của Sở Lâm nghiệp Hoa Kỳ, giải thích.

Trên toàn cầu, các nhà nghiên cứu như Domitrovich đang tìm cách xác định xem nhiệt ảnh hưởng như thế nào đến người lao động trong môi trường nóng và những người dễ bị tổn thương, chẳng hạn như người già. Họ nghiên cứu cả các biện pháp "công nghệ thấp" - như dội một gáo nước lạnh vào da - để giúp con người sống sót an toàn trong điều kiện nắng nóng. Và họ cũng đang khám phá khả năng cơ thể thích ứng với nhiệt.

"Tử vong và bệnh tật do nắng nóng phần lớn có thể phòng ngừa được," June Spector, bác sĩ kiêm nhà khoa học về sức khỏe nghề nghiệp và môi trường tại Đại học Washington, Seattle cho biết.

Những nhiệm vụ này ngày càng khẩn cấp khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, các đợt nắng nóng trở nên thường xuyên và dữ dội hơn, và thương vong ngày càng tăng. Từ năm 1999 đến năm 2010, Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ ghi nhận 8.081 trường hợp tử vong do nắng nóng ở nước này, những người từ 65 tuổi trở lên chiếm một phần ba trong số đó.

Khoảng một phần ba dân số thế giới đã phải trải qua các điều kiện căng thẳng nhiệt. Những người có nguy cơ tử vong vì nóng cao nhất là công nhân xây dựng và nông dân - gấp 13 lần và 35 lần so với công nhân trong những ngành nghề khác. Mùa hè, các trang trại ở Hoa Kỳ trung bình có 21 ngày độ ẩm và nhiệt độ vượt quá giới hạn khuyến nghị và dự báo, biến đổi khí hậu sẽ tăng gấp đôi số ngày không an toàn vào năm 2050 và gấp ba vào năm 2100, theo Spector và các đồng nghiệp đăng trên tạp chí Environmental Research Letters.

Tệ hơn, dân số thế giới đang di chuyển đến các thành phố, nơi có xu hướng nóng hơn vùng nông thôn, theo Lisa Leon, nhà sinh lý học tại Viện Nghiên cứu Y học Môi trường của Quân đội Hoa Kỳ. Ở Paris, khoảng 12.000 người chết trong một tuần vào đợt nắng nóng năm 2003. Ngay cả những người không làm việc ở nhiệt độ cao cũng dễ bị tổn thương, đặc biệt là người lớn tuổi, thừa cân hoặc tim không đủ khỏe để chống chọi với căng thẳng nhiệt. Và phần lớn dân số toàn cầu đang già đi và ngày càng béo hơn.

Theo báo cáo của Tổ chức Lao động Quốc tế, vào năm 2100, phơi nhiễm nhiệt sẽ đe dọa sức khỏe của khoảng 4 tỷ người. Báo cáo dự báo giờ làm việc hiệu quả của thế giới sẽ giảm 2,2% do nắng nóng gia tăng, dẫn đến thiệt hại kinh tế 2,4 nghìn tỷ USD, tập trung ở Nam Á và Tây Phi.

Các nhà sinh lý học đã mất nhiều thế kỷ để nghiên cứu cách cơ thể con người phản ứng với căng thẳng nhiệt, và để hiểu làm thế nào cơ thể vẫn giữ được nhiệt độ lõi ở khoảng 37°C ngay cả khi không khí bên ngoài nóng hơn nhiều.

Các dây thần kinh cảm giác trên da phản ứng với nhiệt độ của môi trường, và các "cảm biến" bên trong theo dõi nhiệt lượng do cơ thể tự tạo ra. Hoạt động thể chất cường độ cao có thể biến cơ thể thành một cái lò, làm tăng sản lượng nhiệt lên gấp 15 lần. Nhưng cho dù nguồn nhiệt là từ môi trường hay bên trong, nếu cơ thể không tản được nhiệt thì sẽ gây căng thẳng nhiệt và cuối cùng là chấn thương, khiến cơ thể ngừng hoạt động.

Khi các cảm biến bên trong báo cho não biết cơ thể đang nóng lên, vùng dưới đồi (vùng não giúp điều hòa các chức năng nội tiết của cơ thể) sẽ gửi tín hiệu làm giãn các mạch máu gần da, khiến máu lưu thông nhiều hơn ở khu vực gần da và tản nhiệt - trong trường hợp nhiệt độ không khí mát hơn nhiệt độ cơ thể. Khi không khí nóng hơn cơ thể, hoặc nếu nhiệt lượng trong cơ thể tản đi không đủ nhanh, các tuyến mồ hôi sẽ hoạt động. Một phần khác của não, tủy sống, "liên lạc" với tim, làm tăng nhịp tim và cả lượng máu bơm mỗi nhịp. Khi đó cơ thể sẽ chuyển hướng máu đến da và vận hành các tuyến mồ hôi.

Một người có thể dễ dàng tiết ra 2 lít nước mỗi giờ, giúp làm mát cơ thể khi mồ hôi bay hơi. Bàn tay (nơi tập trung nhiều tuyến mồ hôi) và vùng bụng (với diện tích bề mặt lớn) là những vị trí quan trọng trong việc làm mát bằng mồ hôi, chứ không phải đầu như mọi người thường nghĩ. Sự mất nước do toát mồ hôi sẽ kích thích giải phóng các hormone gây cảm giác khát và làm thay đổi chức năng thận để làm giảm sản xuất nước tiểu. Các biện pháp bảo tồn chất lỏng này giúp tăng lượng máu để tim có thể duy trì huyết áp ở mức an toàn.

Uống đủ nước giúp cơ thể duy trì chất lỏng, có tác dụng làm mát, nhưng sẽ vẫn xảy ra chấn thương nhiệt nếu nhiệt độ bên trong hoặc bên ngoài quá lớn. Dấu hiệu đầu tiên là kiệt sức vì nóng, chuột rút, mệt mỏi, đau đầu, buồn nôn hoặc chóng mặt - những dấu hiệu cho thấy nên di chuyển ra khỏi chỗ nóng hoặc ngừng vận động mạnh. Nhưng miễn là vẫn tiếp tục tiết mồ hôi, cơ thể vẫn có thể tự làm mát phần nào. Tuy nhiên, nếu quá nóng (điểm giới hạn này khác nhau ở mỗi người, dao động quanh mức 42°C), cơ thể ngừng tiết mồ hôi và nhiệt độ cơ thể tăng vọt, đôi khi lên trên 44°C. Khi đó bộ não sẽ bị ảnh hưởng; người bị chấn thương nhiệt có thể bị nhầm lẫn, kích động, nói lắp, thậm chí hôn mê.

Ngay cả sau khi hồi phục, chấn thương nhiệt có thể để lại di chứng. Khoảng 15% số người tiếp xúc với căng thẳng nhiệt mãn tính tại nơi làm việc phát triển các vấn đề về thận. Ngoài ra, nhiệt độ cao và mất nước có thể làm giảm khả năng tư duy.

Ở mức độ tồi tệ nhất, chấn thương nhiệt làm tổn thương não và hỏng các cơ quan nội tạng. Các mạch máu có thể bị tổn thương và máu sẽ đông lại. Các tế bào thậm chí có thể tan rã khi protein của chúng bị phá vỡ.