特殊营养学是现代营养学和环境医学的一个新的分支学科，它以处于特殊环境、特种作业条件的人群为对象，研究各种环境和劳动因素对机体的生理、生化、代谢等方面的影响，探讨这些影响的规律和机制。通过对这些特殊因素与营养关系的探索，研究适宜的营养需要量和有效的营养保障措施，改善机体的生理及营养状况，达到增强对特殊环境的适应能力和提高劳动效率的目的。
特殊环境和特种作业主要影响因素包括物理的和化学的两大类。物理因素主要有以下几方面：
（1）地理气候环境：如高温、低温、低压等；
（2）物质振动：如噪声、超声、次声、振动、颠簸、旋转等；
（3）电离辐射：如x射线、γ射线等；
（4）非电离辐射：如紫外线、红外线、激光、微波、高频电磁场等；
（5）狭小环境：如轮机舱、驾驶舱、坑道、掩蔽所等；
（6）重力环境：如超重、失重或微重力等；
（7）时间节律性变化：如夜班作业昼夜节律的颠倒、航空航天中的时差等。
化学因素主要包括通过呼吸、胃肠或皮肤作用于机体的各种金属类及非金属类的无机或有机化合物。
特殊劳动包括不同强度与不同性质的体力劳动、神经紧张或心理负荷。随着机械化和自动化强度的提高，劳动性质从体力过渡到智力，神经系统的协调整合功能越来越重要。
我们在这里重点介绍高温、低温、低压和脑力劳动、飞行、航海、采矿、接触放射物质等特殊环境和特种作业对营养素代谢的影响，以及营养保障措施。
一、高温作业与营养
1、高温环境的特点
根据环境温度及其和人体热平衡之间的关系，通常把35℃以上的生活环境和32℃以上的生产劳动环境作为高温环境。高温环境因其产生原因不同可分为自然高温环境（如阳光热源）和工业高温环境（如生产性热源）。
（1）自然高温环境
自然高温环境系由日光辐射引起，主要出现于夏季（每年7～8月）。夏季高温的炎热程度和持续时间因地区的纬度、海拔高度和当地气候特点而异，这种自然高温的特点是作用面广，从工农业作业环境到一般居民住室可受到影响，而其中受影响最大的则是露天作业者。
（2）工业高温环境
工业高温环境的热源主要为各种燃料的燃烧（如煤炭、石油、天然气、煤气等），机械的转动摩擦（如电动机、机床、砂轮、电锯等），使机械能变成热能和部分来自热的化学反应。工业高温环境是生产劳动中经常遇到的，如冶炼工业的炼焦、炼铁、炼钢等；机械工业的铸造、锻造，机械加工车间，如陶瓷、玻璃、砖瓦等；以及各种工厂、轮船的锅炉间等。在印染、纺织、缫丝、造纸的蒸煮作业场所，不仅气温高而且湿度大。所有的工业环境高温可因夏季的自然高温而加剧。
2、高温环境影响：散热受阻
（1）人体的热平衡
机体产热与散热保持相对平衡的状态称为人体的热平衡。人体保持着恒定的体温，这对于准持正常的代谢和生理功能都是十分重要的。产热与散热之间的关系可以决定人体是否能维恃热量平衡或体内的热积聚量有否增加，其关系式为：
热积聚量=新陈代谢±辐射±传导±对流一蒸发
在通常情况下，散热的形式是辐射、传导和对流。在高气温、强辐射热和低气湿为特点的高温环境下作业时，劳动者的辐射散热和传导对流散热发生困难，散热只能依靠蒸发来完成。在高气温、高气湿条件下工作时，不仅辐射散热、传导和对流散热无法发挥作用，而且蒸发散热也受到阻碍。
（2）体温和皮温
在高温环境下作业，体温往往有不同程度的增加，皮肤温度也可迅速升高。在高温环境中，人体为维持正常体温，通过以下两种方式增强散热的作用。
①在高温环境中，体表血管反射性地扩张，皮肤血流量增加，皮肤温度增高，通过辐射和对流使皮肤的散热增加。
②汗腺增加汗液分泌功能，通过汗液蒸发使人体散热增加，1克汗液从皮肤表面蒸发要吸收近600卡（2．5千焦耳）的汽化热。人体出汗量不仅受环境温度的影响，而且亦受劳动强度、环境温度、环境风速等因素的影响。
（3）水盐代谢
在常温下，正常人每天进出的水量约为2升～2．5升。在炎的热季节，正常人每天出汗量为1升，而在高温下从事体力劳动，排汗量则会大大增加，每天平均出汗量可达3升-8升。由于汗的主要成分为水，同时含有一定量的无机盐和维生素，所以大量出汗时对人体的水盐代谢产生显着影响，同时对微量元素和维生素代谢也产生一定影响。如果当水分丧失达到体重的5％～8％，而未能及时得到补充时，就可能出现无力、口渴、尿少、脉搏增快、体温升高、水盐平衡失调等症状，使工作效率降低。
（4）消化系统
在高温条件下劳动时，体内血液重新分配，皮肤血管扩张，腹腔内脏血管收缩，这样就会引起消化道贫血，可能出现消化液（唾液、胃液、胰液、胆汁、肠液等）分泌减少，就会使胃肠消化过程所必需的游离盐酸、蛋白酶、脂酶、淀粉酶、胆汁酸等分泌量减少，就会使胃肠消化机能相应地减退。同时大量排汗以及氯化物的损失，使血液中形成胃酸所必需的氯离子储备减少，也会导致胃液酸度降低，这样就会出现食欲减退。消化不良以及其他胃肠疾病。由于高温环境中胃的排空加速，使胃中的食物在其化学消化过程中尚未充分进行的情况下就被过早地送进十二指肠，从而使食物不能得到充分地消化。
（5）循环系统
在高温条件下，由于大量出汗，失水过多，血液浓缩，同时高温使血管扩张，末梢循环血量增大，加上劳动的需要，肌肉的血流量也增加，这些因素都可使心跳过速，而每搏心输出量减少，加重心脏负担，血压也有所改变。
（6）神经系统
在高温和热辐射的作用下，大脑皮层体温调节中枢的兴奋性增高，由于负诱导，使中枢神经系统运动区受抑制，因而，肌肉工作能力，动作的准确性、协调性、反应速度及注意力均降低，易发生工伤事故。
（7）其他
此外，高温可加重肾脏负担，还可降低机体对化学物质毒性作用的耐受度，使毒物对机体的毒作用更加明显。高温也可使机体的免疫力降低，抗体形成受抑制，抗病能力下降等。
3、高温环境对营养代谢的影响
（1）热能代谢
在炎热或高温环境对人体热能代谢的影响有不同认识，即在炎热条件下能量的需要是增加，还是减少存在争论。Consolazio等做了一系列比较深入的研究，着重指出，炎热环境中热能消耗的增加是与体温上升一起出现的，这有助于解释何以在观察高温环境对热能代谢的影响时会有上述不同的认识。关于环境温度为多少时可能出现体温增加和热能代谢增加，Consolazio等测定了人体在37．8℃、29．4℃和21．2℃3种室温下的热能消耗率有显着差别：在29．4℃时能量消耗值开始增加，37．8℃时增加明显。他们认为在29．4℃～37．8℃之间有一个使热能消耗开始增加的阈值。这一观察研究引起营养学家们的重视，对过去有关人体的热能需要量随环境温度升高而减少的看法有所改变。故美国国家研究委员会修订了热能供给量标准为30℃到40℃的环境温度中，每增加1℃增加热量0．5％。
引起高温环境下能量代谢变化的原因：由于输送大量血液到体表散热时，循环系统的负荷增加；由于需要大量出汗蒸发散热，而汗腺活动加强，增加了能量消耗；体温升高和汗液蒸发使得机体热量大量丧失等。
（2）蛋白质
高温环境对于蛋白质代谢的影响主要有以两点。
①因失水和体温增高引起蛋白质分解代谢增加。在高温环境中，人体因大量出汗失水，体温升高，均可引起蛋白质分解代谢增加，可见尿中肌酐排出量增加，从而引起蛋白质需要量增加。如果水盐代谢和体温调节良好，则不致出现蛋白质分解代谢增强。
②因出汗引起氮的丢失。汗液中含有尿素、氨、氨基酸、肌酸酐、肌酸、尿酸等含氮物喷，每100毫升汗液约含氮29毫克一70毫克，因此，大量出汗会有一定量的氮随汗丢失。
因比，在高温环境下，身体代谢过程加速，体内组织蛋白分解也将加速，所以应适当增加蛋白质的需要量。
（3）脂肪和碳水化合物
关于高温环境中对脂肪和碳水化合物代谢影响研究很少，一般对膳食脂肪尚无肯定的特殊要求，应根据饮食习惯，以进食者乐于接受为宜。有的研究结果表明，碳水化合物对于保持机体在高温环境下耐力和健康是较重要的。
（4）水和无机盐
高温环境中保持各种体液的正常含水量对维持人体内环境稳定和良好的耐力都十分重要。所以，高温营养中水和无机盐的代谢及其补充具有首要的和最迫切的意义。高温环境中的出汗量因当时的温度、劳动强度和个体素质而异，最多一小时出汗量可达1．5升，一天可达10升以上。由于汗液中99％以上为水分，约0．3％为无机盐（成分主要为氯化钠）。氯化钠，主要是钠离子，对保持体液的渗透压和体液平衡，维持肌肉的正常收缩和保持酸碱平衡都有重要作用。因出汗而大量损失水盐时，可引起电解质平衡的紊乱，如不及时补充，即可出现一系列失水和失盐症状。
汗中无机盐除氯化钠外尚有钾、钙、镁等几种元素的盐类，大量出汗也可引起这些元素的显着损失。近几年提出缺钾可能是引起中暑的原因之一，因而高温作业者的补钾问题应引起重视，同时也应注意钙的营养平衡。
高温环境中由于出汗丢失一定量的铁、锌、铜、锰、硒等微量元素，在某些情况下，可加重微量元素的缺乏。如在高温环境中细纱车间女工常易发生缺铁性贫血；婴幼儿和青少年，在夏季高温中，出汗过多，而易引起锌的不足。因此，在高温条件下，也应考虑到微量元素的营养平衡。
（5）维生素
高温环境中，绝大多数水溶性维生素可随汗排出，尤其是维生素c，其次是维生素B1和维生素B2，有人测定5000毫升汗液中损失维生素50毫克，维生素B1约0．7毫克，核黄素也不少。特别是对维生素c研究较多，有人认为维生素c参与了机体体温调节。热应激时常伴有肾上腺皮质激素增多和肾上腺维生素c降低，提示，在高温环境中维生素c消耗量增加。维生素81和维生素B2，也由于出汗，热能代谢加强和增强高温作业者劳动能力的需要，其消耗量增加，帽应的其需要量也应增加。另外，高温环境人体对维生素A的需要量也应增加。
4、高温作业人员的营养：以清淡为宜
从事高温作业的劳动者，饮食应以清淡为宜。要选用优质蛋白质食品和富含各种维生素、无饥盐的食品。原则是增加热能、高蛋白质、适量脂肪和高碳水化合物，增加水量。其合理的营养素给和营养保证措施如下。
（1）高温作业者的营养供给量
①热能：当环境温度在30％～40℃之间时，按环境温度每增加1℃增加热量0．5％作为高温作业者的热能供给量标准。
②蛋白质：在高温环境下，身体代谢过程加速，体内组织蛋白分解也将加速，所以应适当增加蛋白质供给量，但也不宜过高，以免加重肾脏负担。一般蛋白质的供给量可占总热量的12％～14％。最好是多供给生理价值较高的完全蛋白质，至少一半以上应由动物性食品和豆类供给。
③脂肪和碳水化合物：脂肪供给量以适量为宜，占总热能的19％左右已足够了，以不超过总热量的30％为宜。碳水化合物的供给量要高些，应不低于总热能的58％。
④维生素：关于高温作业者维生素供给量，主要是几种水溶性维生素供给量要增加，维生素C每人每日供给量为150毫克～200毫克。硫胺素供给量应为2．5毫克～3．0毫克，核黄素供给量3毫克一5毫克。维生素A供给量为5000国际单位，即1500微克视黄醇当量。
⑤无机盐和微量元素：高温作业者氯化钠供给量，每人每天供给食盐15克～25克，钙供给量应较常温作业者高，每人每天800毫克，铁的供给量则应按常温作业者的供给量增加10％～20％，锌的供给量不论对于成年人高温作业或对于夏季条件下11岁以上青少年均不应低于15毫克克。在高温环境中，因出汗其他微量元素的量也有丢失，因此，在考虑高温情况下的营养问题时，应当注意微量元素的平衡。
（2）高温作业者的营养保证
为了满足高温作业者对各种营养素的特殊需要，适应高温作业者食欲下降和消化力减弱的特点，应从以下几个方面做好营养素的供应及补充。
①从食物中补充水、盐，保持高温作业者劳动过程中的水盐平衡。
i）水的补充量：高温中水的补充量应以保持人体水的平衡为原则，摄入的水过多或过少，都是不利的。而如何使摄水量适宜，有人认为及时按出汗量饮水最好，凭口渴随意饮水次之，限制饮水最差。但在实际生活中，严格按照出汗量补充水分实行起来常有一定困难，因此，凭口渴感随意饮水是一种简便易行的方法，但要防止饮水量超过或低于出汗量。比较切实可行的办法是对特定的高温作业者按日常出汗量波动幅度规定一个合理的饮水范围，使凭口渴感饮水的饮水量或饮料饮用量大体控制在这个范围内。1957年全国防暑降温工作经验交流会议的技术委员会提出的对高温作业者8小时工作时间内的饮水供给量可供参考。即中等度劳动在中等气象条件时为3升一5升，强劳动在气温及辐射热强度特别高时为5升以上。
ii）无机盐的补充：无机盐的补充首先应考虑食盐的补充。在高温作业中，如果出汗量很多，而且汗盐排出过多时，这就需要及时补充食盐，特别需要补充食盐的时间主要是在刚进入高温环境的前几天，其他时间则可以少补充或甚至不补充。除食盐外，其他无机盐（如钾、钙、镁等）和一些阴离子（如氯、磷酸根、硫酸根等）的补充，可采用含有多种盐类的盐片，每片含有钠离子144毫克、钾离子244毫克、钙离子20毫克、镁离子12毫克、柠檬酸盐445毫克、乳酸盐89毫克、氯离子266毫克、硫酸根离子48毫克、磷酸根离子119毫克，每日2～4片，溶于饮料中摄入，其效果优于单纯的食盐片。
②采取促进高温作业者的食欲和提高消化吸收能力的措施。
i）就餐过程中尽可能做到解除高温刺激，为高温作业者安排一个凉爽的就餐环境，食堂中最好安装空调设备。
ii）为高温作业者安排合适的淋浴场所，入餐前入浴，冲去全身的热汗，使之能凉快舒适地就餐。
iii）准备足够的美味凉汤或饮料，供进餐前饮用，以解除因渴觉中枢兴奋而引起摄食中枢的抑制。菜汤、肉汤均能促进消化液的分泌，从而提高食欲，促进消化吸收，同时又可补充水盐。
iv）供应能促进消化液分泌的调料，如葱、姜、醋等，既可促进食欲，又可促进消化。有人调查发现，高温作业者用盐和醋等调味，夏季食量增多。
