Повышенное и пониженное давление окружающей газовой и водной среды

Организм человека сталкивается с факторами повышенного давления газовой и водной среды в процессе водолазных спусков и кессонных работ, в подводных домах, при плавании с аквалангом, при лечении сжатым воздухом в камерах повышенного давления и барооперационных.

В России ежегодно работают под водой или пребывают в условиях повышенного давления газовой среды несколько десятков тысяч человек. Число аквалангистов (дайверов) систематически пребывающих под водой с каждым годом увеличивается.

Характеризуя изменения жизнедеятельности человека в условиях повышенного давления газовой и водной среды, необходимо учитывать следующие факторы:

  1. Величина повышенного давления (Р). Напомним, что воздух имеет массу и оказывает определенное давление, называемое атмосферным, на поверхность земли. На широте 45° на уровне моря при температуре О°С атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст. или 1 атм. Техническая атмосфера (кгс/см2) соответствует давлению 10 метров водного столба или 735,6 мм рт.ст. Давление сверх атмосферного называют избыточным и измеряют с помощью манометров. Сумма избыточного и атмосферного давления называют абсолютным давлением. Так, при плавании на глубине 20 метров на человека будет действовать избыточное давление 2 атм. или абсолютное давление 3 атм. На каждый квадратный сантиметр нашего тела давит атмосферное давление с силой 1 кг. Так как поверхность тела взрослого человека составляет в среднем 1,5-1,8 м2, то в обычных условиях на человека воздух давит с силой, равной 15-18 тонн. Это давление не только не ощущается нами, но является нормальным фактором окружающей среды. Чем глубже погружается человек, тем большее давление действует на его тело. На глубине20 м избыточное давление на поверхности тела составит примерно 30-36 тонн. Такое огромное давление раньше представлялось угрожающим жизни. С началом водолазных погружений (активное освоение глубин началось середины девятнадцатого века) была доказана сравнительная легкость, с которой переносилось такое давление. Это объясняется тем, что тело человека состоит на 62-65% из воды, которая практически не сжимается (на каждую атмосферу объем воды уменьшается приблизительно на 0,0004%). Однако при вертикальном положении давление воды более плотно обжимает ноги. У человека ростом 175 см величина добавочного давления на стопы по сравнению с верхней частью головы составит 0,175 кгс/см2. В ногах нарушается кровообращение из-за сдавления поверхностных кровеносных сосудов. Поэтому с физиологической точки зрения горизонтальное положение подводного пловца считается наилучшим, так как имеется практически одинаковое обжатие всех частей тела;
  2. Парциальное (частичное) давление газов (рО2, рСО2, рN2). Под ним понимают долю (часть) общего давления, приходящегося на конкретный газ, входящий в газовую смесь. Парциальное давление зависит от процентного содержания газа в газовой смеси (напомним, что воздух – это естественная газовая смесь, состоящая из 78,1% азота, 20,9% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа, а также водорода, гелия, неона и других индифферентных газов в очень малых количествах) и абсолютного давления, под которым находится эта смесь: р=Р•n/100, где n-процентное содержание газа в смеси по объему. Знание парциального давления того или иного газа важно потому, что физиологическое действие газа определяется не относительным процентным содержанием его в смеси, а величиной парциального давления. Например, мы уже знаем, что в атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода. Парциальное давление его составляет 0,21 атм. Если человек будет дышать на поверхности смесью, в которой всего 5% кислорода, то он мгновенно потеряет сознание и погибнет от недостатка кислорода (это специфическое заболевание называют «кислородным голоданием»), так как рО2 будет в данном случае равно 0,05 атм. Если же человек будет вдыхать 5%-ную смесь на глубине 30 метров, где абсолютное давление равно 4 атм., он будет чувствовать себя хорошо. Ведь рО2 на глубине 30 м увеличилось в 4 раза и стало равно 0,20 атм.;
  3. Быстрота повышения и понижения давления. При быстром погружении давление в воздухосодержащих полостях не успевает сравниваться с наружным давлением, что приводит к болезненным состояниям, получившим название «баротравмы уха и придаточных пазух». Реже встречается «баротравма кишечника» или «баротравма зуба». При быстром всплытии возможно развитие очень грозного заболевания «баротравмы легких».
  4. Насыщение (сатурация) и рассыщение (десатурация) организма индифферентными газами.Игнорирование закономерностей процессов сатурации и десатурации приводит к развитию самой распространенной и опасной специфической патологии — «декомпрессионной болезни», которая возникает при всплытии с нарушением режима декомпрессии (встречаются случаи заболевания, возникающие при всплытии без нарушений режима декомпрессии, обусловленные низкой устойчивостью конкретного аквалангиста к декомпрессионной болезни) и характеризуется образованием газовых пузырьков в организме из-за возникающего пересыщения тканей индифферентным газом, прежде всего азотом;
  5. Температура воды и дыхательной смеси. Недооценка этого фактора способствует развитию «переохлаждения». Ведь теплоемкость воды в 4 раза, а теплопроводность в 25 раз больше, чем у воздуха. Поэтому при подводном плавании (даже летом на юге!) происходит усиленная отдача тепла организмом. Значительно реже в водолазной практике наступает «перегревание» организма, связанное в основном с длительным нахождением в гидрокомбинезоне в жаркую погоду под прямыми лучами солнца;
  6. Высокая влажность и плотность дыхательной смеси.(В случае применения снаряжения регенеративного типа);
  7. Пониженная освещенность под водой;
  8. Высокая плотность воды по сравнению с атмосферным воздухом;
  9. Увеличенная, по сравнению с воздухом, скорость звука в воде;
  10. Вид подводного снаряжения и качество дыхательной смеси;
  11. Значительная физическая нагрузка;
  12. Выраженное психо-эмоциональное напряжение. Оно вызывается необычностью окружающей водной среды, некоторым риском для здоровья и жизни при каждом спуске под воду, невозможностью обычного речевого общения с людьми, находящимися на поверхности. Временная изоляция от привычной природной и социальной среды также вызывает у водолазов и аквалангистов определенные переживания. Степень психо-эмоциональной напряженности зависит и от типа высшей нервной деятельности конкретного пловца, его опыта, особенностей данного погружения и т.д.

В физиологии подводного плавания принято выделять три периода воздействия на человека повышенного давления газовой и водной среды (спуска под воду):

— период повышения давления, компрессия, сжатие воздуха, спуск водолаза или аквалангиста на максимальную глубину погружения;

— период пребывания под максимальным давлением, «на грунте» (это не обязательно дно, а наибольшая глубина спуска), изопрессия;

— период снижения давления, декомпрессия, подъем с глубины, выход на поверхность.

Воздействие повышенного давления воздуха и искусственных газовых смесей на организм человека по-разному проявляются в каждом из этих периодов. Так, мы уже отмечали, что баротравма уха преимущественно возникает при компрессии, но может быть и при декомпрессии. А декомпрессионная болезнь возникает только при декомпрессии (отсюда и название заболевания) или уже после выхода из-под повышенного давления газовой и водной среды.

При медицинском обеспечении водолазов и аквалангистов следует учитывать не только их предстартовое состояние, но и характер работы, отдыха, питания и сна в предшествующие спускам сутки. Необходимо обращать особое внимание на динамику функций организма человека в периоде последействия повышенного давления, на сроки возвращения к исходному уровню деятельности различных органов и систем организма, другими словами, как происходит восстановление после погружения.

Современная физиология подводного плавания определяет следующие возможные специфические заболевания у людей под действием повышенного давления (гипербарии): декомпрессионная болезнь, отравление кислородом, отравление диоксидом углерода (углекислым газом, СО2) отравление оксидом углерода (СО), токсическое действие азота («азотный наркоз») и гелия («гелиевая дрожь»), острое кислородное голодание, баротравма легких, баротравма уха и придаточных пазух, барогипертензионный синдром, обжим водолаза местный и общий, переохлаждение, перегревание, утопление. Именно под таким расширенным углом зрения будет рассматриваться на страницах журнала проблема медицинского обеспечения подводных работ.

Каждое из этих заболеваний имеет свои особенности, встречается на той или иной глубине, приводит к незначительному недомоганию или к развитию хронического процесса, на длительный период ухудшающего здоровье аквалангиста. Знание каждым водолазом и аквалангистом основ физиологии и патологии подводных погружений обеспечит профилактику возможных заболеваний и сделает плавание с аквалангом не только приятным, но и безопасным.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Мясников Анатолий Петрович, кандидат медицинских наук, врач-спецфизиолог, автор ставшей сейчас библиографической редкостью монографии «Медицинское обеспечение водолазов, аквалангистов и кессонных рабочих», издательство «Медицина», Ленинград, 1977. – 208 с.  В течение 50 лет занимается проблемами гипербарической физиологии и медицины. Преподавал на кафедрах «Физиологии подводного плавания и аварийно-спасательного дела» Военно-медицинской академии и  «Морской и подводной медицины» Медицинской академии последипломного образования.

Мясников Алексей Анатольевич, доктор медицинских наук. Доцент  кафедры «Физиологии подводного плавания» Военно-медицинской академии.

Нормальное атмосферное давление составляет 1013 гПа (760 мм рт. ст.). В обычных условиях человек не ощущает давления окружающей среды, так как оно соответствует давлению газов и жидкостей в организме. Повышенному воздействию давления газовой среды различного состава человек подвергается в производственных условиях при водолазных спусках, в подводных домах, при подводном плавании, кессонных работах, при лечении и операциях в камерах под повышенным давлением.

При нахождении и проведении работ в этих условиях человек, кроме воздействия воздушной или искусственной газовой среды под давлением, подвергается комплексному действию других необычных условий, которые можно оценивать как экстремальные и выделить три основных взаимосвязанных компонента гипербарической среды обитания:

  1. факторы, связанные с физическими свойствами газов под давлением;

  2. факторы, связанные со свойствами замкнутого объема, создаваемого гипербарической техникой;

  3. факторы, связанные с физическими свойствами воды.

При строгом соблюдении техники безопасности эти условия не приводят к изменению здоровья. Патологические реакции и развитие профессиональных заболеваний вызывают нарушение установленных и строго регламентированных правил, прежде всего погружения (компрессии) и подъема (декомпрессии).

Каждый параметр среды определяет развитие тех или иных изменений. Гипербарическая газовая среда обусловливает равномерное сжатие организма, объемное сжатие газовых полостей при компрессии и расширение при декомпресии, избыточное проникновение индифферентных газов и кислорода в организм под давлением, газообразование в организме и возможность газовой эмболии при декомпрессии. Кроме того, под давлением имеет место повышение сопротивления газовых потоков в дыхательных путях, изменения артикуляции (речи), ухудшение слухового восприятия, повышение теплоотдачи организмом. Замкнутость объема создает условия для местного неравномерного сжатия организма, ограничения ориентации в окружающей среде, возможное снижение содержания кислорода и накопление углекислого газа, вредных примесей, повышение влажности, нарушение теплообмена организма.

При нахождении в водной среде имеет место общее неравномерное по вертикали объемное сжатие организма, изменение зрительного и слухового восприятия, гипогравитационное воздействие, повышенное сопротивление при движении и динамическое воздействие водной среды, возможно повышение или понижение теплосъема.

Клиника. При работе под повышенным давлением может иметь место формирование трех основных групп профессиональных заболеваний. Наиболее часто наблюдаются заболевания, связанные с воздействием на организм перепадов общего давления: декомпрессионная (кесонная) болезнь, в том числе развивающиеся отдаленные последствия (асептический некроз костей, поражения сердечно-сосудистой и нервной системы); баротравма легких, уха и придаточных полостей носа; барогипертензия; обжим водолаза. Вторая группа заболеваний, вызываемая изменением парциального давления газов, включает наркотическое действие индифферентных газов, кислородное отравление и голодание, отравление углекислым газом. Третья группа поражений не является специфической и связана с особенностями труда человека в воде, снаряжением и другими причинами, к которым относятся охлаждение, перегрев, отравления различными веществами.

Декомпрессионная болезнь может возникать после всех видов погружения, в процессе или после декомпрессии, а также через некоторое время после нее. Развитие заболевания обусловлено тем, что при недостаточно медленной декомпрессии не происходит удаления из жидких сред организма инертных газов (азот, гелий и др.), которые были избыточно растворены в условиях повышенного давления, что приводит к образованию свободных газовых пузырьков в тканях и жидких средах, к нарушению обменных процессов и аэроэмболии.

Рассматривая развитие декомпрессионной болезни, следует учитывать сложность ее формирования и влияние многочисленных взаимодействующих патогенетических звеньев. Ведущее значение в развитии заболевания имеют:

  1. влияние повышенного гидростатического давления на живые ткани;

  2. влияние повышенного парциального давления нейтральных и метаболических газов на ткани;

  3. нарушение регуляции поглощения и элиминации нейтрального газа в тканях (а следовательно, появление в тканях нерастворенного нейтрального газа);

  4. механическое воздействие растворенного газа, высвобожденного из раствора, на неподвижные ткани и сердечно-сосудистую систему;

  5. влияние поверхности газового пузырька на ткани (местное и отдаленное).

При этом необходимо помнить, что компрессия и декомпрессия всегда сочетаются с физической нагрузкой, тепловыми потоками, психологическим напряжением и другими дополнительными факторами. В большинстве случаев они оказывают неблагоприятное и отрицательное влияние на процесс декомпрессии.

Патогенез. Нарушения, наступающие при декомпрессии, определяются большим числом взаимосвязанных неблагоприятных измененений в системах организма. Патологические изменения, вызываемые механическими эффектами газовых пузырьков, могут быть представлены следующим образом:

увеличение сопротивления кровотоку 

снижение кровотока 

>

увеличение вязкости крови.

Патологические изменения, вызываемые механическими эффектами и опосредованные через закупорку лимфатических сосудов, совпадают с изменениями, обусловленными поверхностной активностью на границе газ — кровь. Они включает следующие патологические процессы:

1) снижение объема плазмы 

уменьшение сердечного выброса 

снижение кровотока 

увеличение вязкости крови 

преобладание роста посткапиллярного сопротивления 

транскапиллярная потеря жидкости.

2) снижение объема плазмы 

увеличение гематокрита 

увеличение вязкости крови 

преобладание роста посткапиллярного сопротивления 

транскапиллярная потеря жидкости.

Следует помнить, что указанные изменения возникают при погружениях на самые различные глубины, в том числе и на малые.

Декомпрессионную болезнь следует различать по степени тяжести и клиническим проявлениям. Необходимо учитывать, что даже единичные и невыраженные симптомы могут явиться началом последующего тяжелого заболевания. По тяжести течения выделяют легкую, средней степени и тяжелую формы. При тяжелых формах клинические явления развиваются в период декомпрессии или в течение первых минут после окончания, а при более легких (первые симптомы обычно возникают позднее) — через 2 — 4 ч. иногда через 12 — 24 ч. и более. Если при легкой форме наблюдаются кожный зуд, сыпь на коже, мышечные и суставные боли, общее недомогание, учащение пульса и дыхания, то тяжелая форма декомпрессионной болезни сопровождается резкими болями в суставах, мышцах и костях, чувством стеснения и боли в груди, параличами конечностей, нарушениями кровообращения и дыхания, потерей сознания. Следует отметить, что непосредственное поражение головного мозга встречается благодаря его богатому кровоснабжению значительно реже. В основном наступающие изменения центральной нервной системы связаны с нарушением функции кровообращения и дыхания.

Диагностика декомпрессионной болезни в начальном периоде основывается на субъективных ощущениях человека, находящегося или находившегося под повышенным давлением, а в дальнейшем — по объективным проявлениям заболевания. Уже первые невыраженные признаки заболевания должны быть основанием для принятия срочных профилактических лечебных мероприятий.

По основным клиническим признакам могут быть выделены четыре основные формы заболевания:

  1. суставная,

  2. вестибулярная,

  3. неврологическая,

  4. дыхательная.

Поражения суставов сопровождаются в основном болями в суставах ног и рук, мышцах и костях, усталостью и вялостью. Эта форма протекает остро и благоприятно при своевременном и правильном лечении. Однако данные проявления могут предшествовать более тяжелым нарушениям со стороны других систем и органов.

Вестибулярные нарушения развиваются остро, сопровождаются головокружением, тошнотой и рвотой, потерей слуха и равновесия, общей слабостью. Отмечаются невозможность нахождения в вертикальном положении, бледность, нистагм и выраженные вегетативные нарушения.

Наиболее тяжелые проявления и течение имеют место при неврологических нарушениях и выраженных изменениях в легких. При неврологической форме наряду с общими проявлениями наступают нарушение зрения, затруднение речи, потеря сознания, развитие парезов, параличей и параплегии. При нарушении в легких наблюдаются затрудненное и болезненное дыхание, выраженный цианоз, потеря сознания. Возможно развитие пневмоторакса.

Повторное перенесение легких форм декомпрессионных повреждений даже без выраженных клинических проявлений может постепенно приводить к формированию хронических поражений. В различных органах возникают некротические очаги, инфаркты, абсцессы и другие нарушения. Имеют место боли в конечностях и крупных суставах, развиваются очаги асептических некрозов костей, выявляемые при рентгенологическом обследовании. В таких случаях весь комплекс наступающих изменений костей и суставов, спинного мозга, сердечно-сосудистой системы можно рассматривать специфические последствия хронического воздействия повышенного давления.

Среди лиц, работающих под давлением, в первую очередь обходчиков туннелей и кессонных рабочих, необходима профилактика не только декомпрессионной болезни, но и ее отдаленных последствий, в том числе остеонекрозов. Следует напомнить, что большинство декомпрессионных таблиц разработано только с целью уменьшения частоты появления и полного исключения болезни декомпрессии. Поэтому за последнее время большое внимание уделено разработке режимов декомпрессии с учетом предупреждения развития неблагоприятных отдаленных последствий.

Лечение. Основным методом лечения декомпрессионной болезни является проведение срочной лечебной рекомпрессии, т.е. повышение давления вновь с целью ликвидации пересыщения тканей индифферентным газом и газовыми пузырьками, которые определяют развитие патологического процесса. Для определения режима рекомпрессии необходимо знать глубину и режим погружения, состав дыхательной смеси, длительность пребывания на глубине, фактический режим декомпрессии, обстоятельства и время проявления первых симптомов, их клиническую характеристику. В период лечебной рекомпрессии должно быть обеспечено обязательное наблюдение врача в целях наибольшей ее эффективности и предупреждения возможных осложнений.

До начала лечебной рекомпрессии показана непрерывная ингаляция кислорода. При выраженном болевом синдроме применяют анальгин, седалгин, амидопирин и другие ненаркотические анальгетики. При средних и тяжелых формах показано применение гепарина. Стимуляторы сердечно-сосудистой системы и дыхания применяются по показаниям.

Литература

  1. Артамонова В.Г., Шаталов Н.Н. Профессиональные болезни. М.: Медицина, 1996.-С.162-169

  2. Артамонова В.Г., Колесова Е.Б. и др. Некоторые современные аспекты патогенеза вибрационной болезни. Медицина труда и промышленная экология, 1999, №2, с.1-4.

  3. Артамонова В.Г., Лагутина Г.Н. Вибрационная болезнь. Руководство по профессиональным болезням // Под ред. Н.Ф.Измерова. — М.: Медицина, 1996. Т 2. – С. 141-161.

  4. Балан Г.М. К патогенезу нейрососудистых и мышечных нарушений при вибрационной болезни и принципы ее прогнозирования. Актуальные вопросы профилактики воздействия шума, вибрации, ультразвука в условиях современного производства. — М., 1988.-Вып. 33-14-16 с.

  5. Вейн А.М., Колосова О.А. Вегето-сосудистая дистония. М., Медицина, 1998.- 318 с.

  6. Вибрация на производстве//Под ред. АА. Летавета, Э.А. Дрогичиной. -М. .-Медицина. 1971 .-243 с.

  7. Влияние лазерного излучения на здоровье человека: Сб.науч.трудов. – Л., ЛСГМИ, 1885. – 76 с.

  8. Гусев И.А., Моисеев А.А., Гуськова А.К., Нугис В.Ю. Оценка вклада внутреннего облучения при острой лучевой болезни у пострадавших при аварии на ЧАЭС//Мед.радиол. – 1990. — № 12. – с.11-20.

  9. Измеров Н.Ф., Суворов Г.А. Проблема общей вибрации в свете новых концепций медицины труда. Критерии оценки влияния общей вибрации на организм человека. /3-е Международное рабочее совещание. М., 1993, с.2-12.

  10. Ильин Л.А. Экологические особенности и медико-биологические последствия аварии на ЧАЭС//Мед.радиол. – 1989. — № 11. – с.59-71.

  11. Классификация вибрационной болезни от воздействия локальной вибрации. // Методические рекомендации. М., 1985.

  12. Клиника, ранняя диагностика, экспертиза трудоспособности и лечение вибрационной болезни от воздействия локальной вибрации: Методические рекомендации. -М., 1987.-35 с.

  13. Любимова Р.П. К вопросу о патогенезе двигательных расстройств у больных вибрационной болезнью от воздействия локальной вибрации: клинико-экспериментальные электромиографические исследования. Журн. невропатол. и психиатр. -1990. — № 10.-16-20 с.

  14. Мельникова М.М. Вибрационная болезнь. Медицина труда и промышленная экология, 1995, №5, с.36-41.

  15. Моисеев А.А., Иванов В.И. Справочник по дозиметрии и радиационной гигиене. – 3-е изд. – М.: Энергоатомиздат. – 1984. – 292 с.

  16. Основные итоги и перспективы развития радиационной медицины//Клин.мед. – 1990. — № 2. – с.6-12.

  17. Приказ МЗ и МП РФ №90 от 14.03.1996 г. «О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров работников».

  18. Приказ МЗ и МП РФ № 90 от 14.03.96 г. «О порядке проведения предварительных и периодических медицинских осмотров работников и медицинских регламентах допуска к профессии»

  19. Профессиональные болезни /Н.Ф.Измеров, А.М.Монаенкова, Л.А.Тарасова //Под ред.Н.Ф.Измерова.-М.:Медицина, 1996, т.2.- с.175-186, 186-213, 213-226, 232-241, 243-247, 255-268, 269-272.

  20. Савин Б.М. Неионизирующие излучения //Руководство по гигиене труда /Под ред.Н.Ф.Измерова.-М., 1987. Т.1.-С.225-226.

  21. СанПин 2.2.2.540-96. Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ.

  22. СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.

  23. Суворов Г.А. Вибрационная болезнь. Здоровье, 1997, с.17-19, 42-46.

  24. Суворов Г.А., Прокопенко Л.В., Якимова Л.Д. Шум и здоровье (эколого-гигиенические проблемы).-М.: Союз, 1996. – 150 с.

  25. Суворов Г.А., Старощук И.А., Тарасова Л.А. Общая вибрация и вибрационная болезнь (гигиенические, медико-биологическиеи патогенетические механизмы). Под ред.акад. РАМН Н.Ф.Измерова. М., 2000г.

  26. Тарасова Л.А., Лагутина Г.Н., Комлева Л.М. Клинические аспекты вибрационной болезни, вызванной общей вибрацией. Гиг. труда. — 1989. -№11.-12-15с.

  27. Электромагнитные поля. Биологическое действие и гигиеническое нормирование /Тезисы докладов Международного совещания.- М., 18-22 мая 1998г.- 71 с.

      Повышенное давление газовой среды является необычным условием существования для организма человека, которое может вызвать существенные нарушения функций жизненно важных систем.

Например, на водолаза, работающего под водой, действует комплекс неблагоприятных факторов, среди которых различают:

1) величину общего давления; 

2) парциальные давления газов, входящих в дыхательную смесь (О2, СО2, N2 и др.); 

3) температуру воды и дыхательной смеси; 

4) высокую влажность и плотность дыхательной смеси; 

5) шум от поступающего в водолазное снаряжение воздуха или газовой смеси; 

6) большую плотность водной среды. 

      Некоторые из перечисленных факторов, сочетаясь, значительно усиливают отрицательное воздействие друг друга на организм человека. 

Принято различать механическое и биологическое действие повышенного давления газовой среды. Механическое действие высокого давления, распределяющегося равномерно на всю поверхность тела, особенно при постепенном его повышении, не оказывает заметного влияния на функции организма, так как в организме при этом развивается противодавление соответствующей величины. 

Если же сила давления воздействует неравномерно на разные части тела, то могут возникать патологические изменения, в том числе приводящие к быстрой смерти. Например, резкое повышение или 

повышенное и пониженное давление окружающей газовой и водной среды

понижение давления в легких по сравнению с давлением окружающей среды приводит к баротравме легких. 

       Биологическое действие повышенного давления зависит от специфического влияния на организм человека парциального давления газов, входящих в состав дыхательной смеси (кислорода, азота и др.). Это действие может приводить к сдвигам физиологического характера или вызывает резкие патологические изменения, иногда приводящие к смерти. 

При учете биологического действия следует иметь в виду, что с увеличением давления процентное содержание газов, входящих в состав дыхательной смеси, остается неизменным, а парциальное их давление возрастает. 

      Классификация повреждений, возникающих от изменений давления газовой среды. В зависимости от условий возникновения указанных повреждений различают: повреждения от резких перепадов общего давления, повреждения от изменения парциального давления газов дыхательной смеси, а также при работе под водой — повреждения от других факторов подводного спуска и утопление (схема 3). Кроме того, во время подводных и кессонных работ водолазы и кессонные рабочие могут получить повреждения другого характера: механические, от водной взрывной волны и др.

  • Просмотров: 29391

Воздушная среда и ее свойства. Парциальное давление газов

В процессе эволюционного развития человеческий организм совершенствовался и приспособлялся к существованию в воздушной среде. Нормальная жизнедеятельность всех органов и тканей человека зависит от газового состава воздуха, атмосферного давления, температуры, влажности и других факторов внешней среды. Значительные изменения этих факторов могут вызывать существенные нарушения в организме. Окружающий нас атмосферный воздух является дыхательной газовой смесью имеющей следующий постоянный сос­тав: азота – около 78% (по объему), кислорода – около 21%, угле­кислого газа – около 0,03%. Кроме этих газов, в состав атмосфе­рного воздуха входит целый ряд других газов (аргон, гелий, неон, криптон, ксенон и др.), но практического влияния на организм  водолазов и подводников эти газы не оказывают, т. к. находятся в воздухе в ничтожно малых количествах. В атмосферном воздухе присутствуют также водяные пары (до 4% по объему). Высокая влажность воздуха может вызывать у человека нарушение нормальных процессов выделения и поглощения тепла. Вся масса атмосферного воздуха своим весом давит на по­верхность  земли  и  находящиеся  на  ней  предметы  и  человека  с  силой, уравновешиваемой столбом ртути в 760 мм на уровне мо­ря, на широте  45° при 0° С. Эта величина, принятая за едини­цу давления, называется физической атмосферой и обозначается атм (атм = 760 мм рт. ст. или 10,33 м  вод.ст., что  соответст­вует 1,033 кгс/см). Атмосферное (барометрическое) давление, равное 1 атм, на-зывается  нормальным.   В  технике  и  водолазном  деле  за  единицу  давления  принимают  давление  в 1 кгс/см. Эта  единица  назы­вается технической атмосферой и обозначается ат (1 ат = 1кгс/см2, что соответствует 10 м  вод.ст. или  735,6 мм  рт.ст., или  0,968 атм). Поверхность  тела  человека  составляет  1,5…2 м 2.  Следова­тельно,  сила, с  которой  атмосферный  воздух  давит  на  тело  чело­века, составляет 15…20 тс. Однако человек этого не ощущает, т. к.  его  тело  состоит  из  65%  жидких  и  35%  твердых  веществ, практически  не  сжимаемых. Кроме того, газ, растворяясь в организме, а также сжимаясь в воздухоносных полостях, создает противодавление, рав­ное окружа-ющему давлению. Если выкачивать воздух из воздухоносных полостей, человек  сразу  ощутит  всю  тяжесть  столба  воздуха. Тело  водолаза  или  подводника, находящегося  в  воде, испы­тывает  дополнительное  давление  от  веса  столба  воды. На  каждые  10 м  погружения  в  воду  тело  испытывает  допол­нительное  давление  в  1 ат. Оно называется избыточным и обоз­начается  ати.   Сумма  избыточного  и  атмосферного  давлений назы­вается  абсолютным  давлением  и  обозначается ата. Например, на  глубине  20 м  на  водолаза  будет  действовать  абсолютное  дав­ление,  равное  3 ата   (2 ати  за  счет  давления  столба  воды  и  1 ат за  счет  давления  воздуха). В  водолазной  практике  давление  определяют  водолазными манометрами, которые  всегда  показывают  величину  избыточного давления.  Однако  необходимо  принять  во  внимание  величину абсолютного  давления, т. к.  абсолютное  давление  является  опре­деляющим  при  возникновении  тех  или  иных  нарушений  в  нашем организме. Для того чтобы водолаз или подводник не ощущал повышен­ного  давления  при  спусках  под  воду, необходимо  для  дыхания  применять  воздух, сжатый  до  окружающего  давления, который, проникая  во  все  полости  и  ткани  организма, будет  уравновеши­вать  внешнее  давление.  Равенство  внешнего  и  внутреннего  дав­лений  –  основное  условие  спусков  под  воду.   Его  необходимо  строго  соблюдать. Газы  характеризуются  следующими  величинами:  массой, за­нимаемым  объемом, давлением  и  температурой.  Все  эти  величины  взаимосвязаны  и  взаимозависимы:  при  изменении  одной  из  них  меняются  все  остальные. Обратно пропорциональная зависимость  между  объемом  газа  и  давлением  при  неизмен­ной  температуре  устанавливается  законом  Бойля-Мариотта: P1V1 = P2V2, где  P1 и P2  –  начальное  и  конечное  давление  газа, ат;        V1 и V2  – начальный и конечный объемы газа, л (или м3). Из этого закона следует, что при увеличении давления объем будет уменьшаться. Пользуясь этим выражением, можно определить запас возду­ха, находящегося в баллонах дыхательного аппарата. Например, в  двух  баллонах, емкостью по 1 л  каждый, под давлением  200 ат  находится

приведенного  к  нормальному  давлению  воздуха. При  одном  и  том  же  давлении  повышение температуры  газа  приводит  к  увеличению  его  объема:  «Объем  данной массы  газа  при  постоянном  давлении  прямо  пропорционален  температуре» (закон  Гей-Люссака).  Такая  же  зависимость  существует  между давлением  газа и  его температурой  при  постоянном  объеме (закон Шарля).Эти соотношения можно выразить  формулами:

где: V1 и V2 – начальный и конечный объем газов при постоянном давлении, л; t1 и t2 – начальная и конечная температура газа, °С; P1 и P2  – начальное и конечное давление газов при постоянном объеме, ат. Из  данных  формул  видно,  что  в  случае  повышения  или  понижения  окружающей  температуры  объем  газа  будет  меняться,  а  при  неизменном  объеме  будет  повышаться  или  понижаться  давление  газа  в  сосуде. Поправку  на  температуру,  т. е.  повышение  или  понижение  давления  в  баллонах  в  зависимости  от  температуры, водолазы  учитывают  при  подводных  погружениях. ПРИМЕР.  При  температуре  27°С  давление  газа  в  баллоне  равно  200 ат. Каким  будет  давление  газа  при  погружении  под  воду, если  температура  воды  10°С? По  формуле  находим:

Температурный  фактор  имеет  существенное  значение  при  хранении  газа  в  баллонах:  баллоны  с  газом  под  давлением  нельзя  хранить  вблизи  отопительных  приборов  и  под  воздействием  солнечных  лучей, так  как  давление  может  повыситься  до  величин, превышающих  допустимые. Если  между  газами  нет  химического  взаимодействия, то  они  относятся  друг  к  другу  индифферентно  и  смешиваются  во  всех  пропорциях.  Каждый  из  них  распространяется  по  объему  так, как  если  бы  других  газов  совершенно  не  было.  Этим  пользуются  в  водолазном деле при приготовлении дыхательных газовых смесей, применяемых  при  глубоководных  спусках. Влияние на организм оказывают не столько процентное содер-жание  газа  в  газовой  смеси, сколько  его  парциальное  давление, т. е.  давление,  создаваемое  каждым  газом  в  отдельности. При изменении окружающего давления процентное соотношение газов в составе газовой смеси не меняется, а изменяется их парциальное давление. Парциальное  давление  газа  зависит  от  общего  (абсолютного)  давления  смеси  газов  и  процентного  содержания  газа  по  объему  в  смеси.  Оно  определяется  по  формуле:

где а – процентное  содержание  газа  в  газовой  смеси; Р  –  общее  давление  газовой  смеси; ρ –  парциальное  давление  газа. Парциальное давление газа может быть выражено в мм рт.ст.,  мм  вод.ст., в  ата или в кПа. Парциальное  давление  газов  атмосферного  воздуха  равно:

около 8 мм рт.ст. приходится на долю инертных газов. Зная  парциальное  давление  газа  и  его  процентное  содержание,  всегда  можно  найти  общее  давление  газовой  смеси и,  наоборот,  зная  давление  и  процентное  содержание  газа  в  смеси,  можно  рассчитать  парциальное  давление.

Водная  среда и ее свойства.

Влияние  водной  среды  на  организм Организм  человека  приспособлен  к  существованию  в  воздуш­ной  среде.  Пребывание  человека  под  водой  необычно,  т. к.  вода  по  своим  физическим  свойствам  значительно  отличается  от  воздуха:  в  ней  нет  газообразного  кислорода,  она  значительно  тяжелее  и  плотнее  воздуха,  имеет  большую  теплоемкость  и  высо­кую  теплопроводность.  Эти  особенности  создают  специфические  условия  при  погружениях  под  воду. Вода  в  775 раз  плотнее,  а  следовательно,  и  тяжелее  воз­духа.  Если  на  поверхности  Земли  человек  испытывает  давление,  равное  1 кгс/см 2,  то  на  глубине  всего  лишь 10 м  давление  удво­ится  и  будет  равным  2 кгс/cм 2. Тело,  погруженное  в  воду,  теряет  в  весе  столько,  сколько  весит  вытесненный  им  объем  воды  (закон  Архимеда). Вес  тела  человека  обычно  незначительно  больше  веса  объе­ма  вытесняемой  им  воды.  Человек  весом  80 кг  вытесняет  при  погружении  78…79 л  воды  и,  таким  образом,  в  воде  тело  чело­века  обладает  отрицательной  плавучестью,  равной  1…1,5 кгс.  Как  правило,  человек,  не  умеющий  плавать,  не  удерживается  на  поверхности  воды. Объем  водолаза,  одетого  в  водолазное  снаряжение,  увеличивается  на  30…60 л  (в  зависимости  от  типа  водолазного  сна­ряжения),  и  следовательно,  водолаз  будет  иметь  большую  поло­жительную  плавучесть.  Для  компенсации  (погашения)  этой  пла­вучести  используют  свинцовые  или  чугунные  грузы  (2 груза  по  16…18 кг  каждый).  При  этом  отрицательная  плавучесть  водолаза,  одетого  в  снаряжение,  в  воде  колеблется  от  5  до 10 кгс.  Под­водник,  одетый  в  изолирующее  снаряжение,  при  выходе  из  апл  не имеет грузов. Положительная плавучесть его составляет 7…8 кгс.  Это  обеспечивает  лучшие  условия  для  выхода  из  затонувшей  подводной  лодки  как  по  специальному  концу  от  пл  до  поверхности, так и при свободном всплытии, а  также  обеспечивает  возможность  удерживаться  на  плаву  после  выхода  на  поверхность  до  подхода  спасательных  средств. Кроме  силы  тяжести  и  силы  плавучести  на  водолаза  действуют  гидродинамические  силы, обусловленные  течением  воды,  и  различные  механические  силы.  Однако  основными  силами,  определяющими  положение  водолаза,  находящегося  в  воде,  являются  сила  тяжести  и  сила  плавучести.  Они  определяют  способность  водолаза  сохранять  в  воде  необходимое  положение  и  легко  возвращаться  к  нему  при  наклоне  в  любую  сторону. При  работе  под  водой  водолазу  приходится  принимать  самые  разнообразные  положения:  вертикальное,  на  коленях,  на  боку,  на  спине  или  животе.  Во  всех  случаях  водолаз  старается  придать  своему  телу  наиболее  устойчивое  и  удобное  для  выполнения  работы  положение.  Способность  удерживаться  в  воде  в  удобном  положении  называется  остойчивостью  водолаза.  Чтобы  достичь  остойчивого  положения,  нужно  грузы  и  аппарат  для  дыхания  расположить  на  теле  так,  чтобы  центр  тяжести  был  ниже  центра  плавучести  на  одной  вертикальной  линии  (см. рис. 6).

повышенное и пониженное давление окружающей газовой и водной среды

                                                                                      А                                                                                           Б

Рис. 6. 

Положение  водолаза  под  водой: А – неостойчивое;  Б – остойчивое;  ЦП – центр  плавучести  –  точка  приложения  силы  плавучести;  ЦТ – центр  тяжести  –  точка  приложения  силы  тяжести

Если  грузы  расположить  иначе,  водолазу  в  воде  будет  тру­дно  удерживать  равновесие  и  передвигаться  по  грунту. В  случае,  когда  под  водолазным  костюмом  воздух  скопится  около  нижней  части  туловища  или  ног,  водолаза  может  перевер­нуть  вверх  ногами  и  выбросить  на  поверхность.  Поэтому  перед  погружением  под  воду  или  перед  выходом  из  апл  в  специальных  костюмах  необходимо  тщательно  удалить  воздух  из-под  костюма  через  специальные  клапаны. Для  достижения  положительной расчетной  плавучести  под­водника  и  во  избежание  переворачивания  в  спасательный  гидро­комбинезон  подводника  вставляются  металлические  стельки. Это  обеспечивает  вертикальное  положение  подводника  при  всплытии. Под  водой  подводник  испытывает  разность  давлений  на  ниж­ние  и  верхние  участки  тела.  Эта  разность  тем  больше,  чем  вы­ше  рост  водолаза.  Нижние  конечности  обжимаются  сильнее  и,  следовательно,  хуже  снабжаются  кровью  и  больше  подвергаются  переохлаждению.  Отток  крови  от  верхних  участков  тела  умень­шается,  кровеносные  сосуды  переполняются  кровью,  что  приво­дит  в  некоторых  случаях  к  носовым  кровотечениям. Теплоемкость  воды  в  четыре  раза  больше  теплоемкости  воздуха,  а  теплопроводность  в  25 раз  больше.  В  холодной  воде  это  ведет  к  переохлаждению  водолаза. Для  предупреждения  тяжелых  последствий  время  пребывания  под  водой  человека  без  одежды  ограничивается  (см. табл. 15).

Таблица 15

Температура  воды,

Время  пребывания,мин

Пребывание в воде недопустимо

Если  время  пребывания  в  воде  превышает  приведенные  в  табл. 15  сроки,  это  влечет  за  собой  появление  «гусиной  кожи», мышечной  дрожи,  синюшности,  мышечных  болей,  затем  нас­тупает  окоченение  мышц,  потеря  голоса,  появляется  икота,  и  человек  теряет  сознание.  При  температуре  воды  ниже  18°С  погружение  без  гидрокомбинезона  недопустимо.  При  температуре  воды  12.°С следует  одевать  шерстяное  водолазное  белье  и  гидрокомбинезон. Осве­щенность  предметов  под  водой  зависит  от  толщины  слоя  воды,  от  высоты  стояния  солнца  и  угла  падения  солнечных  лучей,  а  также  от  рассеивания  света  растворенными  в  воде  веществами  и  взвешенными  частицами,  т. е.  от  прозрачности  воды. Прозрачность  воды  определяется  с  помощью  стандартного  диска  диаметром  30 см,  который  погружается  до  пределов  его  видимости. О прозрачности воды морей и  океанов  можно  судить  по  дан­ным  табл. 16.

Таблица 16

Название  морей

Прозрачность, м

  Саргассово  море

  Баренцево  море

  Средиземное  море

  Атлантический  океан  (тропики)

  Тихий  океан

  Индийский  океан

  Черное  море

  Каспийское  море

  Белое  море

  Балтийское  море

60…65

40…60

40…50

45…55

37…40

7…13

Острота  зрения  в  воде  понижается  в  100…200 раз. Если  между  глазом  и  водой  имеется  воздушная  прослойка,  то  преломляющая  способность  глаза  нарушается  незначительно  и  зрение  особенно  не  страдает,  но  предметы  кажутся  приподня­тыми  и  расположенными  ближе. Для  улучшения   видимости  под  водой  в  любом  типе  водолаз­ного  снаряжения  предусматривают  воздушную  прослойку  между  глазом  и  водой.  Для  улучшения  видимости  под  водой  в  темное  время  суток  и  на  глубине  применяют  подводные  электрические  светильники. Звук  в  воде  распространяется  со  скоростью  1400…1500 м/сек,  в  воздухе  –  со  скоростью  340 м/сек.  Орган, воспринима­ющий  звуковые  колебания,  у  человека  расположен  во  внутреннем  ухе, куда  звуковая  волна  может  попасть  двумя  путями:  путем  воздушной  проводимости  через  наружный  слуховой  проход  и  сис­тему  среднего  уха  и  путем  вибрации   костей  черепа.  На  поверх­ности  преобладает  воздушная  проводимость, под  водой  –  костная.  Поэтому  звук  под  водой  ослабляется:  удар  ключом  по  баллону  слышен  на  расстоянии  100…150 м.  Разница  во  времени  между  приходом  звука  в  правое  и  левое  ухо  очень  незначительна,  и  под  водой  трудно  определить  направление  звука  (ошибка  может  достигать  180°).

Биологическое действие газов на организм человека при повышенном давлении

Установлено,  что  биологическое  действие  газов  на  орга­низм  человека  зависит  от  величин  их  парциальных  давлений.  Изменения их  парциальных  давлений  имеют  существенное  значение  для  жизнедеятельности.  Рассмотрим  влияние  этих  газов  на  организм  человека. Азот  –  биологически индифферентный газ. В обычных условиях  азот  –  нейтральный  для  организма  газ.  Попадая  в  легкие  чело­века  при  дыхании,  он  не  вступает  в  химические  соединения  с  кровью  и  выделяется  из  организма  через  легкие. В  нормальных  условиях  в  организме  человека   растворен 1 л  азота.  При  повышении  давления  растет  парциальное  давле­ние  азота  и  в  организме  растворяется  его  дополнительное  ве­совое  количество. На  глубине  50…60 м  азот  вызывает  у  человека  нарушение  внимания  и  ослабление  памяти,  при  этом  нарушается  точная  ко­ординация  движений,  теряется  ориентировка  в  пространстве.  При  дальнейшем нарастании парциального давления, т. е. при погружении на большие глубины, появляется  веселость,  зрительные  и  слуховые  галлюцинации. При  погружении  на  еще  большие  глубины  от  азота  у  челове­ка  наступает  глубокий  сон  –  наркоз. Наибольшей  глубины  погружения  (123 м)  на  сжатом  воздухе,  в  котором  78%  азота, удалось  достичь  в  1936 году  советскому  водолазу  Медведеву. Француз  Фредерик  Дюма  в  1948 г.  погружался  на  глубину  93 м,  а  его  соотечественник  Морис  Фарг  достиг  глубины  120 м,  где  он  сделал  отметку.  Продолжая  погружаться  дальше,  Фарг  погиб  от  азотного  наркоза. Погружаться  на  глубины  более  50…60 м,  пользуясь  для  ды­хания  сжатым  воздухом, опасно.  Правилами  водолазной  службы  спуск  под  воду  на  глубины  свыше  60 м  в  аппаратах,  в  которых  для  дыхания  применяется  сжатый  воздух,  запрещается.  Для  пог­ружения  на  большие  глубины  используются  искусственно  приготов­ленные  газовые  смеси.  В  этих  смесях  азот  частично  или  полно­стью  заменяется  гелием,  наркотическое  действие  которого  про­является  на  глубинах  свыше  300 м. Кислород  –  биологически активный  газ.  В  организме  человека  кислород  вступает  в  соединение  с  особым  веществом  гемоглобином,  находящимся  внутри  эритроцитов.  С  током  крови  кисло­род  переносится  эритроцитами  ко  всем  тканям  тела,  где  происходит  обмен  между  кровью  и  тканями:  кровь  отдает  тканям  кислород,  идущий на  окисление  питательных  веществ,  а  отнимает  от  тканей  образовавшийся  в  них  углекислый  газ.  В  атмосферном  воздухе  содержится  примерно  20,9%  кислорода. Жизнь без кислорода невозможна. Внезапный  перерыв  в  сна­бжении организма человека кислородом или даже уменьшение пос­тупления кислорода к тканям могут привести к тяжелому  состоя­нию,  называемому  кислородным  голоданием. Уменьшение  процентного  содержания  кислорода  во  вдыхае­мом  атмосферном  воздухе  на  1…2%  человек  практически  не  ощу­щает.  Если  содержание  кислорода  в  воздухе  уменьшается  до  18%,  наступает  кислородное  голодание. Чистый  кислород  оказывает  на  организм  человека  отравляю-щее  действие.  Чем  больше  глубина,  тем  сильнее  оно  выражено. Кислород  –  сильный   окислитель.  При  дыхании  чистым  кисло­родом  дыхательные  пути  разрушаются.  Затем  присоединяется  ин­фекция  и  наступает  воспаление  легких.  Это  так  называемая  ле­гочная  форма  кислородного  отравления. Установлено,  что  при  дыхании  чистым  кислородом  при  нор­мальном  давлении  через  2…3 суток  у  человека  возникает  воспа­ление  легких.  При  повышении  давления  растет  парциальное  дав­ление  кислорода  и  соответственно  увеличивается  токсическое,  т. е.  отравляющее,  действие  кислорода,  а  время  наступления  отравления  сокращается. Если  человек  будет  дышать  кислородом, парциальное  дав­ление которого  превышает  3 ат,  возникает  судорожная  форма  кислородного  отравления.   Воспаление  легких  при  этом  не  успевает развиться,  т. к.  кислород,  быстро  растворяясь  в  мозго­вой  ткани,  вызывает  бурные  окислительно-восстановитель­ные  процессы,  что  влечет  за  собой  полное  нарушение  функции  коры  головного  мозга  и сопровождается общими судорогами. По своему внешнему проявлению  кислородные  судороги  напоминают  эпи­лептический  приступ.   При  продолжающемся  токсическом  действии кислорода дыхание прекращается, сердце  останавливается  и  наступает  смерть.  По  этой  причине  в  кисло­родных  аппаратах,  в  соответствии  с  правилами  водолазной  службы,  на  чистом  кис­лороде  можно  погружаться  лишь  на  глубины  до  20 м  и  находиться  под  водой  не  более  20 мин. В  аварийных  отсеках  пл  при  создании  противодавления  повышается  и  парциальное  давление  кислорода,  что  существен­но  влияет  на  работоспособность  и  продолжительность  жизни  лич­ного  состава. Углекислый  газ – также биологически активный газ. В  атмосферном  воздухе  углекислого  газа  находится  немного  –  всего  0,03%.  В  отсеках  пл  количество  углекислого  газа  может  доходить  до  1%,  1,5%  и  даже  больше. Углекислый  газ  при  концентрации  его  во  вдыхаемом  возду­хе  до  1%  существенного  влияния  на  организм  человека  не  ока­зывает. Повышение  концентрации  углекислого  газа  в  отсечном  воз­духе  до  3%  и  более  приводит  к  острому  отравлению. Поэтому  на  подводной  лодке  необходимо  правильно  исполь­зовать  средства  восстановления  воздуха  в  отсеке,  не  допус­кать  опасных  концентраций  углекислого  газа. В  аварийных  отсеках  пл  при  поступлении  забортной  воды  и  сжатии  отсечного  воздуха  парциальное  давление  углекислого  газа  сильно  повышается  и,  следовательно,  усиливается  его  ток­сическое  действие. Чтобы  избежать  вредного  влияния  на  организм  высоких  парциальных  давлений  азота,  кислорода  и  углекислого  газа,  перед  повышением  давления  в  отсеке  пл  необходимо  включаться  в  изо­лирующие  дыхательные  аппараты. Газы,  в  отличие  от  жидкостей,  обладают  малой  теплопро­водностью.  Они  являются  хорошими  тепловыми  изоляторами.  Теп­лопроводность  газов  возрастает  с  увеличением  их  температуры,  но  она  не  зависит  ни  от  давления,  ни  от  плотности  газов. Теплопроводность  различных  газов  сильно  отличается  друг  от  друга.  Если  теплопроводность  воздуха  принять  за  еди­ницу,  то  теплопроводность  гелия  в  6,18  раза  больше,  т. е.  при  дыхании   газовыми  смесями,  содержащими  гелий,  организм  быстрее  будет  охлаждаться  окружающей  средой.

Насыщение и рассыщение организма человека индифферентными газами. Действие повышенного давления на организм.

  Известно,  что  всякий  газ,  приведенный  в  соприкосновение  с  жидкостью,  будет  растворяться  в  ней.  При  данной  температуре  растворимость  газов  прямо  пропорциональна  давлению.  Растворе­ние  газа  в  жидкости  будет  происходить  до  тех  пор,  пока  давле­ние  газа  в  жидкости  не  сравняется  с  давлением  его  над  жидкостью. Если  в  жидкости  растворяется  одновременно  несколько  га­зов,  то  растворение  каждого  из  них  происходит  независимо  друг  от  друга.  В  этом  случае  каждый  газ  растворяется  пропор­ционально  величине  его  парциального  давления  в  данной  газо­вой  смеси.  Растворимость  газов  зависит  также  от  химической  природы  газа,  его  температуры  и  от  самого  растворителя.  Нап­ример,  в  масле  и  в  воде  газы  растворяются  по-разному. Однако  объем  растворенного  газа  не  зависит  от  давления,  т. к.  по  закону  Бойля-Мариотта  объем  газа  обратно  пропор­ционален  его  давлению.  Отсюда  следует,  что  объем  газа,  раст­воренного  в  крови,  будет  одинаков,  независимо  от  того,  дышит  человек  воздухом  под  давлением  в  1 атм  или  3 ата.  Весовое  же  количество  растворенного  газа  будет  изменяться. При  погружении  водолаза  на  глубину  20 м  он  будет  испы­тывать  давление  в  3 ата.  Объем  растворенного  в  организме  газа сразу  уменьшится.  Этот  дефицит  газа  будет  пополняться  из крови, а в крови  –  из легких. Подобный переход  газа  продолжается до  тех  пор,  пока  не   установится  начальный  объем  насы­щения. В  этот  момент  общий  вес  растворенного  газа  будет  в  три  раза больше,  чем  при  дыхании  на  поверхности. При нормальном атмосферном давлении кислород, растворен-ный  в  крови,  быстро  усваивается  тканями,  углекислого  газа растворяется мало. В тканях растворяется большое  количество  азота.  В  организме  человека,  вес  которого  70 кг,  постоянно  растворено  около  1 л  азота.  При  повышении  давления  (например,  при  спуске  под  воду  на  значительную  глубину)  в  тканях  организма  растворяется  дополнительное  количество  азота.  В  случае  относительно  короткого  пребывания  под  давлением  ткани  не  успевают  полностью  насытиться  азотом.  В  покое  насыщение  идет  медленно,  при  физической  работе  –  быстрее.  Насыщение  зависит  также  от  температуры  воды  и  физических  свойств  организма  водолаза. При  длительном  пребывании  под  повышенным  давлением,  особенно  при  высоких  давлениях  (более  5…6 ат),  в  организме  растворяется  значительное  количество  азота.  Этот  процесс  называется  насыщением. Если  окружающее  давление  постепенно  уменьшать,  то  растворенный  газ  будет  выделяться  из  организма,  т. е.  произойдет рассыщение организма  от  избыточного  растворенного  газа.  Газ  при  этом  удаляется  за  счет  диффузии  через  легкие  с  выдыхаемым  воздухом. В легких парциальное давление кислорода высокое (105 мм рт.ст.),  а в венозной крови, поступающей в легкие,  –  низ­кое (37 мм рт.ст.). Кислород  свободно  переходит  из  альвеол  в  кровь  вследствие  разности  парциальных  давлений.  Зато  парциальное  давле­ние  углекислого  газа  в  крови  выше  (48 мм   рт. ст.),  чем  в  аль­веолярном  воздухе,  где  оно  составляет  41,8 мм  рт. ст.  Углекислый  газ  вследствие  этого  покидает  кровь  и  переходит  в  альве­олы.  Из  альвеол  он  легко  удаляется  во  время  выхода.  Проника­ющая  способность  углекислого  газа  очень  высокая.  Она  в  10 раз  больше,  чем  проникающая  способность  кислорода. В  тканях  организма,  вследствие  разности  парциальных  да­влений,  кислород  из  крови  поступает  к  клеткам,  а  кровь  насы­щается  углекислым  газом  –  конечным  продуктом  обмена  веществ. Находясь  на  поверхности  земли,  человек  испытывает  практически  одинаковое  давление  воздуха  на  все  участки  тела.  При  погружении  в  воду  давление  воды  на  участки  тела  будет  различ­ным. Для  человека  среднего  роста  (170 см)  разность  давлений  столба  воды  на  верхние  и  нижние  участки  тела  составит  около 130 мм рт.ст. Отток  крови  из  участков,  лежащих  выше  сердца,  будет  затруднен;  от  нижних  конечностей  кровь  будет  оттекать  легко,  т. к.  давление  столба  воды  будет  выжимать  кровь  по  направ­лению  к  сердцу. Нагрузка  на  сердце  увеличивается,  поэтому  погружения  под  воду  разрешаются  только  людям  со  здоровым  сердцем. Не  весь  воздух,  попадающий  в  дыхательные  пути,  участву­ет  в  процессе  газообмена  между  легкими  и  кровью.  В  дыхатель­ных  путях  воздух  очищается,  нагревается  и  увлажняется,  но  непосредственного  газообмена  в  дыхательных  путях  не  происхо­дит.  Это  так  называемый  физиологический  объем  вредного  пространства.  Для   каждого   человека  он  постоянен  и  равен  140 см 3. Если  спуски  под  воду  производятся  в  снаряжении,  то  к  физиологическому вредному пространству  добавляется  аппаратный  объем  вредного  пространства.   В  современных  аппаратах  он  сни­жен  до  минимума. Дыхательные  пути  человека  создают  определенное  сопротивление  току  воздуха.  У  здорового  человека  эта  величина  столь  мала,  что  практически  не  учитывается. С  ростом  давления  увеличивается  плотность  воздуха  и  соп­ротивление  дыханию. Например,  на  глубине  20 м  сопротивление  дыханию  увели­чивается  вдвое.  У  нетренированных  людей  длительное  пребывание  под  водой  вызывает  утомление  грудных  мышц. Сопротивление  дыханию  создает  и  сам  дыхательный  аппа­рат.  Нормально  отрегулированный  дыхательный  аппарат  имеет  сопротивление  20…50 мм  вод. ст.  При  повышенном  давлении  физиологические  функции  изменяются:  дыхание  становится  реже.  Это  объясняется  тем,  что  парциальное  давление  кислорода  высокое,  поэтому  необходимости  в  усиленной  его  транспортировке  нет. В  организме  человека  имеется  ряд  полостей  (система  сред­него  уха  и околоносовые пазухи),  которые  содержат  воздух  и  соединяются  с  атмосферой  с  помощью  каналов.  Если  эти  каналы  проходимы,  то  при  повышении  окружающего  давления  в  этих  воздухоносных  полостях  также  создается  давление,  равное  окружаю­щему  давлению.  Водолаз  или  подводник  при  этом  никаких  непри­ятных  ощущений  не  испытывает  и  могут  легко,  в  течение  2…3 мин,  осуществить  переход  от  атмосферного  давления  до  давле­ния  7…8 ат. Если  каналы,  соединяющие  воздухоносные  полости  с  атмос­ферой,  непроходимы,  давления  в  воздухоносных  полостях  не  соз­дается.  Наступает  одностороннее  смещение  тканей,  вследствие  чего  появляются  сильные  боли  в  ушах  и  надбровных  дугах. Аналогичную  картину  можно  наблюдать,  если  полость  боль­ного  зуба  неправильно  запломбирована:  под  пломбой  остается  полость,  не  соединяющаяся  с  атмосферой.  При  повышении  давле­ния  в  этом  случае  также  происходит  одностороннее  смещение  тка­ней  и  появляется  сильная  зубная  боль. При  остром  насморке  каналы,  соединяющие  воздухоносные  полости  с  атмосферой, воспаляются  и  становятся  труднопроходи­мыми.   Погружаться  под  воду  при  остром  насморке  не  следует. После  перенесенных  гриппа,  ангины,  катара  верхних  ды­хательных  путей  наблюдается  частичная  непроходимость  каналов,  соединяющих  воздухоносные  полости  с  атмосферой. При  погружении  под  воду  у  лиц,  имеющих  частичную непро­ходимость  каналов,  может  появиться  «надавливание»  на  ухо или околоносовые пазухи. Устраняется  это  выравниванием  давления  в  воздухоносных полостях  с  окружающим  давлением.  Для  этого  необходимо  глотать  слюну  или  воздух,  смещать  вбок  выдвинутую  вперед  нижнюю  че­люсть,  энергично  делать  выдох  при  закрытом  рте  и  зажатом   носе.   Если  это  не  помогает,  нужно  подняться  на  1,5…2 м   и  снова  по­пытаться  выравнить  давление.  Если  это  не  удается,  следует  выйти  на  поверхность. Пребывание  в  атмосфере  повышенного  давления  сопровожда­ется  ослаблением  слуха.  Хорошо  известно  также,  что  голос  под  повышенным  давлением  резко  изменяется.  Он  приобретает  носовой  оттенок, т. к.  изменяется  давление  в  воздухоносных  полостях  носоглотки. Это  следует  учитывать  при  отдаче  приказаний  в  аварийных  отсеках  пл  под  повышенным  давлением  и  особенно  при  включении  на  дыхание  в  изолирующие  дыхательные  аппараты. Команды  нужно  произносить  медленно,  с  паузами  между  сло­вами,  четко  и  внятно.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *