Свойства газов и газовых смесей, применяемых для водолазных спусков

Во время пребывания в гипербарической воздушной среде и после окончания спуска на электрокардиограмме выявляются синусовая аритмия, иногда экстрасистолия, некоторые другие отклонения. Полное восстановление изменений показателей сердечно-сосудистой системы происходит в течение первых часов или первых двух суток после окончания спусков.

Многие исследователи считают, что профессия водолаза связана с повышенным риском «изнашивания» сердечно-сосудистой системы и развития раннего поражения миокарда в форме кардиосклероза. Данные освидетельствований водолазов показывают, что эти опасения небезосновательны, поскольку у водолазов заболевания сердечно-сосудистой системы встречаются значительно чаще, чем улиц других профессий.

Влияние сжатого воздуха на систему пищеварения

В период пребывания под давлением водолазы часто предъявляют жалобы на сухость во рту, что связано с угнетением функций слюнных желез. Отмечается снижение секреторной функции желудка на пищевые раздражители при некотором возрастании кислотности желудочного сока, хотя дебит-час свободной соляной кислоты остается ниже исходных данных. В связи с этим переваривание белков, жиров и углеводов в условиях гипербарии ухудшается, что отмечается также и после окончания декомпрессии. Угнетение секреторной деятельности и пищеварения связано главным образом с нарушением нервно-рефлекторной фазы секреции.

Наблюдается также снижение секреции кишечного сока, сопровождающееся некоторым увеличением его переваривающей силы. В условиях повышенного давления отмечается некоторое усиление моторной функции желудочно-кишечного тракта, что выражается повышением тонуса желудка и кишечника, а также усилением их опорожнения.

При проведении декомпрессии расширение газов в желудке и кишечнике вызывает усиление перистальтики, а также явления метеоризма. В связи с этим водолазам в период спусков не рекомендуется употреблять в пищу продукты, богатые клетчаткой и вызывающие усиленное газообразование (горох, фасоль, квашеную капусту и др.).

В условиях повышенного давления и после окончания спуска увеличивается спонтанное желчеотделение при некотором снижении концентрации желчи.

Выраженность указанных изменений находится в зависимости от величины давления и продолжительности воздействия, а их нормализация наступает в течение 2-3 сут после спуска.

Влияние сжатого воздуха на выделительную систему

Практика водолазных спусков свидетельствует о том, что в период пребывания под повышенным давлением и в течение некоторого времени после окончания спуска отмечается усиление диуреза. Отмечено положительное влияние повторных спусков на адаптацию выделительной системы к повышенному давлению.

Влияние сжатого воздуха на обмен веществ и энергии

Снижение газообмена приводит к изменению транспорта газов кровью, уменьшению потребления кислорода тканями, замедлению выведения и накоплению СО2 в организме. В свою очередь, это приводит к угнетению окислительно-восстановительных процессов и появлению в организме недоокисленных продуктов.

Со стороны углеводного обмена отмечаются умеренная гипергликемия, значительное увеличение содержания молочной кислоты. Эти сдвиги связаны в основном с угнетением окислительно-восстановительных процессов и переходом к анаэробному окислению углеводов и приводят к значительному снижению энергообмена и физической работоспособности.

Изменения обмена белков проявляются некоторым повышением содержания общего белка крови. Увеличивается остаточный азот крови, существенно уменьшается выделение общего азота с мочой. Это может свидетельствовать о нарушении окисления белков.

В 1,5-2 раза повышается содержание общих липидов, в крови появляются свободные жирные кислоты. Холестерин изменяется разнонаправленно, но чаще в сторону повышения. Значительно возрастает концентрация билирубина, что свидетельствует о нарушении функции клеток печени и о повышенном разрушении эритроцитов.

Для водно-солевого обмена в условиях повышенного давления характерно некоторое уменьшение количества плазмы, концентрации калия, натрия и кальция в крови, а также увеличение их содержания в моче, что можно объяснить усилением почечного кровотока.

Изучение витаминного обмена показало, что при воздействии повышенного давления воздуха уменьшается экскреция аскорбиновой кислоты, повышается выведение витаминов группы В. Указанные изменения витаминного обмена свидетельствуют о необходимости профилактической витаминизации водолазного состава и медицинского персонала, подвергающихся воздействию повышенного давления.

Теплоемкость газов

Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул в макроскопических телах.

Теплоемкость любого вещества определяется количеством тепла, потребным для нагревания массовой единицы этого вещества (например, 1 кг) на 1°С (или на 1К). Этот коэффициент называется удельной теплоемкостью. Теплоемкость тела, рассчитанная на моль вещества, называется молярной теплоемкостью.

У газов различают теплоемкость при постоянном давлении (Ср); когда при нагревании увеличивается объем данного количества газа, и теплоемкость при постоянном объеме (СV); когда возрастает давление газа.

Теплоемкость данного газа при постоянном давлении больше, чем его теплоемкость при постоянном объеме: Ср > СV. Это зависит от того, что всякий газ, расширяясь, совершает определенную работу. На это и уходит часть энергии в виде тепла.

Молярная теплоемкость при постоянном объеме для одноатомных (инертных) газов (гелия, неона, аргона и др.) равна 3 кал (СV = 3 кал/град). Это значит, что для нагревания 1 моля одноатомного газа на 1°С нужно затратить при постоянном объеме 3 калории. Теплоемкость одноатомных газов при постоянном давлении равна 5 кал (Ср = 5 кал/град), т.е. для нагревания 1 моля одноатомного газа на 1°С нужно затратить при постоянном давлении 5 калорий.

Для двухатомных газов (водород, кислород, азот и др.) теплоемкость при постоянном объеме Cv = 5 кал/град, а при постоянном давлении Ср = 7 кал/град. Из этого следует различная удельная теплоемкость разных газов.

Удельные теплоемкости газов

В системе СИ теплоемкость измеряется в джоулях на кельвин (Дж/К), а удельная теплоемкость - в джоулях, деленных на килограмм, умноженный на кельвин: Дж/(кг . К). Джоуль равен работе силы 1 Н, перемещающей тело на расстояние 1 м в направлении действия силы.

1 кал = 4,1868 Дж. Отношение Дж/К равно теплоемкости системы, температура которой повышается на 1 К при подведении к системе количества теплоты, равной 1 Дж. Старая единица удельной теплоемкости переводится в систему СИ следующим образом:

1кал/(г . оС) =4,1868 Дж. Отношение Дж/К равно теплоемкости системы, температура которой повышается на 1 К при подведении к системе количества теплоты, равной 1 Дж. Старая единица удельной теплоемкости переводится в систему СИ следующим образом: 1 кал/г(г . оС) = 4, 1868 Дж/(кг . К). Перевод молярной теплоемкости в систему СИ: 1кал/(моль . °С) = 4,1868 Дж/(моль . К).

Теплопроводность газов

Теплопроводность - это молекулярный перенос теплоты в сплошной среде, обусловленный наличием градиента температуры. Иначе говоря, это перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия частиц. В соответствии с законом Фурье количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, обычно пропорционально градиенту температуры.

Теплопроводность газов (способность проводить тепло) характеризуется коэффициентом теплопроводности л, ккал /м х ч х град, или ккал/см х с х град.

Значения коэффициента теплопроводности при нормальном атмосферном давлении

В системе СИ теплопроводность измеряется в ваттах на метр-кельвин. 1 Вт/(м•К) равен теплопроводности вещества, в котором при стационарном режиме с поверхностной плотностью теплового потока 1 Вт/м2 устанавливается температурный градиент 1 К/м. 1 килокалория на метр-час-градус = 1,1630 Вт/(м •К). 1 килокалория на сантиметр-секунду-градус = 4,1868 Вт/(м•К).

По сравнению с жидкостями газы имеют не только малую теплоемкость, но и малую теплопроводность, поэтому они являются хорошими теплоизоляторами.

Количество тепла, перенесенное путем теплопроводности, зависит от температуры, площади, через которую происходит передача, и времени. Теплопроводность газов возрастает с температурой, но она не зависит ни от давления, ни от плотности газа. В то же время повышение давления вызывает некоторое увеличение скорости переноса тепла путем конвекции (перемешивания газа), что имеет важное значение для водолазной практики. Теплопроводности различных газов сильно различаются между собой. Например, если условно принять коэффициент теплопроводности воздуха за единицу, то коэффициент теплопроводности гелия будет в 6,18 раза больше теплопроводности воздуха.

Высокая по сравнению с воздухом теплопроводность гелия заставляет применять специальные средства обогрева водолазов, выполняющих спуски с использованием для дыхания кислородно-гелиевых или кислородно-азотно-гелиевых смесей.

Влияние сжатого воздуха на тепловое состояние

Организм человека поддерживает постоянную температуру тела, отличающуюся от внешней среды, на что специально расходуется энергия метаболических процессов. В плане терморегуляции организм может быть разделен на две части: сердцевину и оболочку. Сердцевина - это внутренние органы, ткани и среды, где поддерживается постоянная температура в узком диапазоне около 37 °С (пределом переносимости холода является снижение ректальной температуры на 2-3 °С). Оболочка представляет собой кожные покровы, подкожную клетчатку, мышечный слой, ткани конечностей, где тепло проводится от центра к периферии по тканям и с током крови, осуществляя тепловой обмен организма с внешней средой, как правило, холодной. В отличие от кожных покровов через дыхательные пути происходит не потеря тепла из центрального кровотока, а кондиционирование - обогрев и увлажнение выдыхаемого воздуха. Тепловой поток «организм - внешняя среда» является смешанным, постоянные компоненты его составляют конвекция, включающая теплопроведение (30 % от общих теплопотерь), тепловая радиация (45 %) и испарение жидкости (25 %). Конвекция, радиация и испарение с кожных покровов осуществляются непосредственно, а конвекция и испарение с воздухоносных путей и легких - через посредство акта дыхания. В обычных условиях дыхательный компонент потери тепла составляет 5-6 % от общих теплопотерь организма и достигает 104-116 Вт.

В результате повышения охлаждающего действия гипербарической среды комфортный для условий нормального давления диапазон температур сдвигается в сторону более высоких значений температуры. В случае отсутствия мероприятий по нормализации теплового состояния человека (коррекции температуры гипербарической среды или использования адекватной одежды) повышение теплопотерь с кожных покровов приводит к снижению температуры, в первую очередь конечностей. Возрастает градиент температуры кожи и ректальной температуры, что приводит к повышенному отводу тепла от внутренних органов и тканей к наружной оболочке. Определенную роль в динамике процесса охлаждения организма играют развитие жирового покрова, теплопроводность которого в 2 раза ниже мышечной, и интенсивность реакций периферических сосудов. Охлаждение внутренних органов существенно нарушает тепловой баланс организма и требует для согревания включения механизмов повышения теплопродукции. Под давлением значительно возрастают конвекционные потери с кожных покровов и даже при подогреве газовой среды, снижающем потери за счет радиации и испарения, общие теплопотери все же возрастают.

Особые соотношения создаются в дыхательной системе. Если в нормальной среде потери тепла за счет испарения приближаются к конвекционным теплопотерям, то в гипербарической среде начинают преобладать потери тепла конвекцией. Возрастает также общая доля теплопотерь с дыханием.

В ответ на охлаждение организма в гипербарической среде развиваются приспособительные реакции. Непосредственный физиологический ответ организма на охлаждение тела - сужение кожных сосудов. В результате этой реакции создается относительная тепловая изоляция организма от внешней среды. Механизмы тепловой изоляции развиты неравномерно в разных частях тела. Первыми реагируют сосуды конечностей, и благодаря тому, что глубокие вены дублируют поверхностные, беспрепятственный отток крови сохраняется и при спазме поверхностных сосудов. Сосуды туловища сужаются в меньшей степени, что обусловливает большую потерю тепла. Сосуды головы практически не сужаются, и относительна2?местная потеря тепла здесь самая большая.

Однако, несмотря на глубокое охлаждение конечностей при определенных диапазонах температур внешней среды, центральная масса тела (сердцевина) остается теплой. Если же защитная сосудистая реакция оказывается недостаточной и температура головы и сердцевины туловища понижается, то организм может запустить второй приспособительный механизм - повышенный мышечный термогенез. Возрастает сократительная активность скелетных мышц, что проявляется в холодовом треморе (холодовой дрожи). Включение механизма термогенеза приводит к росту обшей теплопродукции организма в 2-5 раз: от 45-70 до 115-175 Вт/м2 . оС.

Развивающиеся процессы направлены на то, чтобы восстановить общий тепловой баланс организма, компенсируя возросшие теплопотери через кожные покровы и дыхательные пути.

Растворимость газов в жидкостях

Известно, что всякий газ, приведенный в соприкосновение с жидкостью, будет в ней растворяться. По закону Генри растворимость в жидкостях прямо пропорциональна приданной температуре давлению (при отсутствии химического взаимодействия). Если в жидкости (воде, крови и т.д.) растворяется одновременно несколько газов, то растворение каждого из них происходит независимо друг от друга пропорционально величине его парциального давления в данной газовой среде. Следовательно, растворение газа вжидкости зависит от величины давления газа над жидкостью. Оно будет происходить до тех пор, пока давление газа в жидкости не станет равным его давлению над жидкостью. Кроме того, количество растворенного в жидкости газа и коэффициент растворимости зависят от химической природы газа и его температуры. Коэффициентом растворимости называется количество газа (см3), измеренного при 0°С и 760 мм рт.ст., которое может раствориться в 1 см3 (1 мл) жидкости при данной температуре. Так, например, в 1 см3 воды при давлении кислорода в 1 кгс/см2 и температуре 40°С растворяется 0,0231 см3 кислорода. Поскольку в атмосферном воздухе содержится около 21 % кислорода (парциальное давление 159 мм рт.ст.), количество кислорода, растворенного в 1 см3 воды в этих условиях составит:

см3 в 1 см3 воды.

Растворимость газов зависит также от вида растворителя. Так, например, установлено, что один и тот же газ по-разному растворяется в воде и в масле. Отношение количества газа, растворенного в масле, по отношению к его количеству, растворенному в воде, называется коэффициентом распределения, жиро-водным коэффициентом или по фамилиям авторов установления этой закономерности - овертон-мейеровским коэффициентом.

Значение коэффициентов растворимости различных газов и коэффициентов распределения позволяет ориентировочно узнать, как тот или иной газ может раствориться в различных тканях организма человека, находящегося в условиях повышенного давления газовой среды.

Сравнивая коэффициенты растворимости гелия, азота и аргона, можно видеть, что гелия должно растворяться в жидких средах меньше, чем азота. Кроме того, гелий в меньшем количестве по сравнению с азотом переходит из крови в ткани вследствие меньшего коэффициента распределения. Аргон растворяется в жидкостях вдвое больше азота, еще больше различие их растворимости в отношении жировой ткани.

Коэффициенты растворимости газов в различных жидкостях при температуре 38 °С.

Из таблицы следует, что в каждом литре крови при температуре 38оС и давлении 1 кгс/см2 может раствориться 23 см3 кислорода, 470 см3 углекислого газа, 14,9 см3 водорода, и 13 см3 азота.

С увеличением температуры растворимость газов уменьшается

Объем растворенного в организме газа будет одинаков независимо от того, дышит человек воздухом под давлением 1 или 3 кгс/см2. Массовое же количество газа будет увеличиваться пропорционально величине давления. Например, ткани, насыщенные азотом в обычных условиях соответственно его парциальному давлению в атмосферном воздухе, содержат 0,0146 см3 азота на 1 г ткани. При погружении водолаза на глубину 20 м он будет дышать воздухом под давлением 3 кгс/см2 . Тогда объем газа, растворенный в организме, сразу уменьшается на 1/3, т.е. до 0,005 см3 на 1 г. Этот дефицит газа будет пополняться из крови, а в крови - из легких. Такой переход газа будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнут начальный объем насыщения, т.е. 0,0146 см3 . В этот момент окажется, что общая масса растворенного азота (или его объем, приведенный к нормальному давлению) будет в 3 раза больше, чем при дыхании в условиях нормального давления. Для такого относительно полного насыщения газом требуется 5-6 ч, хотя процесс насыщения, экспоненциально замедляясь, продолжается еще 1 - 3 сут. При растворении газа в жидкости объем ее незначительно увеличивается. При растворении одного объема кислорода или водорода под давлением 1 кгс/см2 объем воды увеличится на 0,001 часть своего первоначального объема. При растворении одного объема азота объем воды увеличится на 0,0015, а углекислого газа - на 0, 0013 первоначального объема.

При уменьшении давления или повышении температуры газ, растворенный в жидкости и тканях, будет снова выделяться из нее.

Насыщение и рассыщение организма азотом

При существовании человека в земных условиях жидкости и ткани его организма насыщены азотом, кислородом, углекислым газом и в меньшей степени другими газами. При нормальном атмосферном давлении во всех тканях организма, человека со средней массой тела (70 кг) содержится около 1000 см3 растворенного азота. При повышении окружающего давления, сопровождающемся ростом парциального давления того или иного индифферентного газа (в частности, азота), этот газ начинает растворяться в жидких средах и тканях организма. Растворение газа, иначе называемое процессом насыщения, будет происходить до тех пор, пока не установится динамическое равновесие между парциальным давлением данного индифферентного газа в альвеолярном воздухе и напряжением этого газа в растворенном состоянии в тканях организма. Основу процесса насыщения составляют физические законы растворимости газа в жидкости, т.е. коэффициент растворимости газа в жидкости, скорость диффузии, разность (или отношение) между величиной парциального давления данного газа над жидкостью и напряжением его в растворе, а также условия контакта газа с жидкостью. Переход молекул газа в раствор происходит путем обычной диффузии, дополненной активным физиологическим переносом газа с током крови. Каждый указанный параметр накладывает отпечаток на интенсивность процесса насыщения во времени и на количественную сторону этого сложного процесса.

Процесс насыщения организма индифферентным газом, как и обратный процесс рассыщения, весьма продолжителен. Считается, что сроки полного насыщения организма могут достигать 2 - 3 сут. Путь, который проделывают молекулы индифферентного газа из внешней среды в организм при компрессии, может быть разделен на следующие этапы: альвеолярный воздух > кровь (капилляры малого круга) > кровь (капилляры большого круга) > межтканевая жидкость > клеточные элементы. При декомпрессии этот процесс идет в обратном направлении.

Схематично процесс насыщения организма протекает в определенной последовательности. Вдыхаемый индифферентный газ, парциальное давление которого превышает его напряжение в тканях, поступает в легкие, диффундирует через стенки альвеол, растворяется в артериальной крови, транспортируется кровью к тканям и через капиллярную стенку диффундирует в ткань. Освобожденная от избыточно растворенного индифферентного газа кровь по венозной системе возвращается в легкие, где вновь насыщается индифферентным газом. Весь процесс насыщения идет путем диффузии индифферентного газа из зоны более высокого парциального давления в легких в зону более низкого напряжения в тканях. С каждым новым кругооборотом крови ткани сильнее насыщаются индифферентным газом и постепенно их насыщение становится равным парциальному давлению индифферентного газа во вдыхаемой газовой смеси.

В целях предупреждения декомпрессионной болезни подъем водолазов с глубины на поверхность производится по специальным режимам декомпрессии.

Режимы составлены таким образом, что скорость снижения давления во времени обеспечивает в каждый отдельный момент декомпрессии удержание избыточно растворенного в крови и тканях индифферентного газа в состоянии пересыщенного раствора без образования газовых пузырьков. При спусках водолазов с использованием для дыхания сжатого воздуха применяются режимы декомпрессии.

Продолжительность декомпрессии по указанным режимам зависит от глубины спуска, времени пребывания водолаза на грунте и тяжести работы. Чем выше эти показатели, тем продолжительнее время декомпрессии. В случае кратковременного пребывания водолаза на грунте может производиться безостановочный подъем на поверхность .

При неадекватно быстрой декомпрессии в организме может возникнуть декомпрессионная болезнь - комплекс патологических процессов в результате образования свободного газа в тканях из-за их пересыщения индифферентными газами.

Глубина погружения и допустимое время пребывания на грунте при дыхании сжатым воздухом, позволяющие осуществлять безостановочный подъем со скоростью 6 м/мин

Насыщение организма кислородом

При спусках водолазов под воду или в барокамере с использованием для дыхания воздуха на организм водолаза помимо повышенного парциального давления азота действует также повышенное парциальное давление кислорода.

Примечание. При расчетах парциального давления азота воздуха обычно учитывают суммарное процентное содержание газов в воздухе за вычетом кислорода (100 - 20,9 = 79%).

Ежеминутно через альвеолы при дыхании воздухом проходит 250-350 мл кислорода в состоянии покоя и до 4500-5000 мл во время работы. При пребывании в воздушной среде в условиях нормального давления насыщение кислородом гемоглобина не достигает 100 %, а колеблется между 90,5 и 99,9 % вследствие шунтирования венозной крови в сосудах легких. Однако достаточно повысить парциальное давление кислорода во внешней среде на 0,1 кгс/см2 чтобы гемоглобин стал полностью насыщенным кислородом. В процессе водолазного спуска поступление кислорода в организм происходит не только с помощью оксигемоглобина, но также за счет значительного дополнительного физического растворения кислорода в плазме крови. Этот процесс осуществляется в зависимости от величины парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе (закон Генри - Дальтона). Таким образом, дополнительное поступление кислорода в организм в гипербарических условиях происходит так же, как и транспорт кровью индифферентных газов. Однако главным и весьма существенным отличием динамики распределения кислорода в организме является тот факт, что кислород постоянно потребляется в клеточных структурах организма и обратно из них в кровь не поступает (исключение из этого правила возможно в условиях снижения давления).

Известно, что 1 г чистого гемоглобина крови связывает 1,39 см3 кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. При содержании в 1 л крови 150 г гемоглобина в химической связи с ним находится 201 см3 О2, а в 5 л крови -1005 см3. Физически растворенного кислорода в 1 л крови содержится всего 3 см3 а в 5 л - 15 см3. Учитывая то, что потребление кислорода человеком в покое составляет 225-250 см3 в 1 мин, физически растворенного кислорода для его доставки тканям явно недостаточно, а на долю гемоглобина приходится доставка не менее 210-253 см3 в минуту.

При повышении парциального давления кислорода во внешней среде изменяется кислородный режим организма. При парциальном давлении кислорода 3 кгс/см2, т.е. при повышении его содержания во внешней среде в 15 раз по сравнению с воздухом, количество растворенного в плазме кислорода достигает 6 об.% (15 см3 . 15 = 225 см3), что соответствует артериовенозной разнице и обеспечивает потребности организма без участия оксигемоглобина, который перестает диссоциировать. Пребывание в гипероксической среде приводит к увеличению напряжения кислорода в жидких средах организма: плазма крови - межтканевая жидкость - внутриклеточная среда. Кислородная емкость жидких сред увеличивается, поскольку возросший кислородный поток из крови превышает потребление кислорода в тканях. Венозная кровь артериализуется. Соотношение поступления кислорода и его потребления в разных тканях организма варьирует весьма значительно.

Процесс проникновения кислорода из внешней среды в организм человека физиологически организован посредством систем внешнего дыхания, кровообращения, крови и тканевого дыхания так, чтобы избежать кислородного голодания при возможных условиях и формах деятельности организма. В отличие от гипоксии гипероксия является новым биологическим фактором, не встречавшимся в филогенезе, и поэтому на избыточное проникновение кислорода не выработана специальная система регуляции. Ответная неспецифическая реакция, наступающая в условиях гипероксии, может рассматриваться как результат отраженной регуляции гипероксии - выключения постоянно действующего в обычных условиях «гипоксического управления».

Избыточно растворенный кислород, действуя на сосудистые и тканевые рецепторы, выступает как агент, вызывающий функциональную денервацию регуляторной системы, заставляя организм довольствоваться одним «гиперкапническим управлением». Кислород под давлением 2-3 кгс/см2 оказывает не только рефлекторное, но и прямое угнетающее влияние на дыхательный центр. В итоге всех воздействий снижается уровень функционирования внешнего дыхания (урежение и углубление дыхания, снижение легочной вентиляции), общей гемодинамики (брадикардия, снижение сердечного выброса, сужение сосудов, повышение периферического сопротивления, уменьшение скорости кровотока, депонирование крови), регионарной гемодинамики (сужение мозговых сосудов и замедление кровотока) и системы крови (эритропения, лимфопения). Все эти сдвиги, а также наступающая артериализация венозной крови приводят к затруднению выведения углекислого газа, росту его напряжения, а также содержания водородных ионов в крови, тканях и органах, в том числе в дыхательном центре. Гиперкапния, в свою очередь, активизирует функцию внешнего дыхания и гемодинамики, способствуя частичному восстановлению этих функций. Эту реакцию следует рассматривать как приспособительную, компенсаторную, направленную на то, чтобы уменьшить гуморальную генерализацию в организме избыточно растворенного кислорода, выступающего при определенных значениях его парциального давления как патогенное начало.

При водолазных спусках с использованием для дыхания воздуха патологическая реакция организма, связанная с действием повышенного парциального давления кислорода, как правило, не наступает.

Краткая физиолого-гигиеническая характеристика 40%-ной кислородно-азотной смеси

Кислородно-азотная смесь (КАС), применяемая для дыхания водолазов на глубинах до 40 м, по физическим и физиологическим показателям идентична сжатому воздуху, за исключением следующего:

* содержание кислорода в КАС составляет 40 %. На глубине 40 м парциальное давление кислорода составляет 2,0 кгс/см2 , следовательно, кислород на глубине 40 м будет оказывать более сильное действие по сравнению со спуском на глубину 60 м при дыхании воздухом;

* содержание азота в КАС составляет 60 %. На глубине 40 М парциальное давление кислорода составляет 3,0 кгс/см2 , следовательно, наркотическое действие азота на глубине 40 м практически не будет проявляться. В связи с тем, что в КАС содержание азота меньше, чем в воздухе, продолжительность режимов декомпрессии будет значительно короче, чем после спусков с использованием для дыхания воздуха. Кроме того, на идентичных глубинах спуска время пребывания под водой, не требующее проведения декомпрессии, будет больше, чем при спусках с использованием для дыхания воздуха. В связи с тем, что на глубине 40 м парциальное давление кислорода составляет 2 кгс/см2', из-за возможности проявления его токсического действия на организм водолаза максимальное время пребывания на грунте ограничено 80 мин, тогда как при спусках на глубину 40 м с использованием для дыхания воздуха это время составляет 145 мин.

Глубина погружения и допустимое время пребывания на грунте при дыхании 40 % КАС, позволяющие осуществлять безостановочный подъем со скоростью 6 м/мин

Данные по применению кислорода при водолазных спусках

Кислород, применяемый для дыхания при спусках на глубины до 20 м, оказывает действие, подобное тому, которое представлено при рассмотрении характеристики воздушной среды, с учетом величины его парциального давления.

Преимущество использования кислорода заключается в том, что он не требует проведения декомпрессии после спуска. Кроме того, в снаряжении с замкнутой схемой дыхания кислородом возможно скрытное передвижение под водой, что важно для спецподразделений военных водолазов. Спуски в этом снаряжении возможны на необорудованном участке акватории с маломерных, неприспособленных специально для спусков плавсредств, с использованием ограниченного перечня средств обеспечения спусков.

К недостаткам применения кислорода для дыхания водолазов относятся:

* ограничение глубины спусков 20 метрами;

* ограничение времени пребывания на грунте в связи с возможностью токсического действия кислорода;

* пожаро- и взрывоопасность;

* необходимость весьма тщательной и достаточно продолжительной подготовки к спуску;

* сложность подготовки и использования аппарата;

* более высокая опасность по сравнению с другими типами водолазного снаряжения появления специфических и неспецифических заболеваний водолазов (баротравмы легких, отравления кислородом и углекислым газом, кислородного голодания);

* появление сухости слизистых оболочек верхних дыхательных путей при дыхании кислородом.

Литература

1. Агаджанян Н. А., Елфимов А. И. Функции организма в условиях гипоксии и гиперкапнии, М., Медицина, 1986.

2. Алешин И.А., Коц Я.И., Либис P.A. Улучшение качества жизни больных гипертонической болезнью после адаптации к периодической гипоксии в условиях барокамеры П Hyp.Med.J. Т. 3, №3, с. 18-20., 1995.

3. Ассовская A.C. Гелий на Земле и во Вселенной. М., Недра, 1984.

4. Белов A.A., Лакшина H.A. Оценка функции внешнего дыхания / Методические подходы и диагностическое значение. М., 2002. с. 2325.

5. Беляков Н. А., Сериков В.Б., Рамм М.С. Моделирование стационарного массотеплообмена в респираторном тракте. // Биофизика 1986, т. 31(5), с. 901-907.

6. Бичев A.A., Чучалин А.Г. Механизмы утомления респираторной мускулатуры. // Пульмонология,- 1992,- №4,- с. 82-89.

7. Болезни органов дыхания / Руководство для врачей: под общей ред. Н.Р. Палеева. М.: М., 1989. Т.1, с. 302.

8. Бреслав И.С. Восприятие дыхательной среды и газопрефендум у животных и человека. Л.: Наука, Ленингр. отделение, 1970.

9. Бреслав И.С., Исаева Г.Г. /Физиология дыхания СПб. Наука, 1994 г.11 .Вольфсон М.Р. Механика, энергетика дыхания гелием у младенцев с бронхо-легочной дисплазией. // Педиатрия,- 1984.- №10.- с.752-757.

10. Григорьев А.И., Павлов Б.Н., Логунов А.Т. «Способ подготовки и подачи лечебной газовой смеси и устройство для его осуществления». Патент РФ № 2146536, 2001.

11. Григорьев И.С., Мейлихов Е.З. Физические величины: справочник. М., Энергоатомиздат, 1991.

12. Гриппи М. Патофизиология дыхания. / Пер. с англ. Под ред. Ю.В. Наточина. М.: БИНОМ, 1997. с. 344.

Размещено на Allbest.ru