Воздействие газов, входящих в состав воздуха, на организм человека

Воздействие газов наорганизм человека при атмосферном и избыточном давлении существенно отличается.С возрастанием давлениястечениемвремени растворимость газов в организме, который примерно на 70% состоит из жидкости, увеличивается (действуют законы Дальтона и Генри), что приводит к ряду нежелательных и опасных эффектов.

Кратко рассмотрим их суть.

Кислород. Является основным газом, принимающим участие в окислительных; процессах, происходящих в организме человека.

Нормой является содержание в воздухе при нормальном давлении20-21% кислорода (парциальное давление р_о2,=0,21 ата). При уменьшении coдержания кислорода до 18 % наступает кислородное голодание (парциальное давление р_о2=0,125 ата), сопровождающееся потерей сознания. а в некоторых случаях - гибельючеловека.

При парциальном давлении, равном р_о2=2.8ата, кислород вызываетзаболевание, называемое кислородным отравлением.В аппаратах, работающих на сжатом воздухе (аквалангах),кислородное отравление моглобы возникнуть лишь на очень больших глубинах (130-140 м).На глубине 60 м парциальное давление кислорода в сжатомвоздухе составляет около 1,4 ата. Дышать воздухом с таким парциальным давлением кислорода совершенно безопасно.

Азот. В обычных условиях физиологически нейтрален (индифферентен), не принимает участие вобмене веществ.Но при повышенном давлении по сравнению с другимигазами воздухаобладает повышенной растворимостью в крови ив тканях человеческого организма. Степеньнасыщения организмаазотом зависит не толькоот величиныдавления, нои от времени, в течение которогоорганизм находился под этимдавлением. Для азота также существуют пороговые значения парциальногодавленияр_N2= 6 - 7 ата (глубиныболее 60 м), прикоторых наступаетярко выраженное действие азота наорганизм человека, такназываемый азотный наркоз. Наглубине 60 м парциальноедавление азота в сжатом воздухе составляет примерно 5,5ата, поэтомупри погружениина глубины более 60 м используются искусственныедыхательные смеси,в которых азот частично или полностью заменяетсягелием.

Другой аспект опасногодействия азота при повышенном давлении- возможность возникновенияу человека декомпрессионной (кессонной) болезни. Это может произойти в томслучае, если внешнее давление снижается быстро (стремительныйподъем с глубины),а азот, растворенный в крови и в тканях, не успевая вмолекулярном виде удалиться через легкие, начинает выделяться в видегазовых пузырьков по всемуорганизму. Образующиеся в тканях икрови пузырьки различных размеровсдавливаютокончания чувствительныхнервов и закупориваюткровеносныесосуды - возникает декомпрессионная (кессонная) болезнь.

Отсюда вытекает необходимость выбора строго определенных скорости и режима подъема с глубин, при соблюдении которых растворенный в крови и тканях азот будет выделяться в молекулярном виде через легкие.

Принято, при расчетах режимов декомпрессии и работе с декомпрессионными таблицами, за среднее значение безопасной скорости подъема пловца брать величину 10 м/с.

Углекислый газ. Является конечным продуктом окислительных процессов в организме человека. Удаляется из организма с выдыхаемым воздухом. При парциальном давлении р_со = 0,03 ата (соответствует содержанию 3 % СО₂ в воздухе при нормальном давлении) проявляется отравляющее действие углекислого газа. Если в воздухе при нормальном давлении содержится 10% СО₂ или более, то человек теряет сознание. Верхним безопасным пределом по СО₂ для водолазов считается парциальное давление, равное 0.01 ата.

Поэтому необходимо строго следить за чистотой атмосферного воздуха, которым заряжаются баллоны дыхательных аппаратов (при глубине 60 м и содержании в воздухе всего лишь 0,03 % СО₂ парциальное давление углекислого газа достигает 0.0021 ата).

Окись углерода (угарный газ). Представляет собой исключительную опасность для организма человека. Содержание в воздухе всего 0,05 % окиси углерода (СО) может вызвать тяжелое отравление. Загрязнение воздуха окисью углерода происходит чаще всего выхлопными газами различных двигателей внутреннего сгорания, в которых может содержаться до 2,8 % СО. Необходимо тщательно контролировать процесс зарядки акваланга непосредственно от компрессора, исключить возможность загрязнения воздуха выхлопными газами, так как при повышенном давлении опасность отравления окисью углерода многократно возрастает..

Инертные газы. В атмосферном воздухе в очень небольших количествах содержатся инертные газы - гелий, неон, аргон, которые заметного влияния на организм человека при повышенном давлении не оказывают.

2.2. Вода иее свойства

Жидкости - это вещества, находящиеся в состоянии, промежуточном между твердым и газообразным. Для них характерна большая подвижность частиц и малое свободное пространство между ними. Отсюда - два основных свойства жидкостей: также, как и газы, они легко меняют форму, но, как и твердые тела, обладают весьма малой сжимаемостью.

Вода - жидкость, представляющая собой устойчивое химическое соединение водорода с кислородом (Н₂О). В природной воде, особенно морской, содержится большое количество растворенных солей (до 35 г/л). Основными физическими характеристиками воды, определяющими условия и особенности подводных погружений, являются: плотность, температура, теплоемкость, теплопроводность, прозрачность.

Плотность воды

Вода значительно более плотная среда, чем воздух. При температуре 4 °С плотность пресной воды (т.е. масса единицы объема) равняется 1 г/см³, что примерно в 775 раз больше, чем плотность воздуха. Из-за наличия солей плотность морской воды на 2-3 % больше указанного значения и в среднем составляет 1.025 г/см³.

Соотношение между плотностью и удельным весом воды имеет вид:

g =rg (11)

где; g -удельный вес воды;

r - плотность воды;

g - ускорение свободного падения.

Поскольку вода является практически несжимаемой средой, в расчетах обычно полагают что r = const.

Температура воды

Температура воды изменяется в широком диапазоне, в зависимости от района плавания, времени года и глубины погружения. На больших глубинах (более 100 м) температура воды остается приблизительно постоянной и составляет около 4°С.