Учебник подводной охоты на задержке дыхания

24 часов через данную полость проходит около 10 000 литров воздуха, который с помощью густой сети сосудов слизистой оболочки методично согревается до температуры 37 °C. Только представьте, перепады температуры окружающей среды в 25 градусов приводят к изменению температуры дыхательных газов не более, чем на 1 градус.

Процесс увлажнения происходит посредством экссудата слизистой оболочки. В течение 24 часов объем назальной секреции составляет 1000 мл, которые почти полностью используются для увлажнения воздуха, в результате на бронхо-альвеолярном уровне его относительная влажность достигает 95 %.

Перепады температуры влияют на способность воздуха насыщаться водяными парами, а именно, чем больше согревается воздух, тем легче происходит сатурация (насыщение). Таким образом, мы видим, что носовая полость и воздушные пути выполняют функции согревания и увлажнения вдыхаемых газов.

Газовые физические законы

Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между объемом и давлением газа; он гласит: «для данной массы данного газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная».

P x V = K

где K — постоянная величина.

Если интерпретировать этот закон, становится ясно, что любое увеличение давления приводит к пропорциональному уменьшению объема рассматриваемого газа. Например, у подводника, погрузившегося на 10 м (2 Атм), объемы газов уменьшаются наполовину по сравнению с их объемами на поверхности (1 Атм), и наоборот, если тот же подводник всплывает с глубины 10 м на поверхность, давление уменьшается, и объем газов удваивается.

С практической точки зрения это показывает, как во время задержки дыхания по мере спуска в глубину парциальное давление кислорода постепенно увеличивается и, следовательно, вызывает временное и обманчивое улучшение альвеолярного газообмена, но в момент всплытия происходит обратный эффект, а именно, из-за падения гидростатического давления парциальное давление кислорода также начинает быстро уменьшаться, а если оно падает ниже определенного уровня, то происходит гипоксический обморок.

Чтобы продемонстрировать все вышеизложенное, приведем классический опыт с воздушным шариком, который надувается на поверхности и погружается под воду на глубину 10 м; на этой глубине его объем уменьшится вдвое, а если с 10 м мы отпустим шарик к поверхности, мы убедимся, что его объем постепенно увеличится и на поверхности вернется к первоначальному.

Закон Дальтона тесно связан с законом Бойля-Мариотта и гласит: «давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов».

P_tot=p1 + p2 +… + pn

Парциальное давление каждого газа, входящего в газовую смесь, можно определить путем умножения общего давления P_tot на процентное содержание газа (%г) и деления полученного результата на сто.

Pp = (P_tot x %г) / 100

Пример: подсчитаем парциальное давление азота (N) в воздухе на уровне моря, зная, что его процентное содержание равно 78 %:

Pp N = (760 mm Hg x 78) / 100 = 592,8 mm Hg

В соответствии с вышеизложенным, можно сказать, что давление любого газа, входящего в смесь газов, прямо пропорционально его процентному содержанию в этой смеси.

В подводной среде закон Дальтона оказывается одним из основополагающих для дыхательных смесей и их компонентов при погружении с автономным дыхательным аппаратом. При задержке дыхания этот закон особенно важен в том, что касается артериального парциального давления кислорода. Уместно напомнить, что всякий раз, когда Pp кислорода превышает условное значение в 1.7 Атм (1292 мм рт. ст.) этот газ начинает оказывать токсический эффект на человеческий организм. Дыхание чистым кислородом перед погружением крайне опасно! Если же Pp кислорода падает ниже 60 мм рт. ст., начинает проявляться гипокси-ческая дыхательная недостаточность из-за измененного состава воздуха; падение PpO₂ ниже 50 мм рт. ст. вызывает острое кислородное голодание мозга и появление гипокси- ческого обморока (синкопе, или black out).

Закон Генри касается растворимости газа в жидкости в зависимости от давления, которое он оказывает, и поэтому регулирует транспортировку кислорода к тканям в гипербарических условиях. при постоянной температуре количество (Q) растворенного газа в данной жидкости и/или ткани прямо пропорционально давлению этого газа над раствором.

Q = KP_gas (K = константа Генри)

Повышенное давление и транспортировка кислорода

Обычно в артериальной крови на 100 мл содержится 20 мл O₂. Большая его часть вступает в химическое взаимодействие (связывается) с гемоглобином крови, превращая его в нестойкое химическое соединение — оксиге-моглобин. Венозная кровь на 100 мл обычно содержит около 14 мл O₂, и это означает, что потребность тканей в к²ислороде достигает 6 мл O₂ на 100 мл крови. Вот почему, как указыва²лось ранее, при давлении кислорода ниже 60 мм рт. ст. организм начинает проявлять признаки кислородного голодания.

В соответствии с законом Генри с увеличением парциального давления O₂ увеличивается и количество O₂, растворенного в крови, и таким образом человеку, дышащему 100 % кислородом под давлением 3 Атм, не потребуется гемоглобин для его транспортировки, поскольку количество растворенного в крови кислорода намного превышает 6 мл на 100 мл крови. При таком абсолютном давлении количество растворенного в плазме O₂ достаточно, чтобы обеспечить потребности организма.

Перенасыщение тканей кислородом и/или нормализация pO₂ является целью гипербарической кислородной терапии. Использование такой терапии оказывается важным для лечения некоторых клинических случаев, связанных с погружениями на задержке дыхания, которые хорошо знакомы ловцам жемчуга во Французской Полинезии на острове Туамоту под названием «Таравана».

Газообмен в легких

Задача дыхательной системы — доставлять O₂ к тканям человеческого тела и обеспечивать удаление CO₂ для поддержания должного химического равновесия в тканях и крови. Газообмен происходит через стенки легочных альвеол и называется гематозом. Для правильного осуществления этого процесса необходимо, чтобы соотношение между кровяной перфузией на территории легких и альвеолярной вентиляцией оставалось нормальным. Действительно, изменения этого соотношения, связанные с анатомическим и/или структурным и/или функциональным дефицитом, являются абсолютным или относительным противопоказанием к погружениям как на задержке дыхания, так и с аквалангом. Этот газообмен