Süsinikdioksiidi osarõhk õhus. Hapniku osarõhk õhus merepinnast erinevatel kõrgustel. Gaasi osarõhk: mõiste ja valem

Peamised õhuparameetrid, mis määravad inimese füsioloogilise seisundi, on:

absoluutne rõhk;

hapniku protsent;

temperatuur;

suhteline niiskus;

kahjulikud lisandid.

Kõigist loetletud õhuparameetritest on inimese jaoks määrava tähtsusega absoluutrõhk ja hapnikuprotsent. Absoluutne rõhk määrab hapniku osarõhu.

Mis tahes gaasi osarõhk gaasisegus on sellele gaasile omistatav osa gaasisegu kogurõhust võrdeliselt selle protsendiga.

Nii hapniku osarõhu kohta meil on

kus
− hapniku protsent õhus (
);

R H − õhurõhk kõrgusel H;

− veeauru osarõhk kopsudes (hingamise vasturõhk
).

Hapniku osarõhk on inimese füsioloogilise seisundi jaoks eriti oluline, kuna see määrab gaasivahetuse protsessi kehas.

Hapnik, nagu iga gaas, kipub liikuma ruumist, kus selle osarõhk on suurem, madalama rõhuga ruumi. Järelikult toimub keha hapnikuga küllastumise protsess ainult siis, kui hapniku osarõhk kopsudes (alveolaarses õhus) on suurem kui hapniku osarõhk alveoolidesse voolavas veres, kusjuures viimane on suurem kui hapniku osarõhk. hapniku osarõhk keha kudedes.

Süsinikdioksiidi eemaldamiseks kehast on vajalik, et selle osarõhkude suhe oleks vastupidine kirjeldatule, s.o. süsinikdioksiidi osarõhu kõrgeim väärtus peaks olema kudedes, seda väiksem - venoosses veres ja veelgi vähem - alveolaarses õhus.

Merepinnal kl R H= 760 mmHg Art. hapniku osarõhk on ≈150 mm Hg. Art. Sellisega
tagatakse inimese vere normaalne küllastumine hapnikuga hingamisprotsessis. Lennukõrguse suurenemisega
vähenemise tõttu väheneb P H(joonis 1).

Spetsiaalsed füsioloogilised uuringud on kindlaks teinud, et sissehingatavas õhus on hapniku minimaalne osarõhk
Seda numbrit kutsutakse inimese avatud kajutis viibimise füsioloogiline piir suuruse poolest
.

Hapniku osarõhk on 98 mm Hg. Art. vastab kõrgusele H= 3 km. Kell
< 98 mmHg Art. võimalikud on nägemis-, kuulmiskahjustused, aeglane reaktsioon ja inimese teadvusekaotus.

Nende nähtuste vältimiseks lennukis kasutatakse hapnikuvarustussüsteeme (OSS), pakkudes
> 98 mmHg Art. sissehingatavas õhus kõikides lennurežiimides ja hädaolukordades.

Praktiliselt lennunduses kõrgus H = Hapnikuseadmeteta lendudel on piiranguks 4 km, st õhusõidukitel, mille kasutuslagi on alla 4 km, ei pruugi SPC olla.

1. Hapniku ja süsihappegaasi osarõhk inimkehas maapealsetes tingimustes

Tabelis toodud väärtuste muutmisel
ja
häiritud normaalne gaasivahetus kopsudes ja kogu inimkehas.

Teabe sukeldumise põhimõtete kohta hingamisgaaside osas võtan kokku võtmesõnade formaadis, st. mõne põhimõtte mõistmisel kaob vajadus paljude faktide meeldejätmiseks.

Niisiis, vee all hingamine nõuab gaasi. Lihtsaima variandina - õhu juurdevool, mis on hapniku (∼21%), lämmastiku (~78%) ja muude gaaside (~1%) segu.

Peamine tegur on keskkonna surve. Kõigist võimalikest rõhuühikutest kasutame "absoluutset tehnilist atmosfääri" või ATA-d. Pinnale avaldatav rõhk on ~1 ATA, iga 10 meetri vees sukeldumise järel lisab sellele ~1 ATA.

Edasiseks analüüsiks on oluline mõista, mis on osarõhk, s.t. gaasisegu ühe komponendi rõhk. Gaasi segu kogurõhk on selle komponentide osarõhkude summa. Osarõhku ja gaaside lahustumist vedelikes kirjeldavad Daltoni seadused ja need on kõige otsesemalt seotud sukeldumisega, sest inimene on enamasti vedel. Kuigi osarõhk on proportsionaalne segus olevate gaaside molaarsuhtega, saab õhu puhul osarõhku lugeda mahu või massikontsentratsiooni järgi, viga on alla 10%.

Sukeldumisel mõjutab rõhk meid kõikehõlmavalt. Regulaator hoiab hingamissüsteemi õhurõhku, mis on ligikaudu võrdne ümbritseva keskkonna rõhuga, vähem kui täpselt nii palju, kui on vaja "sissehingamiseks". Niisiis on 10 meetri sügavusel õhupallist sissehingatava õhu rõhk umbes 2 ATA. Sarnast absoluutset survet täheldatakse kogu meie kehas. Seega on hapniku osarõhk sellel sügavusel ~0,42 ATA, lämmastiku osarõhk ~1,56 ATA

Surve mõju kehale on järgmised võtmetegurid.

1. Mehaaniline mõju organitele ja süsteemidele

Me ei käsitle seda üksikasjalikult, lühidalt - inimkehas on mitmeid õhuga täidetud õõnsusi ja rõhu järsk muutus mis tahes suunas põhjustab kudede, membraanide ja elundite koormuse kuni mehaaniliste kahjustusteni - barotrauma.

2. Kudede küllastumine gaasidega

Sukeldumisel (rõhu tõstmisel) on gaaside osarõhk hingamisteedes suurem kui kudedes. Seega gaasid küllastavad verd ja vereringe kaudu on kõik keha kuded küllastunud. Küllastusaste on erinevate kudede puhul erinev ja seda iseloomustab “poolküllastusperiood”, s.o. aeg, mille jooksul konstantsel gaasirõhul gaasi ja kudede osarõhkude vahe väheneb poole võrra. Pöördprotsessi nimetatakse "desaturatsiooniks", see toimub tõusu ajal (rõhu langus). Sel juhul on gaaside osarõhk kudedes kõrgem kui rõhk kopsudes, toimub pöördprotsess - kopsudes eraldub verest gaas, juba madalama osarõhuga veri ringleb läbi kopsude. keha, gaasid liiguvad kudedest verre ja jälle ringikujuliselt. Gaas liigub alati kõrgemalt osarõhult madalamale.

Põhimõtteliselt on oluline, et erinevatel gaasidel oleks nende füüsikalistest omadustest tulenevalt erinev küllastumise/desaturatsiooni kiirus.

Gaaside lahustuvus vedelikes on seda suurem, mida suurem on rõhk. Kui lahustunud gaasi kogus on suurem kui lahustuvuse piir antud rõhul, eraldub gaas, sealhulgas kontsentratsioon mullidena. Me näeme seda iga kord, kui avame pudeli mullivett. Kuna gaasi eemaldamise (koe desaturatsiooni) kiirust piiravad füüsikalised seadused ja gaasivahetus vere kaudu, võib liiga kiire rõhulangus (kiire tõus) põhjustada gaasimullide moodustumist otse keha kudedesse, veresoontesse ja õõnsustesse. , mis häirib selle tööd kuni surmani. Kui rõhk langeb aeglaselt, on kehal aega osarõhkude erinevuse tõttu "lisagaasi" eemaldada.

Nende protsesside arvutamiseks kasutatakse kehakudede matemaatilisi mudeleid, kõige populaarsem on Albert Buhlmanni mudel, mis võtab arvesse 16 tüüpi kudesid (sektsioone), mille poolküllastus / poolküllastusaeg on 4 kuni 635 minutit.

Suurim oht ​​on inertgaas, millel on kõrgeim absoluutrõhk, kõige sagedamini on see lämmastik, mis moodustab õhu aluse ja ei osale ainevahetuses. Sel põhjusel tehakse massisukeldumise peamised arvutused lämmastikuga, kuna. hapniku mõju küllastumise seisukohalt on suurusjärkude võrra väiksem, samas kasutatakse mõistet “lämmastikukoormus”, s.o. kudedes lahustunud lämmastiku jääkkogus.

Seega sõltub kudede küllastumine gaasisegu koostisest, rõhust ja selle kokkupuute kestusest. Sukeldumise algtasemete puhul on kehtestatud piirangud sügavusele, sukeldumise kestusele ja minimaalsele sukeldumistevahelisele ajale, mis ilmselgelt ei võimalda mitte ühelgi tingimusel kudede küllastumist ohtliku tasemeni, s.t. ei mingeid dekompressioonisukeldumisi ja ka siis on kombeks teha "ohutuspeatusi".

"Täiustatud" sukeldujad kasutavad sukeldumisarvuteid, mis arvutavad dünaamiliselt gaasist ja rõhust sõltuva mudelite põhjal küllastuse, sealhulgas arvutavad "survelagi" - sügavuse, millest kõrgemale on praeguse küllastuse põhjal potentsiaalselt ohtlik tõusta. Raskete sukeldumiste ajal dubleeritakse arvutid, rääkimata sellest, et üksikuid sukeldumisi tavaliselt ei harrastata.

3. Gaaside biokeemiline toime

Meie keha on maksimaalselt kohanenud atmosfäärirõhuga õhuga. Rõhu suurenedes mõjutavad gaasid, mis isegi ei osale ainevahetuses, keha mitmel viisil, samas kui mõju sõltub konkreetse gaasi osarõhust. Igal gaasil on oma ohutuspiirangud.

Hapnik

Meie ainevahetuse võtmeisikuna on hapnik ainuke gaas, millel pole mitte ainult ülemine, vaid ka alumine ohutuspiir.

Hapniku normaalne osarõhk on ~0,21 ATA. Hapnikuvajadus sõltub tugevalt keha seisundist ja kehalisest aktiivsusest, terve organismi elutegevuse säilitamiseks täielikus puhkeseisundis vajalik teoreetiline miinimumtase on hinnanguliselt ~0,08 ATA, praktiline ~0,14 ATA . Hapniku taseme langus “nominaalsest” mõjutab eelkõige kehalise aktiivsuse võimet ja võib põhjustada hüpoksiat ehk hapnikunälga.

Samal ajal põhjustab hapniku kõrge osarõhk väga erinevaid negatiivseid tagajärgi - hapnikumürgitust või hüperoksiat. Sukeldumisel on eriti ohtlik selle kramplik vorm, mis väljendub närvisüsteemi kahjustuses, krampides, millega kaasneb uppumisoht.

Praktilistel eesmärkidel loetakse sukeldumise ohutuspiiriks ~1,4 ATA, mõõdukaks riskipiiriks on ~1,6 ATA. Rõhul üle ~2,4 ATA pikka aega kipub hapnikumürgituse tõenäosus ühtima.

Seega, jagades lihtsalt piirväärtuse 1,4 ATA hapniku osarõhuga segus, saab määrata maksimaalse ohutu keskkonnarõhu ja teha kindlaks, et puhast hapnikku (100%, 1 ATA) on täiesti ohutu hingata. sügavusel kuni ~4 meetrit (!! !), suruõhk (21%, 0,21 ATA) - kuni ~57 meetrit, standardne "Nitrox-32" hapnikusisaldusega 32% (0,32 ATA) - kuni ~ 34 meetrit. Samamoodi saate arvutada mõõduka riski limiidid.

Nad ütlevad, et just see nähtus võlgneb oma nime "nitroksile", kuna algselt tähistas see sõna hingamisteede gaase. langetatud hapnikusisaldus suurel sügavusel töötamiseks, "rikastatud lämmastikuga" ja alles siis hakati seda dešifreerima kui "lämmastik-hapnik" ja tähistama segusid kõrgendatud hapnikusisaldus.

Tuleb arvestada, et hapniku suurenenud osarõhk mõjutab igal juhul närvisüsteemi ja kopse ning need on erinevat tüüpi mõjud. Lisaks kipub efekt kogunema sukeldumiste seeria jooksul. Kesknärvisüsteemile avalduva mõju arvestamiseks kasutatakse arvestusühikuna mõistet "hapniku piirmäär", mille abil määratakse ühekordse ja päevase kokkupuute ohutud piirnormid. Täpsemad tabelid ja arvutused leiate.

Lisaks mõjutab suurenenud hapnikurõhk kopse negatiivselt, selle nähtuse arvessevõtmiseks kasutatakse "hapniku vastupidavuse ühikuid", mis arvutatakse spetsiaalsete tabelite järgi, mis korreleerivad hapniku osarõhku ja "ühikute minutis" arvu. Näiteks 1,2 ATA annab meile 1,32 OTU minutis. Tunnustatud ohutuslimiit on 1425 ühikut päevas.

Eelkõige eelnevast peaks selguma, et ohutuks viibimiseks suurel sügavusel on vaja vähendatud hapnikusisaldusega segu, mis madalamal rõhul ei hinga. Näiteks 100 meetri sügavusel (11 ATA) ei tohiks hapniku kontsentratsioon segus ületada 12% ja praktikas on see veelgi madalam. Sellist segu pinnale hingata on võimatu.

Lämmastik

Lämmastikku keha ei metaboliseeru ja sellel pole alampiiri. Suurenenud rõhu korral avaldab lämmastik närvisüsteemile toksilist toimet, mis sarnaneb narko- või alkoholimürgistusega, mida nimetatakse "lämmastiku narkoosiks".

Toimemehhanismid pole täpselt välja selgitatud, toime piirid on puhtalt individuaalsed ja sõltuvad nii organismi omadustest kui ka seisundist. Niisiis, on teada, et see suurendab väsimuse, pohmelli, igasuguste keha depressiivsete seisundite (nt külmetushaigused jne) mõju.

Väiksemad ilmingud kerge joobeseisundiga võrreldava seisundi näol on võimalikud igal sügavusel, kehtib empiiriline “martini reegel”, mille kohaselt lämmastikuga kokkupuude on võrreldav klaasi kuiva martiniga tühja kõhuga iga 10 meetri sügavuse kohta. mis ei ole ohtlik ja lisab head tuju. Regulaarsel sukeldumisel kogunev lämmastik mõjutab ka pehmete narkootikumide ja alkoholiga sarnaselt psüühikat, mille tunnistajaks ja osaliseks on autor ise. See avaldub elavates ja "narkootilistes" unenägudes, eriti mõjub mõne tunni jooksul. Ja jah, sukeldujad on natuke narkomaanid. Lämmastik.

Ohtu kujutavad endast tugevad ilmingud, mida iseloomustab kiire tõus kuni täieliku adekvaatsuse, ruumis ja ajas orienteerumise kadumiseni, hallutsinatsioonid, mis võivad lõppeda surmaga. Inimene võib kergesti sügavusse tormata, sest seal on jahe või väidetavalt nägi ta seal midagi, unustab, et on vee all ja “hingab sügavalt sisse”, sülitab huuliku välja jne. Iseenesest ei ole lämmastikuga kokkupuude surmav ega isegi kahjulik, kuid selle tagajärjed võivad sukeldumistingimustes olla traagilised. Iseloomulik on see, et rõhu langusega mööduvad need ilmingud sama kiiresti, mõnikord piisab vaid 2..3 meetri tõusmisest, et “järsult kaineneda”.

Tugeva avaldumise tõenäosust algtaseme harrastussukeldumiseks aktsepteeritud sügavustel (kuni 18 m, ~2,2 ATA) hinnatakse väga väikeseks. Olemasoleva statistika kohaselt muutuvad raske mürgistuse juhtumid üsna tõenäoliseks 30 meetri sügavuselt (∼ 3,2 ATA) ja seejärel suureneb tõenäosus rõhu tõustes. Samal ajal ei pruugi individuaalse stabiilsusega inimestel probleeme palju suuremal sügavusel tekkida.

Ainus võimalus vastu astuda on lämmastikumürgistuse kahtluse korral pidev enesekontroll ja partneri kontroll kohese sügavuse vähenemisega. "Nitroksi" kasutamine vähendab lämmastikumürgituse tõenäosust, loomulikult hapnikust tingitud sügavuse piires.

Heelium ja muud gaasid

Tehnilises ja professionaalses sukeldumises kasutatakse ka muid gaase, eriti heeliumi. On teada näiteid vesiniku ja isegi neooni kasutamisest süvasegudes. Neid gaase iseloomustab kõrge küllastumise/desaturatsiooni kiirus, heeliumi mürgistust täheldatakse rõhul üle 12 ATA ja seda saab paradoksaalselt kompenseerida lämmastikuga. Neid ei kasutata aga nende kõrge hinna tõttu laialdaselt, mistõttu on keskmisel sukeldujal praktiliselt võimatu nendega kokku puutuda ja kui lugejat sellised küsimused tõesti huvitavad, siis on tal juba vaja kasutada erialast kirjandust, mitte seda tagasihoidlikku. arvustus.

Mis tahes segude kasutamisel jääb arvutusloogika samaks, nagu eelpool kirjeldatud, kasutatakse ainult gaasispetsiifilisi piire ja parameetreid ning tehniliste sügavuste sukeldumiste puhul kasutatakse tavaliselt mitut erinevat koostist: hingamiseks teel alla, töö põhjas ja etapiviisiliselt ülespoole koos dekompressiooniga optimeeritakse nende gaaside koostised, lähtudes nende ülalkirjeldatud kehas liikumise loogikast.

Praktiline järeldus

Nende teeside mõistmine võimaldab mõtestada paljusid kursustel antud piiranguid ja reegleid, mis on hädavajalikud nii edasiseks arendamiseks kui ka nende korrektseks rikkumiseks.

Nitroxi soovitatakse kasutada tavasukeldumisel, kuna see vähendab keha lämmastikukoormust ka siis, kui jääd täielikult harrastussukeldumise piiridesse, nii on parem tunne, lõbusam, vähem tagajärgi. Kui aga kavatsete sukelduda sügavale ja sageli, peate meeles pidama mitte ainult selle eeliseid, vaid ka võimalikku hapnikumürgitust. Kontrollige hapnikutaset alati isiklikult ja määrake oma piirid.

Lämmastikumürgitus on kõige tõenäolisem probleem, millega võite kokku puutuda. Olge alati enda ja oma partneri suhtes tähelepanelik.

Eraldi juhin tähelepanu asjaolule, et selle teksti lugemine ei tähenda, et lugeja on omandanud kogu teabe, et mõista tööd gaasidega keeruliste sukeldumiste ajal. Praktiliseks rakendamiseks on see täiesti ebapiisav. See on vaid lähtepunkt ja põhiteadmised, ei midagi enamat.

(Viimases veerus on näidatud O 2 sisaldus, millest on võimalik reprodutseerida vastav osarõhk merepinnal (100 mm Hg = 13,3 kPa)

Riis. 4. Hapnikupuuduse mõjutsoonid kõrgusele ronimisel

3. Mittetäieliku kompensatsiooni tsoon (ohutsoon). Seda rakendatakse kõrgustel 4000 m kuni 7000 m. Kohanematutel inimestel tekivad mitmesugused häired. Ohutuspiiri (häireläve) ületamisel langeb järsult füüsiline töövõime, nõrgeneb otsustusvõime, langeb vererõhk, teadvus nõrgeneb järk-järgult; võimalikud lihastõmblused. Need muutused on pöörduvad.

4. Kriitiline tsoon. Algab 7000 m ja kõrgemalt. P A O 2 läheb madalamaks kriitiline piir - need. selle madalaim väärtus, mille juures saab veel kudede hingamist läbi viia. Erinevate autorite sõnul jääb selle indikaatori väärtus vahemikku 27–33 mm Hg. Art. (V.B. Malkin, 1979). Kesknärvisüsteemi potentsiaalselt surmavad häired esinevad hingamis- ja vasomotoorsete keskuste pärssimise, teadvuseta seisundi ja krampide kujul. Kriitilises tsoonis on elu säilimise seisukohalt määrava tähtsusega hapnikupuuduse kestus. RO 2 kiire tõus sissehingatavas õhus võib surma ära hoida.

Seega ei realiseeru õhurõhu languse tingimustes sissehingatavas õhus sisalduva hapniku osarõhu vähenemise mõju kehale kohe, vaid teatud reaktsiooniläve saavutamisel, mis vastab umbes 2000 m kõrgusele (joonis 1). 5).

Joonis 5. Oksühemoglobiini (Hb) ja oksümüoglobiini (Mb) dissotsiatsioonikõverad

S-kujuline selle kõvera konfiguratsiooni tõttu üks hemoglobiini molekul seob nelja hapnikumolekuli mängib olulist rolli hapniku transportimisel veres. Vere hapniku imendumise protsessis läheneb PaO 2 90-95 mm Hg-le, mille juures hemoglobiini küllastumine hapnikuga on umbes 97%. Samal ajal, kuna oksühemoglobiini dissotsiatsioonikõver selle paremas osas on peaaegu horisontaalne, PaO 2 langusega vahemikus 90–60 mm Hg. Art. hemoglobiini küllastumine hapnikuga ei vähene palju: 97-lt 90% -ni. Seega, selle omaduse tõttu mõjutab PaO 2 langus näidatud vahemikus (90-60 mm Hg) vaid vähesel määral vere hapnikuga küllastumist, s.t. hüpokseemia tekke kohta. Viimane suureneb pärast PaO 2 alampiiri ületamist - 60 mm Hg. Art., kui oksühemoglobiini dissotsiatsioonikõver muutub horisontaalsest vertikaalasendisse. 2000 m kõrgusel on PaO 2 76 mm Hg. Art. (10,1 kPa).

Lisaks kompenseeritakse osaliselt PaO 2 langust ja hemoglobiini hapnikuga küllastumise rikkumist suurenenud ventilatsioon, verevoolu kiiruse suurenemine, ladestunud vere mobiliseerimine ja vere hapnikuvaru kasutamine.

Hüpobaarse hüpoksia hüpoksia tunnuseks, mis areneb mägedes ronimisel, ei ole mitte ainult hüpokseemia, aga ka hüpokapnia (alveoolide kompenseeriva hüperventilatsiooni tagajärg). Viimane määrab moodustamise gaasi alkaloos vastavaga oksühemoglobiini dissotsiatsioonikõvera nihkumine vasakule . Need. suureneb hemoglobiini afiinsus hapniku suhtes, mis vähendab viimase voolu kudedesse. Lisaks põhjustab respiratoorne alkaloos aju isheemilist hüpoksiat (ajuveresoonte spasmid) ja intravaskulaarse suutlikkuse suurenemist (somaatiliste arterioolide laienemine). Sellise laienemise tagajärjeks on vere patoloogiline ladestumine perifeeriasse, millega kaasneb süsteemse (BCC ja südame väljundi langus) ja elundi (mikrotsirkulatsiooni häire) verevoolu rikkumine. Seega Hüpobaarse hüpoksia hüpoksia eksogeenne mehhanism, mis on tingitud hapniku osarõhu langusest sissehingatavas õhus, lisatakse hüpoksia endogeensed (heemilised ja vereringe) mehhanismid, mis määrab edasise metaboolse atsidoosi arengu(joonis 6).

Tavatingimustes hingab inimene tavalist õhku, mille koostis on suhteliselt konstantne (tabel 1). Väljahingatav õhk sisaldab alati vähem hapnikku ja rohkem süsihappegaasi. Kõige vähem hapnikku ja kõige rohkem süsihappegaasi alveoolide õhus. Alveolaarse ja väljahingatava õhu koostise erinevus on seletatav asjaoluga, et viimane on surnud ruumi õhu ja alveolaarse õhu segu.

Alveolaarne õhk on keha sisemine gaasikeskkond. Arteriaalse vere gaasiline koostis sõltub selle koostisest. Reguleerivad mehhanismid säilitavad alveolaarse õhu koostise püsivuse. Alveolaarse õhu koostis vaikse hingamise ajal sõltub sisse- ja väljahingamise faasidest vähe. Näiteks süsihappegaasi sisaldus sissehingamise lõpus on vaid 0,2-0,3% väiksem kui väljahingamise lõpus, kuna iga hingetõmbega uueneb vaid 1/7 alveolaarsest õhust. Lisaks voolab see pidevalt sisse- ja väljahingamise ajal, mis aitab ühtlustada alveolaarse õhu koostist. Sügava hingamise korral suureneb alveolaarse õhu koostise sõltuvus sisse- ja väljahingamisest.

Tabel 1. Õhu koostis (%)

Gaasivahetus kopsudes toimub hapniku difusiooni tulemusena alveolaarsest õhust verre (umbes 500 liitrit päevas) ja süsinikdioksiidist verest alveolaarsesse õhku (umbes 430 liitrit päevas). Difusioon tekib nende gaaside osarõhu erinevuse tõttu alveolaarses õhus ja nende pinges veres.

Gaasi osarõhk: mõiste ja valem

Osalise rõhuga gaas gaasisegus proportsionaalselt gaasi protsendi ja segu kogurõhuga:

Õhu puhul: P atmosfäärirõhk = 760 mm Hg. Art.; Hapnikuga = 20,95%.

Oleneb gaasi olemusest. Kogu atmosfääriõhu gaasisegu on 100%, selle rõhk on 760 mm Hg. Art. ja osa gaasist (hapnik - 20,95%) võetakse kui X. Seega on hapniku osarõhk õhusegus 159 mm Hg. Art. Gaaside osarõhu arvutamisel alveolaarses õhus tuleb arvestada, et see on küllastunud veeauruga, mille rõhk on 47 mm Hg. Art. Järelikult on alveolaarse õhu osaks oleva gaasisegu rõhk mitte 760 mm Hg. Art. ja 760 - 47 \u003d 713 mm Hg. Art. Seda rõhku peetakse 100%. Siit on lihtne arvutada, et hapniku osarõhk, mis sisaldub alveolaarses õhus koguses 14,3%, võrdub 102 mm Hg. Art.; vastavalt näitab süsinikdioksiidi osarõhu arvutamine, et see võrdub 40 mm Hg. Art.

Hapniku ja süsinikdioksiidi osarõhk alveolaarses õhus on jõud, millega nende gaaside molekulid kipuvad tungima läbi alveolaarmembraani verre.

Gaaside difusioon läbi barjääri järgib Ficki seadust; kuna membraani paksus ja difusiooniala on samad, sõltub difusioon difusioonikoefitsiendist ja rõhugradiendist:

Q gaas- kudet läbiva gaasi maht ajaühikus; S - kudede piirkond; DK-gaasi difusioonikoefitsient; (P 1, - P 2) - gaasi osarõhu gradient; T on koebarjääri paksus.

Kui võtta arvesse, et kopsudesse voolavas alveolaarveres on hapniku osaline pinge 40 mm Hg. Art., Ja süsinikdioksiid - 46-48 mm Hg. Art., siis on rõhugradient, mis määrab gaaside difusiooni kopsudes: hapniku jaoks 102 - 40 = 62 mm Hg. Art.; süsinikdioksiidi jaoks 40 - 46 (48) \u003d miinus 6 - miinus 8 mm Hg. Art. Kuna süsinikdioksiidi difuusne koefitsient on 25 korda suurem kui hapnikul, väljub süsihappegaas kapillaaridest aktiivsemalt alveoolidesse kui hapnik vastupidises suunas.

Veres on gaasid lahustunud (vabas) ja keemiliselt seotud olekus. Difusioon hõlmab ainult lahustunud gaasimolekule. Vedelikus lahustuva gaasi kogus sõltub:

• vedeliku koostise kohta;
• gaasi maht ja rõhk vedelikus;
• vedeliku temperatuur;
• uuritava gaasi olemus.

Mida kõrgem on antud gaasi rõhk ja temperatuur, seda rohkem gaas vedelikus lahustub. Rõhul 760 mm Hg. Art. ja temperatuur 38 ° C, 2,2% hapnikku ja 5,1% süsinikdioksiidi lahustuvad 1 ml veres.

Gaasi lahustumine vedelikus jätkub, kuni saavutatakse dünaamiline tasakaal lahustuvate ja gaasilisse keskkonda väljuvate gaasimolekulide arvu vahel. Jõudu, millega lahustunud gaasi molekulid kipuvad gaasilisse keskkonda väljuma, nimetatakse gaasi rõhk vedelikus. Seega on tasakaaluolekus gaasi rõhk võrdne vedelikus oleva gaasi osarõhuga.

Kui gaasi osarõhk on kõrgem kui selle pinge, siis gaas lahustub. Kui gaasi osarõhk on alla selle pinge, läheb gaas lahusest välja gaasilisse keskkonda.

Hapniku ja süsinikdioksiidi osarõhk ja pinge kopsudes on toodud tabelis. 2.

Tabel 2. Hapniku ja süsinikdioksiidi osarõhk ja pinge kopsudes (mmHg)

Hapniku difusiooni tagab osarõhu erinevus alveoolides ja veres, mis on võrdne 62 mm Hg. Art. ja süsinikdioksiidi puhul on see ainult umbes 6 mm Hg. Art. Verevoolu aeg läbi väikese ringi kapillaaride (keskmiselt 0,7 s) on piisav osarõhu ja gaasi pinge peaaegu täielikuks ühtlustamiseks: hapnik lahustub veres ja süsihappegaas liigub alveolaarsesse õhku. Süsinikdioksiidi üleminek alveolaarseks õhuks suhteliselt väikese rõhuerinevuse korral on seletatav selle gaasi kopsude suure difusioonivõimega.