ความดันบางส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ ความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศที่ระดับความสูงต่างจากระดับน้ำทะเล แรงดันแก๊สบางส่วน: แนวคิดและสูตร

พารามิเตอร์อากาศหลักที่กำหนดสถานะทางสรีรวิทยาของบุคคลคือ:

ความดันสัมบูรณ์

เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจน

อุณหภูมิ;

ความชื้นสัมพัทธ์;

สิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย

จากพารามิเตอร์อากาศที่ระบุไว้ทั้งหมด ความดันสัมบูรณ์และเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับบุคคล ความดันสัมบูรณ์กำหนดความดันบางส่วนของออกซิเจน

ความดันบางส่วนของแก๊สใดๆ ในส่วนผสมของแก๊สคือเศษส่วนของความดันทั้งหมดของส่วนผสมของแก๊สที่เป็นของแก๊สนั้นตามสัดส่วนของเปอร์เซ็นต์

ดังนั้นสำหรับความดันบางส่วนของออกซิเจน เรามี

ที่ไหน
− เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในอากาศ (
);

R ชม − ความกดอากาศที่ระดับความสูง ชม;

− ความดันบางส่วนของไอน้ำในปอด (แรงดันย้อนกลับสำหรับการหายใจ
).

ความดันบางส่วนของออกซิเจนมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับสถานะทางสรีรวิทยาของบุคคลเนื่องจากเป็นตัวกำหนดกระบวนการแลกเปลี่ยนก๊าซในร่างกาย

ออกซิเจนก็เหมือนกับก๊าซอื่นๆ ที่มีแนวโน้มเคลื่อนจากพื้นที่ที่ความดันบางส่วนของมันมากกว่าไปยังพื้นที่ที่มีความดันต่ำกว่า ดังนั้นกระบวนการของความอิ่มตัวของร่างกายด้วยออกซิเจนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อความดันบางส่วนของออกซิเจนในปอด (ในถุงลม) มากกว่าความดันบางส่วนของออกซิเจนในเลือดที่ไหลไปยังถุงลมและหลังนี้จะมากกว่า กว่าความดันบางส่วนของออกซิเจนในเนื้อเยื่อของร่างกาย

ในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากร่างกาย จำเป็นต้องมีอัตราส่วนของแรงดันบางส่วนที่อยู่ตรงข้ามกับที่อธิบายไว้ กล่าวคือ ค่าสูงสุดของความดันบางส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ควรอยู่ในเนื้อเยื่อที่เล็กกว่า - ในเลือดดำและแม้แต่น้อย - ในอากาศถุง

ที่ระดับน้ำทะเลที่ R ชม= 760 mmHg ศิลปะ. ความดันบางส่วนของออกซิเจนคือ ≈150 mmHg ศิลปะ. ด้วยเช่น
มั่นใจความอิ่มตัวของเลือดมนุษย์ปกติด้วยออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ด้วยความสูงของเที่ยวบินที่เพิ่มขึ้น
ลดลงเนื่องจากการลดลง พี ชม(รูปที่ 1).

การศึกษาทางสรีรวิทยาพิเศษพบว่าความดันบางส่วนขั้นต่ำของออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้า
เบอร์นี้เรียกว่า ขีดจำกัดทางสรีรวิทยาของบุคคลในห้องโดยสารเปิดในแง่ของขนาด
.

ความดันบางส่วนของออกซิเจนคือ 98 มม. ปรอท ศิลปะ. สอดคล้องกับความสูง ชม= 3 กม. ที่
< 98 mmHg ศิลปะ. ความบกพร่องทางสายตา, ความบกพร่องทางการได้ยิน, ปฏิกิริยาช้าและการสูญเสียสติของบุคคลนั้นเป็นไปได้

เพื่อป้องกันปรากฏการณ์เหล่านี้บนเครื่องบิน จึงมีการนำระบบจ่ายออกซิเจน (OSS) มาใช้
> 98 mmHg ศิลปะ. ในอากาศที่หายใจเข้าในทุกโหมดการบินและในสถานการณ์ฉุกเฉิน

ในทางปฏิบัติในการบินความสูง H = 4 กม. สำหรับเที่ยวบินที่ไม่มีอุปกรณ์ออกซิเจน เช่น เครื่องบินที่มีเพดานบริการน้อยกว่า 4 กม. อาจไม่มี SPC

1. ความดันบางส่วนของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในร่างกายมนุษย์ในสภาพพื้นดิน

เมื่อเปลี่ยนค่าที่ระบุในตาราง
และ
ขัดขวางการแลกเปลี่ยนก๊าซตามปกติในปอดและทั่วร่างกายมนุษย์

ผมขอสรุปข้อมูลเกี่ยวกับหลักการดำน้ำในแง่ของการหายใจก๊าซในรูปแบบของประเด็นสำคัญ กล่าวคือ เมื่อเข้าใจหลักการไม่กี่ข้อก็ไม่จำเป็นต้องจำข้อเท็จจริงมากมาย

ดังนั้นการหายใจใต้น้ำต้องใช้แก๊ส เป็นตัวเลือกที่ง่ายที่สุด - การจ่ายอากาศซึ่งเป็นส่วนผสมของออกซิเจน (∼21%) ไนโตรเจน (∼78%) และก๊าซอื่น ๆ (∼1%)

ปัจจัยหลักคือแรงกดดันของสิ่งแวดล้อม จากหน่วยความดันที่เป็นไปได้ทั้งหมด เราจะใช้ "บรรยากาศทางเทคนิคสัมบูรณ์" หรือ ATA ความดันบนพื้นผิวคือ ∼1 ATA ทุกๆ 10 เมตรของการแช่ในน้ำจะเพิ่ม ∼1 ATA ลงไป

สำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติม สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าแรงกดดันบางส่วนคืออะไร กล่าวคือ ความดันของส่วนประกอบเดียวของส่วนผสมของก๊าซ ความดันรวมของส่วนผสมของก๊าซคือผลรวมของแรงดันบางส่วนของส่วนประกอบ กฎของดาลตันอธิบายความดันบางส่วนและการละลายของก๊าซในของเหลวและเกี่ยวข้องโดยตรงกับการดำน้ำ เนื่องจากบุคคลส่วนใหญ่เป็นของเหลว แม้ว่าความดันบางส่วนจะเป็นสัดส่วนกับอัตราส่วนโมลาร์ของก๊าซในส่วนผสม แต่สำหรับอากาศ ความดันบางส่วนสามารถอ่านได้จากปริมาตรหรือความเข้มข้นของน้ำหนัก ข้อผิดพลาดจะน้อยกว่า 10%

เมื่อดำน้ำความกดดันส่งผลกระทบต่อเราอย่างทั่วถึง ตัวควบคุมจะรักษาความดันอากาศในระบบหายใจ โดยประมาณเท่ากับความดันแวดล้อม น้อยกว่าเท่าที่จำเป็นสำหรับ "การหายใจเข้า" ดังนั้น ที่ระดับความลึก 10 เมตร อากาศที่หายใจเข้าจากบอลลูนจึงมีความดันประมาณ 2 ATA ความดันสัมบูรณ์ที่คล้ายกันจะสังเกตได้ทั่วร่างกายของเรา ดังนั้นความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ระดับความลึกนี้จะเท่ากับ ∼0.42 ATA ไนโตรเจน ∼1.56 ATA

ผลกระทบของแรงกดดันต่อร่างกายเป็นปัจจัยสำคัญดังต่อไปนี้

1. ผลกระทบทางกลต่ออวัยวะและระบบ

เราจะไม่พิจารณาโดยละเอียดในระยะสั้น - ร่างกายมนุษย์มีโพรงอากาศจำนวนมากและการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความดันในทิศทางใด ๆ ทำให้เกิดภาระต่อเนื้อเยื่อ เยื่อหุ้มเซลล์ และอวัยวะจนถึงความเสียหายทางกล - barotrauma

2. ความอิ่มตัวของเนื้อเยื่อด้วยก๊าซ

เมื่อดำน้ำ (เพิ่มความดัน) ความดันบางส่วนของก๊าซในทางเดินหายใจจะสูงกว่าในเนื้อเยื่อ ดังนั้น ก๊าซทำให้เลือดอิ่มตัว และผ่านกระแสเลือด เนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกายจะอิ่มตัว อัตราการอิ่มตัวจะแตกต่างกันสำหรับเนื้อเยื่อต่างๆ และมีลักษณะเป็น “ช่วงอิ่มตัวครึ่งหนึ่ง” กล่าวคือ ช่วงเวลาที่แรงดันแก๊สคงที่ ความแตกต่างระหว่างความดันบางส่วนของก๊าซและเนื้อเยื่อจะลดลงครึ่งหนึ่ง กระบวนการย้อนกลับเรียกว่า "desaturation" ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการขึ้น (ความดันลดลง) ในกรณีนี้ความดันบางส่วนของก๊าซในเนื้อเยื่อจะสูงกว่าความดันในก๊าซในปอด กระบวนการย้อนกลับเกิดขึ้น - ก๊าซถูกปล่อยออกจากเลือดในปอด เลือดที่มีความดันบางส่วนที่ต่ำกว่าอยู่แล้วจะไหลเวียนผ่าน ร่างกาย ก๊าซผ่านจากเนื้อเยื่อเข้าสู่กระแสเลือดและเป็นวงกลมอีกครั้ง แก๊สจะเคลื่อนที่จากความดันบางส่วนที่สูงขึ้นไปเป็นแรงดันที่ต่ำกว่าเสมอ

เป็นสิ่งสำคัญโดยพื้นฐานที่ก๊าซที่แตกต่างกันมีอัตราความอิ่มตัว/ความอิ่มตัวของสีที่แตกต่างกันเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของพวกมัน

ความสามารถในการละลายของก๊าซในของเหลวยิ่งมาก ความดันยิ่งสูงขึ้น ถ้าปริมาณของก๊าซที่ละลายน้ำมากกว่าขีดจำกัดความสามารถในการละลายที่ความดันที่กำหนด ก๊าซจะถูกปล่อยออกมา รวมถึงความเข้มข้นในรูปของฟองสบู่ เราเห็นสิ่งนี้ทุกครั้งที่เปิดขวดน้ำอัดลม เนื่องจากอัตราการกำจัดก๊าซ (การทำให้เนื้อเยื่อขาดน้ำ) ถูกจำกัดโดยกฎทางกายภาพและการแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านทางเลือด ความดันที่ลดลงอย่างรวดเร็วเกินไป (การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว) อาจนำไปสู่การก่อตัวของฟองก๊าซโดยตรงในเนื้อเยื่อ หลอดเลือด และโพรงในร่างกาย ที่รบกวนการทำงานของมันจนตาย หากความดันลดลงอย่างช้าๆ แสดงว่าร่างกายมีเวลาที่จะขจัดก๊าซ "ส่วนเกิน" เนื่องจากความแตกต่างของแรงกดบางส่วน

ในการคำนวณกระบวนการเหล่านี้ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเนื้อเยื่อของร่างกายซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุดคือแบบจำลอง Albert Buhlmann ซึ่งพิจารณาเนื้อเยื่อ (ช่อง) 16 ประเภทโดยมีเวลาอิ่มตัวครึ่งหนึ่ง / ครึ่งความอิ่มตัวจาก 4 ถึง 635 นาที

อันตรายที่สุดคือก๊าซเฉื่อยซึ่งมีความดันสัมบูรณ์สูงสุด ส่วนใหญ่มักเป็นไนโตรเจนซึ่งเป็นพื้นฐานของอากาศและไม่มีส่วนร่วมในการเผาผลาญ ด้วยเหตุนี้การคำนวณหลักในการดำน้ำจำนวนมากจึงดำเนินการกับไนโตรเจนตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ผลกระทบของออกซิเจนในแง่ของความอิ่มตัวคือลำดับความสำคัญน้อยกว่าในขณะที่ใช้แนวคิดของ "โหลดไนโตรเจน" เช่น ปริมาณไนโตรเจนที่เหลืออยู่ที่ละลายในเนื้อเยื่อ

ดังนั้นความอิ่มตัวของเนื้อเยื่อจึงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซ ความดัน และระยะเวลาของการสัมผัส สำหรับการดำน้ำระดับเริ่มต้น มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับความลึก ระยะเวลาของการดำน้ำ และเวลาขั้นต่ำระหว่างการดำน้ำ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่อนุญาตให้ภายใต้เงื่อนไขใด ๆ ความอิ่มตัวของเนื้อเยื่อถึงระดับอันตรายเช่น ไม่มีการดำน้ำแบบคลายการบีบอัด และถึงกระนั้น ก็ยังเป็นธรรมเนียมที่จะต้องดำเนินการ "หยุดเพื่อความปลอดภัย"

นักดำน้ำ "ขั้นสูง" ใช้คอมพิวเตอร์ดำน้ำที่คำนวณความอิ่มตัวแบบไดนามิกจากแบบจำลองโดยขึ้นอยู่กับก๊าซและความดัน ซึ่งรวมถึงการคำนวณ "เพดานการอัด" - ความลึกด้านบนที่อาจเป็นอันตรายหากขึ้นจากความอิ่มตัวของปัจจุบัน ในระหว่างการดำน้ำที่ยาก คอมพิวเตอร์จะทำซ้ำ ไม่ต้องพูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าปกติแล้วการดำน้ำครั้งเดียวมักจะไม่มี

3. ผลกระทบทางชีวเคมีของก๊าซ

ร่างกายของเราถูกปรับให้เข้ากับอากาศสูงสุดที่ความดันบรรยากาศ ด้วยความดันที่เพิ่มขึ้น ก๊าซที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญจะส่งผลต่อร่างกายในหลายๆ ด้าน ในขณะที่ผลกระทบจะขึ้นอยู่กับความดันบางส่วนของก๊าซบางชนิด ก๊าซแต่ละชนิดมีขีดจำกัดความปลอดภัยของตนเอง

ออกซิเจน

ในฐานะผู้เล่นหลักในการเผาผลาญของเรา ออกซิเจนเป็นก๊าซชนิดเดียวที่ไม่เพียงแต่มีขีดจำกัดความปลอดภัยบนเท่านั้นแต่ยังมีขีดจำกัดความปลอดภัยที่ต่ำกว่าด้วย

ความดันบางส่วนปกติของออกซิเจนคือ ∼0.21 ATA ความต้องการออกซิเจนอย่างมากขึ้นอยู่กับสถานะของร่างกายและการออกกำลังกาย ระดับต่ำสุดตามทฤษฎีที่จำเป็นในการรักษากิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตที่มีสุขภาพดีในสภาวะที่พักผ่อนเต็มที่ประมาณ ∼0.08 ATA ระดับที่ใช้งานได้จริงคือ ∼0.14 ATA . ระดับออกซิเจนที่ลดลงจาก "ปกติ" อันดับแรกส่งผลต่อความสามารถในการออกกำลังกายและอาจทำให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนหรือภาวะขาดออกซิเจน

ในเวลาเดียวกัน ความดันบางส่วนของออกซิเจนสูงทำให้เกิดผลเสียมากมาย - พิษจากออกซิเจนหรือภาวะขาดออกซิเจน อันตรายอย่างยิ่งเมื่อดำน้ำคือรูปแบบการหดเกร็งซึ่งแสดงออกถึงความเสียหายต่อระบบประสาทอาการชักซึ่งเสี่ยงต่อการจมน้ำ

สำหรับวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติ การดำน้ำถือเป็นขีดจำกัดความปลอดภัยที่ ∼1.4 ATA ขีดจำกัดความเสี่ยงปานกลางคือ ∼1.6 ATA ที่ความดันที่สูงกว่า ∼2.4 ATA เป็นเวลานาน ความน่าจะเป็นที่จะเกิดพิษจากออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะเป็นน้ำหนึ่งใจเดียวกัน

ดังนั้น โดยการหารระดับออกซิเจนที่จำกัดไว้ที่ 1.4 ATA ด้วยแรงดันบางส่วนของออกซิเจนในส่วนผสม เราสามารถกำหนดความดันที่ปลอดภัยสูงสุดของสิ่งแวดล้อมและกำหนดได้ว่าการหายใจด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์นั้นปลอดภัยอย่างยิ่ง (100%, 1 ATA) ที่ความลึกสูงสุด ∼4 เมตร (!! !) อากาศอัด (21%, 0.21 ATA) - สูงสุด ∼57 เมตร มาตรฐาน "Nitrox-32" ที่มีปริมาณออกซิเจน 32% (0.32 ATA) - สูงสุด ∼34 เมตร ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถคำนวณขีดจำกัดสำหรับความเสี่ยงปานกลางได้

พวกเขาบอกว่ามันเป็นปรากฏการณ์นี้ที่มีชื่อเรียกว่า "nitrox" เนื่องจากในตอนแรกคำนี้หมายถึงก๊าซทางเดินหายใจด้วย ลดลงปริมาณออกซิเจนสำหรับการทำงานที่ระดับความลึกมาก "เสริมไนโตรเจน" จากนั้นจึงเริ่มถอดรหัสเป็น "ไนโตรเจน-ออกซิเจน" และกำหนดส่วนผสมด้วย สูงปริมาณออกซิเจน

ต้องคำนึงว่าความดันบางส่วนที่เพิ่มขึ้นของออกซิเจนในทุกกรณีส่งผลกระทบต่อระบบประสาทและปอดและสิ่งเหล่านี้เป็นผลกระทบที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ผลกระทบมักจะสะสมจากการดำน้ำเป็นชุด ในการพิจารณาผลกระทบต่อระบบประสาทส่วนกลาง แนวคิดของ "ขีดจำกัดออกซิเจน" ถูกใช้เป็นหน่วยบัญชี โดยจะมีการกำหนดขีดจำกัดความปลอดภัยสำหรับการสัมผัสเพียงครั้งเดียวและรายวัน สามารถดูรายละเอียดตารางและการคำนวณได้

นอกจากนี้ ความดันออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นส่งผลเสียต่อปอด เนื่องจากปรากฏการณ์นี้จึงใช้ "หน่วยความทนทานต่อออกซิเจน" ซึ่งคำนวณตามตารางพิเศษที่สัมพันธ์กับความดันบางส่วนของออกซิเจนและจำนวน "หน่วยต่อนาที" ตัวอย่างเช่น 1.2 ATA ให้เรา 1.32 OTU ต่อนาที ขีดจำกัดความปลอดภัยที่รับรู้คือ 1425 หน่วยต่อวัน

จากที่กล่าวมานี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ควรเป็นที่ชัดเจนว่าการอยู่ในที่ลึกมากอย่างปลอดภัยนั้น ต้องใช้ส่วนผสมที่มีปริมาณออกซิเจนลดลง ซึ่งหายใจไม่ออกเมื่อใช้แรงดันต่ำ ตัวอย่างเช่น ที่ความลึก 100 เมตร (11 ATA) ความเข้มข้นของออกซิเจนในส่วนผสมไม่ควรเกิน 12% และในทางปฏิบัติจะต่ำกว่านั้นอีก เป็นไปไม่ได้ที่จะหายใจเอาส่วนผสมดังกล่าวออกสู่ผิว

ไนโตรเจน

ไนโตรเจนไม่ถูกเผาผลาญโดยร่างกายและไม่มีขีดจำกัดล่าง เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ไนโตรเจนมีผลเป็นพิษต่อระบบประสาท คล้ายกับอาการมึนเมาของยาหรือแอลกอฮอล์ที่รู้จักกันในชื่อ "ภาวะง่วงนอนของไนโตรเจน"

กลไกการออกฤทธิ์ไม่ได้อธิบายอย่างชัดเจนขอบเขตของผลกระทบนั้นเป็นของแต่ละคนอย่างหมดจดและขึ้นอยู่กับลักษณะของสิ่งมีชีวิตและสภาพของมัน ดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีว่าช่วยเพิ่มผลจากอาการเมื่อยล้า อาการเมาค้าง อาการซึมเศร้าต่างๆ ของร่างกาย เช่น หวัด เป็นต้น

อาการเล็กน้อยในรูปแบบของสถานะที่เทียบได้กับความมึนเมาเล็กน้อยเป็นไปได้ในทุกระดับความลึกใด ๆ "กฎมาร์ตินี่" เชิงประจักษ์ใช้ตามที่การสัมผัสไนโตรเจนเปรียบได้กับมาร์ตินี่แห้งหนึ่งแก้วในขณะท้องว่างทุก ๆ 10 เมตรของความลึก ซึ่งไม่อันตรายและเพิ่มอารมณ์ดี ไนโตรเจนที่สะสมในระหว่างการดำน้ำปกติยังส่งผลต่อจิตใจที่คล้ายกับยาและแอลกอฮอล์ซึ่งผู้เขียนเองเป็นพยานและผู้เข้าร่วม มันปรากฏตัวในความฝันที่สดใสและ "ยาเสพติด" โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันทำหน้าที่ภายในไม่กี่ชั่วโมง และใช่ นักดำน้ำเป็นคนติดยานิดหน่อย ไนโตรเจน

อันตรายแสดงโดยอาการที่รุนแรงซึ่งมีลักษณะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงการสูญเสียความเพียงพออย่างสมบูรณ์การวางแนวในอวกาศและเวลาภาพหลอนซึ่งอาจนำไปสู่ความตาย บุคคลสามารถรีบไปที่ส่วนลึกได้ง่ายเพราะที่นั่นเย็นหรือถูกกล่าวหาว่าเห็นบางสิ่งบางอย่างที่นั่นลืมไปว่าเขาอยู่ใต้น้ำและ "หายใจลึก ๆ " คายหลอดเป่า ฯลฯ ในตัวมันเอง การสัมผัสกับไนโตรเจนไม่เป็นอันตรายถึงตายหรือถึงกระทั่งเป็นอันตราย แต่ผลที่ตามมาภายใต้สภาวะการดำน้ำอาจเป็นเรื่องน่าเศร้า เป็นลักษณะเฉพาะที่เมื่อความดันลดลง อาการเหล่านี้จะผ่านไปอย่างรวดเร็ว บางครั้งการเพิ่มขึ้นเพียง 2..3 เมตรก็เพียงพอที่จะ "มีสติสัมปชัญญะ"

ความน่าจะเป็นของการเกิดอย่างรุนแรงที่ระดับความลึกที่ยอมรับสำหรับการดำน้ำเพื่อการพักผ่อนระดับเริ่มต้น (สูงถึง 18 ม., ∼2.2 ATA) ถูกประเมินว่าต่ำมาก จากสถิติที่มีอยู่ กรณีของพิษรุนแรงมีแนวโน้มค่อนข้างสูงจากความลึก 30 เมตร (∼3.2 ATA) จากนั้นความน่าจะเป็นจะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ในเวลาเดียวกัน ผู้ที่มีความมั่นคงส่วนบุคคลอาจไม่พบปัญหาในระดับลึกมากนัก

วิธีเดียวที่จะตอบโต้คือการตรวจสอบตนเองและการควบคุมคู่นอนอย่างต่อเนื่องโดยให้ความลึกลดลงทันทีในกรณีที่สงสัยว่าจะเป็นพิษจากไนโตรเจน การใช้ "nitrox" ช่วยลดโอกาสของการเกิดพิษไนโตรเจนได้ภายในขอบเขตของความลึกเนื่องจากออกซิเจน

ฮีเลียมและก๊าซอื่นๆ

ในการดำน้ำเชิงเทคนิคและแบบมืออาชีพนั้น ยังใช้ก๊าซอื่นๆ โดยเฉพาะฮีเลียม ตัวอย่างของการใช้ไฮโดรเจนและแม้แต่นีออนในส่วนผสมที่ลึกล้ำเป็นที่รู้จักกัน ก๊าซเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยอัตราความอิ่มตัว/ความอิ่มตัวของสีที่สูง ผลการเป็นพิษของฮีเลียมจะสังเกตพบที่ความดันที่สูงกว่า 12 ATA และสามารถชดเชยด้วยไนโตรเจนได้อย่างขัดแย้ง อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นจึงแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่นักประดาน้ำทั่วไปจะเจอพวกเขา และหากผู้อ่านสนใจคำถามดังกล่าวจริงๆ เขาก็จำเป็นต้องใช้วรรณกรรมมืออาชีพอยู่แล้ว ไม่ใช่เจียมเนื้อเจียมตัว ทบทวน.

เมื่อใช้สารผสมใดๆ ตรรกะการคำนวณยังคงเหมือนเดิมตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ใช้เฉพาะขีดจำกัดและพารามิเตอร์เฉพาะของก๊าซเท่านั้น และสำหรับการดำน้ำทางเทคนิคเชิงลึก มักใช้องค์ประกอบที่แตกต่างกันหลายประการ: สำหรับการหายใจระหว่างทางลง ให้ทำงานที่ด้านล่างและ การจัดฉากด้วยการบีบอัด องค์ประกอบของก๊าซเหล่านี้ได้รับการปรับให้เหมาะสมตามตรรกะของการเคลื่อนไหวในร่างกายที่อธิบายไว้ข้างต้น

ข้อสรุปเชิงปฏิบัติ

การทำความเข้าใจวิทยานิพนธ์เหล่านี้ทำให้สามารถให้ความหมายของข้อจำกัดและกฎเกณฑ์ต่างๆ ที่กำหนดไว้ในหลักสูตร ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนาต่อไปและสำหรับการละเมิดที่ถูกต้อง

แนะนำให้ใช้ Nitrox ในการดำน้ำแบบปกติเพราะช่วยลดปริมาณไนโตรเจนในร่างกาย แม้ว่าคุณจะอยู่ภายในขอบเขตของการดำน้ำเพื่อสันทนาการอย่างเต็มที่ก็ตาม นี่คือความรู้สึกที่ดีขึ้น สนุกมากขึ้น และผลที่ตามมาน้อยลง อย่างไรก็ตาม หากคุณกำลังจะดำดิ่งลงลึกและบ่อยครั้ง คุณต้องจำไม่เพียงเกี่ยวกับประโยชน์ของมันเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงความเป็นพิษของออกซิเจนที่อาจเกิดขึ้นด้วย ตรวจสอบระดับออกซิเจนด้วยตนเองและกำหนดขีดจำกัดของคุณเสมอ

พิษจากไนโตรเจนเป็นปัญหาที่คุณอาจพบมากที่สุด คำนึงถึงตัวคุณเองและคู่ของคุณเสมอ

แยกจากกัน ฉันต้องการให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าการอ่านข้อความนี้ไม่ได้หมายความว่าผู้อ่านเข้าใจชุดข้อมูลทั้งหมดเพื่อทำความเข้าใจการทำงานกับก๊าซในระหว่างการดำน้ำที่ยากลำบาก สำหรับการใช้งานจริงไม่เพียงพออย่างสมบูรณ์ นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นและความเข้าใจพื้นฐาน ไม่มีอะไรเพิ่มเติม

(คอลัมน์สุดท้ายแสดงเนื้อหา O 2 ซึ่งความดันบางส่วนที่สอดคล้องกันที่ระดับน้ำทะเลสามารถทำซ้ำได้ (100 mm Hg = 13.3 kPa)

ข้าว. สี่. โซนอิทธิพลของการขาดออกซิเจนเมื่อปีนขึ้นไปสูง

3. โซนการชดเชยที่ไม่สมบูรณ์ (โซนอันตราย)มีการใช้งานที่ระดับความสูงตั้งแต่ 4,000 ม. ถึง 7000 ม. คนที่ไม่ได้รับการดัดแปลงจะพัฒนาความผิดปกติต่างๆ เมื่อเกินขีดจำกัดความปลอดภัย (เกณฑ์การรบกวน) สมรรถภาพทางกายจะลดลงอย่างรวดเร็ว ความสามารถในการตัดสินใจลดลง ความดันโลหิตลดลง สติค่อยๆ ลดลง กล้ามเนื้อกระตุกที่เป็นไปได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถย้อนกลับได้

4. โซนวิกฤตเริ่มต้นที่ 7000 ม. ขึ้นไป P A O 2 ลดลง เกณฑ์วิกฤต - เหล่านั้น. ค่าต่ำสุดซึ่งยังคงสามารถหายใจของเนื้อเยื่อได้ ตามที่ผู้เขียนหลายคนระบุว่าค่าของตัวบ่งชี้นี้อยู่ระหว่าง 27 ถึง 33 มม. ปรอท ศิลปะ. (V.B. Malkin, 1979). ความผิดปกติที่อาจถึงตายของระบบประสาทส่วนกลางเกิดขึ้นในรูปแบบของการยับยั้งศูนย์ทางเดินหายใจและ vasomotor การพัฒนาของสภาวะหมดสติและอาการชัก ในเขตวิกฤต ระยะเวลาของการขาดออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิต การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของ RO 2 ในอากาศที่หายใจเข้าไปสามารถป้องกันการเสียชีวิตได้

ดังนั้นผลกระทบต่อร่างกายของความดันบางส่วนของออกซิเจนที่ลดลงในอากาศที่หายใจเข้าไปภายใต้สภาวะที่ความดันบรรยากาศลดลงจะไม่เกิดขึ้นทันที แต่เมื่อถึงเกณฑ์ปฏิกิริยาบางอย่างที่สอดคล้องกับระดับความสูงประมาณ 2,000 ม. (รูปที่. 5).

รูปที่ 5 เส้นโค้งการแยกตัวของ oxyhemoglobin (Hb) และ oxymyoglobin (Mb)

รูปตัว Sการกำหนดค่าของเส้นโค้งนี้เนื่องจาก หนึ่งโมเลกุลของเฮโมโกลบินจับโมเลกุลออกซิเจนสี่ตัวมีบทบาทสำคัญในการขนส่งออกซิเจนในเลือด ในกระบวนการดูดซึมออกซิเจนในเลือด PaO 2 เข้าใกล้ 90-95 มม. ปรอท ซึ่งฮีโมโกลบินอิ่มตัวด้วยออกซิเจนประมาณ 97% ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากเส้นโค้งการแยกตัวของออกซีเฮโมโกลบินในส่วนขวาของมันเกือบจะเป็นแนวนอน โดยมีค่า PaO 2 ลดลงในช่วง 90 ถึง 60 มม. ปรอท ศิลปะ. ความอิ่มตัวของฮีโมโกลบินกับออกซิเจนไม่ลดลงมากนัก: จาก 97 เป็น 90% ดังนั้น เนื่องจากคุณลักษณะนี้ การลดลงของ PaO 2 ในช่วงที่ระบุ (90-60 มม. ปรอท) จะส่งผลต่อความอิ่มตัวของออกซิเจนในเลือดเพียงเล็กน้อยเท่านั้น กล่าวคือ เกี่ยวกับการพัฒนาของภาวะขาดออกซิเจน หลังจะเพิ่มขึ้นหลังจากเอาชนะขีด จำกัด ล่าง PaO 2 - 60 มม. ปรอท Art. เมื่อเส้นโค้งการแยกตัวของ oxyhemoglobin เปลี่ยนจากตำแหน่งแนวนอนเป็นแนวตั้ง ที่ระดับความสูง 2,000 ม. PaO 2 คือ 76 มม. ปรอท ศิลปะ. (10.1 kPa).

นอกจากนี้ การลดลงของ PaO 2 และการละเมิดความอิ่มตัวของฮีโมโกลบินด้วยออกซิเจนจะได้รับการชดเชยบางส่วนด้วยการระบายอากาศที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มความเร็วของการไหลเวียนของเลือด การระดมของเลือดที่สะสม และการใช้ออกซิเจนสำรองของเลือด

คุณสมบัติของ hypobaric hypoxic hypoxia ซึ่งพัฒนาขึ้นเมื่อปีนเขาบนภูเขาไม่เพียงเท่านั้น ภาวะขาดออกซิเจนแต่ยัง hypocapnia (ผลที่ตามมาของการชดเชย hyperventilation ของ alveoli) หลังกำหนดรูปแบบ อัลคาโลซิสของแก๊ส ที่มีความสอดคล้อง การเปลี่ยนแปลงของเส้นโค้งการแยกตัวออกซีเฮโมโกลบินไปทางซ้าย . เหล่านั้น. มีความสัมพันธ์ของเฮโมโกลบินกับออกซิเจนเพิ่มขึ้นซึ่งจะช่วยลดการไหลของหลังเข้าไปในเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ alkalosis ทางเดินหายใจนำไปสู่การขาดออกซิเจนในสมอง (กล้ามเนื้อกระตุกของหลอดเลือดสมอง) เช่นเดียวกับการเพิ่มความสามารถภายในหลอดเลือด (การขยายตัวของหลอดเลือดแดงโซมาติก) ผลของการขยายดังกล่าวคือการสะสมของเลือดในทางพยาธิวิทยาในบริเวณรอบนอกพร้อมกับการละเมิดระบบ (ลดลงใน BCC และการเต้นของหัวใจ) และการไหลเวียนของเลือดในอวัยวะ (จุลภาคบกพร่อง) ทางนี้, กลไกภายนอกของ hypobaric hypoxic hypoxiaเนื่องจากความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้าลดลงจะถูกเสริม กลไกภายนอก (hemic และการไหลเวียนโลหิต) ของภาวะขาดออกซิเจนซึ่งจะเป็นตัวกำหนดการพัฒนาของกรดในการเผาผลาญที่ตามมา(รูปที่ 6)

ภายใต้สภาวะปกติบุคคลสูดอากาศธรรมดาซึ่งมีองค์ประกอบค่อนข้างคงที่ (ตารางที่ 1) อากาศที่หายใจออกจะมีออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่าเสมอ ออกซิเจนน้อยที่สุดและคาร์บอนไดออกไซด์มากที่สุดในถุงลม ความแตกต่างในองค์ประกอบของถุงลมและอากาศที่หายใจออกนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าหลังนี้เป็นส่วนผสมของอากาศในอวกาศและอากาศในถุงลม

อากาศในถุงลมเป็นสภาพแวดล้อมของก๊าซภายในร่างกาย องค์ประกอบก๊าซของเลือดแดงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมัน กลไกการกำกับดูแลรักษาความคงตัวขององค์ประกอบของอากาศในถุงลม องค์ประกอบของถุงลมในการหายใจแบบเงียบนั้นขึ้นอยู่กับระยะการหายใจเข้าและหายใจออกเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น เนื้อหาของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เมื่อสิ้นสุดการหายใจเข้าไปนั้นน้อยกว่าตอนสิ้นสุดการหายใจออกเพียง 0.2-0.3% เนื่องจากแต่ละครั้งจะมีการสร้างอากาศในถุงลมเพียง 1/7 เท่านั้น นอกจากนี้ยังไหลอย่างต่อเนื่องในระหว่างการหายใจเข้าและหายใจออกซึ่งช่วยปรับสมดุลองค์ประกอบของอากาศในถุงลม เมื่อหายใจเข้าลึก ๆ การพึ่งพาองค์ประกอบของถุงลมในการสูดดมและหายใจออกจะเพิ่มขึ้น

ตารางที่ 1. องค์ประกอบของอากาศ (เป็น%)

การแลกเปลี่ยนก๊าซในปอดเป็นผลจากการแพร่กระจายของออกซิเจนจากถุงลมเข้าสู่กระแสเลือด (ประมาณ 500 ลิตรต่อวัน) และคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดเข้าสู่อากาศถุงลม (ประมาณ 430 ลิตรต่อวัน) การแพร่กระจายเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดันบางส่วนของก๊าซเหล่านี้ในอากาศถุงและความตึงเครียดในเลือด

แรงดันแก๊สบางส่วน: แนวคิดและสูตร

ก๊าซความดันบางส่วนในส่วนผสมของก๊าซตามสัดส่วนของก๊าซและความดันรวมของส่วนผสม:

สำหรับอากาศ: P บรรยากาศ = 760 มม. ปรอท ศิลปะ.; ด้วยออกซิเจน = 20.95%

ขึ้นอยู่กับลักษณะของแก๊ส ส่วนผสมก๊าซทั้งหมดของอากาศในบรรยากาศถูกนำมาเป็น 100% มีความดัน 760 มม. ปรอท ศิลปะและส่วนหนึ่งของก๊าซ (ออกซิเจน - 20.95%) ถูกนำมาเป็น เอ็กซ์ดังนั้นความดันบางส่วนของออกซิเจนในส่วนผสมของอากาศคือ 159 มม. ปรอท ศิลปะ. เมื่อคำนวณความดันบางส่วนของก๊าซในถุงลมต้องคำนึงว่าไอน้ำอิ่มตัวซึ่งมีความดัน 47 มม. ปรอท ศิลปะ. ดังนั้นสัดส่วนของส่วนผสมของก๊าซที่เป็นส่วนหนึ่งของถุงลมจะมีความดันไม่เท่ากับ 760 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะและ 760 - 47 \u003d 713 มม. ปรอท ศิลปะ. ความดันนี้ถือเป็น 100% จากที่นี่ คำนวณได้ง่ายว่าความดันบางส่วนของออกซิเจนซึ่งมีอยู่ในถุงลมในปริมาณ 14.3% จะเท่ากับ 102 มม. ปรอท ศิลปะ.; ดังนั้นการคำนวณความดันบางส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จึงแสดงว่ามีค่าเท่ากับ 40 มม. ปรอท ศิลปะ.

ความดันบางส่วนของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในถุงลมคือแรงที่โมเลกุลของก๊าซเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มถุงเข้าสู่กระแสเลือด

การแพร่กระจายของก๊าซผ่านสิ่งกีดขวางเป็นไปตามกฎของฟิค เนื่องจากความหนาของเมมเบรนและพื้นที่การแพร่กระจายเหมือนกัน การแพร่จึงขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การแพร่และการไล่ระดับแรงดัน:

คิวแก๊ส- ปริมาณก๊าซที่ไหลผ่านเนื้อเยื่อต่อหน่วยเวลา ส - บริเวณเนื้อเยื่อ DK-ค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของก๊าซ (ป 1, - ป 2) - ไล่ระดับความดันก๊าซบางส่วน; T คือความหนาของสิ่งกีดขวางเนื้อเยื่อ

หากเราคำนึงว่าในถุงเลือดที่ไหลไปยังปอด ความตึงเครียดของออกซิเจนบางส่วนคือ 40 มม. ปรอท ศิลปะและคาร์บอนไดออกไซด์ - 46-48 mm Hg. Art. แล้วการไล่ระดับความดันที่กำหนดการแพร่กระจายของก๊าซในปอดจะเป็น: สำหรับออกซิเจน 102 - 40 = 62 mm Hg ศิลปะ.; สำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ 40 - 46 (48) \u003d ลบ 6 - ลบ 8 มม. ปรอท ศิลปะ. เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่าออกซิเจนถึง 25 เท่า คาร์บอนไดออกไซด์จึงปล่อยเส้นเลือดฝอยไปยังถุงลมอย่างแข็งขันมากกว่าออกซิเจนไปในทิศทางตรงกันข้าม

ในเลือด ก๊าซอยู่ในสถานะละลาย (ฟรี) และจับกับสารเคมี การแพร่กระจายเกี่ยวข้องกับโมเลกุลของก๊าซที่ละลายเท่านั้น ปริมาณก๊าซที่ละลายในของเหลวขึ้นอยู่กับ:

• เกี่ยวกับองค์ประกอบของของเหลว
• ปริมาตรและความดันของก๊าซในของเหลว
• อุณหภูมิของเหลว
• ลักษณะของก๊าซที่กำลังศึกษา

ยิ่งความดันของก๊าซและอุณหภูมิที่กำหนดสูงเท่าใด ก๊าซก็จะยิ่งละลายในของเหลวมากขึ้นเท่านั้น ที่ความดัน 760 mmHg. ศิลปะ. และอุณหภูมิ 38 องศาเซลเซียส ออกซิเจน 2.2% และคาร์บอนไดออกไซด์ 5.1% ละลายในเลือด 1 มล.

การละลายของแก๊สในของเหลวจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงจุดสมดุลแบบไดนามิกระหว่างจำนวนโมเลกุลของแก๊สที่ละลายและหลุดออกจากตัวกลางที่เป็นก๊าซ แรงที่โมเลกุลของก๊าซที่ละลายมีแนวโน้มที่จะหนีเข้าไปในตัวกลางที่เป็นก๊าซเรียกว่า ความดันของแก๊สในของเหลวดังนั้นที่สมดุลความดันแก๊สจะเท่ากับความดันบางส่วนของก๊าซในของเหลว

ถ้าความดันบางส่วนของแก๊สสูงกว่าแรงดันแก๊ส แก๊สก็จะละลาย หากแรงดันบางส่วนของแก๊สต่ำกว่าแรงดันแก๊ส แก๊สจะออกจากสารละลายเข้าไปในตัวกลางของแก๊ส

ความดันบางส่วนและความตึงของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอดแสดงไว้ในตาราง 2.

ตารางที่ 2 ความดันบางส่วนและความตึงของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในปอด (เป็น mmHg)

การแพร่กระจายของออกซิเจนเกิดจากความแตกต่างของแรงกดบางส่วนในถุงลมและเลือด ซึ่งมีค่าเท่ากับ 62 มม. ปรอท Art. และสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ - ประมาณ 6 มม. ปรอทเท่านั้น ศิลปะ. เวลาที่เลือดไหลผ่านเส้นเลือดฝอยของวงกลมเล็กๆ (เฉลี่ย 0.7 วินาที) นั้นเพียงพอสำหรับการทำให้ความดันบางส่วนและความตึงของแก๊สเท่ากันเกือบสมบูรณ์: ออกซิเจนละลายในเลือดและคาร์บอนไดออกไซด์จะผ่านเข้าไปในถุงลม การเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนไดออกไซด์สู่อากาศถุงลมที่ความดันต่างกันเพียงเล็กน้อยนั้นอธิบายได้จากความสามารถในการแพร่ของปอดในระดับสูงสำหรับก๊าซนี้