Havadaki kısmi karbondioksit basıncı. Deniz seviyesinden farklı yüksekliklerde havadaki kısmi oksijen basıncı. Kısmi gaz basıncı: kavram ve formül

Bir kişinin fizyolojik durumunu belirleyen ana hava parametreleri şunlardır:

mutlak basınç;

oksijen yüzdesi;

sıcaklık;

bağıl nem;

zararlı kirlilikler

Listelenen tüm hava parametrelerinden mutlak basınç ve oksijen yüzdesi bir kişi için belirleyici öneme sahiptir. Mutlak basınç, oksijenin kısmi basıncını belirler.

Bir gaz karışımındaki herhangi bir gazın kısmi basıncı, gaz karışımının toplam basıncının o gaza atfedilebilen yüzdesiyle orantılı kısmıdır.

Yani kısmi oksijen basıncı için sahibiz

nerede
- havadaki oksijen yüzdesi (
);

R H − yükseklikte hava basıncı H;

- Akciğerlerdeki su buharının kısmi basıncı (solunum için karşı basınç
).

Kısmi oksijen basıncı, vücuttaki gaz değişim sürecini belirlediğinden, bir kişinin fizyolojik durumu için özellikle önemlidir.

Oksijen, herhangi bir gaz gibi, kısmi basıncının daha büyük olduğu bir boşluktan, daha düşük bir basınca sahip bir alana hareket etme eğilimindedir. Sonuç olarak, vücudun oksijenle doyma süreci, yalnızca akciğerlerdeki (alveolar havadaki) oksijenin kısmi basıncı, alveollere akan kandaki oksijenin kısmi basıncından daha büyük olduğunda meydana gelir ve bu ikincisi daha büyük olacaktır. vücudun dokularındaki oksijenin kısmi basıncından daha fazladır.

Karbondioksiti vücuttan çıkarmak için, kısmi basınçlarının tarif edilenin tersi oranına sahip olması gerekir, yani. kısmi karbondioksit basıncının en yüksek değeri dokularda, daha küçük - venöz kanda ve hatta daha az - alveolar havada olmalıdır.

Deniz seviyesinde R H= 760 mmHg Sanat. kısmi oksijen basıncı ≈150 mm Hg'dir. Sanat. Böyle olan
solunum sürecinde insan kanının oksijenle normal doygunluğu sağlanır. Artan uçuş irtifası ile
azalma nedeniyle azalır P H(Şek. 1).

Özel fizyolojik çalışmalar, solunan havadaki minimum kısmi oksijen basıncının
Bu numara denir bir kişinin açık bir kabinde kalışının fizyolojik sınırı, büyüklük açısından
.

Kısmi oksijen basıncı 98 mm Hg'dir. Sanat. yüksekliğe karşılık gelir H= 3 km. saat
< 98 mmHg Sanat. bir kişinin görme bozukluğu, işitme bozukluğu, yavaş reaksiyon ve bilinç kaybı mümkündür.

Uçakta bu olayları önlemek için oksijen besleme sistemleri (OSS) kullanılmaktadır.
> 98 mmHg Sanat. tüm uçuş modlarında ve acil durumlarda solunan havada.

Pratik olarak havacılıkta, yükseklik H = Oksijen cihazı olmayan uçuşlar için sınır olarak 4 km, yani hizmet tavanı 4 km'den az olan uçaklarda SPC bulunmayabilir.

1. Karasal koşullarda insan vücudundaki oksijen ve karbondioksitin kısmi basıncı

Tabloda belirtilen değerleri değiştirirken
ve
akciğerlerde ve insan vücudunda normal gaz alışverişini bozdu.

Solunum gazları açısından dalış prensipleri ile ilgili bilgileri keynote, yani. birkaç ilkeyi anlamak, birçok gerçeği hatırlama ihtiyacını ortadan kaldırır.

Yani su altında nefes almak gaz gerektirir. En basit seçenek olarak - oksijen (∼% 21), nitrojen (∼% 78) ve diğer gazların (∼% 1) bir karışımı olan hava beslemesi.

Ana faktör çevrenin baskısıdır. Tüm olası basınç birimlerinden "mutlak teknik atmosfer" veya ATA kullanacağız. Yüzeydeki basınç ∼1 ATA'dır, suya her 10 metre daldırma ona ∼1 ATA ekler.

Daha fazla analiz için, kısmi basıncın ne olduğunu anlamak önemlidir, yani. gaz karışımının tek bir bileşeninin basıncı. Bir gaz karışımının toplam basıncı, bileşenlerinin kısmi basınçlarının toplamıdır. Kısmi basınç ve gazların sıvılarda çözünmesi, Dalton yasalarıyla tanımlanır ve dalışla doğrudan ilişkilidir, çünkü bir kişi çoğunlukla sıvıdır. Kısmi basınç, karışımdaki gazların molar oranı ile orantılı olmasına rağmen, hava için kısmi basınç hacim veya ağırlık konsantrasyonu ile okunabilir, hata %10'dan az olacaktır.

Dalış yaparken, basınç bizi her şeyi kapsayan bir şekilde etkiler. Regülatör, solunum sistemindeki hava basıncını, yaklaşık olarak ortam basıncına eşit, tam olarak "inhalasyon" için gerekli olandan daha az tutar. Yani 10 metre derinlikte balondan solunan havanın basıncı yaklaşık 2 ATA'dır. Vücudumuzda benzer bir mutlak basınç gözlemlenecektir. Böylece, bu derinlikteki kısmi oksijen basıncı ∼0.42 ATA, nitrojen ∼1.56 ATA olacaktır.

Basıncın vücut üzerindeki etkisi aşağıdaki temel faktörlerdir.

1. Organlar ve sistemler üzerindeki mekanik etki

Kısacası, ayrıntılı olarak ele almayacağız - insan vücudunda bir dizi hava dolu boşluk vardır ve herhangi bir yöndeki basınçta keskin bir değişiklik, dokular, zarlar ve organlar üzerinde mekanik hasara kadar bir yüke neden olur - barotravma.

2. Dokuların gazlarla doygunluğu

Dalış yaparken (artan basınç), solunum yollarındaki gazların kısmi basıncı dokulardakinden daha yüksektir. Böylece gazlar kanı doyurur ve kan dolaşımı yoluyla vücudun tüm dokuları doyurulur. Doygunluk oranı farklı dokular için farklıdır ve bir "yarı doygunluk periyodu" ile karakterize edilir, yani. sabit bir gaz basıncında, gazın ve dokuların kısmi basınçları arasındaki farkın yarıya indiği süre. Tersine işleme "desatürasyon" denir, çıkış sırasında (basınçta azalma) meydana gelir. Bu durumda, dokulardaki gazların kısmi basıncı, akciğerlerdeki gazlardaki basınçtan daha yüksektir, ters işlem gerçekleşir - akciğerlerdeki kandan gaz salınır, zaten daha düşük bir kısmi basınca sahip kan, akciğerlerde dolaşır. vücut, gazlar dokulardan kana geçer ve tekrar bir daire içinde. Bir gaz her zaman daha yüksek bir kısmi basınçtan daha düşük olana doğru hareket eder.

Farklı gazların fiziksel özelliklerinden dolayı farklı doyma/desatürasyon oranlarına sahip olması temel olarak önemlidir.

Gazların sıvılardaki çözünürlüğü ne kadar büyükse, basınç o kadar yüksek olur. Çözünmüş gaz miktarı, belirli bir basınçta çözünürlük sınırından daha büyükse, kabarcıklar biçimindeki konsantrasyon dahil olmak üzere gaz salınır. Bunu her bir şişe maden suyunu açtığımızda görüyoruz. Gaz çıkarma hızı (doku desatürasyonu) fiziksel yasalar ve kan yoluyla gaz değişimi ile sınırlı olduğundan, çok hızlı bir basınç düşüşü (hızlı yükselme) vücudun dokularında, damarlarında ve boşluklarında doğrudan gaz kabarcıklarının oluşmasına neden olabilir. , ölümüne kadar işini aksatmak. Basınç yavaş yavaş düşerse, vücudun kısmi basınçlardaki farktan dolayı "ekstra" gazı çıkarmak için zamanı vardır.

Bu süreçleri hesaplamak için vücut dokularının matematiksel modelleri kullanılır, en popüler olanı 4 ila 635 dakika arasında yarı doygunluk / yarı doygunluk süresi olan 16 doku tipini (bölmeleri) dikkate alan Albert Buhlmann modelidir.

En büyük tehlike, en yüksek mutlak basınca sahip olan inert gazdır, çoğu zaman havanın temelini oluşturan ve metabolizmaya katılmayan nitrojendir. Bu nedenle toplu dalışlarda temel hesaplamalar o zamandan beri nitrojen üzerinden yapılmaktadır. oksijenin doygunluk açısından etkisi çok daha azdır, "azot yükü" kavramı kullanılır, yani. dokularda çözünmüş kalan nitrojen miktarı.

Bu nedenle doku doygunluğu, gaz karışımının bileşimine, basıncına ve maruz kalma süresine bağlıdır. İlk dalış seviyeleri için, derinlik, dalış süresi ve dalışlar arasındaki minimum süre ile ilgili kısıtlamalar vardır, bu da dokuların doygunluğunun hiçbir koşulda tehlikeli seviyelere, yani. dekompresyon dalışı yoktur ve o zaman bile "güvenlik durdurmaları" yapmak gelenekseldir.

"Gelişmiş" dalgıçlar, gaz ve basınca bağlı olarak modellerden doygunluğu dinamik olarak hesaplayan dalış bilgisayarları kullanır; buna, bir "sıkıştırma tavanı"nın hesaplanması da dahildir - mevcut doygunluğa bağlı olarak üzerine çıkmanın potansiyel olarak tehlikeli olduğu derinlik. Zor dalışlar sırasında bilgisayarlar kopyalanır, tek dalışların genellikle uygulanmadığından bahsetmeye gerek bile yok.

3. Gazların biyokimyasal etkileri

Vücudumuz maksimum atmosfer basıncında havaya adapte olmuştur. Artan basınçla, metabolizmaya dahil olmayan gazlar vücudu çeşitli şekillerde etkilerken, etki belirli bir gazın kısmi basıncına bağlıdır. Her gazın kendi güvenlik limitleri vardır.

Oksijen

Metabolizmamızda önemli bir oyuncu olarak oksijen, yalnızca üst değil, aynı zamanda alt güvenlik sınırına sahip tek gazdır.

Normal kısmi oksijen basıncı ∼0.21 ATA'dır. Oksijen ihtiyacı büyük ölçüde vücudun durumuna ve fiziksel aktiviteye bağlıdır, sağlıklı bir organizmanın hayati aktivitesini tam bir dinlenme durumunda sürdürmek için gereken teorik minimum seviye ∼0.08 ATA, pratik olan ∼0.14 ATA olarak tahmin edilmektedir. . Oksijen seviyelerinde "nominal" bir düşüş, her şeyden önce fiziksel aktivite yeteneğini etkiler ve hipoksiye veya oksijen açlığına neden olabilir.

Aynı zamanda, yüksek bir kısmi oksijen basıncı, çok çeşitli olumsuz sonuçlara neden olur - oksijen zehirlenmesi veya hiperoksi. Dalış sırasında özellikle tehlike, sinir sistemine zarar olarak ifade edilen konvülsif formu, boğulma riskini gerektiren konvülsiyonlardır.

Pratik amaçlar için dalış, ∼1.4 ATA güvenlik limiti, orta risk limiti ∼1.6 ATA olarak kabul edilir. Uzun süre ∼2.4 ATA'nın üzerindeki bir basınçta, oksijen zehirlenmesi olasılığı birlik eğilimindedir.

Böylece, 1.4 ATA'lık sınırlayıcı oksijen seviyesini, karışımdaki oksijenin kısmi basıncına basitçe bölerek, ortamın maksimum güvenli basıncı belirlenebilir ve saf oksijen solumanın kesinlikle güvenli olduğu belirlenebilir (%100, 1 ATA) ∼4 metreye (!! !), basınçlı hava (%21, 0,21 ATA) - ∼57 metreye kadar, %32 oksijen içeriğine sahip standart "Nitrox-32" (0,32 ATA) - kadar ∼34 metre. Benzer şekilde, orta derecede risk için limitleri hesaplayabilirsiniz.

Adını "nitroksa" borçlu olan bu fenomen olduğunu söylüyorlar, çünkü başlangıçta bu kelime solunum gazlarını ifade etti. alçaltılmış büyük derinliklerde çalışmak için oksijen içeriği, "azotla zenginleştirilmiş" ve ancak o zaman "azot-oksijen" olarak deşifre edilmeye başlandı ve karışımları belirlemeye başladı. yükseltilmiş oksijen içeriği.

Artan kısmi oksijen basıncının her durumda sinir sistemini ve akciğerleri etkilediği ve bunların farklı etki türleri olduğu dikkate alınmalıdır. Ek olarak, etki bir dizi dalışta birikme eğilimindedir. Merkezi sinir sistemi üzerindeki etkiyi hesaba katmak için, tek ve günlük maruz kalma için güvenli sınırların belirlendiği bir hesap birimi olarak "oksijen sınırı" kavramı kullanılır. Ayrıntılı tablolar ve hesaplamalar bulunabilir.

Ek olarak, artan oksijen basıncı akciğerleri olumsuz etkiler, bu fenomeni hesaba katmak için, kısmi oksijen basıncı ve “dakikadaki birim” sayısı arasında ilişki kuran özel tablolara göre hesaplanan “oksijen dayanıklılık birimleri” kullanılır. Örneğin 1.2 ATA bize dakikada 1.32 OTU verir. Tanınan güvenlik limiti günde 1425 birimdir.

Özellikle yukarıda anlatılanlardan, büyük derinliklerde güvenli bir şekilde kalmanın, daha düşük bir basınçta solunamayan, azaltılmış oksijen içeriğine sahip bir karışım gerektirdiği açık olmalıdır. Örneğin, 100 metre (11 ATA) derinlikte, karışımdaki oksijen konsantrasyonu %12'yi geçmemelidir ve pratikte daha da düşük olacaktır. Yüzeyde böyle bir karışımı solumak imkansızdır.

Azot

Azot vücut tarafından metabolize edilmez ve alt sınırı yoktur. Artan basınç ile nitrojen, "azot narkozu" olarak bilinen uyuşturucu veya alkol zehirlenmesine benzer şekilde sinir sistemi üzerinde toksik bir etkiye sahiptir.

Etki mekanizmaları tam olarak açıklığa kavuşturulmamıştır, etkinin sınırları tamamen bireyseldir ve hem organizmanın özelliklerine hem de durumuna bağlıdır. Bu nedenle yorgunluk, akşamdan kalma, soğuk algınlığı gibi vücudun her türlü depresif durumunun etkisini arttırdığı bilinmektedir.

Herhangi bir derinlikte hafif zehirlenme ile karşılaştırılabilir bir durum şeklinde küçük belirtiler mümkündür, azot maruziyetinin her 10 metre derinlikte aç karnına bir bardak kuru martini ile karşılaştırılabilir olduğuna göre ampirik “martini kuralı” geçerlidir, hangi tehlikeli değildir ve iyi bir ruh hali ekler. Düzenli dalış sırasında biriken nitrojen, yazarın kendisinin de tanık ve katılımcı olduğu hafif uyuşturucular ve alkole benzer şekilde psişeyi de etkiler. Canlı ve "narkotik" rüyalarda kendini gösterir, özellikle birkaç saat içinde hareket eder. Ve evet, dalgıçlar biraz uyuşturucu bağımlısıdır. Azot.

Tehlike, tam bir yeterlilik kaybına kadar hızlı bir artış, uzay ve zamanda yönelim, ölüme yol açabilecek halüsinasyonlar ile karakterize güçlü tezahürlerle temsil edilir. Bir kişi kolayca derinliklere koşabilir, çünkü orada serindir veya orada bir şey gördüğü iddia edilir, su altında olduğunu unutur ve “derin nefes alır”, ağızlığı tükürür, vb. Kendi başına nitrojene maruz kalmak öldürücü veya hatta zararlı değildir, ancak dalış koşullarının sonuçları trajik olabilir. Basınçta bir azalma ile, bu tezahürlerin aynı hızla geçmesi karakteristiktir, bazen “keskin bir şekilde ayılmak” için sadece 2,3 metre yükselmek yeterlidir.

Giriş seviyesi rekreasyonel dalış için kabul edilen derinliklerde güçlü bir tezahür olasılığı (18 m'ye kadar, ∼2.2 ATA) çok düşük olarak değerlendirilir. Mevcut istatistiklere göre, şiddetli zehirlenme vakaları 30 metre derinlikten (∼3.2 ATA) oldukça muhtemel hale geliyor ve ardından basınç arttıkça olasılık da artıyor. Aynı zamanda, bireysel istikrarı olan kişiler çok daha derinlerde sorunlar yaşamayabilirler.

Karşı koymanın tek yolu, nitrojen zehirlenmesi şüphesi durumunda, bir eşin sürekli olarak kendi kendini izlemesi ve kontrolü, derinliğin anında azalmasıdır. "Nitroks" kullanımı, elbette oksijen nedeniyle derinlik sınırları dahilinde nitrojen zehirlenmesi olasılığını azaltır.

Helyum ve diğer gazlar

Teknik ve profesyonel dalışta, başta helyum olmak üzere diğer gazlar da kullanılır. Derin karışımlarda hidrojen ve hatta neon kullanımına ilişkin örnekler bilinmektedir. Bu gazlar yüksek bir doyma/desatürasyon oranı ile karakterize edilir, helyumun zehirlenme etkileri 12 ATA'nın üzerindeki basınçlarda gözlemlenir ve paradoksal olarak nitrojen ile telafi edilebilir. Bununla birlikte, yüksek maliyetleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar, bu nedenle ortalama bir dalgıcın bunlarla karşılaşması neredeyse imkansızdır ve okuyucu bu tür sorularla gerçekten ilgileniyorsa, o zaman bu mütevazı değil profesyonel literatürü kullanması gerekir. gözden geçirmek.

Herhangi bir karışım kullanırken, hesaplama mantığı yukarıda açıklananla aynı kalır, yalnızca gaza özgü limitler ve parametreler kullanılır ve derin teknik dalış için genellikle birkaç farklı kompozisyon kullanılır: aşağı inerken nefes almak için, altta çalışmak ve dekompresyon ile aşamalı bir şekilde, bu gazların bileşimleri, yukarıda açıklanan vücuttaki hareketlerinin mantığına göre optimize edilir.

pratik sonuç

Bu tezleri anlamak, derslerde verilen ve hem daha fazla geliştirme hem de doğru ihlalleri için kesinlikle gerekli olan birçok kısıtlama ve kuralın anlamlandırılmasını mümkün kılar.

Nitrox normal dalışta kullanılması tavsiye edilir çünkü tamamen eğlence amaçlı dalış sınırları içinde kalsanız bile vücuttaki nitrojen yükünü azaltır, bu daha iyi bir duygu, daha eğlenceli, daha az sonuçtur. Bununla birlikte, derinlere ve sık sık dalış yapacaksanız, sadece faydalarını değil, aynı zamanda olası oksijen zehirlenmesini de hatırlamanız gerekir. Oksijen seviyelerini her zaman kişisel olarak kontrol edin ve sınırlarınızı belirleyin.

Azot zehirlenmesi karşılaşabileceğiniz en olası sorundur, her zaman kendinize ve eşinize karşı düşünceli olun.

Ayrı olarak, bu metni okumanın, okuyucunun zor dalışlar sırasında gazlarla çalışmayı anlamak için tüm bilgilere hakim olduğu anlamına gelmediğine dikkat çekmek isterim. Pratik uygulama için bu tamamen yetersizdir. Bu sadece bir başlangıç ​​noktası ve temel bir anlayış, başka bir şey değil.

(Son sütun, deniz seviyesinde karşılık gelen kısmi basıncın yeniden üretilebildiği O2 içeriğini gösterir (100 mm Hg = 13,3 kPa)

Pirinç. dört. Yüksekliğe tırmanırken oksijen eksikliğinin etki bölgeleri

3. Eksik telafi bölgesi (tehlike bölgesi). 4000 m'den 7000 m'ye kadar olan yüksekliklerde uygulanır.Uyumsuz insanlarda çeşitli bozukluklar gelişir. Güvenlik sınırı (rahatsızlık eşiği) aşıldığında, fiziksel performans keskin bir şekilde düşer, karar verme yeteneği zayıflar, kan basıncı düşer, bilinç giderek zayıflar; olası kas seğirmeleri. Bu değişiklikler geri dönüşümlüdür.

4. Kritik bölge. 7000 m ve üzerinde başlar. P A O 2 azalır kritik eşik - şunlar. doku solunumunun hala gerçekleştirilebildiği en düşük değeri. Çeşitli yazarlara göre, bu göstergenin değeri 27 ile 33 mm Hg arasında değişmektedir. Sanat. (V.B. Malkin, 1979). Merkezi sinir sisteminin potansiyel olarak ölümcül bozuklukları, solunum ve vazomotor merkezlerin inhibisyonu, bilinçsiz bir durumun gelişmesi ve kasılmalar şeklinde ortaya çıkar. Kritik bölgede, oksijen eksikliğinin süresi, yaşamın korunması için belirleyici bir öneme sahiptir. Solunan havadaki RO 2'deki hızlı artış ölümü önleyebilir.

Bu nedenle, barometrik basınçta bir düşüş koşulları altında solunan havadaki azaltılmış kısmi oksijen basıncının vücut üzerindeki etkisi hemen değil, yaklaşık 2000 m yüksekliğe karşılık gelen belirli bir reaksiyon eşiğine ulaşıldığında gerçekleşir (Şek. 5).

Şek.5. Oksihemoglobin (Hb) ve oksimiyoglobinin (Mb) ayrışma eğrileri

S-şekilli nedeniyle bu eğrinin konfigürasyonu bir hemoglobin molekülü dört oksijen molekülünü bağlar kandaki oksijenin taşınmasında önemli rol oynar. Kan tarafından oksijen absorpsiyonu sürecinde PaO2, oksijenle hemoglobin doygunluğunun yaklaşık %97 olduğu 90-95 mm Hg'ye yaklaşır. Aynı zamanda, sağ kısmındaki oksihemoglobinin ayrışma eğrisi neredeyse yatay olduğundan, PaO2'de 90 ila 60 mm Hg aralığında bir düşüş vardır. Sanat. hemoglobinin oksijen ile doygunluğu fazla azalmaz: %97'den %90'a. Bu nedenle, bu özellik nedeniyle, belirtilen aralıktaki (90-60 mm Hg) PaO2'deki bir düşüş, kan oksijen doygunluğunu yalnızca çok az etkiler, yani. hipoksemi gelişimi üzerine. İkincisi, PaO 2 alt sınırı - 60 mm Hg aşıldıktan sonra artacaktır. Art., oksihemoglobin ayrışma eğrisi yataydan dikey konuma değiştiğinde. 2000 m yükseklikte, PaO 2 76 mm Hg'dir. Sanat. (10.1 kPa).

Ek olarak, PaO2'deki düşüş ve oksijen ile hemoglobin doygunluğunun ihlali, artan ventilasyon, kan akış hızında bir artış, biriken kanın mobilizasyonu ve kanın oksijen rezervinin kullanımı ile kısmen telafi edilecektir.

Dağlara tırmanırken gelişen hipobarik hipoksik hipoksinin bir özelliği sadece hipoksemi, ama aynı zamanda hipokapni (alveollerin telafi edici hiperventilasyonunun bir sonucu). İkincisi oluşumu belirler gaz alkalozu karşılık gelen ile oksihemoglobin ayrışma eğrisinin sola kayması . Şunlar. hemoglobinin oksijene afinitesinde bir artış vardır, bu da oksijenin dokulara akışını azaltır. Ek olarak, respiratuar alkaloz, beynin iskemik hipoksisine (serebral damarların spazmı) ve ayrıca intravasküler kapasitede bir artışa (somatik arteriyollerin dilatasyonu) yol açar. Bu tür bir dilatasyonun sonucu, sistemik (BCC ve kalp debisinde düşüş) ve organ (bozulmuş mikro sirkülasyon) kan akışının ihlali ile birlikte periferde kanın patolojik birikmesidir. Böylece, hipobarik hipoksik hipoksinin ekzojen mekanizması, solunan havadaki kısmi oksijen basıncındaki azalma nedeniyle, takviye edilecek hipoksi endojen (hemik ve dolaşım) mekanizmaları metabolik asidozun sonraki gelişimini belirleyecek olan(Şek. 6).

Normal koşullar altında, bir kişi nispeten sabit bir bileşime sahip olan sıradan havayı solur (Tablo 1). Ekshale edilen hava her zaman daha az oksijen ve daha fazla karbondioksit içerir. Alveolar havadaki en az oksijen ve en fazla karbondioksit. Alveolar ve solunan havanın bileşimindeki fark, ikincisinin ölü boşluk havası ve alveolar havanın bir karışımı olmasıyla açıklanır.

Alveolar hava, vücudun iç gaz ortamıdır. Arteriyel kanın gaz bileşimi, bileşimine bağlıdır. Düzenleyici mekanizmalar, alveolar havanın bileşiminin sabitliğini korur. Sessiz solunum sırasında alveolar havanın bileşimi, soluma ve soluma aşamalarına çok az bağlıdır. Örneğin, her nefeste alveolar havanın sadece 1/7'si yenilendiğinden, inhalasyonun sonundaki karbon dioksit içeriği, ekshalasyonun sonundan sadece %0,2-0,3 daha azdır. Ek olarak, alveolar havanın bileşimini eşitlemeye yardımcı olan inhalasyon ve ekshalasyon sırasında sürekli akar. Derin nefes alma ile alveolar havanın bileşiminin inhalasyon ve ekshalasyona bağımlılığı artar.

Tablo 1. Havanın bileşimi (% olarak)

Akciğerlerdeki gaz değişimi, alveolar havadaki oksijenin kana (günde yaklaşık 500 litre) ve kandaki karbondioksitin (günde yaklaşık 430 litre) kana difüzyonu sonucu gerçekleştirilir. Difüzyon, bu gazların alveolar havadaki kısmi basınçları ve kandaki gerilimleri arasındaki fark nedeniyle oluşur.

Kısmi gaz basıncı: kavram ve formül

Kısmi basınçlı gaz gaz yüzdesi ve karışımın toplam basıncı ile orantılı olarak bir gaz karışımında:

Hava için: P atmosferik = 760 mm Hg. Sanat.; Oksijenli = %20.95.

Gazın doğasına bağlıdır. Atmosferik havanın tüm gaz karışımı %100 olarak alınır, 760 mm Hg basınca sahiptir. Art. ve gazın bir kısmı (oksijen -% 20,95) olarak alınır. X. Dolayısıyla hava karışımındaki kısmi oksijen basıncı 159 mm Hg'dir. Sanat. Alveolar havadaki gazların kısmi basıncını hesaplarken, basıncı 47 mm Hg olan su buharına doymuş olduğu dikkate alınmalıdır. Sanat. Sonuç olarak, alveolar havanın bir parçası olan gaz karışımının payı 760 mm Hg'lik bir basınca sahip değildir. Sanat. ve 760 - 47 \u003d 713 mm Hg. Sanat. Bu basınç %100 olarak alınmıştır. Buradan alveolar havada bulunan %14,3 miktarındaki oksijenin kısmi basıncının 102 mm Hg'ye eşit olacağını hesaplamak kolaydır. Sanat.; buna göre, karbondioksitin kısmi basıncının hesaplanması, bunun 40 mm Hg'ye eşit olduğunu gösterir. Sanat.

Alveolar havadaki oksijen ve karbondioksitin kısmi basıncı, bu gazların moleküllerinin alveolar membrandan kana nüfuz etme eğiliminde olan kuvvettir.

Gazların bariyerden difüzyonu Fick yasasına uyar; Membran kalınlığı ve difüzyon alanı aynı olduğundan, difüzyon difüzyon katsayısına ve basınç gradyanına bağlıdır:

Q gazı- birim zamanda dokudan geçen gazın hacmi; S - doku alanı; gazın DK-difüzyon katsayısı; (P 1, - P 2) - gaz kısmi basınç gradyanı; T, doku bariyerinin kalınlığıdır.

Akciğerlere akan alveolar kandaki kısmi oksijen basıncının 40 mm Hg olduğunu hesaba katarsak. Sanat. ve karbondioksit - 46-48 mm Hg. Art., o zaman akciğerlerdeki gazların difüzyonunu belirleyen basınç gradyanı şöyle olacaktır: oksijen için 102 - 40 = 62 mm Hg. Sanat.; karbondioksit için 40 - 46 (48) \u003d eksi 6 - eksi 8 mm Hg. Sanat. Karbondioksitin diffüz katsayısı oksijeninkinden 25 kat daha büyük olduğu için, karbondioksit kılcal damarları oksijenden daha aktif olarak alveollere bırakır.

Kanda gazlar çözünmüş (serbest) ve kimyasal olarak bağlı haldedir. Difüzyon sadece çözünmüş gaz moleküllerini içerir. Bir sıvıda çözünen gaz miktarı şunlara bağlıdır:

• sıvının bileşimi üzerinde;
• sıvı içindeki gazın hacmi ve basıncı;
• sıvı sıcaklığı;
• incelenen gazın doğası.

Belirli bir gazın basıncı ve sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, gaz sıvı içinde o kadar fazla çözünür. 760 mm Hg'lik bir basınçta. Sanat. ve 38°C sıcaklık, %2.2 oksijen ve %5.1 karbondioksit 1 ml kanda çözünür.

Bir gazın sıvı içinde çözünmesi, gaz halinde ortamda çözünen ve kaçan gaz moleküllerinin sayısı arasında dinamik bir dengeye ulaşılıncaya kadar devam eder. Çözünmüş bir gazın moleküllerinin gaz halindeki bir ortama kaçma eğiliminde olduğu kuvvete denir. bir sıvı içindeki bir gazın basıncı. Böylece dengede gaz basıncı, sıvıdaki gazın kısmi basıncına eşittir.

Bir gazın kısmi basıncı voltajından yüksekse, gaz çözülür. Gazın kısmi basıncı voltajının altındaysa, gaz çözeltiden gazlı ortama geçecektir.

Akciğerlerdeki oksijen ve karbondioksitin kısmi basıncı ve gerilimi Tablo'da verilmiştir. 2.

Tablo 2. Oksijen ve karbondioksitin akciğerlerdeki kısmi basıncı ve gerilimi (mmHg olarak)

Oksijen difüzyonu, alveoller ve kandaki 62 mm Hg'ye eşit olan kısmi basınçlardaki fark ile sağlanır. Sanat ve karbondioksit için - sadece yaklaşık 6 mm Hg'dir. Sanat. Küçük dairenin kılcal damarlarından kan akış süresi (ortalama 0,7 s), kısmi basıncın ve gaz basıncının neredeyse tamamen eşitlenmesi için yeterlidir: oksijen kanda çözülür ve karbon dioksit alveolar havaya geçer. Karbondioksitin nispeten küçük bir basınç farkıyla alveolar havaya geçişi, akciğerlerin bu gaz için yüksek difüzyon kapasitesi ile açıklanır.