Величину повышенного давления (Р). Напомним, нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст. или 1 атм. Одна техническая атмосфера (кгс/см2) соответствует давлению 10 метров водного столба или 735,6 мм рт.ст. Давление сверх атмосферного называют избыточным и измеряют с помощью манометров. Сумма избыточного и атмосферного давления называют абсолютным давлением. Так, при плавании на глубине 10 метров на человека будет действовать избыточное давление 1 атм или абсолютное давление 2 атм. Чем глубже погружается человек, тем большее давление действует на его тело;
Парциальное (частичное) давление газов (рО2, рСО2, рN2). Под ним понимают долю (часть) общего давления, приходящегося на конкретный газ, входящий в газовую смесь. Парциальное давление зависит от процентного содержания газа в газовой смеси (воздух – это естественная газовая смесь, состоящая из 78,1% азота, 20,9% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа, а также водорода, гелия, неона и других индифферентных газов в очень малых количествах) и абсолютного давления, под которым находится эта смесь: р=Р•n/100, где n-процентное содержание газа в смеси по объему. Знание парциального давления того или иного газа важно потому, что физиологическое действие газа определяется не относительным процентным содержанием его в смеси, а величиной парциального давления. Например, мы уже знаем, что в атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода, парциальное давление которого составляет 0,21 атм.
Азот - газ индифферентный и в воздухе играет роль наполнителя, но лишь при нормальном давлении. При вдыхании воздуха под повышенным давлением азот начинает оказывать наркотическое действие. Наиболее отчетливо это действие проявляется при давлении воздуха 9 и более атмосфер. При работе в таких условиях в поведении водолазов отмечается беспричинная веселость, нарушение координации движений, излишняя болтливость и другие проявления наступившей эйфории. Это и есть проявления наркотического действия азота, напоминающего алкогольное опьянение. В настоящее время при работах водолазов на больших глубинах для дыхания пользуются не воздухом, а специально приготовленной гелиево-кислородной смесью, т.е. азот в воздухе заменяют более инертным газом;
Быстроту повышения и понижения давления. При быстром погружении давление в воздухосодержащих полостях не успевает сравниваться с наружным давлением, что приводит к болезненным состояниям, которые в резко выраженной форме приводят к “баротравмам" (уха и придаточных пазух, кишечника, зуба). При быстром всплытии возможно развитие очень грозного заболевания “баротравмы легких”.
Насыщение (сатурация) и рассыщение (десатурация) организма газами. Игнорирование закономерностей процессов сатурации и десатурации приводит к развитию самой распространенной и опасной специфической патологии – «кессонной» или «декомпрессионной болезни», которая возникает при всплытии с нарушением режима декомпрессии и характеризуется образованием газовых пузырьков в организме из-за возникающего пересыщения тканей азотом.
Декомпрессионная «кессонная» болезнь
Патогенез. Как только человек переходит к дыханию сжатым воздухом, в крови и тканях его организма происходит растворение азота, содержащегося в альвеолярном воздухе, до тех пор, пока в тканях и крови уровень азота не достигнет того давления, под которым этот газ находится во вдыхаемом воздухе.
Установлено, что человеческое тело массой 70 кг способно растворить 1 л азота на
каждую дополнительную атмосферу.
В период декомпрессии, т. е. в период перехода из зоны повышенного давления к нормальному, по мере снижения давления азота во вдыхаемом воздухе происходит выделение азота, растворенного в тканях организма, через кровь и легкие.
Для беспрепятственного удаления из организма освобождающегося газа переход от повышенного давления к нормальному необходимо производить постепенно. Если же переход осуществляется быстро, происходит бурное выделение растворенного азота в кровь и жидкости тканей с образованием пузырьков. В легких азот не успевает выделяться в
21
альвеолы, и через малый круг кровообращения пузырьки этого газа проникают в артерии большого круга. Газовая эмболия сопровождается спазмом артерий. Таким образом, нарушается питание тканей и органов, создается гипоксия, к которой наиболее чувствительна нервная система.
На дистальных частях аэроэмбола могут выпадать клетки крови и фибрин. Это может впоследствии привести к образованию аэротромба. Поэтому кессонная болезнь может протекать остро и хронически, в первом случае обусловливаясь аэроэмболией, во втором — аэротромбозом.
Клиника. По тяжести клинической картины все случаи кессонной болезни делит на 4 формы: легкую, средней тяжести, тяжелую и летальную.
Легкая форма характеризуется наличием боли в костях, мышцах, суставах, развитие которой связано с явлением асфиксии эмболизированного участка ткани, что приводит к раздражению чувствительных нервных окончаний, а также к давлению пузырьков газа на нервные окончания в тканях. Остеалгии, миалгии, артралгии и невралгии могут сопровождаться кожным зудом вследствие закупорки газовыми пузырьками потовых и сальных желез и марморисценцией кожи вследствие аэроэмболии кожных вен.
Кессонная болезнь средней тяжести характеризуется поражением вестибулярного аппарата, органов пищеварения и зрения. В клиническую картину этой формы входят следующие симптомы: головная боль, головокружение, тошнота, рвота, резкая бледность, гипергидроз. Расстройства пищеварительного тракта в виде боли в животе, напряжения передней брюшной стенки, рвоты, поноса возникают вследствие скопления газа
вкишках и сосудах брыжейки. Поражением внутреннего уха, и органа зрения. Больные жалуются на шум и звон в ушах, снижение слуха, снижение остроты зрения. Глазные симптомы проявляются преходящими спазмами ретинальных артерий. В момент спазма диск зрительного нерва становится белым.
Тяжелая форма кессонной болезни характеризуется быстрым развитием признаков поражения белого вещества спинного мозга, чаще всего на уровне среднегрудного отдела. Белое вещество спинного мозга растворяет большое количество азота благодаря богатому содержанию миелина, в состав которого входит значительное количество жироподобных веществ, лучше других поглощающих азот. На уровне среднегрудных сегментов спинной мозг хуже всего васкуляризирован (критическая зона), что объясняет наибольшую ранимость этого отдела спинного мозга при кессонной болезни. После короткого скрытого периода развивается спастическая нижняя параплегия (паралич), нарушение функции тазовых органов.
Поражение головного мозга наблюдается редко благодаря хорошо развитой сосудистой сети. Иногда наблюдаются головная боль, рвота, афазия, психозы. Церебральные симптомы носят обычно преходящий характер.
Летальная форма кессонной болезни может развиться на почве тотальной блокады легочного кровообращения, острой недостаточности сердца илина почве блокады кровообращения в жизненно важных центрах продолговатого мозга.
Баротравмы
Перепады общего давления могут привести к баротравме легких и среднего уха. Баротравма легких характеризуется разрывом легочной ткани, попаданием газа в
кровоток и развитием газовой эмболии. Возможно развитие пневмоторакса, проникновение газов в клетчатку средостения и брюшную полость. При тяжелых поражениях - плевропульмональный шок. Больные жалуются на боль в грудной клетке, выделение кровавой пены изо рта, кровохарканье, кашель, одышку, сердцебиение, нарушается речь, появляются судороги.
Баротравма среднего уха проявляется поражением барабанной перепонки - от гиперемии до разрыва. Возникает ощущение надавливания на уши, их заложенности, появляются колющие, иногда нетерпимые боли, иррадиирующие в височную область, в щеку. Боль в ушах, потеря слуха и ощущение шума в голове могут продолжаться в течение многих часов, даже после прекращения давления.
22
При погружении водолазов на глубину свыше 40 метров с использованием для дыхания сжатого воздуха может наступить так называемый азотный наркоз (сходный с алкогольным опьянением), обусловленный высоким парциальным давлением азота и накоплением углекислого газа в организме.
Отравление кислородом может протекать в двух формах.
При легочной форме отмечаются одышка, кашель, сильная боль в грудной клетке при вдохе. При обследовании определяется жесткое дыхание, сухие и влажные хрипы, дыхательная недостаточность. Возможен отек легких.
При поражении центральной нервной системы наблюдаются понижение чувствительности и онемение кончиков пальцев рук и ног, сонливость, апатия, слуховые галлюцинации, нарушение зрения. Возможны судороги по типу эпилептического приступа.
Лечение. Основным видом лечения кессонной болезни является возвращение больного в условия повышенного давления с тем, чтобы газовые пузырьки в крови вновь растворились, и назначение средств, улучшающих сердечную деятельность. Лечебная рекомпрессия производится в специальной рекомпрессионной камере или лечебном шлюзе(барокамере). В связи с переходом газа в раствор просвет сосудов освобождается для нормального кровообращения в пострадавших участках ткани, что ведет к исчезновению патологических симптомов. Рекомпрессию следует проводить до исходного давления в течение 1—1,5 ч. Дерекомпрессия должна проводиться медленно (на каждую 0,1 атм 10 мин).
Профилактика кессонной болезни заключается в соблюдении норм рабочего времени в кессонах и правильной организации декомпрессии.
Рабочее время по мере увеличения давления должно быть короче. Декомпрессию следует производить в оптимальных для сердечно-сосудистой системы условиях. Температура окружающего воздуха при выходе из шлюза должна быть в пределах 18-22°С во избежание спазма или расширения сосудов.
В профилактике кессонной болезни большое значение имеет правильный профессиональный отбор лиц на эти работы врачебной комиссией в составе невропатолога, отоларинголога и терапевта.
Противопоказаниями к работе в кессонах являются заболевания легких, сердечнососудистой системы, болезни крови, заболевания органов пищеварения, значительное развитие подкожной жировой клетчатки, органические заболевания нервной системы. Рабочие кессонов подвергаются диспансеризации: осмотрам один раз в неделю (терапевтом или отоларингологом).
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
Воздух тропосферы содержит значительное количество водяных паров, которые образуются в результате испарения с поверхности воды, почвы, растительности и т.д. Эти пары переходят из одного агрегатного состояния в другое, влияя на общую влажностную динамику атмосферы. Количество влаги в воздухе с подъемом на высоту быстро уменьшается. Так, на высоте 8 км влажность воздуха составляет всего около 1 % от того количества влаги, которое определяется на уровне земли.
В замкнутом помещении источником влаги может быть сам человек, испаряющий через легкие (около 350 г/сут) влаги в сутки и кожу (около 600 г/сут), а также выделения влаги при стирке белья и приготовлении пищи
Степень влажности воздуха изменяется в зависимости от ряда условий: температуры воздуха, высоты над уровнем моря, расположения в данной местности морей, рек и других крупных водоемов, характера растительности и др. Находящиеся в воздухе водяные пары, как и другие газы, обладают упругостью, которая измеряется высотой ртутного столба в
миллиметрах.
Различают влажность абсолютную, максимальную и относительную.
Абсолютная влажность (С) – это количество водяного пара в единице объёма воздуха или концентрация водяного пара в воздухе (г/м3).
23
Иногда абсолютную влажность определяют как упругость водяных паров в воздухе – содержание влаги, выраженное в единицах атмосферного давления (кПа, миллибары,
мм.рт.ст.).
Максимальная влажность (Е) – это упругость водяных паров в состоянии полного насыщения ими воздуха (кПа, мб, мм.рт.ст. или г/м3).
Точка росы - температура, при которой воздух достигает насыщения водяными парами, т.е. влажность становится максимальной и начинает конденсироваться.
Относительная влажность (А) представляет собой отношение фактической упругости водяных паров в воздухе (или абсолютной влажности) к максимально возможной влажности воздуха при данной температуре и выражается в процентах: А= С E • 100 %
Дефицит насыщения воздуха влагой (d) - арифметическая разность между максимальной и абсолютной влажностью при одной и той же температуре, показывает то количество паров, которое может воспринять воздух, прежде чем он будет насыщен водяными парами: d = E - С
Физиологический дефицит насыщения - арифметическая разность между максимальной влажностью воздуха при температуре 370С (температура тела) и абсолютной влажностью. Ее величина показывает, сколько грамм воды может извлечь из организма каждая единица выдыхаемого воздуха.
В гигиене пользуются еще понятием физиологическая относительная влажность. Она являет собой отношение абсолютной влажности при данной температуре воздуха к максимальной влажности при 36,50, выражено в процентах. Физиологическая относительная влажность характеризует способность воздуха воспринимать влагу, которая испаряется при температуре человеческого тела. Она дает возможность точнее оценить влияние влажного воздуха на человека. (Например: Допустим, что в данном помещении
абсолютная влажность 17 мм рт. ст., температура 20°Ц; это показывает, что относительная влажность около 100%, то есть что испарение практически невозможно. Однако человек в этих условиях все же будет отдавать тепло на испарение. Это объясняется тем, что воздух вокруг человеческого тела за счет температуры тела нагревается до температуры кожи человека; следовательно, максимальная влажность такого воздуха более высокая, и оно становится способным воспринимать влагу).
При повышении количества водяных паров в воздухе их упругость возрастает и достигает определенного предела, при котором пары насыщают пространство. Каждой температуре воздуха соответствует определенная степень насыщения его водяными парами. Превышение предела насыщения воздуха вызывает выделение влаги в виде тумана, росы, инея и т. п.
Для человека наиболее важное значение имеет относительная влажность воздуха, которая показывает степень насыщения воздуха водяными парами. Она играет большую роль при осуществлении терморегуляции организма. Оптимальной величиной относительной влажности воздуха считается 40-60 %, допустимой — 30-70 %.
При низкой влажности воздуха (15-10 %) происходит более интенсивное обезвоживание организма. При этом субъективно ощущается повышенная жажда, сухость слизистых оболочек дыхательных путей, появление трещин на них с последующими воспалительными явлениями и т.д.
Высокая влажность воздуха неблагоприятно сказывается на терморегуляции организма, затрудняя или усиливая теплоотдачу в зависимости от температуры воздуха (см. далее вопросы терморегуляции).
Предложена схема для оценки воздуха по влажности: воздух называют сухим, когда водяной пары в нем меньше 55%, умеренно сухим — при влажности от 56 до 70%, умеренно влажным— от 71 до 85%, сильно влажным — свыше 86% и насыщенным— 100%.
Воздействие влажности воздуха на организм главным образом связано с тем, что она существенно влияет на процессы теплоотдачи.
Повышенная влажность при высокой внешней температуре способствует
перегреванию организма, так как при этом значительно ухудшаются условия теплоотдачи.
24
При температуре воздуха свыше + 25-30 °С основным путем отдачи тепла организмом является испарение пота. Однако организм отдает тепло, только когда пот испаряется с поверхности кожи (при испарении 1 г пота организм теряет 0,6 ккал). В случае если высокая температура воздуха сопровождается высокой влажностью, то испарение с поверхности тела будет происходить недостаточно интенсивно или вовсе прекратится (воздух насыщен влагой –относительная влажность 100%). В этом случае теплоотдача происходить не будет, и тепло начнет накапливаться в организме - произойдет перегревание. Особенно отрицательно это сказывается при мышечной деятельности, когда организм усиленно вырабатывает тепло, поэтому при выполнении физических упражнений в условиях высокой влажности и температуры воздуха всегда имеется опасность возникновения перегревания организма.
Низкая влажность воздуха при высокой внешней температуре способствует хорошей теплоотдаче и позволяет легче переносить жару (климат Средней Азии, где сухой воздух обеспечивает быстрое испарение пота). При чрезмерно сухом (относительная влажность менее 15 %), но теплом воздухе возникает ощущение сухости во рту, в носу, могут возникать трещины кожи, слизистых и, как следствие, присоединяться инфекции.
Повышенная влажность воздуха при низкой внешней температуре способствует охлаждению организма, так как при этом усиливается теплоотдача. Это связано с рядом причин. Прежде всего, увеличивается потеря тепла, так как повышается теплопроводность воздуха, ибо водяные пары имеют более высокую теплопроводность, чем воздух. Вместе с тем повышается теплопроводность тканей одежды (воздух, находящийся в парах тканей, становится более теплопроводным), и поэтому тепло быстро покидает пространство под одеждой. Длительное пребывание в условиях высокой влажности воздуха и при температуре воздуха ниже - 10-15 °С может привести к переохлаждению организма и вызвать простудные и другие заболевания (ревматизм, туберкулез легких и др.).
Низкая влажность воздуха при низкой внешней температуре может вызвать значительное местное охлаждение слизистых оболочек дыхательных путей.
Норма относительной влажности воздуха для помещений - 30-60 %. Значительный диапазон данной нормы зависит от температуры воздуха и других условий. Для людей, находящихся в покое, при температуре воздуха + 16-20 °С и небольшом его движении влажность воздуха должна быть не менее 40-60 %. При мышечной деятельности, если температура воздуха находится в пределах + 15-20 °С, влажность воздуха должна составлять 30-40 %, а при температуре + 25 °С - 20-25 %. В спортивных залах (при температуре воздуха + 15 °С) и в залах для подготовительных занятий в бассейнах (при температуре воздуха + 18 °С) относительная влажность воздуха должна быть 35-60 %, а в залах ванн крытых бассейнов (при температуре воздуха + 26 °С) - 50-65 %.
ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА
Движения воздушных масс возникают вследствие неравномерного распределения атмосферного давления и температуры воздуха.
Определение направления движения воздуха может также помочь составить правильный прогноз погоды. Например, в европейской части России летом восточные ветры обычно приносят сухую погоду, западные - более прохладную и дождливую; юго-западные - облачность; северо-восточные - ясную погоду. Зимой восточные ветры приносят холодную погоду; западные - теплую; юго-восточные - потепление, осадки; северо-восточные - похолодание, уменьшение осадков.
Движение воздуха способствует сохранению постоянства и относительной равномерности воздушной среды (уравновешивание температур, перемешивание газов, разбавление загрязнений).
Движение воздуха принято характеризовать направлением и скоростью.
Скорость движения воздуха в атмосфере может колебаться от полного штиля до ураганов (свыше 29 м/с). В жилых и общественных помещениях скорость движения воздуха нормируется в пределах 0,2-0,4 м/с. Слишком маленькая скорость движения воздуха свидетельствует о плохой вентилируемости помещения, большая (более 0,5 м/с) – создает неприятное ощущение сквозняка.
25