При повышенном барометрическом давлении
Барометрическое давление – это давление атмосферы. Такое название связано с тем, что прибором для измерения давления является барометр. Однако барометрическое давление — это устаревший термин. В современной метеорологии оно называется атмосферным давлением. На уровне моря его среднее значение – 760 мм ртутного столба, что эквивалентно весу 1 кг, действующему на 1 квадратный сантиметр.
Колебания давления в атмосфере и под водой
При погружении в толщу воды наблюдается быстрый рост давления – на 1 атмосферу на каждые 10 метров роста глубины. Это вынуждает глубоководные организмы приспосабливаться к такому воздействию. При нормальном давлении они существовать не могут и погибают.
Повышение давления под водой является одной из основных проблем глубоководных погружений. Особенно неблагоприятно резкое всплывание на поверхность, что может привести к опасной декомпрессии.
Пребывание на больших высотах также несёт потенциальную угрозу для здоровья, так как человеческий организм мало адаптирован к столь низким значениям. Из-за снижения парциального давления кислорода может возникнуть дефицит кислорода в организме – гипоксия. На высоте 8 км атмосферное давление в несколько раз меньше, чем на уровне моря, и составляет 270 мм. рт. ст.
У земной поверхности тоже могут быть значительные перепады атмосферного давления, но очень редко. Максимальный диапазон колебаний составляет от 640 до 816 мм рт. ст. Однако при определённых условиях (смерчи, торнадо) давление может падать ещё ниже.
Метеорологические процессы влияют на величину атмосферного давления, однако чаще всего его перепады невелики. Поэтому и влияние их на организм человека менее выражено.
Единицы измерения барометрического давления
Общепризнанной единицей измерения атмосферного давления является паскаль. Но в России популярна другая градация – миллиметр ртутного столба. Реже применяются и другие единицы измерения. Датчиком барометрического давления является барометр.
Влияние давления и высоты на газовый состав воздуха
Действие барометрического давления не ограничивается влиянием на самочувствие человека. С уменьшением атмосферного давления на высотах меняется и газовый состав атмосферы. Прежде всего, понижается процентная доля водяного пара, что связано с его вымораживанием и конденсацией. Любые газы, которые тяжелее воздуха (например, углекислый газ), с набором высоты уменьшаются быстрее, чем более лёгкие (например, метан). Это может сказываться на характере парникового эффекта атмосферы на разных высотах, который с высотой быстро уменьшается, в связи с сокращением содержания водяного пара. Так как метан в большей степени проникает в высокие слои атмосферы, характер вызываемого им парникового эффекта и воздействие на климат будут не совсем такими, как у углекислого газа.
Природные колебания атмосферного давления
Естественные колебания барометрического давления воздуха связаны с неравномерностью прогрева различных участков земного шара, с взаимодействием суши и океана и с вращением Земли. Воздух над более прогретыми участками становится более подвижным, а потому расширяется и растекается в стороны, что ведёт к снижению атмосферного давления. И, напротив, над менее прогретыми местами воздух менее подвижен, а потому склонен больше сжиматься и уплотняться. В соответствии с формулой: P = ρgh, где ρ – плотность, g – ускорение, а h – высота над уровнем моря, более плотный воздух на одной и той же высоте создаёт более высокое давление, что и фиксируется барометрами.
Во время грозы и сразу перед ней атмосферное давление, как правило, понижается, что может вызвать изменение самочувствия у метеочувствительных людей. Так же снижение давления может отмечаться сразу перед приходом холодного атмосферного фронта.
Циклоны и антициклоны
Крупномасштабная атмосферная циркуляция и неравномерный нагрев земной поверхности приводят к появлению циклонов и антициклонов. Циклоны – это крупные области с пониженным атмосферным давлением, а антициклоны, наоборот, с повышенным.
Циклоны обычно более подвижны и динамичны, чем антициклоны. Воздух в циклоне поднимается из нижней части атмосферы в более высокие, а поскольку он тёплый и влажный, то нередко образуются плотные облака и выпадают осадки.
В антициклонах обратная картина: воздух, наоборот, опускается, прижимается к земной поверхности. Этот воздух поступает из более высоких слоёв атмосферы, где содержание водяных паров относительно невелико. По этой и другим причинам шансы на образование дождевой облачности в антициклоне малы, а относительная и абсолютная влажность воздуха существенно ниже, чем в циклоне.
Таким образом, барометрическое давление – это одна из основных характеристик атмосферы. От неё зависит погода, климат и наше самочувствие. Барометрическое давление – это то же самое, что и атмосферное давление. Однако сейчас данный термин употребляется редко.
Источник
Находясь в среде обитания, животный мир наряду с другими природными факторами испытывает на себе изменения барометрического давления. На уровне моря барометрическое давление равно 760 мм рт. ст. Чем выше поднимается животное над уровнем моря, тем давление ниже, при опускании в шахты или под воду оно повышается.
Действие пониженного атмосферного давления. В естественных условиях животные испытывают действие пониженного барометрического давления при перемещении на высокогорные пастбища, транспортировке самолетами, проведении экспериментов в барокамерах в результате разрежения воздуха.
Возникающие патологические изменения при горной болезни определяются двумя факторами: снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе и влиянием на организм пониженного барометрического давления (гипобарии).
Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе сопровождается гипоксемией — уменьшением содержания кислорода в крови и последующей гипоксией — уменьшением содержания кислорода в тканях. Реакция организма будет зависеть от степени и продолжительности гипоксии. Чем длительнее гипоксия, тем лучше условия для адаптации организма, развития компенсаторных реакций: увеличения числа эритроцитов и гемоглобина крови, рефлекторной одышки и тахикардии, гипертрофии миокарда. Эритроцитоз и гипергемоглобинемия позитивно влияют на организм при возврате животных с высокогорных пастбищ в долины.
При быстрых подъемах на значительную высоту вовлекаются механизмы экстренной адаптации. Гипоксемия сопровождается раздражением рефлексогенных зон, рефлекторно учащается дыхание. Оно углубляется, вовлекаются резервные альвеолы. Увеличивается количество циркулирующей крови за счет срочного выброса из депо. Тахикардия сопровождается увеличением ударного и минутного объемов сердца. Усиливается кровоснабжение жизненно важных органов — мозга, сердца, почек. Ограничивается функциональная активность других органов и тканей. Причиной возможной остановки дыхания и последующей смерти является газовый алкалоз и гипокапния, обусловленные гипервентиляцией легких и неполным окислением субстратов, уменьшенным образованием конечных продуктов — СО2 и Н 2О.
Второй фактор, определяющий симптоматику горной болезни, — синдром декомпрессии. Снижение барометрического давления сопровождается расширением газов, растворенных в жидких средах организма и полостях. Из-за повышения градиента разницы между внутренним и внешним давлением возможны разрыв мелких сосудов и кровотечение из носа и ушей. При умеренной декомпрессии возможна адаптация путем повышения тонуса стенок кровеносных сосудов.
Действие повышенного атмосферного давления. Организм подвергается действию повышенного атмосферного давления (гипербарии) в глубоких шахтах, под водой или в барокамерах. Гипербария сопровождается повышением парциального давления азота, кислорода, других газов. При погружении в воду через каждые 10 м давление повышается на 100 кПа (1 ат). Болезнетворное влияние гипербарии организм испытывает уже при компрессии, равной 200—300 кПа: пульс и дыхание замедляются, повышается кровенаполнение внутренних органов, вдавливаются внутрь барабанные перепонки. Быстрое перемещение от нормального к высокому атмосферному давлению может привести к разрыву кровеносных сосудов, легочных альвеол. Гипербария сопровождается усиленным растворением в биологических средах атмосферных газов (сатурация), особенно азота. Он насыщает не только кровь, но и органы, богатые липидами. Жировая ткань поглощает азота в 5 раз больше, чем кровь. Липидами богата мозговая ткань, поэтому от сатурации прежде всего страдает функция центральной нервной системы. Первоначально наблюдают явления легкого возбуждения, затем торможения — глубинного наркоза. Токсическое действие избытка газов проявляется нарушениями координации движений, ослаблением сердечной деятельности.
Особая опасность для жизни возникает при быстром перемещении организма из среды с высоким давлением в нормальные условия (декомпрессия). Возникает так называемая кессонная болезнь. В ее генезе основное значение имеет десатурация — образование пузырьков газа, растворенного в крови и высвобождающегося из тканей. Пузырьки азота начинают циркулировать, они сливаются, превращаются в эмболы, закрывающие просвет сосудов. Развивается множественная газоэмболия, нарушающая нормальное кровоснабжение органов. Появляются основные признаки декомпрессионной болезни: острые суставные и мышечные боли, нарушение деятельности головного мозга и периферических нервов, дыхания и работы сердца. Возможны судороги. Профилактируют кессонную болезнь путем медленного снижения атмосферного давления, обеспечивающего постепенную диффузию азота через легкие во внешнюю среду.
Источник
Различают
два основных вида гипербарии: естественная
и искусственная.
Искусственная
гипербария, проводимая
с различными целями возникает при
нахождении человека или экспериментального
животного в барокамере (например,
гипербарическая оксигенация).
Естественная
гипербария –
компрессия тела при погружении под воду
(при нырянии на большие глубины, водолазных
и кессонных работах, на флоте, особенно
подводном). При погружении под воду на
каждые 10 м на человека действует
дополнительно 1 атмосфера.
Выделяют три
периода (стадии) развития гипербарии:
Период
шлюзования
или погружения (период перехода от
нормального давления к повышенному).
При
погружении под воду уже на глубину 20–40
м сдавливаются поверхностные сосуды,
грудная клетка, лёгкие, увеличивается
кровенаполнение внутренних органов (в
том числе лёгких, сердца, мозга),
сопровождающееся перерастяжением
стенок их сосудов, вплоть до разрыва,
вдавлением (вплоть до разрыва) барабанных
перепонок. Возможно смещение и сдавление
внутренних органов, а также разрывы
лёгочной ткани, возникновение воздушной
эмболии и даже смерть.
Период
сатурации
(период постоянного повышенного
насыщения жидкостей и тканей газами
в результате увеличения их растворимости).
Усиливается
развитие баротравмы лёгких и воздушной
эмболии. Растворённый в плазме, тканях
(особенно нервных и жировых, где он
растворяется в 5 раз больше, чем в крови)
азот, вызывает сначала эйфорию, затем
— наркоз и наконец — токсическое
действие. Токсическое действие азота
и кислорода проявляются развитием
головной боли, головокружений, нарушений
сердечно-сосудистой системы (в виде
брадикардии, уменьшения объёмной
скорости кровотока), повреждением
эпителия дыхательных путей, альвеол,
их сурфактантного слоя (вплоть до отёка
лёгких), слизистой оболочки пищеварительного
тракта, угнетением эритропоэза, развитием
и прогрессированием метаболического
ацидоза, судорог, некробиоза, некроза
и даже смерти.
Период
десатурации
или вышлюзования
(период подъёма, или декомпрессии,
характеризующийся образованием и
увеличением газовых, особенно азотных,
пузырьков во внеклеточных и внутриклеточных
жидкостях).Развивается
при переходе организма из области
повышенного давления к нормальному
атмосферному давлению.
При
нарушении правил подъёма развивается
кессонная
болезнь.
Чем быстрее положенного (допустимого)
поднимается водолаз с глубин, тем
быстрее, в больших количествах и крупнее
образуются пузырьки газа (особенно
азота и гелия), т.к. он переходит из
растворённого состояния в газообразное.
Газ скапливается в виде пузырьков в
крови, внеклеточных жидкостях, жировой
и нервной тканях.
Кессонная
болезнь развивается при нарушениях
правил подъёма, как с больших, так и
малых (более 12,5 м) глубин. Срочная помощь:
помещение больного в барокамеру (под
строгим медицинским контролем), создание
в ней гипербарии (с необходимым количеством
и составом газовой смеси), а затем строго
контролируемого медленного, длительного,
поэтапного снижения барометрического
давления и количества инертных газов
в дыхательной смеси.
Гипербарическая
оксигенация—вдыхание кислорода
под повышенным давлением. Использование
гипербарической оксигенации в медицинской
практике (для повышения кислородной
емкости крови) основано на увеличении
растворимой фракции кислорода в крови.
Избыток кислорода в
тканях (гипероксия) при вдыхании его
под давлением 303,9 кПа (3 атм) оказывает
благоприятный эффект, активируя процессы
тканевого дыхания и дезинтоксикации.
В то время как избыточное повышение
давления вдыхаемого кислорода до
810,4–1013 кПа (8–10 атм) вызывает явления
тяжелой интоксикации вследствие
активации свободнорадикального
окисления, образования свободных
радикалов и перекисных соединений.
ПОВРЕЖДАЮЩЕЕ
ДЕЙСТВИЕ ЗВУКОВ И ШУМА
Шум
Шум
— совокупность апериодических звуков
различной интенсивности и частоты,
оказывающих раздражающее влияние на
организм человека и снижающих его
работоспособность.
Человеческое ухо
воспринимает звук с частотой колебаний
от 16 до 20 ООО Гц (1 Гц — это одно колебание
в 1 с).
В таблице 1 представлены примеры различных
по интенсивности шумов и соответствующие
повреждающие эффекты.
Таблица
1.
Интенсивность
различных шумов
(Н.А. Матвеева с соавт., 2005)
Уровни | Примеры | Возникающие |
150 | Старт | Повреждение |
140 | Взлет | Порог |
130 | Гром | Уровень, |
120 | Рок-музыка | |
110 | Дробильная | |
100 | Тяжелые | |
90 | Отбойный | Опасность |
80 | Пневматическое | |
70 | Интенсивное Громкая | |
60 | Обычная | |
50 | Шум | |
40 | Тихая | |
30 | Сельская | |
20 | Шепот, | |
10 | Шелест | |
Едва | Порог |
Болезнетворное
действие шума
определяется его громкостью и частотной
характеристикой (наибольшую вредность
приносят высокочастотные шумы). Постоянный
шум — шум, интенсивность которого
меняется во времени не более чем на 5
дБ. Нормально допустимым уровнем
постоянного шума считается 40–50 дБ
(уровень обычной человеческой речи).
Вредная для здоровья граница громкости
— 80 дБ. В зонах с громкостью звука свыше
135 дБ даже кратковременное пребывание
запрещено. Известен случай, когда во
время концерта группы «Pink
Floyd»
(120 –140 дБ) в озере,
расположенном рядом с открытой
концертной площадкой, всплыла оглушенная
рыба.
Длительный звук
громкостью 155 дБ вызывает тяжелейшие
нарушения жизнедеятельности человека;
громкость 180 дБ является для него
смертельной. Некоторые африканские
племена убивали приговоренных барабанным
боем и криками.
Различают специфическое
и неспецифическое действие шума
на организм человека.
Специфическое действие шума
— нарушение функции слухового анализатора,
вследствие длительного спазма
звуковоспринимающего аппарата,
приводящего к нарушению обменных
процессов и как следствие — к дегенеративным
изменениям в окончаниях преддверно-улиткового
нерва и клетках кортиевого органа.
Повреждающее действие шума более
выражено у лиц пожилого возраста, при
аномалиях строения и заболеваниях
органа слуха. Сильное кратковременное
оглушение (контузия) может вызвать
временную потерю слуха.
Неспецифическое действие шума:
поступлением
возбуждения в кору
больших полушарий головного мозга.
На начальных этапах развивается
запредельное торможение центральной
нервной системы с нарушением
уравновешенности и подвижности процессов
возбуждения и торможения. В дальнейшем
возникает истощение нервных клеток и,
как следствие, повышенная раздражительность,
эмоциональная неустойчивость, ухудшения
памяти, снижения внимания и
работоспособности;возбуждение
гипоталамуса,
которое реализуется по типу
стресс-реакции.при
поступлении возбуждения в спинной
мозг происходит
переключение его на центры вегетативной
нервной системы, что вызывает изменение
функций многих внутренних органов.
В результате длительного
воздействия интенсивного шума развивается
шумовая болезнь
— общее заболевание организма с
преимущественным нарушением органа
слуха, центральной нервной и
сердечно-сосудистой систем, органов
желудочно-кишечного факта.
Ультразвук
Ультразвук
— неслышимые человеческим ухом упругие
волны, частота которых превышает
20 кГц.
Давление звука в ультразвуковой
волне может меняться в пределах ±303,9
кПа (3 атм).
Биологический
эффект ультразвука обусловлен:
механическим
действием:
отрицательное давление способствует
образованию в клетках микроскопических
полостей с последующим быстрым их
захлопыванием, что сопровождается
интенсивными гидравлическими ударами
и разрывами — кавитацией.физико-химическим
действием:
кавитация
приводит к деполяризации и деструкции
молекул, вызывает их ионизацию, что
активирует химические реакции,
нормализует и ускоряет процессы
тканевого обмена.тепловым
действиемультразвука
связано в основном с поглощением
акустической энергии. При интенсивности
ультразвука 4 Вт/см2
и воздействии
его в течение 20 с температура тканей
на глубине 2–5 см повышается на 5–60 °С.
Положительный
биологический эффект в тканях вызывает
ультразвук малой (до 1,5 Вт/см2)
и средней (1,5–3 Вт/см2)
интенсивности. Ультразвук большой
интенсивности (3–10 Вт/см2)
оказывает повреждающее действие:
нарушает капиллярный кровоток, вызывает
деструктивные изменения в клетках,
приводит к местному перегреву тканей.
Нервная система наиболее чувствительна
к действию ультразвука: избирательно
поражаются периферические нервы,
нарушается передача нервных импульсов
в области синапсов. В результате возникают
вегетативные полиневриты и парезы,
повышается порог возбудимости слухового,
преддверно-улиткового и зрительного
анализаторов, расстройство сна,
раздражительность, повышенная
утомляемость.
Источник
