Содержание кислорода в атмосфере при пониженном давлении
На жизнедеятельность
и работоспособность экипажа ЛА в полете
оказывают воздействие:
• пониженное
атмосферное давление;
• уменьшение
парциального давления кислорода с
высотой;
• изменение
температуры и влажности воздуха;
• ионизация
воздуха атмосферы;
• перегрузки,
вибрация, шум.
Влияние пониженного атмосферного давления.
Необходимое
количество кислорода в крови растворяется
лишь при определенном барометрическом
давлении. Уменьшение барометрического
давления ниже определенной физиологической
нормы вызывает кислородное голодание
(гипоксию). При этом уже с высоты 2,5 км
организм человека начинает ощущать
недостаток кислорода во вдыхаемом
воздухе. Длительное кислородное голодание
приводит к потере сознания и смерти.
Это явление начинает проявлять себя с
высоты Н=3-4 км.
Помимо указанного,
пониженное барометрическое давление
является причиной появления расстройств
функций дыхания и сердечно-сосудистой
системы организма человека.
Если барометрическое
давление станет меньше 230 мм рт.ст., то
возможно выделение из жидкостей организма
пузырьков (эмбол) свободного газа,
состоящего из азота (75-80%), кислорода
(15-18%) и углекислого газа (2-10%).
Эти пузырьки раздражают нервные окончания
клеток, вызывая в тканях и суставах зуд
и боль. Чем меньше окружающее давление,
тем больше будет выделяться эмбол.
Данное явление называется аэроэмболизмом.
При барометрическом
давлении порядка 90 мм рт.ст. прекращаются
дыхательные функции (см.рис.1.). При
барометрическом давлении менее 47 мм
рт.ст., что соответствует высоте полета
19000м наблюдается закипание подкожной
жидкости (явление эмфиземы). При этом
человек мгновенно погибает.
Влияние скорости
изменения давления в воздухе.
Резкое изменение
давления воздуха приводит к возникновению
у человека декомпрессионной болезни,
сопровождаемой болевыми ощущениями и
баротравмами в замкнутых полостях
организма.
Влияние недостатка кислорода на организм человека
Процентное
содержание кислорода в атмосферном
воздухе на всех высотах считается почти
неизменным. Однако влияние кислорода
на процесс дыхания на разных высотах
различно, так как насыщение крови
человека кислородом, как показано выше,
зависит от его парциального давления
в альвеолах легких.
Атмосферное
давление с увеличением высоты падает,
вместе с ним уменьшается и парциальное
давление кислорода.
На
графике приведены:
-изменение
парциального давления кислорода с
высотой в
атмосфере;
—
кривая изменения парциального
давления кислорода в альвеолах легких,
полученная на основании физиологических
исследований.
Рис.
7. Изменение парциального давления
кислорода с высотой в
атмосфере
и альвеолах легких
При
уменьшении парциального давления
кислорода процесс диффузии его в кровь
через тонкие стенки альвеол затормаживается,
насыщение крови кислородом происходит
в недостаточной степени и наступает
кислородное голодание.
Явление гипоксии
или кислородного голодания в организме
человека проявляется самым различным
образом.
Минимальным
значением парциального давления
кислорода в альвеолах легких, при котором
кровь еще насыщается кислородом на
80÷85%, является давление в 47÷50
мм рт. ст.
Из рис. 7 видно, что этому давлению
соответствует высота 4,5
км;
она является физиологическим пределом
высоты для полетов в открытой кабине
самолета.
На
высотах, больших 4,5
км,
в организме человека происходят
функциональные расстройства, связанные
с кислородным голоданием. Наиболее
чувствительна к недостатку кислорода
центральная нервная система.
Кислородное
голодание в человеческом организме
проявляется различно: появляется
головная боль, сонливость, уменьшается
быстрота реакции; ухудшаются слух и
зрение; нарушается пищеварение и
ухудшается обмен веществ; возникает
тоскливое настроение, а иногда,
наоборот, беспричинная веселость.
Длительное кислородное голодание
приводит к обмороку и в конечном итоге
к смерти человека. Опасность усугубляется
тем, что испытывающий кислородное
голодание человек не чувствует его и
чаще всего не осознает того тяжелого
состояния, в котором он находится, до
самого момента потери сознания. Поэтому
высота в 4000−5000 м принята в авиации как
граница, выше которой, безусловно, надо
пользоваться кислородным прибором,
невзирая на отсутствие неприятных
субъективных ощущений.
При
добавлении к вдыхаемому воздуху чистого
кислорода восстанавливается нормальная
жизнедеятельность организма и
работоспособность человека повышается.
Питание
кислородом на высоте обеспечивается
специальным кислородным оборудованием,
установленным на самолетах. Обычно
кислород добавляют во вдыхаемый воздух
с таким расчетом, чтобы парциальное
давление кислорода в альвеолярном
воздухе составляло 100
мм рт. ст.
При этом для насыщения крови кислородом
создаются условия, аналогичные тем,
какие существуют на уровне моря, т.е.
обеспечивается насыщение крови кислородом
почти на 100%.
На
всех высотах менее 8000−9000
м,
где атмосферное давление не падает
ниже 200
мм рт. ст.,
можно для дыхания пользоваться не
чистым кислородом, а смесью кислорода
с воздухом. Объясняется это тем, что
атмосферное давление на этих высотах
обеспечивает достаточное парциальное
давление кислорода в альвеолярном
воздухе. При полетах на высотах более
9000
м
рекомендуется дышать чистым кислородом.
Высота
12 000
м
является границей полетов с кислородным
оборудованием в самолете с
негерметизированной (открытой) кабиной.
На больших высотах дыхание даже чистым
кислородом не может создать необходимого
парциального давления кислорода в
альвеолярном воздухе, которое могло бы
обеспечить переход кислорода из
альвеолярного воздуха в кровь и,
следовательно, защитить организм
человека от кислородного голодания.
Поэтому
принято максимальной высотностью
кислородного прибора с герметичной
маской считать высоту 12 000÷13 000
м.
На этой высоте значение парциального
давления кислорода в альвеолах легких
достигает минимально допустимой
величины. При использовании кислородного
прибора с открытой (негерметичной)
маской минимальное значение парциального
давления кислорода соответствует
меньшей высоте, порядка 10 000÷10 500
м,
так как во время вдоха в маску попадает
атмосферный воздух и процентное
содержание кислорода во вдыхаемой смеси
снижается. Таким образом, максимальная
высота применения кислородных приборов
с герметичной маской примерно на 2
км
более максимальной высоты, на которой
применяются приборы с открытой
(негерметичной) маской.
На высотах более
12 км поддержание Ро2
на уровне 98 мм рт.ст. возможно лишь при
создании избыточного давления в легких
летчика. Однако без принятия специальных
мер, дыхание кислородом под избыточным
давлением затруднено и болезненно.
Избыточное
давление кислорода предотвращает
кислородное голодание в случае
негерметичности маски или шланга и
уменьшает сопротивление вдоху. При
использовании компенсатора натяга в
комплекте с кислородной маской избыточное
давление обеспечивает герметичное
прилегание маски к лицу, что является
жизненно важным условием в высотном
полете в случае разгерметизации кабины.
Из вышеизложенного
можно сделать вывод, что для поддержки
парциального давления в пределах 150-98
мм.рт.ст. необходимо на ЛА применять
системы кислородного питания.
Изменение
температуры и влажности воздуха.
Изменение температуры
и влажности воздуха приводит к снижению
работоспособности и неприятным ощущениям,
переходящим в стойкие нарушения
нормальной жизнедеятельности человеческого
организма: нарушение теплового баланса,
сухость в носоглотке и слизистой оболочке
глаз, кожа становится восприимчивой к
инфекциям. Нормальной считается
температура 21°С, а нормальной влажностью
— 40-60%.
Для поддержания
нормальной температуры применяются
системы регулирования температуры
воздуха в кабинах и вентилирующие
костюмы.
Влияние
ионизированного воздуха. Чистота
воздуха может быть охарактеризована
его электропроводностью. Чем чище
воздух, тем значительней его
электропроводность, тем больше содержится
в нем атмосферных ионов (аэроионов) того
или иного знака. Установлено, что аэроионы
действуют на организм человека в основном
через органы дыхания. Благоприятное
влияние на организм оказывают, как
правило, аэроионы отрицательного знака,
которые улучшают окислительно-восстановительные
процессы в живом организме. Уровень
аэроионизации (АИ) существующих кабин
ЛА значительно отличается от нормального
уровня АИ в естественных условиях. На
уровни АИ влияют: состояние атмосферной
ионизации, светящиеся массы авиационных
приборов, вентиляция кабин. Объективные
физиологические исследования летчиков
позволили установить характерные
изменения в состоянии организма,
выражающиеся в повышенной утомляемости
при продолжительных полетах, когда
уровень АИ превышает норму.
Влияние перегрузок,
вибрации, шума.
Воздействие
поверхностных сил на тело Рп сопровождается
деформацией и относительным смещением
частиц тела. Поэтому человеческий
организм может перенести действие
поверхностных сил ограниченной величины.
Примером поверхностных сил являются
сила тяги двигателя, аэродинамическая
сила, действующая на ЛА в полете, сила
реакции Земли О. Отношение поверхностных
сил Fп,
действующих на рассматриваемое тело,
к силе реакции Земли G,
с которой Земля действует на рассматриваемое
неподвижное тело на широте 45°, называется
перегрузкой:
Общее состояние
человека при действии перегрузок
характеризуется появлением чувства
тяжести во всем теле, болевыми ощущениями,
нарушением координации движений,
расстройством зрения.
Продольные
перегрузки в направлении «голова-ноги»
и поперечные перегрузки «грудь-спина»
считаются положительными, а в
противоположном направлении —
отрицательными. Наиболее сильное
биологическое воздействие оказывают
отрицательные продольные перегрузки.
Лучше всего организм переносит боковые
и поперечные перегрузки обоих знаков.
При положительных
продольных перегрузках происходит
отлив крови от головы и сердца к ногам,
при отрицательных перегрузках кровь
приливает к голове. Продолжительные
продольные перегрузки действуют при
выводе в пикирование. Пределы переносимости
перегрузок сильно зависят от тренированности
организма, длительности и направления
перегрузки.
Для защиты от
перегрузок применяют противоперегрузочные
устройства, включающие в себя
противоперегрузочные костюмы (ППК) и
автоматы давлений (АД).
Влияние вибрации
и шума:
При
воздействии вибрации могут возникать
сосудистые и нервные расстройства,
может снизиться умственная и физическая
работоспособность, уменьшается острота
зрения, т.е. возможность различать
показания приборов при нормальном
освещении приборных досок.
Длительное же
пребывание человека в условиях шума
может привести к возникновению болевых
ощущений в ушах, общему раздражению и
утомлению. При длительных и повторных
воздействиях шума на человека у него
может наступить временная или постоянная
потеря слуха.
В
табл. 1 указаны основные параметры,
влияющие на жизнедеятельность
человека в высотном полете, и их допустимые
значения.
Таблица
1
Наименование | Средний |
Параметры | |
Давление (высота, | 230 (9) |
Парциальное | 98 (3) |
Температура, | 18 (оптимальное |
Влажность, | 40…60 (оптимальное |
Параметры | |
Положительная | 6 |
Отрицательная | 4 |
Скорость | 5…10 |
На
современных ЛА с помощью гермокабин
создаются условия нормальной
жизнедеятельности человека в полете
по таким параметрам, как PH,
tH,
βH
и скорости изменения давления в кабине.
Необходимо
отметить, что по прочности современные
ЛА могут выдерживать большие перегрузки,
чем человек. Кроме того, скорость
изменения давления в кабине маневренных
ЛА может достигать при спуске и подъеме
до 30 мм рт. ст./с в то время, как для
человека допустимой величиной
является скорость 5… 10 мм рт. ст./с.
В
связи с этим маневренные характеристики
ЛА без специальных средств часто
ограничиваются предельно допустимыми
значениями этих параметров для человека.
Соседние файлы в папке Ильин
- #
- #
Источник
Влажность, температура, атмосферное давление, направление и скорость ветра. Освещенность, насыщенность воздуха озоном, кислородом, пылью, химическими веществами — все это влияет на организм. Почему даже у веселых, оптимистично настроенных людей в пасмурные дни ухудшается самочувствие? Да потому, что организм любого из нас при переменах погоды перенастраивает все свои биологические системы. Если, к примеру, идет похолодание, в нем сокращается подача тепла. А при падении атмосферного давления падает давление в артериях. Если же атмосферное давление поднимается, подскакивает и артериальное. Именно поэтому, кстати, в ясную погоду, когда обычно бывает высокое атмосферное давление, у многих болит голова.
В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20-30 мм, а суточные составляют 4-5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно. Некоторые больные очень чувствительны даже к таким незначительным изменениям давления. Так, при понижении давления у лиц, страдающих ревматизмом, появляются боли в пораженных суставах, у больных с гипертонической болезнью ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии. У людей с повышенной нервной возбудимостью резкие перемены давления вызывают появление чувства страха, ухудшение настроения и сна.
За понижением давления следует пасмурная, дождливая погода, за повышением — сухая погода, с сильным похолоданием зимой.
Атмосферное давление незаметно для нас механически раздражает рецепторы кожи и слизистых оболочек. Когда же оно возрастает, то раздражение рецепторов кожи и слизистых оболочек тоже увеличивается. В результате в крови уменьшается содержание кислорода. А это вызывает обострение сердечно -сосудистых заболеваний.
Понижение же атмосферного давления ухудшает самочувствие тех, кто страдает заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Находящиеся в нем газы при этом расширяются, вызывают вздутие живота, диафрагма поднимается и становится трудно дышать. В такие дни не следует, есть продукты, вызывающие вздутие живота: горох, фасоль, картофель, капусту.
Установлено, что при изменении атмосферного давления происходит ряд физиологических сдвигов, ведущим патогенетическим звеном которых является реакция барорецепторов кожи на внешние раздражители.
Температурные условия существенно влияют на процессы терморегуляции, обмена веществ, мышечную и нервную деятельность, вызывая изменения биохимических и биоэлектрических процессов в тканях и органах. Большое значение имеют влажность воздуха и скорость перемещения ветра. Действие ветра на организм опосредуется прямым влиянием на кожу, способствуя ее нагреванию или охлаждению. Однако, это зависит от уровня относительной влажности и температуры воздуха. Некоторые авторы связывают также с высоким атмосферным давлением (более 750мм.рт.ст.). В 32% случаев обострение бронхиальной астмы было связано с повышением атмосферного давления, в 29% — с изменением относительной влажности воздуха, в 64% — с изменением температуры воздуха. У 25% больных наблюдались обострения бронхиальной астмы при сочетании влияния разных климатических факторов.
На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.
Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся.
Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.
Пониженное атмосферное давление как профессиональный фактор встречается при работе летно-подъемного состава, а также при выполнении различного рода работ в горных местностях (добыча полезных ископаемых, строительство дорог, альпинизм и др.). Величина понижения атмосферного давления зависит от увеличения высоты, где проводится полет или выполняются специальные работы. Сам по себе фактор пониженного атмосферного давления может иметь некоторое значение только в том случае, если давление снижается очень быстро; основную же роль играет понижение парциального давления кислорода по мере снижения атмосферного давления.
Чем ниже атмосферное давление, тем меньше парциальное давление кислорода в воздухе. Уменьшение парциального давления кислорода ведет к уменьшению напряжения его в альвеолах. Со 100 мм рт. ст., наблюдаемого при нормальном атмосферном давлении, напряжение кислорода в альвеолярном воздухе падает до 70 мм (высота 2000 м) и до 50-55 мм (высота 4000-4500м). Наиболее опасной зоной является высота 8000-8500 м.
Падение парциального давления в легких от 100 до 40 мм влечет за собой снижение содержания оксигемоглобина крови с 92 до 84%. В дальнейшем это падение идет еще более круто и приводит к ухудшению питания кислородом тканей (аноксемия).
Патологические явления, развивающиеся в организме при попадании в атмосферу пониженного давления, особенно при быстром его снижении, связаны с кислородным голоданием тканей, главным образом головного мозга (летная, горная болезнь).
Клиника заболевания имеет много общего с кессонной болезнью. Поэтому в первую очередь они проявляются в сильной мышечной слабости, расстройстве координации, понижении памяти и внимания, сонливости, головокружении, тошноте, рвоте, учащенном дыхании, тахикардии, кровотечениях из носа, рта, кишок. Глазные симптомы также связаны с изменениями в центральной нервной системе. Наблюдается снижение остроты зрения, полей зрения, нарушается цветоощущение и глубинное зрение. Все эти явления проходят при опускании на меньшую высоту или при вдыхании чистого кислорода. Борьбу с кислородным голоданием организм осуществляет с помощью компенсаторно-приспособительных реакций. Учащаются и углубляются дыхательные движения, усиливается сердечная деятельность, учащается пульс, ускоряется кровоток, увеличивается число эритроцитов, повышается содержание гемоглобина — все это вместе взятое усиливает доставку кислорода к крови, а с нею и к тканям.
Тренировка значительно повышает устойчивость организма к недостатку кислорода. Однако следует учитывать, что постоянное пребывание в горной местности даже для тренированных субъектов ограничивается высотой 4000 м. Приспособление к работе на такой высоте происходит очень медленно.
При появлении симптомов декомпрессионной болезни во время полета на больших высотах летчикам рекомендуется немедленно начать спуск с возможно большей скоростью. Обычно симптомы исчезают при спуске до 6500-7000 м. При тяжелых явлениях необходима посадка с последующим на 1-2 дня отстранением от полетов.
Даже в случаях легкого течения болезни рекомендуется полный покой, дыхание чистым кислородом, горячее питье, симптоматическое лечение; в тяжелых случаях показана госпитализация. Прогноз при своевременном и правильном лечении благоприятный.
Основной мерой профилактики при работе в условиях пониженного атмосферного давления является использование аппаратов для вдыхания чистого кислорода, обеспечение теплой и удобной одеждой.
Большое значение имеет также строгий профессиональный отбор в профессии, связанные с пребыванием в условиях незначительного парциального содержания кислорода, периодический медицинский осмотр, а также предварительная тренировка в барокамере, дыхательная гимнастика и т. д.
С понижением парциального давления кислорода снижается его напряжение в альвеолярном воздухе. Так, например, если при нормальном атмосферном давлении альвеолярное давление кислорода равно 100 мм.рт.ст., то при атмосферном давлении 600 мм оно будет равно 60 мм, а при давлении 350 мм (высота 6000 м) — около 30 мм рт. ст. В связи с этим снижается, конечно, насыщение крови кислородом, т. е. наступает аноксемия — основная причина горной болезни, или, правильнее, болезни высоты.
Состояние аноксемии при болезни высоты, прежде всего, вызывает патологические явления со стороны высшей нервной деятельности.
При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода.
Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, а следовательно и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.
Источник
