Плотность газа и глубина погружения

Пример практического использования математического расчета представлен на рис. 26. Из этого графика следует, что при дыхании воздухом на глубине 200 м наблюдается выраженное уменьшение максимальной вентиляции легких, доходящее до 25% первоначальной даже без применения дыхательного аппарата. Из этого следует, что максимальная вентиляция легких при дыхании воздухом на такой глубине будет равна 30 л/мин. Дыхание воздухом при таком давлении может продолжаться всего несколько секунд. Рабочая вентиляция легких, которая близка по своему значению к половине этого количества — 30 л, проводить активную работу на такой глубине не позволяет. Дыхание при таком давлении было бы резко затруднено. Водолазы, которые погружаются на такую глубину, дышат обычно гелиево-кислородной смесью с 8% содержанием кислорода. При этом вентиляция легких снижается всего лишь до 60%, что эквивалентно дыханию воздухом на глубине 50 м. На такой глубине водолаз находится в относительно комфортных условиях и может выполнить умеренную работу.

<strong>Плотность газа и глубина погружения</strong>

При осуществлении глубоководных погружений в качестве разбавителя кислорода может быть с успехом использован гелий, обладающий плотностью, равной 1/7 плотности азота. На глубинах, которые уже достигнуты водолазами, плотность гелия лимитирующим фактором не является. Однако если мы рассмотрим вариант погружения человека на 300 м или глубже, проблема плотности дыхательной смеси вновь станет перед нами со всей ее остротой. На глубине 300 м давление будет равно 31 атм. На такой глубине содержание кислорода в газовой смеси может быть еще более уменьшено. Даже при 0,75% содержании кислорода в дыхательной смеси парциальное давление кислорода на такой глубине будет составлять 177 мм рт. ст., что более чем достаточно. Гелиево-кислородная смесь на такой глубине с 0,75% содержанием в ней кислорода будет иметь плотность, равную 1/7 плотности воздуха, что обеспечивает легкость дыхания. Следует отметить, что при применении в качестве разбавителя кислорода водорода можно получить и более легкие газовые смеси. Газовая смесь водорода с кислородом, содержащая 0,75% кислорода, будет обладать плотностью, которая в 14 раз меньше плотности воздуха. Такой смесью на глубине 300 м можно дышать с такой же легкостью, с какой мы дышим воздухом на глубине 12 м. Если мы когда- нибудь сумеем погружаться в водолазном снаряжении на такие глубины, то нам придется пользоваться именно такой смесью.

Мы уже говорили о том, что при создании искусственных газовых сред для человека, находящегося под водой, мы должны стремиться к тому, чтобы все переменные факторы в максимальной степени приближались к их значениям, характерным для уровня моря. Этого, однако, удается достичь далеко не всегда. И все же основное требование, предъявляемое к таким средам, остается прежним: крайние значения этих факторов должны быть такими, чтобы пребывание человека под водой не сказывалось на его работоспособности и не являлось угрозой для его жизни и здоровья.

В свете сказанного выше особое значение приобретает фактор плотности. По мере увеличения глубины погружения и возрастания плотности воздуха происходит снижение работоспособности водолаза. Совершенно очевидно, что темп выполнения той или иной работы при этом также должен быть снижен. При нормальном атмосферном давлении мышечная нагрузка у здорового человека лимитирована работой сердца.

Однако какой бы большой физическая нагрузка ни была, минутный объем дыхания всегда будет меньше величины максимальной вентиляции легких. Silverman и сотрудники (1951) показали, что при физической нагрузке на велосипедном эргометре в 1660 кгм/мин человек должен получать 3500 мл кислорода в минуту. Минутный объем дыхания при этом будет равен по меньшей мере 70 л. Попытка осуществления такой работы под давлением привела бы к серьезным нарушениям со стороны организма. На эквивалентной глубине 30 м потребность в вентиляции легких была бы при этом почти равна максимальной вентиляции легких. В результате этого возникло бы такое положение, при котором выполнение той или иной задачи на глубине при достаточной работоспособности мышц и необходимом уровне работы сердца у того или иного человека оказалось бы сорванным из-за невозможности достичь необходимой легочной вентиляции. Когда человек находится на глубине, лимитирующим фактором при выполнении той или иной физической нагрузки становится вентиляция легких; на поверхности этот фактор не лимитирует выполнение работы. Неопытный водолаз может принять эти нарушения дыхания за тревожный симптом. Его беспокойство может вызвать гипервентиляцию, что может повлечь за собой неприятные и зачастую опасные последствия.

При дыхании воздухом или газовыми смесями с повышенной плотностью физическая нагрузка должна быть ограничена. Выполнение тяжелой работы при наличии угрозы появления дыхательного дискомфорта не только противопоказано, но и в ряде случаев опасно. Разумное ограничение физической нагрузки на глубине оберегает водолаза от появления нарушений дыхания. По мере накопления опыта водолаз привыкает умело дозировать физическую нагрузку.

Смотрите также