Меню

Атмосферное давление и содержание кислорода в крови

Что произойдет с организмом, если дышать 100% чистым кислородом?

В атмосфере содержание кислорода составляет всего 21%! В таких условиях миллионы лет эволюционировали организмы. А что будет если дышать 100-процентным кислородом? А если это будет 10 минут, сутки, месяц?

В целом, для тела чистый кислород полезен, но вот у легких, со временем, будут проблемы. Наша кровь эволюционировала в иных условиях, когда концентрация кислорода в воздухе относительно невелика. Кровь захватывает кислород, и связывает его с транспортной молекулой — гемоглобином. Если дышать «непривычным» кислородом — чистым, концентрация которого выше атмосферной, то кислород в легких начинает подавлять способность крови его использовать.

Дышать чистым кислородом можно, но медицинский предел — 24 часа. После этого могут возникнуть необратимые последствия для организма. Дело в том, что чистый кислород производит, так называемые, свободные радикалы.

На химическом уровне поведение радикалов выглядит так. Свободные радикалы не имеют одного электрона у себя. И они поглощают дополнительные электроны из среды, чтобы прийти в стабильное состояние. А эти электроны они получают в ходе реакций, заимствуя их у важных внутриклеточных компонентов, таких, как ДНК, белки, жиры и т д. Это повреждает клетку, она перестает функционировать и умирает.

Грубо говоря, окисляет клетки организма. Как железо от кислорода ржавеет, так «ржавеет» и тело.

Ученые ставили эксперимент на морских свинках, заставляя их дышать чистым кислородом. В результате, у них в легких в клетках эпителия альвеол накапливалась жидкость. Параллельно повреждались легочные капилляры.

У людей при вдыхании чистого кислорода происходит вот что:

  • жидкость накапливается в легких;
  • боли в груди при глубоком вдохе;
  • объем воздуха в легких уменьшается примерно на 20%.
  • В дальнейшем возникают симптомы отравления кислородом: тошнота, головокружение, судороги, помутнение зрения и галлюцинации. В дальнейшем, спустя неделю и более — летальный исход.

Но в некоторых случаях чистый кислород спасает жизнь. Например, при сердечных приступах, приступах астмы, отравлении угарным газом. Но его применяют только по медицинским показаниям.

Поэтому, отвечая на вопрос, заданный в начале статьи. За 10 минут серьезных последствий не будет. За час — начнутся первые неприятные симптомы. Ну а месяц человек просто не проживет.

Самолеты и кислород на высоте

Впрочем, как мне пояснил Илья Тайцлин из Национального управления океанических и атмосферных исследований при Минфине США, важна не концентрация кислорода сама по себе, а парциальное давление. Вред чистого кислорода актуален, когда вы земле, а на высоте правила меняются.

«Вы можете дышать чистым кислородом при давлении 0,21 атмосфер (около 11 км над уровнем моря) в течение долго времени без каких-либо проблем», — уточнил эксперт.

11 км над уровнем моря — это самое начало стратосферы. Даже пассажирские самолеты, обычно, летают чуть ниже этого уровня. По технике безопасности, 11 км — предельно рекомендуемая высота. Воздух там разреженный, а самолету все-таки нужно отталкиваться от воздуха, чтобы лететь. Но ограничения касаются пассажирских самолетов. Современные же военные самолеты часто летают на высотах до 20 км.

И напоследок. Мой хороший приятель, автор Comedy Club Production и победитель Comedy Battle, Алексей Сапрыкин завел канал в Яндекс.Дзене. Рекомендую вам его подборку 10 веселых карантинных игр . В общем, читайте, во что там играют на карантине в Comedy Club. Иногда мне и правда кажется, что они там что-то курят. Но настроение подняло 😂😹!

Читайте также:  Давление и температура воздуха внутри резинового шарика

Источник

Влияние повышенного атмосферного давления на организм человека (часть 1)

Действию повышенного атмосферного давления подвергается определенная категория лиц: водолазы, рабочие подводных и подземных строительных работ (подводные тоннели, метро).

При повышенном атмосферном давлении не происходит избыточного насыщения гемоглобина кислородом, потому что уже при нормальном атмосферном давлении оксигенация крови составляет 96%.

Главное физиологическое действие повышенного атмосферного давления не в химических связях кислорода с гемоглобином или миоглобином, а в физических влияниях, оказываемых на состояние организма растворенными газами при их высокой концентрации.

При нормальном атмосферном давлении количество кислорода в крови в виде физического раствора очень мало — 0,3 мл на 100 г крови. При повышении давления вдыхаемого воздуха концентрация растворенного кислорода увеличивается строго пропорционально величине атмосферного давления.

При погружении человека в воду давление столба воды над ним возрастает на 1 атм. на каждые 10 м глубины. Соответственно увеличивается количество растворенного кислорода в его тканях. Кислород растворяется не только в крови, но и в межтканевой жидкости и даже в протоплазме клеток. Поэтому общее количество растворенного в организме кислорода может достигать при многократном повышении атмосферного давления значительных величин.

Избыточное количество кислорода, поступающего под большим парциальным давлением (например, в 2 атм.), оказывает на организм токсическое действие. При незначительно избыточных концентрациях кислорода и непродолжительном действии токсичность еще не проявляется. Более того, замечено, что при повышении парциального давления кислорода в 2-3 раза по сравнению с нормальным работоспособность несколько возрастает вследствие некоторого общего возбуждения нервной системы. Такое состояние при дальнейшем повышении парциального давления кислорода или при его продолжительном действии сменяется угнетением нервных процессов и рядом расстройств физиологических функций. Замечено также, что очень длительное действие больших парциальных давлений кислорода облегчает возникновение воспалительных процессов в легких, так называемую пневмонию.

Помимо кислорода, в виде физического раствора в организме находятся и другие газы, образующие воздух, — углекислый газ и азот. Растворение углекислого газа наружного воздуха ничтожно, так как содержание его в воздухе очень мало. Иначе обстоит дело с азотом, составляющим 4/5 объема воздуха. Он растворяется в крови в больших количествах.

Как известно, азот является индифферентным газом, т. е. не участвующим в обмене веществ и дыхании. Сколько его вдыхается в легкие, столько же выдыхается. Нахождение этого газа в виде физического раствора в тканях не сказывается на их физиологических функциях, но лишь до определенных границ. Если количество растворенного азота в организме резко возрастает (в случае резкого повышения парциального давления этого газа), то начинает проявляться его токсическое действие, которое оказывает на организм еще более отрицательное влияние, чем токсичность кислорода. По этой причине при водолазных работах на больших глубинах в скафандр водолаза подается воздух из компрессора, находящегося на судне, в котором азот заменен гелием, так как последний не обладает токсичностью.

Влияние на организм физически растворенных газов при длительном пребывании на больших глубинах не ограничивается их токсичностью. Главная опасность возникает тогда, когда растворенные в организме газы начинают выходить из раствора. Происходит это при переходе человека из области повышенного давления в область нормального давления, т. е. при подъеме из морских глубин на поверхность моря. Если подъем совершается быстро, то в организме растворенные газы выходят из жидкости пузырьками. Пузырьки воздуха оказываются в тканях, лимфе, в крови, они закупоривают мелкие сосуды, мешая кровоснабжению органов. Если это произойдет в жизненно важных органах (сердце, мозг), то может наступить смерть. Поэтому во избежание эмболии (так называется закупорка кровеносного сосуда эмболом — пузырьком воздуха), подъем после глубоководных погружений должен совершаться очень медленно. При этом условии давление наружного воздуха снижается постепенно и растворенный в организме азот и кислород переносятся кровью к легким и только там переходят из растворенного состояния в газообразное и с выдохом удаляются из организма. Разработана специальная инструкция о замедленности подъема водолазов и работающих в кессонах из различных глубин. Нарушение научно установленных сроков подъема может привести к смерти или вызвать «кессонную болезнь». Она проявляется в сильных болях в органах, куда проникли пузырьки воздуха, чаще всего в нестерпимых болях в суставах. Есть только одно средство избавления от этого состояния: снова поместить человека в область повышенного атмосферного давления. Для этого всюду, где производятся глубинные погружения, имеется специальная «рекомпрессионная камера». Она представляет собой барокамеру, в которую помещают человека, находящегося в состоянии «кессонной болезни». Туда нагнетают компрессором воздух до получения давления, соответствующего давлению воздуха, где раньше находился данный подводник. После этого давление в барокамере начинают очень медленно понижать, чтобы смогло произойти удаление растворенного в организме воздуха через легкие.

Читайте также:  Изобарная теплоемкость воздуха при различных давлениях

Для проведения работ под водой или под землей в грунтах, насыщенных водой, сооружаются особые рабочие камеры — кессоны. При работе в кессонах различают три периода: компрессия, пребывание в условиях повышенного давления и декомпрессия. Компрессия характеризуется незначительными функциональными нарушениями: шум в ушах, заложенность, болевые ощущения вследствие механического давления воздуха на барабанную перепонку.

Пребывание в условиях повышенного давления обычно сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха. Наблюдается усиление перистальтики кишечника, повышение свертываемости крови, уменьшение содержания гемоглобина и эритроцитов. Важной особенностью этой фазы является насыщение крови и тканей растворенными газами, особенно азотом.

Источник

Атмосферное давление и содержание кислорода в крови

По мере того как люди поднимаются все выше во время горных восхождении, в самолетах и космических кораблях, все более важным становится понимание влияния на человеческий организм высоты и сниженного давления газовой среды (так же, как и некоторых других факторов — ускорений, невесомости и др.).

Барометрическое давление на различных высотах. На уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. ст., на высоте 3048 м — только 523, а на высоте 15240 м — 87 мм рт. ст. Это снижение барометрического давления является основной причиной всех проблем вы-«угной физиологии, связанных с гипоксией, поскольку по мере его падения парциальное давление кислорода в атмосфере пропорцнональ но снижается, оставаясь все время немного ниже 21% общего барометрического давления. Так, на уровне моря Рог составляет 159 мм рт. ст., тогда как на высоте 15240 м — лишь 18 мм рт. ст.

Двуокись углерода и водяной пар уменьшают напряжение кислорода в альвеолярном газе. Даже на больших высотах двуокись углерода непрерывно выделяется из крови в альвеолы. Кроме того, с дыхательных поверхностей выдыхаемый воздух испаряется вода. Эти два газа разбавляют кислород в альвеолах, уменьшая его концентрацию. Независимо от высоты при условии нормальной температуры тела давление водяных паров в альвеолах равно 47 мм рт. ст.

Читайте также:  Давление в шинах автомобиля киа сид универсал

Альвеолярное давление углекислого газа (Рсо2) во время пребывания на очень больших высотах снижается (по сравнению с 40 мм рт. ст. на уровне моря) до более низких значений. У акклиматизированного человека, вентиляция легких которого возрастает примерно в 5 раз, Рсо2 в связи с усиленным дыханием снижается до значений, близких к 7 мм рт. ст.

Теперь рассмотрим, как парциальное давление этих двух газов влияет на альвеолярный кислород. Предположим, что барометрическое давление падает от 760 мм рт. ст. (нормального значения на уровне моря) до 253 мм рт. ст. (как на вершине Эвереста, высота которого — 8847,73 м). При этом 47 мм рт. ст. приходится на водяные пары, а на все другие газы остается всего 206 мм рт. ст. У акклиматизированного человека 7 мм рт. ст. из 206 мм рт. ст. приходится на долю СО2 и, следовательно, остается лишь 199 мм рт. ст.

Если бы организм не потреблял кислород, он составлял бы 1/5 из этих 199 мм рт. ст. и, таким образом, парциальное давление кислорода в альвеолах было бы 40 мм рт. ст. Однако некоторое количество этого кислорода постоянно поступает в кровь, оставляя в альвеолярном газе примерно 35 мм рт. ст. кислорода. На вершине Эвереста только самые устойчивые к гипоксии из акклиматизированных людей с трудом могут выжить при дыхании атмосферным воздухом. Но при дыхании чистым кислородом эффект совершенно иной, как мы увидим далее.

Альвеолярное Ро2 на различных высотах. На уровне моря альвеолярное Р02 составляет 104 мм рт. ст., на высоте 6096 м у неакклиматизированного человека оно падает приблизительно до 40 мм рт. ст., а у акклиматизированного — лишь до 53 мм рт. ст. Такая разница объясняется тем, что у акклиматизированного человека альвеолярная вентиляция возрастает в гораздо большей степени, чем у неакклиматизированного, что мы обсудим далее.

Насыщение гемоглобина кислородом на разных высотах. На рисунке показано насыщение артериальной крови кислородом на разных высотах при дыхании воздухом и чистым кислородом. До высоты 3048 м насыщение артериальной крови кислородом остается на уровне не менее 90% даже при дыхании воздухом. Выше 3048 м кислородное насыщение артериальной крови, как демонстрирует голубая кривая на рисунке, быстро падает до значений чуть ниже 70% на высоте 6096 м и до значительно меньших значений на еще больших высотах.

— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»

Источник

Adblock
detector