Caracteristici ale respirației sub apă și în munți. Caracteristici ale respirației sub apă, chiar și pentru o perioadă scurtă de timp

Chiar și o scurtă ședere sub apă necesită atât echipament tehnic special, cât și pregătire adecvată a unei persoane. Cele mai mari dificultăți în munca subacvatică sunt asociate cu furnizarea scafandrului cu un amestec de respirație.

Cert este că amestecul de gaze trebuie să intre în plămânii scafandrului sub aceeași presiune care creează o coloană de apă la o anumită adâncime. Dacă acest raport este încălcat, presiunea externă va strânge pur și simplu pieptul, împiedicându-vă să respirați. Cu o astfel de respirație, munca mușchilor respiratori crește brusc. Prin urmare, scafandrii experimentați respiră profund, dar încet. Unii dintre ei iau doar 3-4 respirații pe minut, ducând de fiecare dată 2-2,5 litri de aer în plămâni.

Compoziția amestecului de respirație este, de asemenea, de mare importanță pentru scufundările de adâncime. Dacă se folosește aer comprimat pentru a respira sub apă, atunci presiunea parțială a oxigenului va crește pe măsură ce vă scufundați și la o adâncime de 90 m va depăși presiunea normală de 10 ori. La o adâncime de 40 m, scafandru primește un amestec care conține 5% oxigen, iar la o adâncime de 100 de metri - doar 2% (în loc de 20,9%). Cu inhalare prelungită oxigen pur, și sub o presiune de aproximativ 3 atm. , poate exista o defecțiune sistem nervos sub forma unei convulsii.

Presiunea parțială a azotului din amestecul respirator nu este, de asemenea, indiferentă organismului. În atmosfera cunoscută nouă, unde azotul este aproape 79%, acest gaz este un simplu diluant de oxigen și nu participă la niciun proces care are loc în organism. Cu toate acestea, când presiune ridicata azotul devine un inamic insidios. Provoacă o stare narcotică asemănătoare intoxicației cu alcool. Prin urmare, începând de la o adâncime de 60 m, scafandrii sunt alimentați cu azot - un amestec de oxigen, în care azotul este înlocuit parțial sau complet cu heliu, care este inactiv fiziologic.

Mai târziu, a fost inventat un cheson, care este un clopot cu gaura în jos. Clopotul se scufundă în fund și aerul este pompat sub el. Oamenii din clopot pot efectua lucrările subacvatice necesare.

Chiar și pentru un scafandru, ca să nu mai vorbim de muncitorii cu chesoane, raza de acțiune sub apă este foarte mică, limitată de lungimea furtunului prin care pătrunde aerul. Desigur, căutarea oamenilor de știință a continuat. Mai recent, deja în secolul nostru, a fost posibil să se creeze un aqualung - un aparat de scufundare autonom cu cilindri de aer comprimat sau oxigen pentru mișcare liberă sub apă pe distanțe lungi.

Aproximativ aceeași problemă s-au confruntat cu animalele atunci când au trebuit să se mute într-un mediu lichid. Unii dintre ei au urmat aceeași cale ca și oamenii și au prefigurat crearea dispozitivelor de scufundare de zeci de milioane de ani.

Sifonul ușor extensibil și foarte lung, ca un adevărat furtun de scufundare, au larve de eristalis. Ei trăiesc în fundul rezervoarelor, îngropate în nămol. Dacă rezervorul din acest loc este foarte puțin adânc, larvele au posibilitatea, fără a ieși din nămol, să-și expună furtunul la suprafața apei și să respire calm.

Strămoșii insectelor acvatice au fost animale terestre. Trecerea în apă uneori nu a implicat nicio schimbare semnificativă în sistemul lor respirator. Ei respiră doar aer. Singura adaptare la mediul acvatic a fost exprimată în capacitatea de a-și face aprovizionare cu aer, așa cum fac scafandrii atunci când merg într-o călătorie subacvatică. La gândacii înotători, aceste rezerve sunt plasate sub elitre, iar la gândacii netezi pe abdomen. Bulele de aer sunt ținute de fire speciale de păr rezistente la apă. găuri sistemul respirator sunt situate în locurile de atașare a bulelor de aer; Din aceste rezervoare, insectele atrag oxigenul necesar vieții.

Același lucru este valabil și pentru păianjeni. Marea majoritate a acestora sunt animale terestre caracteristice, care respiră cu ajutorul unor saci pulmonari speciali. Cu atât mai remarcabil este singurul dezertor din fauna noastră la elementul apă din acest ordin de animale - păianjenul de apă argintiu. Corpul său este acoperit cu puf mic, neumezibil. Când păianjenul este scufundat în apă, cele mai mici bule de aer se lipesc de tun, acoperind întregul corp cu un solid. carcasă de aer. În apă, această coajă strălucește, iar păianjenul devine ca o minge vie de mercur. În plus, expunând vârful abdomenului din apă, păianjenul ia o bulă de aer mai mare și, ținând-o cu picioarele din spate, merge pe tărâmul lui Neptun.

Printre plantele acvatice, păianjenul își întinde firele pânzei sale în același mod ca rudele sale terestre. La început, web-ul are un aspect plat. Dar, pe măsură ce păianjenul poartă bule de aer sub el, acesta începe să se umfle, luând forma unui degetar. Se dovedește un cheson în miniatură. În acest cheson, păianjenul își petrece cea mai mare parte a vieții. Aici femela depune testicule, din care eclozează păianjenii tineri.

Asemănarea cu echipamentul de scuba și chesonul este pur externă. Procesele care au loc aici sunt mult mai complicate. Pe de o parte, bulele de aer pe care le transportă insectele sunt rezervoare de rezervă, iar pe de altă parte, ajută la extragerea oxigenului din apa înconjurătoare. Acest dispozitiv a primit chiar și un nume special - plămâni fizici.

După cum știți, toate gazele care alcătuiesc aerul sunt dizolvate în apă într-o cantitate proporțională cu concentrația lor în atmosferă. Pe măsură ce insecta respiră, concentrația de oxigen din bula de aer scade, iar când scade sub 16 la sută, oxigenul dizolvat în apă începe să se difuzeze în bula de aer. Astfel, aportul de oxigen din bulă este reîncărcat în mod constant.

Dacă consumul de oxigen este mic, cum ar fi atunci când insecta este în repaus, plămânul fizic poate furniza necesarul de oxigen pentru o perioadă nedefinită de timp. Dacă consumul de oxigen este mare, difuzia sa din apă nu poate compensa pierderea în timp util, procentul de oxigen din bula de aer scade brusc, iar procentul altor gaze (și în primul rând azot) crește și devine mult mai mare. decât se întâmplă de obicei în aer. Prin urmare, azotul începe să se dizolve în apă. Volumul bulei de aer scade din cauza consumului unei părți din oxigen pentru respirație și a dizolvării azotului în apă, insecta este forțată să iasă la suprafață pentru a-și reface rezervele.

Cantitatea de aer pe care o poate duce o insectă este mică și, dacă nu ar fi completarea cu oxigen din apă, nu ar fi suficientă pentru o perioadă foarte scurtă de timp. Acest lucru se manifestă clar în cazurile în care difuzia gazelor este imposibilă. De exemplu, dacă puneți înotătorii și peștii netezi în apă fiartă, aceștia vor muri în curând, deoarece nu există gaze dizolvate în apa fiartă și, prin urmare, nu există unde să umple rezervele de oxigen.

Același lucru se va întâmpla dacă aceste insecte sunt plantate în apă în care este dizolvat doar oxigenul, iar același oxigen pur este dat ca rezervă. Stocul nu va dura mai mult de o jumătate de oră, deoarece în astfel de condiții nici difuzia nu va merge. De obicei, smoothie-urile pot fi în apă fără a-și reumple alimentarea cu aer timp de 6 ore. Astfel, datorită difuzării oxigenului din apă în bula de aer, durata șederii insectelor în apă fără a relua alimentarea cu aer crește de multe ori.

Insectele mici, al căror consum de oxigen este scăzut, s-ar putea să nu-și umple alimentarea cu aer pentru o perioadă foarte lungă de timp. Mai mult, se dovedește că nu suferă atât de mult de o scădere a rezervelor de oxigen, cât de o scădere a azotului dintr-o bula de aer. Dacă o insectă de apă este plantată în apă saturată cu oxigen, după îndepărtarea bulelor de aer sub apă cu o perie subțire și înlocuirea lor cu bule de azot pur, atunci insectele perioadă lungă de timp se va simți normal, pentru că foarte curând va fi eliberat suficient oxigen din apă în bula de azot, suficient pentru respirație.

Plămânii fizici sunt folosiți de caviarul peștilor labirint, pentru care părinții trebuie să construiască o clădire specială, așa-numitul cuib. Este construit din bule de aer închise într-un lichid salivar. Înconjurat doar de o peliculă subțire de lichid, caviarul, care plutește printre bulele de aer, primește o cantitate suficientă de oxigen. Pierderea de oxigen este completată din aer.

Polyacanthus, care trăiește într-un mediu mai bogat în oxigen, își construiește cuiburile nu la suprafață, ci undeva sub o frunză largă a unei plante subacvatice, sub o piatră sau un zgomot. Deoarece există oxigen în apă, plămânii fizici vor lucra la adâncime. Interesant este că polyacantus își construiește cuibul în orice moment al anului, și nu numai în timpul sezonului de reproducere, și îl folosește singur, respirând aer din cuib. Acest lucru permite peștelui să nu se ridice la suprafață, unde pericolul poate sta la pândă, ci să rămână la fund în desișurile dese de plante, în blocaje de zgomote. Polyacantus ia aer bogat în oxigen din cămările sale și, în schimbul îmbogățirii cu oxigen și purificării din dioxid de carbon, returnează o bule de azot cu un amestec de dioxid de carbon. Numai când cuibul devine sărac în azot, poliacantusul se ridică la suprafață pentru a-și umple proviziile.

Cu cât o persoană urcă mai sus în munți sau cu cât avionul său îl duce mai sus, cu atât aerul devine mai subțire. La o altitudine de 5,5 km deasupra nivelului mării, presiunea atmosferică este aproape înjumătățită; în aceeaşi măsură scade şi conţinutul de oxigen. Deja la o altitudine de 4 km, o persoană neinstruită se poate îmbolnăvi de așa-numita boală de munte. Cu toate acestea, prin antrenament, puteți obișnui corpul să rămână la altitudini mai mari. Chiar și atunci când au cucerit Everestul, eroii alpinismului nu au folosit dispozitive de oxigen. Cum se adaptează organismul la aerul sărac în oxigen?

Rolul principal aici este jucat de o creștere a numărului și, prin urmare, o creștere a cantității de hemoglobină din sânge. În regiunile muntoase, numărul de celule roșii din sânge ajunge la 6 sau mai mult milioane în 1 mm 3 (în loc de 4 milioane în conditii normale). Este clar că, în acest caz, sângele are posibilitatea de a capta mai mult oxigen din aer.

Apropo, uneori oamenii care au fost în Kislovodsk atribuie creșterea cantității de hemoglobină din sângele lor faptului că s-au odihnit bine și s-au recuperat. Ideea, desigur, nu este doar în acest lucru, ci pur și simplu în influența zonelor muntoase.

Scafandrii și cei care lucrează în chesoane - camere speciale folosite la construcția podurilor și a altor structuri hidraulice, sunt obligați, dimpotrivă, să lucreze cu presiunea aerului crescută. La o adâncime de 50 m sub apă, un scafandru experimentează o presiune de aproape 5 ori mai mare decât presiunea atmosferică și, de fapt, uneori trebuie să coboare cu 100 m sau mai mult sub apă.

Presiunea aerului are un efect deosebit. O persoană lucrează în aceste condiții ore întregi fără a avea probleme din cauza presiunii crescute. Cu toate acestea, cu o creștere rapidă în vârf, există dureri ascuțiteîn articulații prurit, ; în cazurile severe, au fost raportate decese. De ce se întâmplă asta?

În viața de zi cu zi, nu ne gândim întotdeauna la forța cu care aerul atmosferic ne apasă. Între timp, presiunea sa este foarte mare și se ridică la aproximativ 1 kg pe centimetru pătrat de suprafață corporală. Acesta din urmă la o persoană de înălțime și greutate medie este de 1,7 m 2. Drept urmare, atmosfera ne apasă cu o forță de 17 tone! Nu simțim acest efect uriaș de strângere deoarece este echilibrat de presiunea fluidelor corporale și a gazelor dizolvate în ele. Fluctuațiile presiunii atmosferice provoacă o serie de schimbări în organism, care sunt resimțite în special de pacienții cu hipertensiune arterială și boli articulare. La urma urmei, când presiunea atmosferică se modifică cu 25 mm Hg. Artă. presiunea atmosferei asupra corpului se modifică cu mai bine de jumătate de tonă! Corpul trebuie să echilibreze această schimbare de presiune.

Cu toate acestea, după cum am menționat deja, a fi sub presiune chiar și la 10 atmosfere este relativ bine tolerat de un scafandru. De ce o creștere rapidă poate fi fatală? Cert este că în sânge, ca în orice alt lichid, cu o presiune crescută a gazelor (aerului) în contact cu acesta, aceste gaze se dizolvă mai semnificativ. Azotul, care alcătuiește 4/5 din aer, este complet indiferent organismului (când este sub formă de gaz liber), se dizolvă în cantități mari în sângele scafandrului. Dacă presiunea aerului scade rapid, gazul începe să iasă din soluție, sângele „fierbe”, eliberând bule de azot. Aceste bule se formează în vase și pot înfunda o arteră vitală - în creier etc. Prin urmare, scafandrii și chesoanele de lucru sunt ridicate foarte lent la suprafață, astfel încât gazul să fie eliberat numai din capilarele pulmonare.

La fel de diferite precum efectele de a fi la înălțime deasupra nivelului mării și la adâncime sub apă, există o legătură care le leagă. Dacă o persoană se ridică foarte repede cu avionul în straturile rarefiate ale atmosferei, atunci peste 19 km deasupra nivelului mării, este necesară o etanșare completă. La această altitudine, presiunea scade atât de mult încât apa (și deci sângele) fierbe nu mai la 100 ° C, ci la . Pot exista fenomene de boala de decompresie, similare ca origine cu boala de decompresie.

În condiții normale, nu ne gândim la propria noastră respirație - acesta este un proces reflex involuntar. Dar respirația naturală la suprafață nu este același lucru cu scufundarea sub apă: respirația prin regulator este un act nefiresc, dar scufundarea este imposibilă fără el. Ar trebui dat Atentie speciala această componentă „nenaturală” a aventurilor subacvatice. O scufundare de mică adâncime în apă caldă este o scufundare pentru relaxare într-un mod confortabil și într-o anumită măsură Mediu sigur. În cazul scufundării, de exemplu, la un obiect scufundat la o adâncime de aproximativ 40 m, aceasta duce la o creștere activitate fizica, iar respirația prin regulator poate provoca o schimbare semnificativă a nivelurilor de oxigen, dioxid de carbon și azot din diferite țesuturi ale corpului. Astfel de modificări, la rândul lor, pot provoca o schimbare dramatică în funcționarea sistemului respirator. De aici concluzia: atunci când faci scufundări cu echipament de scufundări, trebuie să-ți reglezi în mod conștient procesul de respirație pentru a evita apariția stărilor de panică și pierderea stăpânirii de sine dacă simți brusc lipsa de aer sau schimbări în starea ta de bine. O persoană aflată în stare de panică face acțiuni spontane erupții care pot duce la embolie sau stări de decompresie, iar în caz de pierdere a cunoștinței, riști pur și simplu să te îneci.

Cauzele atacurilor de panică sau pierderii cunoştinţei sub apă sunt adesea greu de identificat, dar natura leziunilor şi rapoartele medicale făcute despre accidente subacvatice confirmă indirect că reglarea respiraţiei în aceste cazuri joacă un rol important. Din păcate, informații despre mecanismele de bază ale influenței respirației asupra mentalului și stare emoțională o persoană este departe de a fi completă, pentru că studiile, din motive evidente, sunt rare.

Respirația în condiții normale se realizează în mod reflex, un astfel de mecanism este stabilit de natură pentru a furniza conținutul necesar fiziologic de oxigen și dioxid de carbon în sânge și țesuturi. Nu ne gândim la cum se face - doar respirăm. Nivelurile anormale de oxigen, dioxid de carbon și azot pot avea efecte independente, cumulate sau interactive asupra organismului, care sunt exacerbate de adâncimea scufundării, nivelul de efort, ținerea respirației și densitatea crescută a gazelor inspiratorii. În niciun caz nu trebuie să pierdeți controlul respirației sub apă.

Cazul 1. Consecințele acumulării de dioxid de carbon și dispnee (frecvență respiratorie afectată).

„Am testat o nouă bicicletă-erogonometru într-o cameră izolată la presiune mare a aerului. În astfel de condiții, efectul anesteziei cu azot este destul de pronunțat. Starea noastră a fost satisfăcătoare până când am trecut la o alimentare cu aer dozat, care ne-a asigurat doar jumătate. de afluxul necesar de aer proaspăt.Partenerul meu a încetat să mai pedaleze după 3 minute de experiment, temperatura corpului i-a scăzut și ochii i s-au „dau peste cap”.Am continuat testul, deși mi-am dat seama că nu era suficient aer, dar eram hotărât să finaliza experimentul. Drept urmare, m-am adus într-o stare de uitare, plecând din care am experimentat cea mai teribilă senzație din viața mea - un sentiment de sufocare. Dacă eu și partenerul meu am fi în apă, ne-am îneca inevitabil. "
Fiziolog special E. Lanphier.

Acumularea de dioxid de carbon și ritmul respirator afectat sunt cauza stărilor de panică.

Amestecurile pe care un scafandru le respiră sub apă conțin aproape întotdeauna mai mult oxigen decât este necesar. Momentul de început al actului reflex de respirație este acumularea de dioxid de carbon în sânge. Presiunea parțială a oxigenului din amestecurile de gaze pentru respirație sub apă este peste norma, care este de 0,21 atm., Iar biochimia sângelui nu este adaptată la schimbul normal de gaze de oxigen și dioxid de carbon în astfel de condiții. Majoritatea oxigenului care intră în organism este transportat către component chimic cu hemoglobina conținută în celulele roșii din sânge (eritrocite), în timp ce dioxidul de carbon în Mai mult se dizolvă în fracții lichide din sânge. La suprafață, conținutul de oxigen din sângele venos este redus, iar moleculele de dioxid de carbon se leagă de hemoglobina eliberată de oxigen. Cu o presiune parțială crescută a oxigenului în timpul scufundării, concentrația relativă în sângele venos a dioxidului de carbon legat de hemoglobină scade, deoarece. o cantitate semnificativă de hemoglobină este încă ocupată de oxigen, dar concentrația de dioxid de carbon dizolvat în sânge crește, ceea ce duce la o creștere generală a nivelului de dioxid de carbon din sânge și țesuturi. Astfel, în ciuda faptului că conținutul relativ de oxigen din sânge este suficient, centrul sistemului nervos care reglează respirația primește în mod constant un semnal că este necesară activarea respirației.

sub circumstante normale nivel inalt CO2 provoacă o respirație rapidă la o persoană și o ventilație crescută a plămânilor duce la eliminarea excesului de CO2 din organism. Sub apă, acest mecanism nu funcționează - chiar și cu respirație rapidă, nivelul de dioxid de carbon nu scade, tensiune arterială crescutăîn mediu pur și simplu nu permite plămânilor să elibereze tot CO2 acumulat, rezultând dificultăți de respirație (dispnee) și o senzație subiectivă de „lipsă” de aer.

Motivele acumulării de dioxid de carbon în organism pot fi diferite. Pe o suprafață niveluri acceptabile activitatea fizică este limitată în principal de caracteristici a sistemului cardio-vascular. Dar în timpul scufundărilor, funcțiile sistemului respirator devin factorul limitativ. Când se scufundă la adâncime, volumul de sânge este redistribuit din extremitati mai joase la plămâni, care împreună cu o creștere a presiunii duce la o scădere a volumului total al plămânilor și, în consecință, la o schimbare a modului de respirație. Funcționarea normală a sistemului respirator este îngreunată și de necesitatea depășirii rezistenței fluxului de aer inhalat prin regulator, care este cauzată de o creștere a densității gazului inhalat cu creșterea adâncimii și a presiunii pe cel. parte, iar pe de altă parte, o creștere a oboselii cu o creștere a efortului fizic.

În mod normal, respirația printr-un regulator necesită un efort suplimentar pentru a deschide un flux liber de aer prin sistemul de livrare. Acest lucru nu prezintă nicio problemă pentru un scafandru care face o scufundare ușoară într-un mediu bine reglat echipament modern. Dar, în anumite condiții, de exemplu, din cauza diferenței de presiune, în funcție de cât de adânci sunt plămânii scafandrului și la ce adâncime este regulatorul din prima etapă, sunt necesare eforturi suplimentare pentru respirația normală.

Concentrația de dioxid de carbon din organism poate crește în timpul scufundării dacă există o situație stresantă, persoana este agitată sau poate că narcoza cu azot împiedică respirația normală. Uneori, scafandrii își limitează în mod deliberat activitatea respiratorie, își încetinesc respirația pentru a reține mai mult aer, ceea ce poate provoca dureri de cap care apar după scufundare.

Încălcarea ritmului de respirație, panică și ascensiune rapidă la suprafață.

Excesul de dioxid de carbon provoacă de obicei o senzație de dificultăți de respirație sau de dificultăți de respirație, rezultând o persoană speriată, adesea însoțită de o reacție de panică. Situația opusă este, de asemenea, posibilă - pe măsură ce presiunea parțială a oxigenului crește, o creștere a concentrației de dioxid de carbon poate deveni un semnal mai puțin eficient pentru creșterea ventilației, ceea ce duce la acumularea suplimentară de CO2.

Importanța respirației uniforme sub apă nu este întotdeauna suficient subliniată în timpul pregătirii inițiale a scafandrilor. Începătorii fără experiență, deși instruiți special, sunt în special predispuși la o reacție de panică la dificultăți de respirație, care adesea duce la o ascensiune inutil de rapidă la suprafață, iar aceasta este cunoscută a fi o cale directă către boala de decompresie sau blocarea vaselor de sânge și adesea ambele.

Dacă o persoană presupune că respirația sub apă nu este diferită de respirația la suprafață, va avea o surpriză neplăcută dacă, în profunzime, din cauza unei urgențe reale sau aparente, va trebui să activeze respirația. Deși o astfel de situație poate fi foarte instructivă în ceea ce privește câștigarea experienței comportamentului sub apă, dar, sincer, aceasta nu este cea mai bună modalitate de a dobândi cunoștințe.

Dacă dintr-un motiv oarecare nu poți evita o creștere bruscă a activității fizice, experții recomandă creșterea ventilației prin respirație mai profundă, dar nu în detrimentul creșterii ritmului. Acesta este cel mai bun mod de a evita să vă simțiți fără suflare sau fără suflare. Dacă tot ți-ai „pierdut” răsuflarea? Cel mai bun mod opriți orice mișcare, relaxați-vă și lăsați respirația să se refacă.

Cum să evitați „anestezia cu azot” și să reduceți acumularea de dioxid de carbon în țesuturi.

Riscul de a leșina sub apă din cauza „narcozei cu azot”, a otrăvirii cu oxigen sau a acumulării în exces de dioxid de carbon este direct proporțional cu adâncimea la care te scufunzi în aer normal.

Scafandrii care intenționează să facă scufundări adânci ar trebui să folosească amestecuri Heliox - heliu și oxigen, sau trimix - heliu, azot și oxigen. Adevărat, utilizarea acestor amestecuri are și limitările sale și necesită pregătire suplimentară, experiență și echipamente speciale.

Accidente, răni și siguranță.

Dovezile directe ale unei relații cauzale între insuficiența respiratorie, panică și o ascensiune inutil de rapidă sunt rare, totuși, datele publicate în raportul DAN „Condiții de decompresie și accidente de scufundare” pentru anul 2000 sugerează că este o ascensiune nerezonabil de rapidă care însoțește adesea accidentele care rezultă în rănire sau deces. Figura 1 oferă o comparație a frecvenței de ascensiune inutil de rapidă însoțită de scufundări cu leziuni grave, fatalși scufundări sigure, fără consecințe asupra sănătății. Deci, ascensiunea nerezonabil de rapidă a fost înregistrată în 38% din scufundări fatale, în 23% din scufundări soldate cu răni și în 1% din scufundări sigure din punct de vedere al accidentelor.

Motivele pentru o ascensiune nerezonabil de rapidă pot fi multe, inclusiv pierderea controlului plutirii sau lipsa aerului de respirat. Pe fig. 2, de exemplu, arată că lipsa aerului a fost înregistrată în 24% din cazurile mortale, 5% din cazuri având ca rezultat răni și doar 0,3% din scufundările reușite.

Cazul 2. Pierderea conștienței la profunzime.

În condițiile unei camere de presiune umplute cu apă, a fost simulată o scufundare la o adâncime de 54 de metri. Subiectul „a plutit” depășind rezistența, care a fost creată de un cablu atașat la sarcină. Consumul de oxigen a fost de 2 litri pe minut. În experiment a fost folosit un rebreather cu circuit închis. Presiunea parțială a oxigenului a fost menținută la 1,4 atm. Restul compoziției amestecului este azot într-o concentrație care dă un efect narcotic corespunzător aerului respirat la o adâncime de 53 de metri. Observatorul a înregistrat faptul că subiectul a crescut constant intensitatea exercițiului în timpul experimentului, în ciuda instrucțiunii de a reduce sarcina. Brusc, fără niciun avertisment, subiectul și-a pierdut cunoștința. Experimentul a fost încheiat imediat, subiectul a fost scos din cameră și recuperat foarte repede. Dacă o astfel de situație s-ar produce într-o scufundare reală, consecințele ar putea fi la fel de grave ca cele descrise mai jos.

Cazul 3 Pierderea cunoștinței în timpul unei scufundări adânci care a dus la moarte.

Doi scafandri experimentați s-au scufundat la un obiect inundat la o adâncime de 42-51 de metri. După 15 minute de stat la adâncime, unul dintre scafandrii i-a făcut semn prietenului său că are probleme și au început să urce împreună la suprafață. La o adâncime de 24 de metri, scafandrul rănit și-a pierdut cunoștința și a eliberat regulatorul. Încercarea lui Buddy de a introduce regulatorul în gura prietenului său s-a încheiat cu un eșec. În consecință, victima a murit în urma înecului. O autopsie a arătat că cauza principală a accidentului a fost o încălcare a activității cardiace.

Respirația rapidă în profunzime duce la acumularea de CO2 în corpul uman. Acest efect devine evident pe măsură ce presiunea parțială a oxigenului crește la 1,4 atm. Creșterea concentrației de dioxid de carbon în corpul uman poate avea un efect „narcotic”. „Narcoza” și „narcoza” cu azot cauzate de acumularea de dioxid de carbon au un efect complementar, adică. dacă scafandru se află sub influența ambelor „narcoze”, riscul pierderii cunoștinței crește. Efectul unor fenomene precum „narcoza cu azot”, creșterea activității fizice, dificultatea de respirație, presiunea parțială mare a oxigenului și acumularea de dioxid de carbon este ilustrat de cazurile descrise mai sus. O creștere a concentrației de dioxid de carbon duce, de asemenea, la o creștere a fluxului sanguin intracranian, prin urmare o creștere a aportului de oxigen a creierului, un posibil rezultat este otrăvirea cu oxigen. tesut nervos. Efectul combinat al „anesteziei” cu azot și carbon și al intoxicației cu oxigen crește foarte mult riscul de afectare a conștienței. Un efect agravant este o creștere a activității fizice și o creștere a densității gazului inhalat, care implică din nou acumularea de dioxid de carbon în sânge. Figura 3 ilustrează relația dintre adâncimea de scufundare, caracteristici fizice gazele, nivelul de activitate fizică și riscul de pierdere a cunoștinței.

Nu există nicio îndoială că sensibilitatea sau rezistența la otrăvirea cu dioxid de carbon sau cu oxigen, precum și la narcoza cu azot, depind în mare măsură de caracteristicile individuale ale organismului unei anumite persoane. Din păcate, nu avem metode suficient de fiabile care să permită diagnosticarea cu certitudine a toleranței individuale și a modificării acesteia în anumite condiții.

În concluzie, nu putem decât să vă recomandăm să acordați o atenție deosebită procesului de respirație atunci când vă scufundați sub apă: oricare ar fi caracteristici individuale Vă recomandăm să rămâneți în statisticile sigure!!!

Dr. Richard Vann
Cercetare D.A.N
bazat pe Alert Diver IV 2000

Pentru viața umană normală, precum și pentru marea majoritate a organismelor vii, oxigenul este necesar. Ca rezultat al metabolismului, oxigenul se leagă de atomii de carbon, formând dioxid de carbon (dioxid de carbon). Ansamblul proceselor care asigură schimbul acestor gaze între organism și mediu inconjurator se numeste respiratie.

Aprovizionarea cu oxigen a corpului uman iar eliminarea dioxidului de carbon din organism este asigurată de sistemul respirator. Se compune din tractului respiratorși plămânii. Căile respiratorii superioare includ căile nazale, faringe și laringe. În plus, aerul intră în trahee, care este împărțită în două bronhii principale. Bronhiile, în continuă bifurcare și subțiere, formează așa-numitele arbore bronșic plămânii. Fiecare bronhiola (cea mai subtire ramificare a bronhiilor) se termina cu alveole, in care are loc schimbul de gaze intre aer si sange. Numărul total de alveole la om este de aproximativ 700 de milioane, iar suprafața lor totală este de 90-100 m2.

Structura sistemului respirator.

Suprafața căilor respiratorii, cu excepția suprafeței alveolelor, este impermeabilă la gaze, așa că spațiul din interiorul căilor respiratorii se numește spațiu mort. Volumul său la bărbați este în medie de aproximativ 150 ml, la femei -100 ml.

Aerul intră în plămâni din cauza presiune negativa create de întinderea lor de către diafragmă și mușchii intercostali în timpul inspirației. În respirația normală, doar inhalarea este activă, expirația are loc pasiv, datorită relaxării mușchilor care asigură inspirația. Numai cu respirația forțată, mușchii expiratori sunt incluși în muncă, asigurând, ca urmare a comprimării suplimentare a toracelui, reducerea maximă a volumului pulmonar.

Procesul de respirație

Frecvența și adâncimea respirației depind de activitatea fizică. Deci, în repaus, un adult face 12-24 ciclu respirator, asigurând ventilația plămânilor în 6-10 l / min. La efectuarea unei munci grele, ritmul respirator poate crește cu până la 60 de cicluri pe minut, iar cantitatea de ventilație pulmonară poate ajunge la 50-100 l / min. Profunzimea respirației (sau volumul curent) în timpul respirației liniștite este de obicei o mică parte din capacitatea pulmonară totală. Odată cu creșterea ventilației pulmonare, volumul curent poate crește din cauza volumelor de rezervă inspiratorii și expiratorii. Dacă fixăm diferența dintre cele mai multe respiratie adanca si expiratie maxima, atunci se obtine valoarea capacitatii vitale a plamanilor (VC), care nu include doar volumul rezidual, care se indeparteaza doar la colapsul complet al plamanilor.

Reglarea frecvenței și adâncimii respirației are loc în mod reflex și depinde de cantitatea de dioxid de carbon și oxigen din sânge și de pH-ul sângelui. Principalul stimul care controlează procesul de respirație este nivelul de dioxid de carbon din sânge (valoarea pH-ului sângelui este asociată și cu acest parametru): cu cât concentrația de CO2 este mai mare, cu atât ventilația pulmonară este mai mare. Reducerea cantității de oxigen afectează într-o măsură mai mică ventilația plămânilor. Acest lucru se datorează specificității legării oxigenului de hemoglobina din sânge. O creștere compensatorie semnificativă a ventilației pulmonare are loc numai după o scădere a presiunii parțiale a oxigenului din sânge sub 12-10 kPa.

Cum afectează scufundarea sub apă procesul de respirație?? Luați în considerare mai întâi situația înotului cu snorkel. Respirația printr-un tub devine mult mai dificilă chiar și atunci când este scufundată câțiva centimetri. Acest lucru se datorează faptului că rezistența la respirație crește: în primul rând, atunci când este scufundat spațiu mort crește cu volumul tubului respirator, iar în al doilea rând, pentru a respira, mușchii respiratori sunt nevoiți să depășească presiunea hidrostatică crescută. La o adâncime de 1 m, o persoană poate respira printr-un tub timp de cel mult 30 de secunde și la adâncimi mari respirația este aproape imposibilă în primul rând datorită faptului că mușchii respiratori nu pot depăși presiunea coloanei de apă pentru a respira de la suprafață. Sunt considerate optime tuburile de respirație lungi de 30-37 cm.Folosirea tuburilor de respirație mai lungi poate duce la probleme cardiace și pulmonare.

O altă caracteristică importantă care afectează respirația este diametrul tubului. Cu un diametru mic al tubului, nu intră suficient aer, mai ales dacă devine necesar să efectuați un fel de muncă (de exemplu, să înotați rapid) și când diametru mare volumul spațiului mort crește semnificativ, ceea ce complică foarte mult respirația. Valorile optime pentru diametrul tubului sunt 18-20 mm. Utilizarea unei lungimi sau a unui diametru de tub nestandard poate duce la hiperventilație involuntară.

Când înot în aparat de respirat autonom principalele dificultăți de respirație sunt asociate și cu rezistența crescută la inhalare și expirare. Distanța dintre așa-numitul centru de presiune și cutia aparatului de respirație are cel mai puțin efect asupra creșterii rezistenței la respirație. „Centrul de presiune” a fost înființat de Jarrett în 1965. Este la 19 cm mai jos și 7 cm în spate față de cavitatea jugulară. La dezvoltarea diferitelor modele de aparate de respirat, se ia întotdeauna în considerare și cutia aparatului de respirat este plasată cât mai aproape de acest punct. Al doilea factor care influențează creșterea rezistenței la respirație este cantitatea de spațiu mort suplimentar. Este deosebit de mare la aparatele cu tuburi groase ondulate. Un rol important îl joacă și rezistența totală a diferitelor supape, membrane și arcuri din sistemul de reducere a presiunii amestecului respirator. Iar ultimul factor este creșterea densității gazului datorită creșterii presiunii odată cu creșterea adâncimii.

În modelele moderne de regulatoare, designerii se străduiesc să minimizeze efectele rezistenței crescute la respirație prin crearea așa-numitelor automate de respirație echilibrată. Dar scafandrii amatori au încă destul de multe dispozitive de model vechi cu rezistență crescută la respirație. Astfel de dispozitive, în special, sunt legendarele AVM-1 și AVM-1m. Respirația acestor dispozitive duce la un consum mare de energie, așa că nu li se recomandă să efectueze o muncă fizică grea și să facă scufundări lungi la o adâncime mai mare de 20 m.

Tip optim de respirație atunci când înot cu aparate de respirație autonome trebuie luată în considerare respirația lentă și profundă. Frecvența recomandată este de 14-17 respirații pe minut. Cu această natură a respirației, se asigură un schimb de gaze suficient cu o muncă minimă a mușchilor respiratori, iar activitatea sistemului cardiovascular este facilitată. Respirația rapidă face dificilă funcționarea inimii și duce la suprasolicitarea acesteia.

Afectează funcționarea sistemului respirator și rata de scufundare în profunzime. Cu o creștere rapidă a presiunii (compresie), capacitatea vitală a plămânilor scade, cu una lentă, practic nu se modifică. Scăderea VC se datorează mai multor motive. În primul rând, atunci când sunt scufundate în profunzime, un volum suplimentar de sânge se precipită în plămâni pentru a compensa presiunea externă și, aparent, cu o compresie rapidă, unele bronhiole sunt prinse de „umflate” vase de sânge; acest efect este combinat cu o creștere rapidă a densității gazului, ducând la blocarea aerului în unele zone ale plămânilor ( apar capcane de aer»). « capcane de aer» sunt extrem de periculoase, deoarece cresc semnificativ riscul de barotraumă pulmonară atât în ​​timpul scufundărilor continue, cât și în timpul ascensiunii, mai ales dacă nu se respectă modul și viteza de urcare. Cel mai adesea, astfel de „capcane” sunt formate de scafandri care se află sub apă în poziție verticală. Există o altă nuanță asociată cu poziția verticală a scafandrului. Aceasta este eterogenitatea schimbului de gaze într-o poziție verticală: sub influența gravitației, sângele intră în secțiunile inferioare ale plămânilor, iar amestecul de gaze se acumulează în partea superioară, epuizat în sânge. Dacă scafandrul se află sub apă în poziție orizontală cu fața în jos, crește semnificativ în comparație cu poziția sa verticală valoare relativă ventilația alveolară, îmbunătățește schimbul de gaze și saturația sângelui arterial cu oxigen.

În timpul decompresiei și la ceva timp după aceasta, VC este, de asemenea, redusă din cauza fluxului sanguin crescut la plămâni.

Afectează negativ sistemul respiratorși faptul că aerul care vine din cilindri este de obicei rece și aproape că nu conține umiditate. Inhalarea de gaz rece poate provoca tulburări respiratorii, manifestate prin tremurări ale muşchilor respiratori, dureri în cufăr, secreție crescută a mucoaselor nasului, traheei și bronhiilor și dificultăți în actul de respirație. La înotul în apă rece, problema secreției de mucus este deosebit de agravată: mișcările de deglutiție necesare pentru a egaliza presiunea în cavitatea urechii medii sunt dificile. Și datorită faptului că aerul care intră practic nu conține umiditate, se poate dezvolta iritarea membranelor mucoase ale ochilor, nasului, traheei și bronhiilor. Un factor agravant aici este și răcirea corpului.