Повышенное давление газовой среды (спуск под воду) как необычный комплекс факторов, воздействующих на человека

Организм человека сталкивается с факторами повышенного давления газовой и водной среды в процессе водолазных спусков и кессонных работ, в подводных домах, при плавании с аквалангом, при лечении сжатым воздухом в камерах повышенного давления и барооперационных.

В России ежегодно работают под водой или пребывают в условиях повышенного давления газовой среды несколько десятков тысяч человек. Число аквалангистов (дайверов) систематически пребывающих под водой с каждым годом увеличивается.

Характеризуя изменения жизнедеятельности человека в условиях повышенного давления газовой и водной среды, необходимо учитывать следующие факторы:

• величину повышенного давления (Р).
  Напомним, что воздух имеет массу и оказывает определенное давление, называемое атмосферным, на поверхность земли.
  На широте 45° на уровне моря при температуре О°С атмосферное давление составляет 760 мм рт.ст. или 1 атм. Техническая атмосфера (кгс/с²) соответствует давлению 10 метров водного столба или 735,6 мм рт.ст. Давление сверх атмосферного называют избыточным и измеряют с помощью манометров. Сумма избыточного и атмосферного давления называют абсолютным давлением.
  Так, при плавании на глубине 20 метров на человека будет действовать избыточное давление 2 атм или абсолютное давление 3 атм. На каждый квадратный сантиметр нашего тела давит атмосферное давление с силой 1 кг.
  Так как поверхность тела взрослого человека составляет в среднем 1,5-1,8 м², то в обычных условиях на человека воздух давит с силой, равной 15-18 тонн. Это давление не только не ощущается нами, но является нормальным фактором окружающей среды.
  Чем глубже погружается человек, тем большее давление действует на его тело. На глубине 20 м избыточное давление на поверхности тела составит примерно 30-36 тонн.
  Такое огромное давление раньше представлялось угрожающим жизни. С началом водолазных погружений (активное освоение глубин началось середины девятнадцатого века) была доказана сравнительная легкость, с которой переносилось такое давление.
  Это объясняется тем, что тело человека состоит на 62-65% из воды, которая практически не сжимается (на каждую атмосферу объем воды уменьшается приблизительно на 0,0004%).
  Однако при вертикальном положении давление воды более плотно обжимает ноги. У человека ростом 175 см величина добавочного давления на стопы по сравнению с верхней частью головы составит 0,175 кгс/с². В ногах нарушается кровообращение из-за сдавления поверхностных кровеносных сосудов.
  Поэтому с физиологической точки зрения горизонтальное положение подводного пловца считается наилучшим, так как имеется практически одинаковое обжатие всех частей тела
• парциальное (частичное) давление газов (рО, рСО, р2).
  Под ним понимают долю (часть) общего давления, приходящегося на конкретный газ, входящий в газовую смесь. Парциальное давление зависит от процентного содержания газа в газовой смеси (напомним, что воздух – это естественная газовая смесь, состоящая из 78,1% азота, 20,9% кислорода, 0,9% аргона, 0,03% углекислого газа, а также водорода, гелия, неона и других индифферентных газов в очень малых количествах) и абсолютного давления, под которым находится эта смесь: р=Рn/100, где n-процентное содержание газа в смеси по объему.
  Знание парциального давления того или иного газа важно потому, что физиологическое действие газа определяется не относительным процентным содержанием его в смеси, а величиной парциального давления.
  Например, мы уже знаем, что в атмосферном воздухе содержится около 21% кислорода. Парциальное давление его составляет 0,21 атм. Если человек будет дышать на поверхности смесью, в которой всего 5% кислорода, то он мгновенно потеряет сознание и погибнет от недостатка кислорода (это специфическое заболевание называют "кислородным голоданием"), так как р2 будет в данном случае равно 0,05 атм.
  Если же человек будет вдыхать 5%-ную смесь на глубине 30 метров, где абсолютное давление равно 4 атм, он будет чувствовать себя хорошо. Ведь р2 на глубине 30 м увеличилось в 4 раза и стало равно 0,20 атм;
• быстроту повышения и понижения давления.
  При быстром погружении давление в воздухосодержащих полостях не успевает сравниваться с наружным давлением, что приводит к болезненным состояниям, получившим название "баротравмы уха и придаточных пазух".
  Реже встречается "баротравма кишечника" или "баротравма зуба".
  При быстром всплытии возможно развитие очень грозного заболевания "баротравмы легких".
• насыщение (сатурация) и рассыщение (десатурация) организма индифферентными газами.
  Игнорирование закономерностей процессов сатурации и десатурации приводит к развитию самой распространенной и опасной специфической патологии - "декомпрессионной болезни", которая возникает при всплытии с нарушением режима декомпрессии (встречаются случаи заболевания, возникающие при всплытии без нарушений режима декомпрессии, обусловленные низкой устойчивостью конкретного аквалангиста к декомпрессионной болезни) и характеризуется образованием газовых пузырьков в организме из-за возникающего пересыщения тканей индифферентным газом, прежде всего азотом;
• температуру воды и дыхательной смеси.
  Недооценка этого фактора способствует развитию "переохлаждения". Ведь теплоемкость воды в 4 раза, а теплопроводность в 25 раз больше, чем у воздуха. Поэтому при подводном плавании (даже летом на юге!) происходит усиленная отдача тепла организмом.
  Значительно реже в водолазной практике наступает "перегревание" организма, связанное в основном с длительным нахождением в гидрокомбинезоне в жаркую погоду под прямыми лучами солнца;
• высокую влажность и плотность дыхательной смеси;
• пониженную освещенность под водой;
• высокую плотность воды по сравнению с атмосферным воздухом;
• увеличение скорости звука в воде;
• вид подводного снаряжения и качества дыхательной смеси;
• значительную физическую нагрузку;
• выраженное психо-эмоциональное напряжение.
  Оно вызывается необычностью окружающей водной среды, некоторым риском для здоровья и жизни при каждом спуске под воду, невозможностью обычного речевого общения с людьми, находящимися на поверхности.
  Временная изоляция от привычной природной и социальной среды также вызывает у водолазов и аквалангистов определенные переживания. Степень психо-эмоциональной напряженности зависит и от типа высшей нервной деятельности конкретного пловца, его опыта, особенностей данного погружения и т.д.

В физиологии подводного плавания принято выделять три периода воздействия на человека повышенного давления газовой и водной среды (спуска под воду):

• период повышения давления, компрессия, сжатие воздуха, спуск водолаза или аквалангиста на максимальную глубину погружения;
• период пребывания под максимальным давлением, "на грунте" (это не обязательно дно, а наибольшая глубина спуска), изопресси;
• период снижения давления, декомпрессия, подъем с глубины, выход на поверхность.

Воздействие повышенного давления воздуха и искусственных газовых смесей на организм человека по-разному проявляются в каждом из этих периодов.
Так, мы уже отмечали, что баротравма уха преимущественно возникает при компрессии, но может быть и при декомпрессии.
А декомпрессионная болезнь возникает только при декомпрессии (отсюда и название заболевания) или уже после выхода из-под повышенного давления газовой и водной среды.

При медицинском обеспечении водолазов и аквалангистов следует учитывать не только их предстартовое состояние, но и характер работы, отдыха, питания и сна в предшествующие спускам сутки.
Необходимо обращать особое внимание на динамику функций организма человека в периоде последействия повышенного давления, на сроки возвращения к исходному уровню деятельности различных органов и систем организма, другими словами, как происходит восстановление после погружения

Современная физиология подводного плавания определяет следующие возможные специфические заболевания у людей под действием повышенного давления (гипербарии):

• декомпрессионная болезнь,
• отравление кислородом,
• отравление диоксидом углерода (углекислым газом, С₂)
• отравление оксидом углерода (СО),
• токсическое действие азота ("азотный наркоз") и гелия ("гелиевая дрожь"),
• острое кислородное голодание,
• баротравма легких,
• баротравма уха и придаточных пазух,
• барогипертензионный синдром,
• обжим водолаза местный и общий,
• переохлаждение,
• перегревание,
• утопление.

Именно под таким расширенным углом зрения будет рассматриваться на страницах журнала проблема медицинского обеспечения подводных работ.
Каждое из этих заболеваний имеет свои особенности, встречается на той или иной глубине, приводит к незначительному недомоганию или к развитию хронического процесса, на длительный период ухудшающего здоровье аквалангиста.

Знание каждым водолазом и аквалангистом основ физиологии и патологии подводных погружений обеспечит профилактику возможных заболеваний и сделает плавание с аквалангом не только приятным, но и безопасным.