Организм человека под водой

При любой конструкции водолазного аппарата возможности водолаза ограничены. Это объясняется не столько несовершенством аппаратуры, сколько относительной неприспособленностью человеческого организма к работе в водной среде.

Давление водной среды во много раз превышает атмосферное. При увеличении глубины погружения на каждые 10 м давление возрастает на 1 атм. Следовательно, водолаз, достигший границ континентального шельфа (около 200 м), будет подвергаться давлению, более чем в 20 раз превышающему нормальное.

Как известно, механическое воздействие повышенного давления на человеческий организм само по себе не причиняет человеку никакого вреда, поскольку оно полностью уравновешивается гидростатическим противодавлением в тканях организма и повышенным давлением газов, заполняющих легкие и все прочие воздухоносные полости. Лишь в случае резкого изменения внешнего давления (при быстром спуске или подъеме) возможны механические повреждения тканей, так называемые баротравмы, причем баротравма легких считается одним из наиболее серьезных специфических водолазных заболеваний. Однако, пользуясь исправным снаряжением и точно соблюдая правила погружений, опасность баротравм можно полностью исключить.

Взаимоотношения организма и среды далеко не исчерпываются механическим воздействием повышенного давления последней. Исследования показали, что газы, входящие в дыхательную смесь, при возрастании давления изменяют свою биологическую активность по отношению к человеческому организму, причем практически каждый компонент смеси начинает проявлять новые, как правило, вредные для организма свойства. Французский ученый Поль Бэр, внесший большой вклад в развитие водолазной физиологии, писал: «Давление действует на живой организм не как непосредственный физический фактор, а как химический агент...»

Организм человека нуждается в постоянном притоке кислорода. Если парциальное давление его во вдыхаемой газовой смеси упадет ниже 0,16 ата (это соответствует 16% кислорода при нормальном давлении), наступит явление, известное под названием кислородного голодания. Оно характеризуется внезапной потерей сознания, наступающей без предварительных, «предупреждающих» признаков, и поэтому очень опасно.

Чрезмерное увеличение парциального давления кислорода не менее опасно для здоровья человека. У совершенно здоровых людей, дышащих чистым кислородом, даже при нормальном атмосферном давлении, через двое-трое суток начинается отек легких, переходящий в тяжелое воспаление: развивается легочная форма кислородного отравления. В случае увеличения давления в 2-2,5 раза эти явления наступают уже через 3-4 часа. Слишком высокое парциальное давление кислорода начинает также сказываться и на нервной системе. При давлении 2-2,5 ата, соответствующем глубине всего 10-15 м, уже через 1,5-2 часа могут наступить судороги, затемнение и полная потеря сознания.

Степень кислородного отравления зависит и от глубины погружения и от времени пребывания водолаза на грунте – так называемой экспозиции. Например, на глубине 20 м безопасно дышать чистым кислородом при экспозиции 15 мин. и абсолютно смертельно при экспозиции в несколько часов. Опытным путем установлен предельный допустимый уровень парциального давления кислорода для длительных экспозиций – 0,6 ата, а это значит, что в таком случае процентное содержание кислорода во вдыхаемой газовой смеси необходимо снижать по мере увеличения глубины погружения: от 20-60% на поверхности до 2-6% на стометровой глубине или до 1-3% на глубине 200 м. Весь остальной объем смеси должен приходиться на долю газа – «разжижителя» кислорода, который не оказывает вредного воздействия на организм человека.

В обычной земной атмосфере таким «разжижителем» является азот; при нормальном давлении он абсолютно индифферентен по отношению к человеческому организму. Однако при погружении водолаза на глубину 40-60 м в снаряжении на сжатом воздухе именно азот, как полагают, начинает оказывать на него действие, по ряду признаков сходное с алкогольным опьянением. Азотный наркоз, или азотное опьянение (так обычно называют это явление), практически лишает водолаза трудоспособности на глубине свыше 70-80 м. Нарушение критического мышления, беззаботное отношение к собственной безопасности, свойственное этому состоянию, безусловно представляет большую угрозу для водолаза и может даже привести к его гибели.

Наркотическое действие азота пока еще плохо изучено и до конца не объяснено. Считается, что при парциальном давлении 4,5-5 ата азот, растворяющийся в тканях организма, в особенности в жиросодержащих веществах мозга, начинает воздействовать на центральную нервную систему, вызывая состояние опьянения. Некоторые исследователи склонны отрицать существования азотного наркоза и объясняют состояние глубинного опьянения. Некоторые исследователи склонны отрицать факт существования азотного наркоза и объясняют состояние глубинного опьянения совместным влиянием кислорода и углекислого газа, в избытке растворенных в крови под повышенным давлением, а также нарушением работы нервных дыхательных центров человека, дышащего значительно более плотной и вязкой на глубине газовой смесью. Тем не менее, мнение о токсичности азота при больших парциальных давлениях разделяется большинством физиологов.

Итак, водолаз, использующий для дыхания сжатый воздух, на глубинах, близких к 100 м, сталкивается со своеобразным барьером; преодолеть его он оказывается не в состоянии без риска расплатиться за это жизнью. Воздух, без которого немыслимо существование человека на поверхности, на больших глубинах превращается в его злейшего врага. Каждый компонент, входящий в состав воздуха, с повышением давления до определенных границ становится ядом, способным сильно отравить организм и привести в конечном итоге к гибели.