Дишане при екстремни условия

Дишането и по този начин снабдяването с кислород на организмите, дишащи белите дробове, обикновено се адаптира към околното налягане на въздуха. Повечето хора живеят с въздушно налягане 101 kPa и кислородно парциално налягане 21,3 kPa. Това гарантира непрекъснато доставяне на кислород до клетките чрез дишане. На височини над 5000 m, които могат да бъдат достигнати при изкачване, например, въздушното налягане е по-малко от 30 kPa, а парциалното налягане на кислорода е само 6 kPa. Кислородът се абсорбира много бавно в кръвта, резултатът е недостатъчно снабдяване на организма с жизненоважния газ.
При гмуркане може да се упражни налягане от 400 kPa (съответстващо на дълбочина 30 m). Повече газове се разтварят в кръвта, което може да доведе до болест при гмуркане при бързо изплуване.

Човешко дишане

# Дишане # дробове # кислород # диафрагма # бронхия # алвеоли # хемоглобин # респираторна повърхност # газообмен # въглероден диоксид # бели дробове # белодробно дишане # белодробна циркулация # кожа
# Кръв

Въпреки че съставът на въздуха от 78% азот, 21% кислород и 0,04% въглероден диоксид е еднакъв както на морското равнище, така и в най-високите планини на Хималаите, ние „оставаме без дъх“ на голяма надморска височина. За да се изкачваме по високите планини, се нуждаем от дихателна апаратура.
Ако процентът на въздуха не зависи от надморската височина, тогава затрудненото дишане може да бъде причинено само от промяната в налягането.

В нашето жилищно пространство налягането на въздуха е 101 kPa и Частично налягане на кислорода 21,3 kPa.
В Хималаите налягането на въздуха все още е 30 kPa и по-малко, парциалното налягане на кислорода едва достига 6 kPa. Това намаляване на налягането на по-голяма надморска височина би довело до затруднения в снабдяването с кислород в човешкото тяло, когато стои на такива височини. В резултат на намаленото парциално налягане кислородът се дифузира по-бавно в кръвния поток, т.е. той вече не може да бъде освободен от въздуха с достатъчно „налягане“. Тази загуба на скорост естествено оказва влияние и върху съдържанието на кислород в кръвта. В резултат на намаленото количество кислород в еритроцитите се намалява отделянето на кислород от кръвта в телесните клетки. Тялото е недостатъчно снабдено с кислород, т.е. Мускулите и органите са ограничени да изпълняват своите функции.
Използването на дихателен апарат със сгъстен въздух може да компенсира тази загуба при достигане на такива височини.

Животните и хората, живеещи на тези височини, са се приспособили към тези условия с течение на времето. Те образуват много повече еритроцити от живите същества в нашите райони. Поради увеличения брой еритроцити, повече въздух може да се абсорбира от въздуха и да се изключи недостиг на тялото.

При гмуркането проблемът е обратният. Външното налягане намалява с увеличаване на дълбочината. Без водоустойчив костюм водолазът се подлага на налягане от 400 kPa на дълбочина 30 m. Това повишено налягане води до това, че по-големи количества газ от цилиндъра за дишащ въздух се абсорбират от кръвта и се разтварят в нея, така че в кръвта има повече газове, отколкото при нормални условия на налягане. При бързо изкачване газът изтича в кръвта под формата на много малки мехурчета (подобен ефект на отваряне на бутилка сода). В кръвта тези газови мехурчета запушват капилярите (газова емболия) или увреждат директно тъканта. Засегнати са v. а. Бели дробове, сърдечен мускул, вътрешното ухо и централната нервна система. Запушените капиляри в мозъка причиняват безсъзнание. Други симптоми са сърбеж (т.нар. Гмуркащи се бълхи), болки в ставите и мускулите. Острата болка в гърдите и силното задух показват увреждане на белите дробове, което може да доведе до разкъсване на белодробната тъкан. В допълнение могат да се появят сърдечни болки, световъртеж или нарушения на съзнанието и парализа до параплегия.

Това са признаците на болестта при гмуркане (също: Казионна болест). Затова водолазите трябва да се изкачват много бавно от големи дълбочини и да правят редовни почивки, така че разтвореният в кръвта газ да може да се отделя бавно и без повреди. Ако се появят описаните симптоми, водолазът трябва незабавно да се консултира с лекар и евентуално да се подложи на лечение в барокамера.
Подобни явления могат да се наблюдават и когато условията на налягане се променят твърде бързо в самолета.

Друго явление е дълбоката интоксикация. Той също има причина за променените условия на налягане. С увеличеното отделяне на газ в кръвта, по-голямо количество азот също се транспортира през кръвния поток, тъй като азотът е 78% част от нормалния въздух за дишане
Така че колкото по-дълго стоите на определена дълбочина, толкова повече азот се разтваря в кръвта. Азотът има наркотичен ефект, който се основава на добрата разтворимост в мастни компоненти на клетъчната мембрана. Тъй като мозъкът е една от тъканите в тялото с най-добро кръвообращение, тук е най-голямо съхранението на азот. Азотът нарушава функцията на синапсите в мозъка, които са отговорни за предаването на нервните импулси. Настъпва нетрезво състояние, което може да се сравни с леко нетрезво състояние.

Дълбоката интоксикация зависи от няколко фактора. При някои водолази може да влезе от около 20 метра дълбочина, а при други само от много по-голяма дълбочина. Това често е свързано с различните физически изисквания на водолазите. По този начин единият е по-податлив на дълбока интоксикация от другия. Рискът от дълбока интоксикация може да се увеличи значително при изтощение, липса на вода, алкохол, наркотици и лекарства.

Терминът кислородна бутилка е неправилен в този смисъл, тъй като не съдържа чист кислород, а въздушна смес, базирана на околната среда, която се доставя в условия на налягане без увреждане. Следователно трябва да се използва терминът сгъстен въздух или цилиндър за дишащ въздух.