Воздушная среда: кессонная болезнь, анализ, состояние, гигиеническое значение

Как известно, воздух представляет собой механическую смесь газов, из которых наибольшее значение имеют кислород, составляющий в воздухе около 21 %, углекислый газ (0,03— 0,04 %) и азот (78,1 %). В природе постоянно протекают процессы, сопровождающиеся поглощением кислорода и выделением углекислого газа (дыхание, горение, тление и др.), а также процессы фотосинтеза в зеленых частях растений, которые характеризуются поглощением из воздуха углекислого газа и выделением кислорода. В результате этих противоположно направленных процессов, а также постоянного перемешивания воздушных масс состав атмосферного воздуха поддерживается в относительном постоянстве.

Однако в последние годы в связи с происходящим во всем мире научно-техническим прогрессом, развитием промышленности резко возросла интенсивность окислительных процессов, связанных с поглощением кислорода и выделением углекислого газа. Постоянно увеличивается количество добываемого и сжигаемого топлива. В то же время общее количество зеленой растительности, являющейся поставщиком кислорода в воздух и потребителем углекислоты, неуклонно снижается.

В результате обнаруживается тенденция к увеличению концентрации углекислоты в атмосферном воздухе. Хотя концентрации эти невелики и не влияют на состояние здоровья людей, существует мнение, что в обозримом будущем они могут обусловить серьезные экологические последствия.

Углекислый газ

Поскольку углекислый газ обладает способностью задерживать длинноволновую инфракрасную радиацию, испускаемую земной поверхностью в космос, в результате постепенного накопления этого газа в атмосфере Земли может возникнуть так называемый «парниковый эффект», т. е. произойдет потепление климата на Земле.

Повышение среднегодовой температуры воздуха на несколько градусов вызывает таяние полярных льдов, и образовавшаяся вода повысит уровень мирового океана. В результате вода затопит значительную часть суши, причем самую плодородную ее часть.

Уменьшение площади плодородных земель при одновременном увеличении численности населения земного шара приведет к резкому снижению обеспеченности человечества пищевыми продуктами. В связи с этим борьба за уменьшение загрязненности воздуха углекислым газом, за снижение интенсивности окислительных процессов (главным образом процессов горения), увеличение площади зеленых насаждений приобретает для существования человечества особое значение.

Эта проблема является одной из причин, побуждающих человечество бережно относиться к зеленым насаждениям и стремиться увеличивать их площади, а также изыскивать новые способы получения энергии взамен энергии сжигаемого топлива (развитие атомной энергетики, широкое использование энергии солнца, ветра, воды и т. д.). В нашей стране вопросы охраны зеленой растительности носят государственный характер, они законодательно закреплены в ряде постановлений правительства. Однако для успешного решения данной проблемы необходимо понимание ее значимости широкими слоями населения.

Наибольшее значение для человека имеет кислород, благодаря которому в тканях организма происходят окислительные процессы, в частности процессы окисления пищевых веществ, сопровождающиеся выделением энергии и образованием шлаков.

Повышенное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, вплоть до дыхания чистым кислородом, не приводит к нарушению состояния здоровья. Однако чистый кислород оказывает иссушающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей; при длительном вдыхании его могут возникнуть явления их раздражения. Поэтому при дыхании чистым кислородом рекомендуется его увлажнение.

Следует иметь в виду, однако, что вдыхание кислорода под давлением (свыше 3 атм) не является безопасным. Кислород под давлением оказывает прямое токсическое действие на центральную нервную систему, вызывая судороги и другие явления интоксикации. Такие ситуации могут возникнуть при использовании кислородной аппаратуры при погружениях под воду (у аквалангистов). Следует учитывать такое влияние кислорода и при проведении гипербарической оксигенации.

Уменьшение количества кислорода во вдыхаемом воздухе вызывает снижение интенсивности обменных процессов в организме, приводит к накоплению недоокисленных продуктов обмена веществ и нарушению жизненных функций организма. До некоторых пределов организм способен компенсировать кислородную недостаточность во вдыхаемом воздухе путем включения компенсаторных механизмов: увеличение легочной вентиляции и скорости циркуляции крови, количества гемоглобина и эритроцитов в крови, усиления усвоения кислорода тканями и пр. При этом происходит учащение и углубление дыхательных движений, учащение пульса.

Однако при снижении содержания кислорода в воздухе менее 17—18% организм не в состоянии справиться с кислородной недостаточностью, и она начинает сказываться на его функциях.

Усиливаются одышка и сердцебиение, бледнеют кожные покровы, появляется акроцианоз, могут возникнуть головокружения и головные боли, повышается потливость, снижаются функциональные способности центральной нервной системы и т. д. Переносимость кислородной недостаточности зависит от состояния здоровья и тренированности людей.

Здоровые и хорошо тренированные люди (летчики) могут кратковременно находиться в атмосфере с содержанием кислорода 10% и даже несколько меньше. Однако время пребывания в такой атмосфере ограничивается несколькими минутами.

Кислородная недостаточность возникает обычно при подъеме в горы или на летательных аппаратах. Предельно достижимой высотой, до которой может подняться человек без применения дыхательной аппаратуры, считается 8 км. Кроме того, воздух с недостаточным количеством кислорода может содержаться в каких-либо замкнутых пространствах (цистернах, чанах) или в местах с очень ограниченным воздухообменом, где происходят окислительные процессы, сопровождающиеся поглощением кислорода и выделением углекислого газа (гниение, тление, брожение).

Наиболее опасны в этом отношении бродильные чаны, заброшенные колодцы и шахты, в воздухе которых много углекислого газа и мало кислорода. Считается, что при попадании человека в такую атмосферу наибольшую опасность создает углекислый газ, концентрации которого могут достигать 15—20%.

При таких концентрациях смерть наступает очень быстро в результате паралича дыхательного центра. При более низких концентрациях этого газа существование человека возможно в течение более длительного времени, однако уровень углекислоты в воздухе около 10 % уже считается опасным для жизни. Поскольку углекислый газ тяжелее воздуха, он обычно скапливается на дне таких емкостей. Поэтому спускаться в цистерны, колодцы, шахты весьма опасно.

При необходимости пребывания человека в таких местах (чистка колодцев, чанов и т. д.) пользуются довольно простым тестом. Дело в том, что воздух, содержащий более 6% углекислого газа, не поддерживает горения. Поэтому достаточно опустить в исследуемую емкость какой-нибудь горящий предмет (свечу, факел) для оценки состояния атмосферы в ней. Если он продолжает гореть, то работать в такой атмосфере безопасно (хотя могут быть одышка, сердцебиение и другие неприятные ощущения). Если же горящий предмет в такой емкости гаснет, то концентрация углекислоты в ней велика и работать там можно лишь после интенсивной вентиляции либо в изолирующем противогазе (фильтрующий противогаз бесполезен). Следует учитывать, что углекислый газ в концентрациях порядка 2—5 % также оказывает токсическое действие на организм, однако кратковременное пребывание в атмосфере с таким содержанием углекислоты для жизни неопасно.

Углекислый газ является также показателем степени чистоты воздуха в помещениях. В процессе жизнедеятельности организма в воздух выделяются разнообразные продукты обмена веществ и посторонние примеси: увеличиваются концентрация углекислого газа, влажность воздуха, пылевая и бактериальная загрязненность его; в воздух поступают продукты разложения пота и кожного жира, аммиак и другие дурно пахнущие газы. При значительном скоплении людей в помещении все это создает атмосферу душного, «жилого» воздуха. Все загрязняющие компоненты накапливаются в воздухе в пропорциональных количествах. Поэтому оказалось весьма удобным оценивать степень загрязненности воздуха по концентрации углекислоты, определение которой весьма доступно.

Установлено, что при концентрациях углекислоты до 0,1 % общая загрязненность воздуха незначительна и заметно не сказывается на самочувствии и работоспособности человека. Поэтому такая концентрация принята за предельно допустимую для воздуха жилых и общественных помещений.

Азот

Азот является индифферентным газом и служит в воздухе как бы наполнителем. При обычных условиях он механически растворяется в жидкостях и тканях организма в зависимости от его парциального давления в воздухе. При нормальном атмосферном давлении в организме человека растворено около 1 л азота. Если человек находится в атмосфере с повышенным давлением (водолазы, кессонные рабочие), то количество растворенного в организме азота повышается. На каждую добавочную атмосферу давления в жидкостях и тканях организма растворяется еще по 1 л азота.

При давлении вдыхаемого воздуха 3 атм и более азот начинает оказывать наркотическое действие на центральную нервную систему, что проявляется в нарушении координации движений, снижении скорости и адекватности реакции, повышенной словоохотливости, ощущение излишнего веселья (эйфория водолазов). Иногда возникают даже слуховые и зрительные галлюцинации. Чтобы исключить такое действие азота, при глубоких погружениях водолазам подают для дыхания не воздух, а гелиево-кислородную смесь, т.е. азот воздуха заменяют более инертным гелием.

В обычных условиях атмосферный воздух оказывает давление на все поверхности с силой около 1 кг/см2, что в пересчете на всю поверхность тела человека составляет около 16— 18 т. Поэтому даже относительно небольшие, но резкие перепады атмосферного давления, происходящие в результате изменения погодных условий, существенно сказываются на самочувствии и состоянии человека. Например, при изменении атмосферного давления всего на 10 мм рт. ст. давление на поверхность тела человека изменяется на 210—240 кг. Особенно остро ощущают эти изменения пожилые и больные люди, у которых может обостриться основное заболевание, ухудшиться общее самочувствие, могут появиться боли в голове, в области сердца, в опорно-двигательном аппарате (метеотропные реакции). В связи с этим следует учитывать прогноз погоды и при неблагоприятных прогнозах назначать таким людям соответствующие профилактические меры.

Особенно большим перепадам атмосферного давления подвергается человек при подъеме на летательных аппаратах и при погружениях под воду (летчики, аэронавты, водолазы, кессонные рабочие).

При подъеме на летательных аппаратах снижение атмосферного давления проявляется прежде всего в кислородной недостаточности (высотная болезнь), возникающей в результате снижения парциального давления кислорода. Кроме того, развиваются так называемые «декомпрессионные расстройства», обусловленные образованием разницы между давлением воздуха в атмосфере и давлением газов в полостях организма (придаточные пазухи носа, среднее ухо, кишечник и др.), а также азота, растворенного в жидкостях и тканях организма. Например, на высоте 16 км давление примерно в 10 раз ниже, чем у поверхности Земли. Поэтому газы, находящиеся в организме под нормальным атмосферным давлением, на такой высоте будут стремиться увеличить свой объем во столько же раз, оказывая давление на стенки полостей, в которых они находятся (высотный метеоризм, неприятные ощущения и боли в придаточных пазухах носа, ушах, зубах и т. д.). Азот, содержащийся в организме в растворенном состоянии, будет стремиться диффундировать через поверхность альвеол, чтобы давление его в организме сравнялось с наружным. Однако при быстром изменении наружного давления эта диффузия не может обеспечить уравнивания давления, и азот начинает выделяться в тканевых жидкостях и в крови в виде пузырьков, приводя к развитию так называемой «кессонной болезни».

Особенно характерно развитие кессонной болезни у водолазов и кессонных рабочих при нарушении режима декомпрессии (быстром подъеме водолазов на поверхность).

Кессон — сооружение, используемое для обеспечения возможности работы людей на дне водоемов в условиях сухого грунта. Вытеснение воды из рабочего объема кессона происходит в результате закачки в него воздуха под соответствующим давлением (см. рисунок).

Устройство кесона

При погружениях под воду воздух подается для дыхания водолазам и кессонным рабочим под давлением, увеличивающимся на 1 атм на каждые 10 м погружения. Таким образом, водолаз, работающий на глубине 30 м, находится под давлением 4 атм (1 естественная и 3 добавочных). При работе под давлением в организме во столько же раз увеличивается количество растворенного азота, который при быстрой декомпрессии приводит к кессонной болезни.

Кессонная болезнь развивается через несколько минут после декомпрессии. Продолжительность латентного периода (от момента декомпрессии до проявления признаков кессонной болезни), а также тяжесть заболеваний зависят от величины давления, при котором работал пострадавший, а также от времени работы при таком давлении.

Степени кессонной болезни

Различают 3 степени тяжести кессонной болезни.

  1. При легкой степени симптомы заболевания начинают развиваться через 2—4 ч после декомпрессии. На фоне общего ухудшения самочувствия появляются нерезкие тянущие боли в суставах, их припухлость, характерны покраснение и зуд кожи, расстройства чувствительности. Иногда появляется сыпь. Обычно поражаются крупные (рабочие) суставы.
  2. При заболевании средней тяжести латентный период укорачивается до 30—60 мин и сопровождается продромальными явлениями (чувство усталости, адинамия). Затем появляются головокружение, неприятные ощущения в области сердца, боли в груди, острые резкие боли в суставах с явлениями воспаления. В результате эмболии мелких сосудов возникают местные расстройства кровообращения, сопровождающиеся парестезией, возможны парезы и параличи нижних конечностей (эмболия сосудов спинного мозга). Кожные проявления при этой степени болезни более часты и выражены: характерны зуд кожи, высыпания, кровоизлияния, подкожная эмфизема. Иногда болезнь сопровождается головной болью, тошнотой, рвотой, расстройствами зрения и слуха. Возможны также явления сердечной и легочной недостаточности: слабый аритмичный пульс, цианоз губ и слизистых оболочек, одышка. Иногда отмечается кашель, сопровождающийся кровохарканьем.
  3. При тяжелой степени все симптомы резко усугубляются. Они появляются через несколько минут после декомпрессии. Резкие боли в суставах и мышцах сопровождаются явлениями воспаления и нарушения функции. Резко выражена адинамия, появляются бледность, холодный липкий пот. В дальнейшем развиваются нарушения сердечной деятельности и дыхания; пульс аритмичный, АД понижено, дыхание частое, поверхностное, прерывистое, кашель с кровохарканьем. Отмечаются расстройства зрения и слуха, нарушения сознания и психики (больной с трудом отвечает на вопросы). Паралич верхних и нижних конечностей сопровождается параличом мочевого пузыря и прямой кишки.

При возникновении симптомов кессонной болезни пострадавшего следует поместить в декомпрессионную камеру и повысить давление в ней до такой величины, при которой он работал первоначально, а затем осуществить декомпрессию более осторожно. При увеличении давления пузырьки газа, образовавшиеся в тканевых жидкостях и сосудистом русле, вновь растворяются.

Для профилактики кессонной болезни декомпрессию следует производить медленно, чтобы растворенный азот постепенно диффундировал через альвеолы в наружную среду. Режим декомпрессии зависит от давления, при котором работают люди, а также от времени пребывания их в атмосфере с повышенным давлением. Существуют специальные таблицы с разработанными режимами работы под повышенным давлением, в которых указано время компрессии, время работы под определенным давлением и время декомпрессии.

Следует учитывать, что кессоная болезнь развивается лишь тогда, когда давление газов, растворенных в организме, более чем вдвое превышает давление их вне организма. Поэтому режим декомпрессии подбирают таким образом, чтобы разность этих давлений приближалась к 2, но не превышала эту величину.


 

 

Вы можете ознакомиться с похожими статьями:

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить