Дыхание в горах и под водой. Особенности дыхания в различных условиях Звук под водой

01.08.2020 -

Бытует широко распространенное мнение о том, что наши предки при возникновении той или иной экстремальной ситуации в ходе боевых действий могли успешно дышать, используя простейшие приспособления типа трубки, находясь подолгу погруженными в воду, причем глубина погружения якобы измерялась метрами, время – часами, трубка – простая камышина (например, скрытное форсирование водной преграды, спасаясь от преследования, и т.д.).

Учитывая, что наш человек – фигура творческая, все познанное либо услышанное стремится немедленно проверить практически, считаем себя обязанными предупредить о возможных ошибках, связанных с дыханием в особых условиях. Особенно это связано с возможностью дыхания под водой с использованием подручных средств. Прежде чем затевать подобные проверки, особенно на глубинах более 1 метра, следует четко разобраться в физике процесса.

Отметим, что практическая проверка возможности дыхания под водой с использованием подручных средств, причем на глубинах более 1 метра, как правило, заканчивается весьма плачевно: «экспериментаторы» надолго попадают на больничную койку с серьезными расстройствами кровообращения. Рассказы «бывалых», свой опыт плавания в маске с трубкой (если он имеется) или опора на опыт плавания в маске с трубкой какого-то другого дяди без четкого представления физических процессов, происходящих при этом, – смертельно опасны!

Почему? Причин несколько.

1. Для обеспечения дыхания под водой подручный предмет, через который осуществляется дыхание, должен обладать как минимум проходным сечением, обеспечивающим поступление воздуха к легким в объеме, потребном для акта дыхания, с одной стороны, и обязательно быть над поверхностью воды, даже при ее волнении – с другой, т.к. эффект попадания воды в легкие при дыхании не требует комментариев.

2. Неравенство давлений, действующих изнутри и снаружи тела при его погружении в воду, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Рассмотрим схему взаимодействия давления воздуха (снаружи и изнутри) на человека (см. схему на рис. 2.10.), лежащего на кушетке и находящегося под воздействием атмосферного давления воздуха.

Как видно из схемы, внутренняя плевральная полость находится под давлением, равным атмосферному, в то время как и вся наружная поверхность тела (включая грудную клетку) также находится под давлением, равным атмосферному, т.е. 1 кгс/см 2 .

Таким образом, можно говорить о равенстве внутреннего и внешнего давления, действующего на организм человека, а следовательно, об отсутствии (в общем случае) помех, препятствующих нормальному кровообращению под действием атмосферного давления.

Абсолютно иная картина взаимодействия давления воздуха (снаружи и изнутри) на человека возникает при его погружении под воду с обеспечением дыхания через трубку, сообщенную с атмосферой (см. схему на рис. 2.11.).

В этом случае изнутри, со стороны легких, давит воздух с силой одной атмосферы (т.е. те же 1 кгс/см 2), а снаружи на тело (включая грудную клетку) давят:

Воздух с той же силой одной атмосферы (1 кгс/см 2);

Столб воды, высотою, равной глубине погружения.

Что происходит в этом случае?

1. Так, при глубине погружения, например, равной 50 см от поверхности воды, грудная клетка находится под избыточным давлением снаружи, создаваемым столбом воды высотою, равной глубине погружения, т.е. в данном случае 50 см водяного столба, или 50 гс/см 2 (5 кгс/дм 2). Это заметно затрудняет дыхание, т.к. с учетом площади грудной клетки при этом создаются условия, когда приходится дышать уже в условиях, равноценных тем, когда на грудь давит груз в 15–20 кг.

Но это чисто физические трудности, сопровождающие акт дыхания в таких условиях.

2. Дело не только в этих чисто физических трудностях. Гораздо опаснее и серьезнее проявление нарушения кровообращения. Под действием избыточного давления, создаваемого столбом воды и действующего на всю поверхность тела, кровь вытесняется из частей тела, где давление выше (ноги, полость живота), в области меньшего давления – в грудь и голову. Переполненные кровью сосуды этих частей тела препятствуют нормальному оттоку крови от сердца и аорты: последние непомерно расширяются от избытка крови, и в результате – если не смерть, то тяжелое заболевание.

Экспериментальные исследования, проведенные австрийским врачом Р. Штиглером и описанные им в книге «Купанье, плаванье и нырянье» (Вена), полностью подтвердили вышеизложенное. Опыты проделывал он над самим собой, погружая в воду тело и голову с трубкой, ведущей ото рта наружу.

Результаты опытов представлены в таблице 2.

Легкое дыхание под водой.

В обычных условиях мы не задумываемся о собственном дыхании - это непроизвольный рефлекторный процесс. Но дышать естественным образом на поверхности не тоже самое, что во время погружения под воду с аквалангом: дыхание через регулятор - неестественный акт, но погружение с аквалангом без него невозможно. Следует уделить особое внимание этой "неестественной" составляющей подводных приключений. Погружение на небольшую глубину в теплой воде - это погружение для отдыха в комфортных и в известной степени безопасных условиях. В случае погружения, например, к затонувшему объекту на глубину порядка 40 м приводит к увеличению физической нагрузки, а дыхание через регулятор может вызвать значительное изменение уровня кислорода, двуокиси углерода и азота в различных тканях организма. Подобные перемены в свою очередь могут вызвать резкое изменение в функционировании дыхательной системы. Отсюда вывод: при погружении с аквалангом вы должны осознанно регулировать свой дыхательный процесс, с тем, чтобы избежать возникновения панических состояний и потери самоконтроля, если вдруг вы почувствуете нехватку воздуха или изменения в вашем самочувствии. Человек в состоянии паники совершает необдуманные спонтанные действия, которые могут привести к эмболии или декомпрессионным состояниям, а в случае потери сознания вы рискуете просто утонуть.

Причины возникновения панических состояний или потери сознания под водой часто трудно точно определить, но природа травм и медицинские заключения, сделанные по поводу несчастных случаев под водой косвенно подтверждают, что регуляция дыхания в этих случаях играет важную роль. К сожалению, сведения о глубинных механизмах влияния дыхания на психическое и эмоциональное состояние человека далеко не полные, т.к. исследования, по понятных причинам, проводятся достаточно редко.

Дыхание в обычных условиях осуществляется рефлекторно, такой механизм заложен природой, чтобы обеспечить физиологически необходимое содержание кислорода и двуокиси углерода в крови и тканях. Мы не задумываемся как это делается - просто дышим. Отличные от обычных уровни кислорода, двуокиси углерода и азота могут оказывать на организм независимое, кумулятивное или интерактивное влияние, которое обостряется глубиной погружения, уровнем физической нагрузки, задержкой дыхания и повышением плотности вдыхаемого газа. Ни в коем случае не следует под водой терять контроль над дыханием.

Случай 1. Последствия накопления двуокиси углерода и диспноэ (нарушение частоты дыхания).

"Мы испытывали новый велотренажер-эрогонометр в изолированной камере при повышенном давлении воздуха. В таких условиях достаточно выражено действие азотного наркоза. Наше состояние было удовлетворительным до тех пор, пока мы не перешли на дозированную подачу воздуха, которая обеспечивала нам лишь половину от необходимого притока свежего воздуха. Напарник прекратил крутить педали уже через 3 минуты эксперимента, у него упала температура тела и "закатились" глаза. Я продолжил испытание, хотя понимал, что воздуха не достаточно, но был решительно настроен завершить эксперимент. В итоге я довел себя до состояния забытья, выходя из которого я испытал самое жуткое ощущение в моей жизни - чувство удушья. Если бы я и мой напарник находились в воде мы неминуемо утонули бы."
Спецфизиолог E. Lanphier.

Накопление двуокиси углерода и нарушение частоты дыхания - причина возникновения панических состояний.

Смеси, которыми аквалангист дышит под водой, практически всегда содержат больше кислорода, чем требуется. Пусковым моментом рефлекторного акта дыхания является накопление в крови двуокиси углерода. Парциальное давление кислорода в газовых смесях для дыхания под водой выше нормы, которая составляет 0,21 атм., а биохимия крови не приспособлена к нормальному газообмену кислорода и двуокиси углерода при таких условиях. Большая часть кислорода, поступающего в организм, переносится в химическом соединении с гемоглобином, содержащемся в красных кровяных тельцах (эритроцитах), в то время как углекислый газ в большей степени растворяется в жидких фракциях крови. На поверхности содержание кислорода в венозной крови понижено, а молекулы двуокиси углерода связываются с освободившимся от кислорода гемоглобином. При повышенном парциальном давлении кислорода во время погружения под воду относительная концентрация в венозной крови связанной гемоглобином двуокиси углерода снижается, т.к. значительно количество гемоглобина по-прежнему занято кислородом, но увеличивается концентрация двуокиси углерода, растворенной в крови, что приводит к общему повышению уровня двуокиси углерода в крови и тканях. Таким образом, не смотря на то, что относительное содержание кислорода в крови достаточно, центр нервной системы, регулирующий дыхание, постоянно получает сигнал, что нужно активизировать дыхание.

При нормальных обстоятельствах высокий уровень СО2 вызывает у человека учащенное дыхание и усиление вентиляции легких приводит к выводу из организма избытка СО2. Под водой этот механизм не срабатывает - даже при учащенном дыхании уровень двуокиси углерода не понижается, повышенное давление в окружающей среде просто не позволяет легким выделить весь накопленный СО2, в результате появляется одышка (диспноэ) и субъективное ощущение "нехватки" воздуха.

Причины накопления двуокиси углерода в организме могут быть различными. На поверхности допустимые уровни физической нагрузки лимитируются, преимущественно, особенностями сердечно-сосудистой системы. Но во время дайвинга именно функции дыхательной системы становятся ограничивающим фактором. При погружении на глубину происходит перераспределение объема крови от нижних конечностей к легким, что в совокупности в повышением давления приводит к уменьшению общего объем легких и, соответственно, изменению режима дыхания. Нормальное функционирование дыхательной системы затрудняется и из-за необходимости преодолевать сопротивление потока вдыхаемого через регулятор воздуха, что вызвано ростом плотности вдыхаемого газа при увеличении с одной стороны глубины и давления, а с другой - нарастанием утомления при увеличении физических нагрузок.

Обычно дыхание через регулятор требует некоторого дополнительного усилия, чтобы открыть свободный поток воздуха через систему подачи. Это не представляет никакой проблемы для аквалангиста, совершающего несложное погружение в хорошо отрегулированном современном оборудовании. Но при определенных условиях, например, из-за разницы давления, зависящей от того, на какой глубине находятся легкие аквалангиста, а на какой - регулятор первой ступени, требуются дополнительные усилия для нормального дыхания.

Концентрация двуокись углерода в организме может увеличиться во время дайвинга, если возникает стрессовая ситуация, человек испытывает волнение или, возможно, азотный наркоз препятствует нормальному дыханию. Иногда аквалангисты сознательно ограничивают дыхательную активность, тормозят дыхание, чтобы сохранить побольше воздуха, что может стать причиной головных болей, появляющихся после погружения.

Нарушение ритма дыхания, паника и быстрое всплывание на поверхность.

Избыток двуокиси углерода обычно вызывает ощущение затрудненного дыхания или одышки, в результате человек испытывает испуг, часто сопровождающийся панической реакцией. Возможна и противоположная ситуация - так как парциальное давление кислорода увеличивается, рост концентрации двуокиси углерода может стать менее эффективным сигналом к усилению вентиляции, что приводит к дальнейшему накоплению СО2.

Важность равномерного дыхания под водой не всегда в достаточной степени подчеркивается во время первоначальной подготовки аквалангистов. Неопытные новички, хотя и прошедшие специальную подготовку, особенно подвержены панической реакции на одышку, что часто приводит к неоправданно быстрому всплытию на поверхность, а это, как известно, прямой путь к декомпрессионной болезни или закупорке кровеносных сосудов, а часто и того и другого вместе.

Если человек предполагает, что дыхание под водой ничем не отличается от дыхания на поверхности, его ждет неприятный сюрприз, если на глубине ввиду реальной или кажущейся экстренной ситуации у него возникнет потребность в активизации дыхания. Хотя такая ситуация может быть очень поучительной, в плане накопления опыта поведения под водой, но, скажем прямо, это не лучший способ получать знания.

Если по какой-либо причине вам не избежать внезапного увеличения физической нагрузки, специалисты рекомендуют увеличить вентиляцию легких путем более глубокого дыхания, но не за счет учащения ритма. Это лучший способ избежать ощущения, что у вас "перехватывает" дыхание или не хватает воздуха. Как быть если вы все-таки "потеряли" дыхание? Лучший способ прекратить какие-либо движения, расслабиться и дать возможность дыханию восстановиться.

Как избежать "азотного наркоза" и уменьшить накопление двуокиси углерода в тканях.

Риск потери сознания под водой в следствие "азотного наркоза", отравления кислородом или избыточного накопление углекислого газа, прямо пропорционален глубине, на которую вы погружаетесь на обычном воздухе.

Аквалангистам, которые намерены совершать глубоководные погружения, следует использовать смеси "Гелиокс" - гелий и кислород, либо траймикс - гелий, азот и кислород. Правда использование этих смесей также имеет свои ограничения и требует дополнительной тренировки, опыта и специального оборудования.

Несчастные случаи, травмы и безопасность.

Прямые доказательства причинно-следственной связи между нарушением дыхания возникновением паники и неоправданно быстрого всплытия встречаются редко, однако, данные, опубликованные в отчете DAN "Декомпрессионные состояния и несчастные случаи при погружении с аквалангом" за 2000 год позволяют предположить, что именно неоправданно быстрое всплытие часто сопровождает несчастные случаи с получением травм вплоть до смертельного исхода. На рисунке 1 приведены сравнительные данные о том, как часто неоправданно быстрое всплытие сопровождало погружения с получение тяжелых травм, смертельным исходом и благополучные погружения без последствий для здоровья. Итак, неоправданно быстрое всплытие зафиксировано в 38 % погружений со смертельным исходом, в 23 % погружений, повлекших травмы и в 1 % благополучных, с точки зрения несчастных случаем, погружений.

Причин неоправданно быстрого всплытия может множество, в том числе потеря контроля за плавучестью или нехватка воздуха для дыхания. На рис. 2, например, приведены данные о том, что нехватка воздуха была зафиксирована в 24 % случаях со смертельным исходом, в 5 % случаев, повлекших травмы, и лишь в 0,3 % благополучных погружений.

Случай 2. Потеря сознания на глубине.

В условиях барокамеры, заполненной водой, моделировалось погружение на глубину 54 метра. Испытуемый "плыл" преодолевая сопротивление, которое создавалось тросом, прикрепленным к грузу. Потребление кислорода составляло 2 литра в минуту. В эксперименте испольховался ребризер закрытого цикла. Парциальное давление кислорода поддерживалось на уровне 1,4 атм. Остальной состав смеси - азот в концентрации дающей наркотический эффект соответствующий дыханию воздухом на глубине 53 метра. Наблюдатель зафиксировал тот факт, что испытуемый постоянно во время эксперимента увеличивал интенсивность выполнения упражнения, не смотря на указание снизить нагрузку. Неожиданно, без всякого предупреждения испытуемый потерял сознание. Эксперимент был немедленно прекращен, испытуемый был извлечен из камеры и очень быстро пришел в себя. Случись такая ситуация в условиях реального погружения, последствия могли бы быть столь же серьезные, что и описанные ниже.

Случай 3. Потеря сознания во сремя глубоководного погружения, повлекшая смерть.

Два опытных аквалангиста совершали погружение к затопленному на глубине 42-51 метр объекту. Через 15 минут нахождения на глубине один из аквалангистов дал знак своему бадди, что у него неприятности и они начали вместе подъем на поверхность. На глубине 24 метра пострадавший дайвер потерял сознание и выпустил регулятор. Попытка бадди вставить регулятор в рот товарища, окончилась неудачей. В результате пострадавший скончался в результате утопления. Аутопсия показала, что первопричиной несчастного случая послужило нарушение сердечной деятельности.

Учащенное дыхание на глубине приводит к накоплению СO2 в организме человека. Этот эффект становится очевидным при увеличении парциального давления кислорода до 1,4 атм. Повышение концентрации двуокиси углерода в организме человека может оказывать "наркотический" эффект. Азотный "наркоз" и "наркоз", вызванный накоплением двуокиси углерода, имеют взаимодополняющий эффект, т.е. если аквалангист находится под воздействием обоих "наркозов", риск потери сознания увеличивается. Эффект таких явлений как азотный "наркоз", повышенные физические нагрузки, затруднение дыхания, высокое парциальное давление кислорода и накопление двуокиси углерода проиллюстрирован вышеописанными случаями. Повышение концентрации двуокиси углерода также приводит к усилению внутричерепного кровотока, следовательно - повышенное снабжение кислородом головного мозга, возможный результат - кислородное отравление нервной ткани. Комбинированный эффект азотного и углеродного "наркозов" и кислородного отравления многократно повышает риск нарушения сознания. Усугубляющее действие оказывает повышение физической нагрузки и увеличение плотности вдыхаемого газа, что опять же влечет за собой накопление в крови двуокиси углерода. Рисунок 3 иллюстрирует связи между глубиной погружения, физическими характеристиками газов, уровнем физической нагрузки и риском потери сознания.

Не вызывает сомнений, что чувствительность или устойчивость к отравлению двуокисью углерода или кислородом, равно как и к азотному наркозу в большой степени зависит от индивидуальных особенностей организма того или иного человека. К сожалению, мы не располагаем достаточно надежными методами, которые позволили бы с уверенностью диагносцировать индивидуальную переносимость и ее изменение в тех или иных условиях.

В заключении можем лишь рекомендовать обращать особое внимание на процесс вашего дыхания при погружении под воду с аквалангом: какими бы ни были ваши индивидуальные особенности рекомендуем держаться в рамках безопасной статистики!!!

Dr. Richard Vann
DAN Research
по материалам Alert Diver IV 2000

ДАЙВИНГ - ШАГ ЗА ШАГОМ

У спешное обучение подводному плаванию проводится под эгидой международных ассоциаций подводного плавания, отвечающих за введение и поддержание определенных стандартов обучения, гарантирующих качество подготовки и выдающих свидетельства об окончании курса.

Всемирная конфедерация подводной деятельности - Confederation Mondiale des Activites Subaquatiques (CMAS) - была создана в 1959 году в Монако для объединения всех национальных организаций подводного плавания, которые начали образовываться во всем мире. Ее первым президентом стал известный исследователь подводного мира Жак Ив Кусто. Членами CMAS являются более 90 национальных федераций, союзов, ассоциаций подводного плавания и 50 научных, образовательных и смежных организаций. Каждый год выдается более 100 000 свидетельств аквалангистам, которые успешно заканчивают курсы, проводимые под эгидой конфедерации. CMAS, штаб-квартира которой находится в Риме, является членом нескольких международных организаций, включая:

· Организацию Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО),

· Международный олимпийский комитет (МОК),

· Международный фонд природы (МФП).

Курс обучения, осуществляемый CMAS и официально признанный во всем мире, предоставляет все условия для получения необходимой квалификации по подводному плаванию. CMAS также участвует во всех видах подводной деятельности, оказывает поддержку научным исследованиям, способствует техническому прогрессу в подводном плавании, обеспечивает безопасность и осуществляет контроль за организацией проведения подводных спортивных мероприятий. Работа ведется под руководством трех отдельных комитетов: спортивного, технического и научного.

Профессиональная ассоциация инструкторов подводного плавания - Professional Association of Diving Instructors (PADI) - расположена в городе Санта-Маргарита, и считается крупнейшей организацией по обучению подводному плаванию. Она предоставляет учебные материалы и поддержку 60 тысячам членов - профессиональным аквалангистам, которые проводят обучение подводному плаванию в 3 тысячах центров PADI во всем мире. PADI предлагает систему поэтапного обучения аквалангистов на курсах. Каждый учащийся обеспечивается учебно-методической литературой, видеофильмами, другими учебными материалами. Практическое обучение проходит на морских побережьях. В этих центрах можно взять на прокат или купить подводное снаряжение, работают сервисные службы.

Б езопасность подводного плавания во многом зависит от понимания и соблюдения основных законов природы. Как водитель должен выучить и запомнить правила дорожного движения, чтобы автоматически ими пользоваться, так и хороший аквалангист должен знать правила подводного плавания.

ПОДГОТОВКА ДАЙВЕРОВ

О бучение на курсах, входящих в систему ассоциаций подводного плавания международного уровня, необходимо каждому аквалангисту, который серьезно относится к этому виду спорта. Вне всякого сомнения, подводное плавание небезопасно для жизни, однако риск можно намного уменьшить, тщательно изучив предлагаемую программу и следуя установленным правилам. Если в некоторых других видах спорта допустимо обойтись без надлежащего обучения и приобрести необходимые навыки путем практики и экспериментирования, в подводном плавании единственная ошибка под водой может стоить жизни аквалангисту. Обучение дает знания, которые вселяют уверенность в своих силах и приносят удовольствие от дайвинга.

Наконец, без общепринятых документов о подготовке ни в одном центре подводного плавания, которому дорога репутация, ни одному аквалангисту не разрешат совершать погружение. Таким образом, документ о подготовке - послужная карточка или ее эквивалент, где записаны ваши оценки и достижения, - является пропуском в "подводный мир".

ЭТАПЫ ОБУЧЕНИЯ

Обучение подводному плаванию - последовательный поэтапный учебный процесс. Начальный, или элементарный, курс разработан для овладения начинающим аквалангистом основами знаний и навыками, необходимыми для подводного плавания в бассейне. Последующие структурные программы курсов, включающие как теоретические, так и практические занятия, позволяют учащимся осваивать более высокие уровни подготовки и специальные виды подводного плавания.

При прохождении каждого уровня аквалангист получает удостоверение международного образца. Ступенчатый процесс обучения позволяет учащимся приобретать знания через опыт и изучать меры безопасности с помощью качественной методики.

УРОВНИ ПОДГОТОВКИ ДАЙВЕРОВ

Ассоциации подводного плавания присваивают различные разряды учащимся примерно одинаковой квалификации. Здесь будет использоваться следующая градация для различных уровней обучения:


OPEN WATER DIVER	DIVER ONE STAR
ADVANCED OPEN WATER DIVER
RESCUE DIVER	DIVER TWO STAR
DIVEMASTER	DIVER THREE STAR

ОБУЧЕНИЕ

Обучение начинается с лекции об основах подводного плавания и использовании специального оборудования. Затем инструктор на примере собственного акваланга показывает, как подготовить снаряжение для подводного плавания и осуществить его предварительную проверку. Учащиеся повторяют его действия, подготавливая и проверяя свое снаряжение под наблюдением инструктора подводного плавания. Когда инструктор убедится, что все чувствуют себя удобно в снаряжении, инструктор и учащиеся погружаются в тренировочный бассейн и практикуются в дыхании под водой. Это время обучения новичка в условиях полной безопасности, помогающее приобрести уверенность в себе. Ученикам следует подниматься на поверхность через равномерные интервалы времени и обсуждать с инструктором все возникающие проблемы, трудности, сомнения или появившееся ощущение неуверенности.

Начальный уровень подготовки - элементарный курс, в ходе которого студенты выходят на такой уровень знаний и навыков, который позволяет им погружаться на глубину 18 метров. Программа обучения в большинстве ассоциаций состоит из пяти теоретических модулей, пяти практических модулей и четырех или пяти погружений с аквалангом на открытой воде.

ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

А квалангист должен знать законы природы, влияющие на человека под водой. Без этого трудно понять, какие правила нужно соблюдать, чтобы обеспечить себе безопасность. Жизненно необходимо изучить существующие различия между воздушной средой и водной. Например, повышенная вязкость и плотность воды позволяют тем, кто осмеливается опускаться в подводный мир, получить удовольствие от одного из самых сильных ощущений при подводном плавании - состояния невесомости и возможности перемещаться в трех измерениях; акустические различия затрудняют общение под водой; различия в оптических свойствах изменяют вид предметов - их цвет, размер - и расстояние до них; различия в теплоемкости приводят к постоянному теплообмену между аквалангистом и окружающей средой, тем самым оказывая сильное воздействие на запасы тепла в организме человека. Наименее заметные различия могут вызвать довольно коварные последствия. Так, вдыхаемый на глубине сжатый воздух приводит к физиологическому дискомфорту, а иногда и заболеванию.

Первый теоретический модуль программы обучения знакомит учащихся с основами физики подводного плавания. Его назначение - научить аквалангистов учитывать факторы, воздействующие на плавучесть предмета, объяснить, как влияют на аквалангиста давление, объем и плотность воды, как предотвратить недомогания и травмы, связанные с изменением давления.

СВОЙСТВА ГАЗОВ

Аквалангисты дышат сжатым воздухом, состоящим из нескольких газов; основными компонентами являются кислород и азот. В воздухе также содержатся небольшие количества водяного пара, следов газа (например, аргона и неона), диоксида углерода, а также различных углеводородных смесей. Обычно воздух, которым мы дышим, состоит приблизительно из 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов. Однако некоторые высокопрофессиональные аквалангисты, а также аквалангисты, занимающиеся подводным плаванием в промысловых, научных и военных целях, часто используют специальную смесь газов "нитрокс" или обогащенный кислородом воздух. Особое соотношение азота и кислорода позволяет использовать смесь при длительном пребывании под водой и снижает опасность возникновения кессонной болезни.

Азот - инертный бесцветный газ, не обладающий ни запахом, ни вкусом, но являющийся основной составляющей частью воздушной атмосферы Земли. Для организма человека он нейтрален, однако при вдыхании под давлением может стать весьма опасным и привести к так называемому азотному наркозу.

Кислород, как и азот, - газ без цвета, запаха и вкуса, но вместе с тем это основа жизни. Многим химическим реакциям, протекающим в организме, требуется кислород для производства тепла и химической энергии. Особенно важно правильное соотношение кислорода с другими газами в воздухе, потому что как его избыток, так и нехватка могут создать для аквалангиста серьезные проблемы.

Диоксид углерода (углекислый газ) также не имеет цвета, запаха и вкуса. Это основной компонент выдыхаемого воздуха, накапливание которого в организме приводит к нарушению дыхания и даже потере сознания. Избыток этого газа потенциально опасен.

Оксид углерода (угарный газ) - ядовитый, бесцветный газ без вкуса и запаха, образующийся в результате неполного сгорания углеводородов в двигателях внутреннего сгорания. Обычно он выбрасывается в атмосферу, однако, если попадает при заполнении в баллоны с сжатым воздухом, представляет большую опасность: оксид углерода затрудняет способность крови поглощать кислород.

Чтобы установить влияние газовой смеси на здоровье аквалангиста, необходимо выяснить, какие процессы происходят в ней в условиях изменения давления.

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Снаряжение аквалангиста разрабатывается с учетом физических законов давления. Давление - это сила, проявляющаяся при столкновении молекул друг с другом. Если газ сжимается так, что молекулы занимают меньший объем, количество столкновений увеличивается, растет и давление. Это происходит, когда баллоны наполняют воздухом. Такая же картина наблюдается в газовой атмосфере вокруг Земли. Если бы можно было вырезать воздушный столб с основанием 2,5 см 2 , соединяющий уровень моря с самыми верхними слоями воздуха, и взвесить его, то стрелка весов замерла бы на отметке 6,7 килограмма (или 1 бар). Таким образом, 1 бар определяется как "1 атмосфера абсолютного давления" и является тем весом, который давит на тело человека на уровне моря. Поэтому, чем выше мы поднимаемся, тем больше снижается атмосферное давление; к примеру, на отметке 5 000 метров над уровнем моря атмосферное давление уменьшается вдвое и составляет 0,5 бара.

По мере того как мы опускаемся ниже поверхности моря, происходит обратное. В морской воде давление возрастает на 1 кг/см 2 через каждые 10 метров. Так, одна дополнительная атмосфера давления (1 бар) регистрируется через каждые 10 метров морской воды (10,3 метра пресной воды). Соответственно, на поверхности моря атмосферное давление равно 1 бару, на глубине 10 метров ниже уровня моря оно удваивается и становится равным 2 барам; на отметке 20 метров - 3 барам и т. д.

Давление измеряется манометром - механическим (или электронным) прибором. Существует различие между давлением, показываемым манометром, и абсолютным давлением . Обычно манометры калибруются на ноль на уровне моря, но атмосферное давление на уровне моря уже составляет 1 бар, поэтому давление по манометру отражает повышение атмосферного давления, начиная с одной атмосферы (примерно 1 бар). Абсолютное давление, включающее атмосферное давление и избыточное, обозначается какP abs

гдеP 1 , - атмосферное давление, P 2 - избыточное давление.

Попробуем проследить, как меняется "поведение" газа в условиях переменного давления и при воздействии различных температур. Для этого необходимо понимание некоторых законов.

ЗАКОН ШАРЛЯ

Закон Шарля:

где P t и P 0 - давление газа при определенной температуре t и 0°С,  = (1/273) * K -1 .

По мере изменения температуры давление в баллоне возрастает, что особенно опасно, если стенки у баллона слабые. А это означает, что аквалангистам ни в коем случае не следует оставлять свои заполненные баллоны под прямыми лучами солнца или рядом с другими источниками тепла.

ЗАКОН БОЙЛЯ – МАРИОТТА

Закон Бойля - Мариотта:

где V - это объем воздуха в баллоне, а P - давление окружающей среды на глубине.

Это значит, что по мере увеличения давления объем газа уменьшается, и наоборот, когда давление уменьшается, объем газа увеличивается:

где P 1 и P 2 - начальное и конечное давление газа, V 1 и V 2 - начальный и конечный объем газа.

Чем глубже аквалангист опустится, тем больший объем воздуха необходим для уравновешивания воздушных полостей в организме и для дыхания.

ЗАКОН ДАЛЬТОНА

Согласно закону Дальтона, парциальное давление газа P r определяется по формуле:

гдеP abs - абсолютное давление газовой смеси,

n - процентное содержание газа в смеси.

Другими словами, целое равно сумме его составляющих. В воздухе находятся около 21 молекулы кислорода на 100 молекул всех газов. Таким образом, кислород оказывает давление, равное одной пятой от общего давления. Эта часть общего давления известна как парциальное давление кислорода и является важным фактором в подводном плавании, поскольку на организм человека напрямую воздействуют в большей мере парциальные давления газов, входящих в состав воздуха, чем их абсолютные давления.

СВЯЗЬ ДАВЛЕНИЯ И ОБЪЕМА

Ввиду того что аквалангисту приходится дышать воздухом при давлении, равном давлению окружающей воды, требуется механизм, способный не только снижать высокое давление воздуха в баллоне до уровня, необходимого аквалангисту, но и учитывать глубину погружения. Регулирующая система акваланга сконструирована таким образом, чтобы объем воздуха, поступающего из баллона, соответствовал глубине погружения аквалангиста. Чем глубже он погружается, тем плотнее становится воздух, которым он дышит, механизм поступления воздуха в регуляторе уравновешивается давлением окружающей среды и позволяет проводить через организм аквалангиста больше молекул воздуха на единицу объема. Тем самым объем воздуха, который можно использовать, снижается прямо пропорционально глубине или абсолютному давлению.

Соотношение давления, объема и плотности крайне важно для аквалангиста. Во время спуска возрастает давление, влияющее на все воздушные полости организма. Если давление "не уравновесить", возникает так называемый эффект сдавливания , воздействующий на уши, лобные и носовые пазухи подводника. Легкие не подвергаются сдавливанию, если не происходит сжатия остаточного объема воздуха.

Во время спуска легкие сжимаются и уменьшаются в объеме, но во время подъема они снова расширяются и на поверхности возвращаются к своему первоначальному объему. При погружении без акваланга часть воздуха в легких уравновешивает воздушные полости в организме, так как отсутствует внешний источник воздуха. Поэтому легкие слегка уменьшаются в объеме, когда ныряльщик достигает поверхности. Аквалангистам, при погружении вдыхающим сжатый воздух, при подъеме на поверхность следует постоянно обеспечивать выброс расширяющегося (из-за понижения давления при подъеме) воздуха.

ОСНОВЫ ПЛАВУЧЕСТИ

П о закону Архимеда , на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной этим предметом жидкости. Это значит, что предметы менее плотные, чем вода, будут плавать (положительная плавучесть) , более плотные пойдут ко дну (отрицательная плавучесть) . Предметы, обладающие одинаковой с водой плотностью, будут "зависать" в жидкости (нулевая плавучесть) .

Т аким образом, в подводном плавании участвуют три фактора: масса предмета, его объем и плотность жидкости. Во время подводного плавания аквалангисту необходимо достичь контролируемой, или нулевой, плавучести. Поэтому, если его масса недостаточна, сила плавучести будет либо держать аквалангиста на поверхности, либо затруднит его спуск и сохранение пловцом необходимой глубины. Если же аквалангист чрезмерно нагружен, его движения в воде и подъем будут затруднены. И то, и другое утомительно и опасно, так как аквалангист будет постоянно бороться с силой тяготения, если он перегружен, или преодолевать силу выталкивания, интенсивно работая ногами, если его масса мала. Это приводит к физическому утомлению и утрате удовольствия от свободного скольжения по безмолвному подводному миру. Положение нулевой плавучести может быть достигнуто при помощи компенсатора плавучести с заранее определенным количеством свинцовых грузил.

Е сли Вы освоите принципы плавучести, то сможете без каких-либо усилий сохранять свое положение под водой. Вы должны внимательно следить за своей плавучестью. Находясь на поверхности, Вы захотите иметь положительную плавучесть, чтобы беречь силы, отдыхая или плавая. Под водой Вы захотите иметь нейтральную плавучесть, тогда Вы не будете иметь веса и можете оставаться над дном, не нанося вреда хрупким кораллам или иным представителям подводной жизни. Нейтральная плавучесть позволит вам свободно передвигаться в любых направлениях.

СНАРЯЖЕНИЕ АКВАЛАНГИСТА

Д оскональное знание снаряжения и его грамотное техническое использование и обслуживание позволят аквалангисту надежно обеспечить свою безопасность, своевременно выявить потенциальные проблемы, либо предотвратить их возникновение.

С уществуют три типа аппаратов для подводного плавания: с открытой, полузамкнутой и замкнутой схемами дыхания. Аквалангисты, занимающиеся подводным плаванием для отдыха, используют аппарат с открытой схемой дыхания, хотя некоторые, более опытные аквалангисты этой категории, часто используют снаряжение с полузамкнутой схемой.

Д ля аквалангиста самое главное - иметь хорошее снаряжение и уметь поддерживать его в рабочем состоянии. Аквалангисты должны знать, как функционирует их снаряжение, и быть готовы справиться с любой чрезвычайной ситуацией, включая неисправность снаряжения.

МАСКИ

Н азначение маски - обеспечить аквалангисту четкий обзор под водой и сохранить воздушное пространство перед глазами. Воздушное пространство в маске подвергается воздействию давления, которое должно уравниваться под водой (обычно во время спуска под воду) поддуванием воздуха через нос в подмасочное пространство. Для этого нос также должен находиться внутри маски, а сама маска - иметь фигурный выступ для зажатия носа при продувании ушных барабанных перепонок. Поэтому неприемлемо использовать очки для плавания.

В продаже есть много масок различных моделей, цветов и форм, но все они должны:

· быть изготовлены из неаллергенных материалов;

· быть герметичной;

· иметь прочный резиновый или силиконовый ремешок, удерживающий маску на голове;

· иметь широкое поле зрения;

· иметь маленькое подмасочное пространство;

· иметь стекло, прошедшее термообработку (отпущенное);

· иметь мягкую двойную обтюрацию по краям маски.

П еред тем как купить маску, ее надо примерить. Наложите маску на лицо, не пользуясь ремешком, и вдохните через нос. Маска должна "прилипнуть" к лицу и держаться, пока вы задерживаете дыхание. Находясь в маске, вы должны также иметь возможность зажать нос пальцами и тем самым выровнять давление в полостях ушей.

С текло новых масок покрыто технологической маслянистой пленкой. Перед использованием ее надо удалить, протерев стекло зубной пастой внутри и снаружи, иначе оно будет затуманиваться даже после применения специальных средств от запотевания. Стекло маски всегда запотевает из-за разницы температуры внутри маски, создаваемой теплом тела, и более низкой температуры воды. Эту потенциальную проблему можно решить, если перед погружением растереть слюну по всей внутренней поверхности стекла (либо с помощью специального антизапотевателя). Перед каждым погружением следует также проверить ремешок маски. Убедитесь, что маска плотно прилегает к лицу и не жмет, а ремешок после подгонки надлежащим образом закреплен в замке. Некоторые модели масок имеют антизапотевающее покрытие и могут прочищаться через клапан в нижней части маски выдохом.

ТРУБКИ

Трубки для подводного плавания представляют собой нечто большее, чем прочные пластмассовые цилиндры, снабженные загубником, позволяющим аквалангистам дышать на поверхности, не поднимая голову из воды.

Существуют три основные конструкции трубок: форма первой напоминает латинскую букву "J", у второй - контурная форма, в изгибах третьей используются гибкие шланги. Не следует выбирать тонкие длинные трубки (диаметр хорошей трубки 2 сантиметра, длина 30-35 сантиметров). Именитые фирмы-производители выпускают трубки, придерживаясь необходимых стандартов.

Вода неизбежно проникает в трубку, поэтому аквалангистам при дыхании необходимо следить, чтобы вода не попала в легкие. Для этого ее регулярно выдувают из трубки.

Трубка должна подходить аквалангисту, быть удобной и оказывать минимальное сопротивление при дыхании. Единственный способ проверить это - вставить загубник в рот, поддерживая трубку у головы перед левым ухом, и подышать через нее. Загубник должен плотно держаться во рту и должен быть изготовлен из неаллергенного материала. При дыхании не должно ощущаться сопротивление.

Подбор трубки зависит от предпочтений аквалангиста, потому что по техническому устройству различные виды трубок мало чем отличаются.

ЛАСТЫ

В подводном плавании как с аквалангом, так и без него движение в основном обеспечивается работой ног. Ласты имеют большую поверхность, которая помогает сравнительно легко передвигаться под водой. Существуют два вида ластов - с открытой и закрытой пяткой, каждый из которых может быть различных размеров и конструкций. Подбор наиболее подходящих ласт определяется размером ноги аквалангиста, его физической силой и условиями погружения.

При подборе ласт следует принимать во внимание два фактора: первый - размер лопасти ласт и ее жесткость (чем больше и жестче лопасть, тем большая сила требуется для приведения ее в движение), второй - наличие или отсутствие сапожек. В холодной воде при использовании "мокрых" костюмов и неопреновых водолазных сапожек для предотвращения потери тепла наиболее подходящими будут ласты с открытой пяткой и регулируемым ремешком. Такие же ласты дополняют "сухие" костюмы, в которых сапожки являются неотъемлемой частью.

В теплых тропических морях, где "мокрый" костюм и сапожки не нужны, используют ласты с закрытой пяткой, правильно подогнанные по размеру ноги.

КОМПЕНСАТОРЫ

Компенсаторы плавучести - это надувные камеры, которые могут надеваться спереди, сзади или как жилет. Компенсаторы по типу жилета (стабилизирующие и регулирующие) обошли по популярности другие виды компенсаторов и используются повсеместно.

Их форма и крепления должны быть удобными, а конструкция такой, чтобы в надутом состоянии они не поднимались по спине аквалангиста и не оказывались у него на шее. Компенсаторы плавучести должны быть подобраны по размеру.

Компенсатор является одним из средств безопасности аквалангиста, поэтому его использование обязательно. Компенсаторы легко надуть воздухом из баллона акваланга с помощью устройства поддува - инфлятора или ртом. Они обеспечивают отдых на поверхности, помогают плавать, поддерживать уставшего дайвера на плаву и достигать нулевой плавучести под водой.

Компенсатор плавучести никогда не используйте, как лифт для подъема на поверхность!

Все компенсаторы оснащены клапанами быстрого сброса избыточного давления. Клапан держится в закрытом состоянии пружиной. Когда внутреннее давление компенсатора превышает предел, пружина сжимается, клапан отходит от седла и избыточный воздух вытравливается. Компенсаторы иногда оснащаются несколькими клапанами быстрого сброса. Это необходимо при всплытии, когда лишний воздух не успевает выходить из камеры, приводя аквалангиста в состояние положительной плавучести и ускоряя его подъем.

Некоторые компенсаторы оснащаются маленькими баллонами с воздухом, которые можно использовать в случае крайней необходимости для надувания компенсаторов, не применяя основной баллон. Но главным устройством на компенсаторе остается инфлятор, с помощью которого осуществляется процесс поддува и сдува.

БАЛЛОНЫ И ВЕНТИЛИ

Основная часть акваланга - баллон с сжатым воздухом. В горловину баллона ввернут штуцер с запорным вентилем и выходом, к которому подсоединяется двухступенчатая система регулирования воздуха, управляющая его потоком. Система подачи воздуха в акваланге проста, но замечательна тем, что может подавать воздух на вдох под тем же давлением, что действует на аквалангиста на глубине. Кроме того, она предоставляет аквалангисту полную свободу от шлангов, которыми снабжена система подачи воздуха с поверхности, и проводов телефонной связи.

ВОЗДУШНЫЕ БАЛЛОНЫ

Баллоны акваланга позволяют аквалангисту пользоваться собственным источником воздуха. Баллон - это цилиндрический контейнер, изготовленный из стали или алюминия, различных размеров и диапазона давления. Когда-то был популярен акваланг из двух скрепленных баллонов, сегодня же наиболее распространены одиночные баллоны больших размеров.

На горловине каждого баллона помещена закодированная информация о нем. Первые цифры кода, различные в разных странах, означают название учреждения, выдавшего разрешение на эксплуатацию. За ними следуют коды сплава металла - 3 АА, стали - 3 А и алюминия - 3 AL. Следующий код - максимальное рабочее давление, до которого можно накачивать воздух в баллон, и проверочное давление.

За этими кодами (обычно под ними) помещается серийный номер баллона. Этот номер следует записать и сохранить для подтверждения его принадлежности владельцу в случае утери или кражи баллона. Очень важен код, обозначающий дату проверки. Он должен содержать специальную отметку инспекции по сосудам высокого давления и год проведения гидравлического испытания. Следует регулярно (обычно раз в 5 лет) проводить опрессовку баллона и ставить соответствующее клеймо.

Баллоны для подводного плавания требуют ухода. Их также нельзя перегревать и повреждать.

ВЕНТИЛЬ БАЛЛОНА

Вентиль баллона для подводного плавания - это простой запорный клапан, с помощью которого вручную регулируется вход и выход воздуха высокого давления. В настоящее время из-за своей простоты и надежности подобный вентиль стал типовым во всем мире. В запорный клапан входит предохранительное устройство, предназначенное для вынужденного стравливания опасного уровня высокого давления, возникающего при недостаточно осторожном заполнении баллона или же при использовании в условиях высоких температур (например, при пожаре). Предохранительное устройство рассчитано на пять третей рабочего давления баллона. Если этот уровень давления будет превышен, произойдет разрыв клапана, сопровождающийся громким звуком и шипением струи выходящего воздуха, но никакого ущерба нанесено не будет, разве что вашим истрепанным нервам! Без такого предохранительного устройства баллон превратится в бомбу замедленного действия, которая сможет причинить значительный ущерб.

Вентили баллона - важная часть снаряжения аквалангиста, их необходимо правильно использовать. Нельзя, например, с силой закручивать или откручивать вентили, так как при этом легко повредить прокладку шпинделя или вставки клапана. Вентиль следует медленно откручивать до полного открытия. Закрывают вентиль поворотом на одну четверть для снижения давления на уплотнение шпинделя. Вентиль баллона должен ежегодно проходить техобслуживание для снижения вероятности его поломки.

РЕГУЛЯТОРЫ

Регулятор - это наиболее важная часть акваланга, которая обеспечивает подачу воздуха из баллона в необходимом количестве и под давлением, пригодным для дыхания.

Система регулятора состоит из редуктора, расположенного на вентиле баллона, дыхательного автомата и соединяющего их шланга среднего давления.

Назначение регулятора - снижать высокое давление воздуха в баллоне до безопасного уровня и подавать воздух только при необходимости. Регулятор использует перепад давлений, создаваемый дыхательным действием легких аквалангиста, и регулирует поток воздуха между баллоном и легкими, автоматически приспосабливаясь к изменениям глубины погружения и темпа дыхания аквалангиста.

Снижение давления воздуха в баллоне и подача воздуха аквалангисту при необходимости достигается в две ступени. На первой ступени (работа редуктора) давление в баллоне снижается с 200 атмосфер до промежуточного среднего установочного давления 7-10 атмосфер, которое выше давления окружающей среды, а на второй ступени (работа дыхательного автомата) промежуточное давление воздуха снижается до давления окружающей среды, и воздух подается на вдох.

В систему регулятора включены и другие шланги, например подсоединяемые к компенсатору плавучести, резервному дыхательному автомату типа "октопус ", панели приборов и даже инструментам, работающим на сжатом воздухе. Для этого производимые на заводе регуляторы имеют в корпусе первой ступени несколько отверстий (портов) среднего и высокого давления. Редукторы имеют разную конструкцию. Они бывают поршневыми и мембранными. Наибольшее распространение получили мембранные редукторы. Способы соединения редуктора с баллоном также отличаются - встречается как резьбовое соединение DIN, так и хомутовое YOKE (INT). Производители предлагают большой выбор редукторов и дыхательных автоматов. Они различаются по материалу, из которого изготовлен корпус, весу, конструкции, силе сопротивления вдоху и выдоху, возможностям подключения дополнительного оборудования и установки противообледенительной системы, наличию внешних регулировок.

После каждого погружения регулятор следует тщательно промывать - замачивать в теплой пресной воде и затем ополаскивать. Когда регулятор не используется, предохранительная крышка первой ступени всегда должна быть на месте. Регуляторы не следует обрабатывать кремниевым спреем, это может повредить диафрагму дыхательного автомата и детали редуктора. Раз в полгода регулятор должен проходить функциональный техосмотр и раз в год - техобслуживание.

Необходимо внимательно следить за окраской внешнего фильтра редуктора, которая может указывать на качество используемого воздуха. Зеленоватый цвет фильтра свидетельствует либо о коррозии в баллоне, либо о наличии воды в первой ступени. Красноватый цвет фильтра указывает на ржавчину в баллоне, а темно-серый или черноватый - на углеродную пыль в баллоне (обычный результат работы загрязненного компрессорного фильтра). Указанные неисправности следует профессионально устранять. Находясь под водой, ваш напарник должен проверить вашу первую ступень на наличие небольших пузырьков воздуха, указывающих на утечку. Большинство инструкторов подводного плавания позволят завершить погружение, если утечка небольшая, но перед следующим погружением неисправность следует устранить. Так же проверяют вторую ступень на вероятность утечки. Необходимо предохранять все шланги вашего регулятора от сильных перегибов, сжатий, растяжений и использовать шланговые протекторы для снятия напряжения.

Находясь на берегу, готовясь к погружению или после него, нельзя допустить, чтобы регулятор оказался на песке. Достаточно одной песчинки, попавшей в шланг или под клапан, чтобы его заклинило под водой. Для устранения неисправности регулятор подсоединяют к баллону и погружают в воду, двигая из стороны в сторону и одновременно стравливая воздух из второй ступени. Это поможет стронуть с места песчинку, и она вылетит из-под клапана. Если остались сомнения в исправности регулятора, его лучше показать специалисту. И еще: не дергайте за шланги, когда берете баллон в руки, это может ослабить их.

МАНОМЕТР

Подводный манометр прикрепляется к шлангу высокого давления, идущему от первой ступени - редуктора, и обеспечивает поступление постоянной информации о давлении воздуха в баллоне. Большинство манометров имеет спиральную трубку Бурдона. Это сплющенная трубка, загерметизированная с одной стороны. Когда внутри спирали возникает давление, она пытается разогнуться и закрытый конец трубки, прикрепленный к системе рычагов, приводит в движение указательную стрелку в соответствии с уровнем давления в баллоне.

В продаже появились новые цифровые манометры. В некоторых из них используются датчики, чувствительные к изменению давления и передающие сигнал из редуктора, установленного на штуцере баллона, на жидкокристаллический дисплей манометра с питанием от батарейки и электронным управлением. Такой манометр устанавливается на консоли с приборами.

Манометр - это прибор, с помощью которого аквалангист может узнать, сколько воздуха осталось в баллоне, достаточно ли его на случай непредвиденной ситуации. Манометр следует приобретать одновременно с регулятором.

Хотя манометр - хрупкий прибор, он не требует специального ухода, кроме обычного промывания. При откручивании вентиля баллон не рекомендуется подносить слишком близко к лицу. Если произойдет утечка в трубке Бурдона и воздух попадет в корпус манометра, прибор может взорваться. При попадании воды внутрь манометра не используйте его, пока не отремонтируете.

Херсонская областная федерация подводной деятельности и спорта

Подготовка подводных стрелков

Занятие по теме

Подводная физиология и медицина

Подводная физиология и медицина.

1. Подводная физиология.

1.1 Механическое воздействие давления воды на человека.

1.2 Особенности зрения и слуха под водой, реакция вестибулярного аппарата.

1.3 Особенности пищеварения под водой.

1.4 Система дыхания человека, регуляция дыхания, газообмен.

1.5 Система кровообращения, состав крови, участие в газообмене.

1.6 Теплообмен в организме.

^ 2. Подводная медицина.

2.1 Гипервентиляция, кислородное голодание у ныряльщиков, причины возникновения, профилактика. Апноэ.

2.2 Баротравмы. Баротравма уха, придаточных пазух. Причины, первая помощь, профилактика. Присасывающее действие маски.

2.3 Перегревание и солнечный ожог. Причины, первая помощь, профилактика.

2.4 Переохлаждение, холодовой шок. Причины возникновения, профилактика, первая помощь. Судороги, борьба с ними.

2.5 Утопление в пресной и морской воде, первая помощь, профилактика.

Приёмы оживления утонувшего. Искусственная вентиляция лёгких, непрямой массаж сердца.

2.6 Особенности кровотечения под водой. Виды кровотечений, способы их остановки, первая помощь.

2.7 Поражение водными животными, первая помощь, профилактика.

^ 1. Подводная физиология.

Водная среда существенно отличается от воздушной по своим физическим свойствам. Организм человека вынужден приспосабливаться к ней, преодолевая значительные трудности, связанные с непривычными условиями и перегрузками. К основным свойствам воды, которые определяют условия пребывания человека под водой, относятся ее большая плотность, практическая несжимаемость, большая теплоемкость и теплопроводность, значительная проводимость звука и сильное поглощение света.

Возвращаемся к особенностям водной среды и их воздействию на жизнь, здоровье и душевное спокойствие аквалангиста. Значительная плотность воды, в особенности морской, создает необычную среду, в которой человек может почувствовать, что такое невесомость. Объект, находящийся в воде, значительно легче, чем на суше, а потеря его веса равна весу жидкости, которую он вытеснил. Если последний больше, чем вес тела, объект плавает на поверхности воды; если меньше - тонет; если же их вес одинаков, объект находится во взвешенном состоянии, т.е. в состоянии нейтральной плавучести. Таким образом, на пловца действуют сила тяжести, зависящая от массы тела, и сила плавучести, зависящая от его объема. Их равновесие и определяет положение человека в воде, в среднем удельный вес человеческого тела около единицы, т.е. почти как у пресной воды: у мужчин - чуть больше единицы, а у женщин - немного меньше. В пресных водоемах средний мужчина имеет слабую отрицательную плавучесть, а в море - нейтральную. Отрицательной плавучестью в пресной воде обладают около 10 % людей, в морской – около 2%. Подкожная жировая прослойка у женщин на 25% толще, чем у мужчин, и поэтому даже самые тонкие и стройные представительницы слабого пола обладают небольшой положительной плавучестью не только в морской, но и в пресной воде.

^ 1.1. Механическое воздействие давления воды на человека.

Человек, находясь на суше, адаптирован к существованию при нормальном атмосферном давлении. На уровне моря оно равно примерно 760мм ртутного столба. Незначительные колебания этого давления связаны с изменением метеорологических условий, однако этими колебаниями можно пренебречь. С погружением под воду давление на человека возрастает, повышаясь на одну атмосферу на каждые 10м глубины погружения. Вода является практически не сжимаемой, в то время как воздух и другие газы могут быть подвергнуты сжатию. На суше колебания атмосферного давления практически не ощущаются, в то время, как при погружении под воду резкое изменение давления наступает довольно быстро. Мягкие ткани человека ведут себя как жидкости, поэтому они (в том числе жидкости организма и костный скелет) являются практически несжимаемыми. Законы, регулирующие поведение жидкостей, могут быть применены и к тканям человека, погруженного в воду. Эти законы гласят следующее:

Если давление прикладывается к поверхности жидкости, то оно действует во все стороны;

2. Если жидкость находится в состоянии покоя, давление во всех ее точках одинаково;

3. В однородной жидкости давление во всех точках одной и той же горизонтальной плоскости одинаково.

Влияние давления на организм человека нельзя рассматривать отдельно от этого давления на воздух, содержащийся в полостях организма: легких, полостях среднего уха, черепа, внутренних органов. При пребывании человека под водой воздух как бы изолируется. По мере увеличения глубины погружения и повышения окружающего давления практически несжимаемые ткани тела принимают все давление на себя, не подвергаясь при этом разрушению. Однако, такое положение может существовать только тогда, когда давление воздуха в замкнутых полостях тела выравнивается с давлением окружающих тканей. Если же этого не происходит, подобная разница в давлении может привести к травмам и даже гибели. Точно соблюдая правила погружений, опасность баротравм можно полностью исключить.

^ 1.2.Особенности зрения и слуха под водой, реакция вестибулярного аппарата.

Человек при попадании в воду находится в отношении воздействия на него световых и звуковых волн в необычных условиях.

Свет и цвет.

Откройте глаза под водой. Что увидели? Лишь неясные очертания и тени. К сожалению, наши глаза в водной среде менее эффективны, чем на суше. Чтобы понять причину, вновь обратимся к физике - к разделу оптики. Явление рефракции заключается в преломлении и отражении световых лучей на границе двух сред с различными плотностями. В роговице, хрусталике и стекловидном теле глазного яблока лучи преломляются таким образом, что фокусируют изображение видимого объекта на сетчатой оболочке задней стенки глазного яблока. Сетчатка же, состоящая из чувствительных клеток - палочек и колбочек, преображает световые сигналы в нервные, которые проходят по глазному нерву в анализирующий центр мозга. Коэффициент преломления солнечных лучей в воде приблизительно равен таковому в глазах человека. Поэтому они слабее преломляются в роговице, и изображения предметов фокусируются где-то за сетчаткой, оставляя на ней лишь неясные образы. Для устранения дефекта мнимой дальнозоркости, используют маску, которая создает воздушную прослойку между глазом и окружающей водной средой. Теперь лучи перед попаданием на глаз проходят через слой воздуха, что возвращает эффективность зрению. Однако проходящие через стеклянную маску лучи преломляются еще перед рефракцией в глазных структурах, искажая действительность: все предметы кажутся крупнее и ближе приблизительно на 25%. Начинающим подводникам приходится привыкать к постоянному обману зрения под водой. Световые лучи, входящие в воду, не только отражаются и поглощаются, но и частично рассеиваются. Чем больше взвешенных частиц в воде, тем сильнее световое рассеивание и тем хуже видимость под водой. Так, высокая прозрачность в открытом океане обусловлена скудостью планктона и отсутствием органической донной взвеси. А вот видимость в устьях рек, воды которых несут в море громадную массу взвешенной органики, близка к нулю.

Во многих морях и озерах прозрачность имеет сезонную динамику. Например, часто можно услышать в разговоре выражение "вода зацвела" - это значит, что она прогрелась до определенной температуры, и одноклеточные водоросли стали бурно размножаться, создавая взвесь и уменьшая прозрачность. Скажем, в озере Байкал весной и в начале лета видимость под водой достигает 40м, и мелкие детали живописных подводных скал, круто уходящих на километровую глубину, отлично просматриваются с борта моторной лодки. В конце июня прогретая на поверхности вода "зацветает" - масса водорослей понижает видимость до расстояния вытянутой руки. Прогретые массы, однако, держатся в поверхностном слое 15 - 20м высотой, а под термоклином сохраняется байкальская ледяная вода, хрустально-прозрачная и чистая. Рассеяние световых лучей приводит к постепенному понижению освещенности с глубиной. Скорость затемнения зависит от прозрачности воды. В тропических морях с хорошей видимостью так светло, что глубину в 40м можно не заметить, если не следить по приборам. В Белом море сумерки наступают на 20м, а на 40м уже черно.

Мы с вами живем в мире белого света, который на самом деле состоит из многих цветовых составляющих, обусловленных волнами разной длины. Вода поглощает их неодинаково, поэтому цветовой спектр под водой сильно изменяется. Так, в чистой океанской воде красные лучи поглощаются на первом же метре, оранжевые - на пятом, а желтый цвет исчезает на глубине 10м. Подводный мир видится нам зелено-голубым. Для того чтобы ваш партнер или страхующий лучше вас видел, рекомендуется использовать гидрокостюмы и снаряжение ярких расцветок. Только помните, что многие цвета, ласкающие глаз ядовитой тональностью на земле, в воде теряют яркость. Например, красный становится темно-фиолетовым уже под поверхностью, а вскоре вообще кажется черным, поэтому многие предметы легководолазного снаряжения окрашены желтым: полосы на гидрокостюмах, баллоны многих аквалангов, дополнительные легочные автоматы.

^ Звук под водой.

Скорость прохождения звука в воде - 1500м/сек., в то время как в воздухе звук распространяется со скоростью - 333м/сек. На суше мы нередко ориентируемся в пространстве по звукам, поскольку расположение их источника определить, как правило, нетрудно. Подводники, увы, этим похвастаться не могут. Если источник звука находится над поверхностью воды, звуковые волны отражаются от нее, не проникая на глубину Бесполезно что - либо сверху кричать пловцу, который уже погрузился под воду. Зато в водной среде звуковые волны распространяются во всех направлениях, а их скорость увеличивается в 4 раза. Это создает массу неудобств. Например, аквалангист не сможет определить по шуму мотора, где и на каком расстоянии движется лодка. Потеряв из виду партнера в мутной воде, можно слышать вблизи его дыхание и клокотание выдыхаемых пузырей из легочного автомата, но так и не обнаружить того, кто их пускает. Щелканье и пронзительные крики дельфинов наполняют собой все окружающее пространство, но сами животные могут появиться с самой неожиданной стороны.

^ Реакция вестибулярного аппарата.

Человеку, чтобы удержаться на поверхности воды не требуется больших усилий смотр. "Плавучесть". При относительной невесомости в воде человек может потерять чувство пространственной ориентации. Воздействие силы тяжести на человека при этом нейтрализуется, чувствительность от внутренних органов резко снижается. Очень скоро люди утрачивают чувство пространственной ориентации и зачастую начинают испытывать иллюзию опрокидывания. В большей мере это относится к аквалангистам, но иногда имеет место и у подводных охотников.

^ 1.3. Особенности пищеварения под водой.

В условиях повышенного давления несколько усиливается функция желудочно-кишечного тракта, что характеризуется повышением тонуса желудка и кишечника и ускоренным их опорожнением. В связи с тем, что в кишечнике в определенной мере содержится воздух, огромное значение имеет правильное питание подводника. Пища должна быть высококалорийной и необильной. В день погружения нельзя употреблять продукты, вызывающие повышенную жажду и обильное газообразование в кишечнике (метеоризм). Несоблюдение этих правил может привести к сильному вздутию живота, рвоте, что в условиях ныряния чрезвычайно опасно.

^ Категорически запрещается употреблять алкоголь в течение двух суток перед погружением! Об употреблении алкоголя во время погружений не может быть и речи!

^ 1.4. Система дыхания человека, регуляция дыхания, газообмен.

Всякое живое существо живет за счет энергии, позволяющей клеткам делиться, а организму - функционировать. Она выделяется в результате окислительных реакций кислорода в тканях и органах с углеводородными соединениями. Одним из продуктов энергетических реакций является углекислый газ, который затем выводится из организма. Таким образом, кислород жизненно необходим для поддержания биохимических процессов, питающих нас энергией.

^ Дыхательная система и дыхание.

Дыхательные пути начинаются с ноздрей и ротовой полости. Нос ведь не только украшает лицо человека, но и утепляет, увлажняет и фильтрует вдыхаемый воздух. Когда мы дышим ртом по разным причинам, то вдыхаем более холодный, сухой и неочищенный воздух. Далее воздух проходит в горло и гортань. Она производит звуки и предохраняет легкие от засорения посторонними частицами. Когда в гортань попадает вода, звуковые мышцы (голосовые связки) закрывают вход в легкие. Комар или хлебная крошка, проскальзывая через гортань, раздражают внутренние стенки дыхательных путей и вызывают кашель, выбрасывающий мусор наружу. За гортанью следует трахея, которая раздваивается на бронхи. Их стенки покрыты ресничками, гонящими пылинки и прочие посторонние частицы с потоком слизи обратно в гортань, которые мы потом "выкашливаем" или проглатываем. Курение повреждает реснички и уменьшает слизь, что приводит к быстрому загрязнению легких. Бронхи многократно делятся на мелкие дыхательные трубки - бронхиолы. Стенки дыхательных путей имеют кольчатую структуру, что предохраняет их от опадания. Самые тонкие бронхиолы заканчиваются микроскопическими пузырьками - альвеолами, плотно упакованными в парные губчатые органы, известные под названием "легкие". Многие ошибочно полагают, что легкие - это парные полые мешки, которые, то наполняются воздухом, то сдуваются. На самом же деле, каждое легкое состоит примерно из 150 млн. альвеол, покрытых общей тонкой оболочкой - плеврой. Совокупность объемов альвеол и считают объемом легких, который варьирует у взрослых людей от трех до семи литров. Объём легких и искусство подводного плавания принципиально не связаны между собой необязательно, что под водой пловец с громадными легкими будет лучше себя чувствовать, чем товарищ с легкими малого объема.

Внутреннюю поверхность груди ограничивает плевра - мембрана, идентичная таковой на поверхности легких. Между двумя плеврами создается плевральная полость - пространство, заполненное плевральной жидкостью, предотвращающей трение легких о грудную клетку во время мышечных дыхательных сокращений. По сравнению с воздушным давление в ней отрицательное, если одна из мембран прорывается, воздух заполняет межплевральное пространство, и легкие спадаются, что грозит смертельным исходом. Расширяются легкие на вдохе за счет движений грудных межреберных мышц и сокращения диафрагмы - мышечной перегородки, отделяющей грудную полость от брюшной полости. У мужчин и женщин соотношение участия в процессе дыхания разных мышц несколько отличается: у мужчин роль диафрагмы значительно выше, чем у женщин. Приглядитесь к окружающим, и вы легко отличите красивое "грудное" дыхание женщин от "брюшного" дыхания мужчин. Именно диафрагма подвергается давлению со стороны желудка, набитого пищей. После обильной трапезы раздутый желудок прогибает диафрагму в грудную полость и затрудняет ее дыхательные движения. В этой ситуации легкие расширяются преимущественно в переднезаднем и боковом направлениях. Диафрагма, сокращаясь, в свою очередь давит на полный желудок и "выталкивает" пищу в верхний пищеварительный тракт. Человек использует лишь 10% объема легких в процессе обычного дыхания. При особенно глубоком вдохе он может вдохнуть еще примерно 1600см воздуха (добавочный объем) и столько же с силой выдохнуть (резервный объем). Сумма всех трех объемов составляет жизненную емкость легких. Кроме того, даже при самом сильном выдохе, в легких остается около 1500см остаточного воздуха, который предохраняет их от опадания.

Парциальные давления углекислого газа и кислорода в крови поддерживаются в строгих пределах. Рецепторы С0 2 , фиксирующие малейшие изменения его концентрации, находятся в дыхательном центре мозга. В спокойном состоянии человек совершает 16-18 дыхательных движений в минуту. Регуляция дыхания происходит рефлекторно, но человек способен также контролировать его за счет ограничения движений грудных мускулов. Постоянная тренировка дыхательной и контролирующей систем лежит в основе искусства ныряния с задержкой дыхания.

^ 1.5. Система кровообращения, состав крови, участие в газообмене.

Первый этап внешнего дыхания заканчивается тем, что кислород в составе атмосферного воздуха переходит в лёгких из альвеол в капилляры, опутывающие их густой сетью. Капилляры соединяются в легочные вены, которые несут кровь, насыщенную кислородом, в сердце, а точнее, в левое его предсердие. Из правого и левого предсердий кровь через клапаны поступает в желудочки, которые, сокращаясь, выталкивают кровь через полулунные клапаны в выносящие сосуды. Левый желудочек выталкивает кровь в аорту - она разветвляется на артерии, снабжающие кровью все системы органов и тканей. Кровь содержит кислород и питательные вещества, связывающиеся в клетках с образованием углекислого газа и выделением энергии. В тканях происходит газообмен СО 2 и О 2 между клетками и кровью, т.е. процесс клеточного дыхания. Насыщенная углекислым газом кровь собирается в вены и поступает в правое предсердие сердца, и большой круг кровообращения замыкается. Малый круг начинается в правом желудочке, откуда легочная артерия несет кровь на обогащение кислородом в легкие, разветвляясь и опутывая альвеолы капиллярной сетью. Состав крови человека постоянен. Кровь состоит из жидкой части – плазмы и форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Эритроциты участвуют в газообмене, перенося кислород и углекислый газ, лейкоциты выполняют защитные функции, поддерживая иммунитет, тромбоциты участвуют в свёртывании крови.

Человеческий эмбрион, будучи в утробе матери, получает все необходимые питательные вещества и кислород через плаценту. Его легкие не функционируют и кровь циркулирует по одному кругу, попадая из правого предсердия в левое через односторонний клапан в межпредсердной перегородке - patent foramen ovale (PFO). С первым криком у новорожденного открываются легкие, а кровь "устремляется" в новое русло по малому кругу кровообращения. Клапан закрывается, и у многих людей с возрастом зарастает, но у 15% человечества остается, увы, в закрытом, но не заросшем состоянии. Поскольку давление в левом - артериальном - предсердии обычно выше, чем в правом, венозном, PFO обычно ничем себя не проявляет. Давление крови в сосудах зависит от стадии работы сердца: максимальное, или верхнее, возникает при сокращении, т.е. когда левый желудочек с силой выталкивает порцию крови в аорту; нижнее наблюдается во время диастолы, т.е. в перерыве между сокращениями. Нормальным кровяным давлением принято считать соотношение верхнего и нижнего давлений в плечевой артерии, равное 120/80мм ртс. Обратному току крови из желудочков в предсердия и из артерий в желудочки препятствуют клапаны. Сердце - своего рода двигатель организма. Частота и сила сокращений, рефлекторная в спокойном состоянии, регулируется центральной нервной системой и гормонами. Когда нам страшно или мы чувствуем прилив дикой страсти, надпочечные железы вырабатывают гормон адреналин, стимулирующий сердечную деятельность. Тогда мы ощущаем громкие и частые биения сердца. Чтобы поддерживать сердце в наилучшем состоянии, лучше воздержаться от нагрузок на сердце перед погружением: от кофе, алкоголя и, по возможности, от тяжелых физических упражнений и любовных переживаний...

Организм регулирует и контролирует кровоснабжение разных органов и частей тела в зависимости от конкретного состояния. Наверное, все знакомы с временным отупением после обильной трапезы, связанным с оттоком крови от головы к желудку, или с увеличением и набуханием определенных мускулов в результате тяжелых физических упражнений. Нарушение контроля и регуляции кровообращения под водой может привести к возникновению разнообразных заболеваний.

^ 1.6. Теплообмен в организме.

Человек обладает способностью поддерживать постоянную температуру тела при значительных ее колебаниях во внешней среде. При температуре тела 36 – 37 0 С жизненно важные процессы протекают наиболее эффективно. Тепловой баланс организма поддерживается двумя процессами – теплообразованием и теплоотдачей. Для сохранения постоянства температуры внутренней среды организма необходимо, чтобы теплопродукция соответствовала теплоотдаче. Теплоотдача происходит через кожу путем проведения тепла, конвекции, лучеиспускания и испарения пота, а также испарения влаги с поверхности лёгких человека. Температура тела живого и здорового человека, которая колеблется около 36,6 "С, выше температуры воды. Поэтому при погружении возникает мощный поток тепловой энергии из организма в окружающую воду. Кстати, у воды теплоемкость в 4 раза, а теплопроводность в 25 раз выше, чем у воздуха, а кроме того, в естественных условиях вода еще и постоянно куда-нибудь течет или завихряется. Всё это ведёт к теплопотере организма и переохлаждению, что может закончиться потерей сознания, и даже смертью. Во время пребывания человека в холодной воде теплообразование в организме увеличивается в 3-9 раз, но оно не может длительно компенсировать теплопотери. Поэтому время пребывания человека в воде, даже тропической - теплой, ограничено. Степень переохлаждения зависит от температуры воды и длительности пребывания в ней, а также типа снаряжения и характера теплозащитной одежды, имеет значение и функциональное состояние организма, его закалённость и устойчивость к холоду. При этом выраженное переохлаждение нередко обусловлено тем, что при появлении первых признаков охлаждения не всегда есть возможность вовремя выйти из воды и согреться. При попадании в холодную воду включаются приспособительные механизмы человека: повышается артериальное давление, учащается дыхание, повышается мышечный тонус, обмен веществ, спазмируются кровеносные сосуды кожи и т.д. Но чем ниже температура воды, тем быстрее истощаются эти механизмы, возникшая вначале мышечная дрожь постепенно уменьшается, что является признаком сильного переохлаждения. Развивается запредельное торможение в высших отделах центральной нервной системы с явлениями угнетения основных физиологических функций. Смерть от переохлаждения наступает при снижении ректальной температуры до25-22 0 С

Как правило, температура воды постепенно понижается с глубиной, достигая в глубоководных зонах примерно 3-4 0 С, а в полярных областях опускается до нуля уже на глубине 30м. Нередко поверхностные водные массы, прогретые солнышком, в силу разных свойств отделены от холодных масс четкой видимой границей - термоклином. Термоклин в виде тонкого (1-2м высотой), мутного слоя - явление достаточно забавное. Иногда случается, что голова подводника наслаждается теплом в 10 - 12 0 С, а пальцы ног немеют в ледяной воде под термоклином. Сезонный термоклин четко выражен в озере Байкал и северных морях. Иногда водные массы имеют мозаичное распределение, и тогда холодные и теплые слои чередуются. Для уменьшения тепловых потерь подводники создают прослойку воздуха или нагретой воды между телом и окружающей водой при помощи защитной спецодежды - гидрокостюма.

^ 2. Подводная медицина.

2.1. Гипервентиляция, кислородное голодание у ныряльщиков, причины возникновения, профилактика. Апноэ.

Термин "апноэ" обозначает задержку дыхания под водой. В медицине он означает отсутствие дыхания вообще. Начнем с обычной ситуации. Человек набирает полную грудь воздуху и уходит под воду. Некоторое время - примерно минуту - он чувствует себя вполне комфортно, пока не возникает желание выдохнуть и вдохнуть свежего воздуха. Некоторое время ныряльщик терпит, но когда желание становится невыносимым, стремительно поднимается на поверхность и жадно глотает свежий воздух. Обычно говорят, что "закончился воздух". Но лишь немногие представляют, что происходит в организме и почему нам так хочется дышать. В начале погружения у нас есть запас кислорода в трех резервуарах: в легких, в составе гемоглобина в крови и миоглобина в мышцах. Когда в процессе клеточного дыхания запасы кислорода расходуются, а содержание С0 2 повышается, рецепторы газов, расположенные в каротидных артериях и дыхательном центре головного мозга, подают тревожные сигналы в мозг, стимулирующие рефлекторные дыхательные движения грудной клетки. Рефлекс вдоха может быть настолько силен, что ныряльщик, не рассчитавший собственных сил, сделает глубокий вдох, не успев добраться до поверхности. Но даже если пловец пересилит рефлекс, то, когда концентрация кислорода упадет ниже пороговой величины, мозг отключится, и человек потеряет сознание. Рецепторы С0 2 срабатывают и тем самым предотвращают падение концентрации 0 2 до предельного значения. Для продления пребывания под водой можно задержать сигнал этих рецепторов, уменьшив перед погружением парциальное давление С0 2 в легких и в крови: сделать несколько быстрых и глубоких вдохов-выдохов, немного подождать, успокоив сердечный ритм, глубоко вдохнуть и нырнуть. Этот прием называется гипервентиляцией. Если перестараться со вдохами - выдохами, вы почувствуете легкое головокружение, а перед глазами "забегают мурашки". Они означают, что вы слишком сильно понизили давление С0 2 , и организм протестует. Очищая легкие от С0 2 , мы отдаляем рефлекс вдоха во времени, но приближаем его к кислородному пределу. Злоупотребляя гипервентиляцией, можно надолго задержать сигнал рецепторов - до тех пор, пока не погаснет сознание. Поскольку рецепторов концентрации О 2 в организме нет, гипоксия наступает сразу, без предупреждающих симптомов. (Дыхательный центр в головном мозге гораздо более чувствителен к повышению парциального давления углекислоты, чем к снижению напряжения кислорода в крови). С увеличением глубины желание вдохнуть слабеет, потому что внешнее давление уменьшает объем легких, и парциальное давление 0 2 в легких и крови повышается, отодвигая рефлекс вдоха и свое пороговое значение. Во время подъема на поверхность легкие расширяются (см. первый газовый закон), и парциальное давление 0 2 резко падает. Что в этом случае происходит, нетрудно догадаться. Данное явление известно под названием гипоксии подъема. Многие профессиональные спортсмены и подводные охотники, злоупотребив гипервентиляцией и не рассчитав время и глубину, заканчивают погружение в бессознательном состоянии. Поэтому вентилировать легкие перед погружением следует осторожно. Важно научиться максимально, использовать объем легких. Обычно мы едва пользуемся 10% от него, а ведь увеличение "рабочего" пространства легких позволило бы значительно продлить наше плавание под водой. Так что дышите глубже!

^ Замедление сердечного ритма.

Скорость расходования кислорода под водой зависит от работы миокарда. Нетренированное сердце бьется сильно и часто, быстро истощая запасы кислорода. Замедление сердечного ритма - ключ к долгому пребыванию под водой. У знаменитого ныряльщика Жака Майоля сердце под водой сокращается со скоростью 20 ударов в минуту, т.е. почти в четыре раза медленнее, чем на поверхности. Это и позволяет человеку спускаться на глубины свыше сотни метров.

Для замедления работы сердца, во - первых, нужно иметь здоровое сердце и хорошую физическую форму. Во - вторых, надо полностью расслабиться и не делать под водой резких движений и мощных усилий. Для этого лучше носить длинные и жесткие ласты с большой площадью лопастей. Ползать по дну с аквалангом в них неудобно, а вот в толще воды они позволяют парить, совершая медленные и плавные гребки при высокой скорости спуска. Легкость погружения можно также обеспечить созданием небольшой отрицательной плавучести тела на поверхности воды, и тогда человек свободно и без лишних усилий опускается на дно, сохранив запас воздуха.

^ Кислород. Гипоксия.

Гипоксия, или недостаточность кислорода в организме, вызывает гибель клеток - в первую очередь мозговых. Снабжение организма кислородом производится цепью последовательных и взаимосвязанных процессов:

наружное дыхание и газообмен в легких;
транспорт растворенного кислорода кровотоком;
газообмен между кровью и тканями;
клеточное дыхание, т.е. усвоение кислорода клетками. Повреждение одного из звеньев этой цепи приводит к нарушению клеточного дыхания и последующей аноксии - полному кислородному истощению, за которым немедленно следует гибель клеток. Различают 4 типа гипоксии.

Гипоксическая гипоксия: недостаток кислорода в артериальной крови.

Наиболее распространенный тип гипоксии, вызванный отсутствием кислорода в альвеолах для газообмена с кровью. Это значит, что легкие неспособны накачивать воздух из-за отсутствия оного во внешней среде, блокирования верхних дыхательных путей или опадания самих легких. Таким образом, возможными причинами нарушения наружного дыхания могут быть:

утопление, т.е. наполнение легких водой;
отсутствие воздуха в акваланге;
спазмы или засорение дыхательных путей водой, рвотой и посторонними частицами;
спадание легких в результате пневмоторакса;
повреждение альвеол при попадании в легкие воды.

Данный тип гипоксии нередко встречается на соревнованиях по подводной охоте и в других случаях, когда спортсмены и любители стараются нырнуть с задержкой дыхания глубже и подольше. Гипервентиляция перед нырянием понижает уровень СО 2 в крови, тем самым подавляя рефлексы вдоха. При быстром подъеме объем легких расширяется, и содержание О 2 резко падает, что вызывает общую гипоксию и потерю сознания. За потерей сознания под водой неминуемо следует утопление.

Циркуляторная гипоксия: "стоячая" кровь при отсутствии или замедлении циркуляции не может донести кислород до тканей.

Неспособность сердца поддерживать нормальное кровообращение в сосудах приводит к замедлению кровотока и недостаточному снабжению клеток кислородом. Возможные причины: сердечный приступ, газовая эмболия, декомпрессионная болезнь и т.д. Часто встречаемая форма локальная гипоксия. Замерзание конечностей при низкой температуре есть не что иное, как следствие замедления периферической циркуляции крови. Если оно продолжается, локальная гипоксия может вызвать необратимое омертвление клеток конечности - отмораживание. Гипоксическая кровь темного цвета, что, кстати, хороша видно при посинении пальцев, ушей и губ на морозе. Посинение языка означает наступление общей гипоксии.

Гемическая гипоксия: неспособность крови транспортировать кислород при нормальной циркуляции в сосудах. Такое случается при заболеваниях крови, влияющих на активность гемоглобина, а также после значительной потери крови при ранениях и повреждениях кровеносной системы.

Гистотоксическая гипоксия: неспособность клеток воспринимать принесенный кровью кислород. Нарушение клеточного дыхания возможно в случае общего отравления организма - например, цианидами или ядом некоторых медуз.

Профилактика.

Во избежание общей или локальной гипоксии следует придерживаться следующих правил поведения:

Проверяйте свое снаряжение перед каждым погружением.
Не погружайтесь в одиночку, а только в паре или группе.
Постоянно контролируйте запас воздуха под водой.
Не злоупотребляйте гипервентиляцией перед нырянием.

Углекислый газ. Гипокапния.

Содержание С0 2 в крови поддерживается дыхательными процессами на определенном уровне, отклонение от которого приводит к нарушению биохимического баланса в тканях. Проявляется гипокапния, она же недостаточность С0 2 , в лучшем случае в виде головокружения, а в худшем заканчивается потерей сознания. Гипокапния возникает при глубоком и частом дыхании, которое автоматически возникает в состоянии страха, паники или истерики. Искусственная гипервентиляция перед нырянием с задержкой дыхания - самая распространенная причина недостаточности С0 2 .

Гиперкапния.

При концентрации СО 2 в воздухе более 1% его вдыхание вызывает симптомы, указывающие на отравление организма: головная боль, тошнота, частое поверхностное дыхание, усиленное потоотделение и даже потеря сознания. Случаи гиперкапнии происходят при пользовании неисправным регенерационным снаряжением и в плохо вентилируемых барокамерах, где содержат группу людей. Отравление возможно также при плавании с очень длинной дыхательной трубкой: при выдохе в такой трубке остается старый воздух с повышенным содержанием С0 2 , и пловец вдыхает его в следующем дыхательном цикле. Гиперкапния возникает также при задержках дыхания под водой. Многие подводники стараются экономить воздух и задерживают выдох. Это и приводит к отравлению С0 2 , от чего начинаются головные боли. Лечение производится чистым кислородом.

Для нормальной жизнедеятельности человека, так же как и абсолютного большинства живых организмов, необходим кислород. В результате обмена веществ кислород связывается с атомами углерода, образуя диоксид углерода (углекислый газ). Совокупность процессов, обеспечивающих обмен этих газов между организмом и окружающей средой, называется дыханием.

Поступление в организм человека кислорода и выведение из организма углекислого газа обеспечивается дыхательной системой. Она состоит из дыхательных путей и легких. К верхним дыхательным путям относятся носовые ходы, глотка и гортань. Дальше воздух поступает в трахею, которая делится на два главных бронха. Бронхи, постоянно раздваиваясь и истончаясь, формируют так называемое бронхиальное дерево легких. Каждая бронхиола (самые тонкие разветвления бронхов) заканчивается альвеолами, в которых и происходит газообмен между воздухом и кровью. Общее количество альвеол у человека - приблизительно около 700 миллионов, а их суммарная поверхность равна 90-100 м2.

Строение органов дыхания.

Поверхность дыхательных путей, кроме поверхности альвеол, непроницаема для газов, поэтому пространство внутри воздухоносных путей называют мертвым пространством. Его объем у мужчин в среднем составляет около 150 мл, у женщин -100 мл.

Воздух попадает в легкие вследствие отрицательного давления, создаваемого при их растяжении диафрагмой и межреберными мышцами во время вдоха. При обычном дыхании активным является только вдох, выдох происходит пассивно, благодаря расслаблению мышц, обеспечивающих вдох. Лишь при форсированном дыхании включаются в работу мышцы выдоха, обеспечивающие в результате дополнительного сжатия грудной клетки максимальное уменьшение объема легких.

Процесс дыхания

Частота и глубина дыхания зависят от физической нагрузки. Так, в состоянии покоя взрослый человек совершает 12-24 дыхательных цикла, обеспечивая вентиляцию легких в пределах 6- 10 л/мин. При выполнении тяжелой работы частота дыхания может повышаться до 60 циклов в минуту, а величина легочной вентиляции достигать при этом 50-100 л/мин. Глубина дыхания (или дыхательный объем) при спокойном дыхании составляет обычно небольшую часть общей емкости легких. При увеличении легочной вентиляции дыхательный объем может возрасти за счет резервного объема вдоха и выдоха. Если зафиксировать разницу между самым глубоким вдохом и максимальным выдохом, то получается величина жизненной емкости легких (ЖЕЛ), в которую не входит только остаточный объем, удаляемый лишь при полном спадении легких.

Регуляция частоты и глубины дыхания происходит рефлекторно и зависит от количества в крови углекислого газа, кислорода и от рН крови. Главным стимулом, управляющим процессом дыхания, является уровень углекислого газа в крови (с этим параметром связана также величина рН крови): чем выше концентрация СО2, тем больше легочная вентиляция. Уменьшение количества кислорода влияет на вентиляцию легких в меньшей степени. Это связано со спецификой связывания кислорода с гемоглобином крови. Значительное компенсаторное увеличение легочной вентиляции наступает только после падения парциального давления кислорода в крови ниже 12-10 кПа.

Как же влияет на процесс дыхания погружение под воду ? Рассмотрим сначала ситуацию плавания с трубкой. Дыхание через трубку значительно затрудняется уже при погружении на несколько сантиметров. Это происходит вследствие того, что повышается сопротивление дыханию: во-первых, при погружении мертвое пространство увеличивается на величину объема дыхательной трубки, а во-вторых, чтобы совершить вдох, дыхательные мышцы вынуждены преодолевать повышенное гидростатическое давление. На глубине 1 м человек может дышать через трубку не более 30 с, а на больших глубинах дыхание практически невозможно в первую очередь из-за того, что дыхательные мышцы не могут преодолеть давление столба воды, чтобы сделать вдох с поверхности. Оптимальными считаются дыхательные трубки длиной 30-37 см. Использование более длинных дыхательных трубок может привести к нарушениям работы сердца и легких.

Еще одной важной характеристикой, влияющей на дыхание, является диаметр трубки. При малом диаметре трубки не поступает достаточно воздуха, особенно если возникает необходимость выполнить какую-либо работу (например, быстро плыть), а при большом диаметре значительно увеличивается объем мертвого пространства, что также сильно затрудняет дыхание. Оптимальные значения диаметра трубки 18-20 мм. Использование нестандартной по длине или по диаметру трубки может привести к непроизвольной гипервентиляции.

При плавании в автономных дыхательных аппаратах основные затруднения при дыхании также связаны с повышением сопротивления вдоху и выдоху. Менее всего влияет на повышение сопротивления дыханию расстояние между так называемым центром давления и коробкой дыхательного автомата. «Центр давления» был установлен Джарреттом в 1965 г. Он находится на 19 см ниже и на 7 см сзади от яремной впадины. При разработке различных моделей дыхательных аппаратов его всегда учитывают и коробку дыхательного автомата размещают как можно ближе к этой точке. Вторым фактором, влияющим на повышение сопротивления дыханию, является объем дополнительного мертвого пространства. Особенно велик он в аппаратах с толстыми гофрированными трубками. Большую роль играет также суммарное сопротивление различных клапанов, мембран и пружин в системе понижения давления дыхательной смеси. И последним фактором является повышение плотности газа вследствие возрастания давления при увеличении глубины.

В современных моделях регуляторов конструкторы стремятся свести к минимуму эффекты повышения сопротивления дыханию, создавая так называемые сбалансированные дыхательные автоматы. Но у подводников-любителей до сих пор находится довольно много аппаратов старых моделей с повышенным сопротивлением дыханию. Такими аппаратами, в частности, являются легендарные АВМ-1 и АВМ-1м. Дыхание в этих аппаратах приводит к большим энерготратам, поэтому в них не рекомендуется выполнять тяжелую физическую работу и совершать длительные погружения на глубину свыше 20 м.

Оптимальным типом дыхания при плавании с автономным дыхательным аппаратом следует считать уреженное и углубленное дыхание. Рекомендуемая частота - 14-17 вдохов в минуту. При таком характере дыхания обеспечивается достаточный газообмен при минимальной работе дыхательных мышц, облегчается деятельность сердечно-сосудистой системы. Частое дыхание затрудняет работу сердца и ведет к его перегрузке.

Влияет на функционирование дыхательной системы и скорость погружения в глубину. При быстром повышении давления (компрессии) жизненная емкость легких уменьшается, при медленной - практически не изменяется. Снижение ЖЕЛ обусловлено несколькими причинами. Во-первых, при погружении в глубину для компенсации внешнего давления в легкие устремляется дополнительный объем крови и, по-видимому, при быстрой компрессии происходит пережатие некоторых бронхиол «отекшими» кровеносными сосудами; этот эффект сочетается с быстрым увеличением плотности газа, и в результате происходит закупорка воздуха в некоторых участках легких (возникают «воздушные ловушки »). «Воздушные ловушки » чрезвычайно опасны, так как значительно повышают риск возникновения баротравмы легких как при продолжении погружения, так и при всплытии, особенно если не соблюдается режим и скорость всплытия. Чаще всего такие «ловушки» образуются у водолазов, находящихся под водой в вертикальном положении. Существует еще один нюанс, связанный с вертикальным положением водолаза. Это неоднородность газообмена в вертикальном положении: под действием силы тяжести кровь поступает в нижние отделы легких, а газовая смесь скапливается в верхних, обедненных кровью. Если же водолаз находится под водой в горизонтальном положении лицом вниз, значительно, по сравнению с вертикальным его положением, увеличивается относительная величина альвеолярной вентиляции, улучшается газообмен и насыщение артериальной крови кислородом.

В период декомпрессии и некоторое время после нее ЖЕЛ также оказывается уменьшенной в связи с увеличенным притоком крови в легкие.

Отрицательно влияет на дыхательную систем у еще и тот факт, что воздух, поступающий из баллонов, обычно холодный и практически не содержит влаги. Вдыхание холодного газа способно вызвать нарушения дыхания, проявляющиеся дрожью дыхательных мышц, болями в грудной клетке, повышенной секрецией слизистых оболочек носа, трахеи и бронхов и затруднением акта дыхания. При плавании в холодной воде особенно обостряется проблема секреции слизи: затрудняются глотательные движения, необходимые для выравнивания давления в полости среднего уха. А из-за того, что поступающий воздух практически не содержит влаги, могут развиться раздражения слизистых глаз, носа, трахеи, бронхов. Усугубляющим фактором здесь является также охлаждение организма.

Дыхание в горах и под водой. Особенности дыхания в различных условиях Звук под водой

Свежие записи