4. Влияние недостатка кислорода на организм человека

Процентное содержание кислорода в атмосферном воздухе на всех высотах считается почти неизменным. Однако влияние ки­слорода на процесс дыхания на разных высотах различно, так как насыщение крови человека кислородом, как показано выше, зави­сит от его парциального давления в альвеолах легких.

Атмосферное давление с увеличением высоты падает, вместе с ним изменяется и парциальное давление кислорода. По формуле (10) можно определить значение парциального давления кислорода для различных высот. Результаты таких расчетов показаны на графике (рис. 7). На графике приведена также кривая измене­ния парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, по­лученная на основании физиологических исследований.

Рис. 7. Изменение парциального давления кислорода с высотой в

атмосфере и альвеолах легких

При уменьшении парциального давления кислорода процесс диффузии его в кровь через тонкие стенки альвеол затормажи­вается, насыщение крови кислородом происходит в недостаточной степени и наступает кислородное голодание.

Минимальным значением парциального давления кислорода в альвеолах легких, при котором кровь еще насыщается кислородом на 80÷85%, является давление в 47÷50 мм рт. ст. Из рис. 7 видно, что этому давлению соответствует высота 4,5 км; она яв­ляется физиологическим пределом высоты для полетов в открытой кабине самолета.

На высотах, больших 4,5 км, в организме человека происходят функциональные расстройства, связанные с кислородным голода­нием. Наиболее чувствительна к недостатку кислорода центральная нервная система.

Кислородное голодание в человеческом организме проявляется различно: появляется головная боль, сонливость, уменьшается бы­строта реакции; ухудшаются слух и зрение; нарушается пищеварение и ухудшается обмен веществ; возникает тоскливое настрое­ние, а иногда, наоборот, беспричинная веселость. Длительное ки­слородное голодание приводит к обмороку и в конечном итоге к смерти человека. Опасность усугубляется тем, что испытывающий кислородное голодание человек не чувствует его и чаще всего не осознает того тяжелого состояния, в котором он находится, до самого момента потери сознания. Поэтому высота в 4000−5000 м принята в авиации как граница, выше которой, безусловно, надо пользоваться кислородным прибором, невзирая на отсутствие не­приятных субъективных ощущений.

При добавлении к вдыхаемому воздуху чистого кислорода вос­станавливается нормальная жизнедеятельность организма и рабо­тоспособность человека повышается.

Питание кислородом на высоте обеспечивается специальным кислородным оборудованием, установленным на самолетах. Обыч­но кислород добавляют во вдыхаемый воздух с таким расчетом, чтобы парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляло 100 мм рт. ст. При этом для насыщения крови кисло­родом создаются условия, аналогичные тем, какие существуют на уровне моря, т.е. обеспечивается насыщение крови кислородом по­чти на 100%.

На всех высотах менее 8000−9000 м, где атмосферное давле­ние не падает ниже 200 мм рт. ст., можно для дыхания пользо­ваться не чистым кислородом, а смесью кислорода с воздухом. Объясняется это тем, что атмосферное давление на этих высотах обеспечивает достаточное парциальное давление кислорода в аль­веолярном воздухе. При полетах на высотах более 9000 м рекомен­дуется дышать чистым кислородом.

Высота 12 000 м является границей полетов с кислородным обо­рудованием в самолете с негерметизированной (открытой) каби­ной. На больших высотах дыхание даже чистым кислородом не мо­жет создать необходимого парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе, которое могло бы обеспечить переход ки­слорода из альвеолярного воздуха в кровь и, следовательно, защи­тить организм человека от кислородного голодания.

Поэтому принято максимальной высотностью кислородного при­бора с герметичной маской считать высоту 12 000÷13 000 м. На этой высоте значение парциального давления кислорода в альвео­лах легких достигает минимально допустимой величины. При ис­пользовании кислородного прибора с открытой (негерметичной) маской минимальное значение парциального давления кислорода соответствует меньшей высоте, порядка 10 000÷10 500 м, так как во время вдоха в маску попадает атмосферный воздух и процентное содержание кислорода во вдыхаемой смеси снижается. Таким об­разом, максимальная высота применения кислородных приборов с герметичной маской примерно на 2 км более максимальной вы­соты, на которой применяются приборы с открытой (негерметич­ной) маской.

Увеличение высотности кислородных приборов достигается соз­данием избыточного давления кислорода под маской. Избыточное давление кислорода предотвращает кислородное голодание в слу­чае негерметичности маски или шланга и уменьшает сопротивле­ние вдоху. При использовании компенсатора натяга в комплекте с кислородной маской избыточное давление обеспечивает герметич­ное прилегание маски к лицу, что является жизненно важным ус­ловием в высотном полете в случае разгерметизации кабины.