Вопросы на повторение к главе 5

Запишите ответы на соответствующем листе

1. Плотность вещества определяется как __________________________________________.

2. ____________________________ определенного вещества определяется как «вес единицы объема».

3. Материя может находиться в трех состояниях: ______________________________________________.

4. Теплоемкость – это количество тепла, необходимое, чтобы ______________________________________ определенное количество материи.

5. Давление обычно определяется как отношение между ____________, перпендикулярно действующей на определенную поверхность, и ___________________________________.

6. _________________________________ – это давление, оказываемое массой окружающего Землю воздуха.

7. Абсолютное давление равняется ___________________________ плюс _______________________________________.

8. Глубиномеры в действительности являются ________________________________.

9. __________________________________ объясняет, почему по мере погружения глубже под воду объем газа уменьшается, тогда как по мере всплытия они увеличиваются.

10. Закон ________________________ объясняет, почему баллоны, разогретые во время зарядки, теряют давление по мере охлаждения.

11. ______________________________ смеси газов равно сумме парциальных давлений ее компонентов.

12. _______________________________ отдельного газа из смеси определяется как давление, которое испытуемый газ оказывал бы, если бы он один занимал весь объем, занимаемый смесью.

13. Как мы видим, на глубине 70 метров парциальное давление кислорода достигло _________________________________________.

14. Закон Генри также имеет огромное значение для погружения под воду, поскольку он объясняет механизм, при помощи которого такой инертный газ, как азот (который, напомним, является компонентом воздуха), _________________________________ ____________________________.

15. Очевидным выводом из закона Архимеда будет то, что одно и то же тело при помещении его в разные жидкости (а точнее, в имеющие разный удельный вес), _______________________________________________________________.

16. Свет – это волновое явление: действительно, речь идет об ____________________ ___________________, схожих, например, с радиоволнами, от которых они значительно отличаются длиной волны (или частотой).

17. Отражение происходит, когда луч света, попадая на поверхность определенного тела, _____________________________________.

18. Преломление, напротив, – это явление, при котором луч, попадая на прозрачную поверхность, ____________________________________________________.

19. ___________________ происходит, когда, попав на любое тело, в том числе, на прозрачное, лучи света частично пропадают.

20. Звук также распространяется при помощи волн; однако, в отличие от света, который может распространяться и в ___________, звук нуждается в _______________________.

Глава 6 физиология погружения

содержание

панорама главы

Аппарат кровообращения

Кровеносная система

Проблемы, связанные с дыханием

Эффекты давления

Косвенные эффекты давления

ВОПРОСЫ НА ПОВТОРЕНИЕ

Ни при каких занятиях любым иным спортом, кроме подводного, наш организм не оказывается в столь чуждой и необычной среде. Различные физические условия подводной среды заставляют наш организм приспосабливаться, что приводит к некоторым физиологическим изменениям (физиология – это раздел науки, изучающий работу органов и аппаратов, составляющих живые организмы).

О некоторых из них подводник узнает немедленно, поскольку они затрагивают органы чувств (зрение, слух, термическую чувствительность); другие же, напротив, происходят внутри нашего организма, они очень сложны и в основном связаны с поведением газов, которыми мы дышим. Чтобы занятия этим видом спорта были безопасными, подводник должен иметь четкое представление об этих явлениях, а чтобы их можно было легче и быстрее понять, необходимы знания по физике, анатомии и физиологии.

Пример: Любой может управлять автомобилем, но, чтобы делать это, необходимо иметь представление о функциях различных его частей, более того, чтобы ездить, нужно хорошо знать дорожные знаки и правила дорожного движения (без выполнения этих требований велика вероятность несчастного случая).

Человеческое тело состоит из различных систем и аппаратов, каждый из которых имеет особую функцию, и все они тесно связаны между собой (система или аппарат состоит из совокупности органов, нацеленных на одну и ту же функцию).

Пример: пищеварительный аппарат образован совокупностью органов, отличающихся друг от друга (рот, пищевод, желудок, печень, кишечник и т.д.), но все вместе они служат одной цели – пищеварению).

Самыми важными системами и аппаратами являются: нервная, дыхательная, кровеносная, костно-мышечная системы.

Для подводника особый интерес представляют кровеносная и дыхательная системы.

аппарат кровообращения

Работу кровеносной системы можно заметить, обратив внимание на пульсацию, которая обусловлена проходом крови по артериям с постоянным ритмом, определяемым сокращениями сердца.

Кровеносная система состоит из сердца, артерий, вен и капилляров. Их функция заключается в том, чтобы заставлять кровь постоянно циркулировать в тканях тела, поставляя им и образующим их клеткам питательные вещества и кислород, необходимый для получения энергии, а также удалять шлаки.

Сердце

Сердце – это центральный орган кровеносной системы.

Это полая мышца, которая обладает способностью ритмично сокращаться, и работает в качестве втягивающей и выталкивающей помпы: оно втягивает кровь, которая постоянно поступает к нему по венам, и толкает ее к самым отдаленным участкам тела по артериям. Сердце находится в грудной полости между двух легких, задней поверхностью оно прилежит к диафрагме, которая отделяет его от брюшной полости.

У взрослого человека сердце весит около 250 грамм. Размером с кулак оно имеет форму перевернутой шишки. Когда его полости расслаблены, сердце вмещает чуть меньше полулитра крови.

Внутри сердца – четыре полости: две передних, называемых предсердиями, и две задних, называемых желудочками.

С продольной стороны мы различаем правое полусердие, состоящее из правого предсердия и правого желудочка, и левое полусердие, состоящее из левого предсердия и левого желудочка. Правая и левая полости не сообщаются между собой, тогда как каждое предсердие соединено с соответствующим желудочком предсердно-желудочковыми отверстиями, которые при сокращении желудочков закрываются односторонними створчатыми клапанами. Это означает, что кровь из предсердия поступает в желудочек, при наполнении которого клапан закрывается, предотвращая отток крови в предсердие во время сокращения желудочка.

В предсердия поступает кровь, возвращающаяся с периферии по венам, тогда как от каждого желудочка отходит артерия, по которой кровь поступает к периферии.

На входе в артерии имеется система клапанов, обеспечивающая проход крови из желудочка в артерию и предотвращающая обратный его ток (см. 6-1).

Кровеносные сосуды

Кровеносные сосуды, по которым кровь расходится от сердца к отдаленным частям тела, называются артериями; сосуды, по которым кровь течет обратно, от отдаленных тканей и органов к сердцу, называются венами.

Артерии, удаляясь от сердца, сильно разветвляются, одновременно уменьшаясь в диаметре и перестают называться артериолами. Затем они расходятся на еще более тонкие сосуды, называемые артериальными капиллярами, которые, в свою очередь, впадают в венозные капилляры, сходящиеся в вены более крупного диаметра.

Капилляры, таким образом, представляют собой отрезок, соединяющий две системы – артериальную и венозную.

Артерии

Артерии – это система каналов с эластичными стенками из мышечной ткани, которые направляют кровь, выбрасываемую из желудочков, и разносят ее к периферии по густой сети ответвлений.

От главного ствола расходятся вторичные сосуды, а от них – еще более тонкие и так далее, вследствие чего образуется густая микроскопическая сеть, охватывающая все ткани тела.

От сердца отходят две главные большие артерии:

1. От левого желудочка отходит аорта, с которой начинается большой круг кровообращения, по нему течет свежая, обогащенная кислородом кровь, которая разносится на периферию.

2. От правого желудочка отходит легочная артерия, дающая начало малому кругу кровообращения, по которому течет кровь, поступившая с периферии, которая должна распространиться по легким, чтобы отдать углекислый газ и обогатиться кислородом.

Волна крови, изгнанная сокращением желудочка в главные артерии, благодаря эластичности стенок сосудов движется, со скоростью 9 метров в секунду, далее в артериолах она постепенно замедляется до миллиметра в секунду, что позволяет произвести газообмен между кровью и клетками тканей.

Вены

Вены – это протоки, функция которых состоит в том, чтобы переносить кровь с периферийных участков тела к сердцу.

Вены берут начало в тканях в виде микроскопических протоков, по мере их продолжения венозные капилляры впадают друг в друга, образуя сосуды все большего диаметра, пока, наконец, не собираются в два больших ствола – верхнюю полую вену и нижнюю полую вену, которые впадают в сердце, а именно в правое предсердие. В нижнюю полую вену стягивается кровь, оттекающая от головы и шеи, а в верхнюю полую вену – кровь из остальной части тела.

Третья главная вена собирает кровь, оттекающую от легких, – это легочная вена; она впадает в левое предсердие, и через нее в сердце поступает кровь, обогащенная кислородом и очищенная от углекислого газа.

Следовательно, утверждение, что все вены несут венозную кровь, а все артерии – артериальную, т.е. богатую кислородом, является ошибочным. В действительности, как мы увидели, легочная артерия переносит бедную кислородом кровь (обычно называемую венозной), а легочная вена, напротив, переносит кровь, богатую кислородом (обычно называемую артериальной).

На самом деле, настоящее различие между артериями и венами заключается лишь в том, что по первым кровь движется от сердца к периферии, а по вторым – от периферии к сердцу.

Капилляры

Капилляры – это тончайшие микроскопические протоки, образующие сеть между артериолами и венулами.

Чтобы понять, какова протяженность сети, образованной капиллярами, достаточно представить себе, что общая площадь капилляров в человеке составляет около 6300 м².

Сердечный цикл

Работа сердца обеспечивается посредством двух различных стадий, которые постоянно следуют одна за другой. Речь идет о периоде сокращения, называемом систола, и периоде расслабления, называемом диастола.

Если рассматривать сердце в период диастолы, т.е. когда как предсердия, так и желудочки находятся в состоянии расслабления, в этот момент кровь, поступающая в сердце, входит в предсердия. По мере наполнения предсердий возникает разность давления между последними и пока еще пустыми желудочками. Клапаны предсердно-желудочковых отверстий под воздействием давления массы крови, содержащейся в предсердиях, открываются, и кровь проходит в желудочки, которые быстро наполняются. Одновременно предсердия сокращаются и проталкивают кровь в желудочки, которые, в свою очередь, переходят в стадию сокращения.

С увеличением давления в желудочках створчатые клапаны предсердно-желудочковых отверстий закрываются. Кровь, содержащаяся в желудочках, при их сокращении с усилием изгоняется в аорту и легочную артерию. На этом период сокращения или систола завершается, и начинается период расслабления. Другая кровь поступает в предсердия, и начинается новый цикл.

Обычно, если человек находится в состоянии покоя, сердце сокращается 72 раза (в среднем 68-76) и нагнетает 5 литров крови в минуту.

Это количество удваивается, когда начинается физическая активность. В случае тяжелой мышечной работы объем нагнетаемой сердцем крови значительно увеличивается, достигая значений более двадцати литров в минуту.

Большой и малый циклы кровообращения

Циркуляция крови производится посредством двух отдельных циклов кровообращения, которые, однако, имеют общую начальную и конечную точку – сердце.

Различают легочное кровообращение или малый цикл и общее кровообращение или большой цикл.

Малый цикл начинается в легочной артерии, которая, как мы знаем, отходит от правого желудочка, проходит в легкие, где делится на многочисленные сосуды, которые образуют тонкую сеть микроскопических артериол, обволакивающих стенки легочных альвеол. Затем кровь, обогатившись кислородом, по капиллярам проходит в венозные сосуды, которые в свою очередь собираются в легочную вену, впадающую в левое предсердие. После этого кровь через створчатый клапан проталкивается в левый желудочек, откуда начинается большой цикл. Из левого желудочка кровь попадает в аорту, из которой кровь распространяется во все части тела по протяженной сети артерий и артериол (см. 6-2).

Достигнув уровня тканей, артериальная кровь отдает питательные вещества и кислород, собирая одновременно переработанные вещества и газы. Затем кровь попадает в вены, которые направляют ее к сердцу, а именно, в правое предсердие, откуда через правый створчатый клапан проходит в правый желудочек и снова через легочную артерию направляется в малый цикл.

Кровь

Кровь – это жидкая ткань, циркулирующая во всех частях тела при помощи аппарата кровообращения. Она состоит из четырех основных компонентов:

• плазма (50%)

• красные кровяные тельца (45%)

• белые кровяные тельца (5%)

• тромбоциты

Плазма – это жидкость желтоватого цвета, состоящая на 93% из воды, которая переносит красные и белые кровяные тельца, а также многочисленные другие вещества, которые должны быть разнесены ко всем клеткам тела: соли, протеины, жиры, сахар, кроме того, такие особые протеины, как антитела, гормоны и некоторое количество растворенных газов.

Функция красных кровяных телец заключается в транспортировке кислорода.

Транспортировка кислорода становится возможной благодаря особому веществу, содержащемуся в красных кровяных тельцах, - гемоглобину, который обладает способностью прикреплять кислород.

Когда кровь обогащается кислородом, она приобретает красный цвет; когда содержание кислорода понижается, цвет крови становится темно-красным.

Углекислый газ переносится посредством различных механизмов; около половины его растворяется в плазме, а остальная часть в тканях соединяется с гемоглобином, после того, как он освобождается от кислорода. Достигнув легких, гемоглобин немедленно отдает углекислый газ и прикрепляет кислород.

У взрослого человека обычно бывает около 5 литров крови; каждый кубический сантиметр крови содержит около 5 миллионов красных кровяных телец.

дыхательная система

Дыхание – это важнейшая функция, посредством которой кровь, циркулирующая в организме, насыщается кислородом и одновременно освобождается от углекислого газа.

Органами, которые осуществляют этот газообмен, являются легкие.

Воздух поступает в легкие по верхним воздушным путям, к которым относятся носовые отверстия и полости, которые переходят в трахею – канал, разделяющийся в груди на две части. Главные бронхи входят, соответственно, один в правое легкое, а другой – в левое.

Человек имеет два легких, которые находятся в грудной полости, занимая ее практически полностью; каждое из них имеет форму усеченного конуса высотой около 20 см.

Правое легкое разделено двумя глубокими щелями на три доли, а левое легкое разделено одной щелью на две доли.

Бронхи, входящие в легкие, разделяются на более тонкие каналы (внутридольковые бронхи), которые, в свою очередь, продолжают разветвляться на еще более тонкие каналы (бронхиолы), заканчивающиеся респираторными бронхиолами и альвеолярными ходами. Эти ходы сообщаются с гроздями микроскопических пузырьков, называемыми легочными альвеолами.

Газообмен между кровью и вдыхаемым воздухом происходит на уровне альвеол.

По этой причине легочные артериальные сосуды точно следуют сети бронхов, всем их бесконечным разветвлениям, а достигая легочных альвеол, они образуют вокруг тончайшую сеть.

Если бы удалось развернуть все легочные альвеолы на одной плоскости, они бы заняли поверхность в 60-80 квадратных метров.

Стенки альвеолярных пузырьков очень тонкие, и содержащийся в них кислород, чтобы попасть в кровь, должен просто преодолеть тонкие стенки капилляров.

механизм дыхания

Дыхание состоит из двух различных действий: вдоха, при котором воздух входит в легкие, и выдоха, когда воздух выходит из легких.

Механика дыхания – это результат сочетания движений мышц грудной клетки и диафрагмы, которые своими ритмичными сокращениями и расслаблениями увеличивают и уменьшают объем грудной клетки.

Вдох определяется:

а) Сокращением межреберных мышц и обусловленным этим поднятием боков

б) Сокращением диафрагмы (мышцы в форме свода, которая является основанием грудной полости).

Поднятие боков и опускание диафрагмы приводят к увеличению объема грудной клетки (см. 6-4).

В соответствии с законом Бойля по мере увеличения объема грудной полости, давление в ней уменьшается, в результате чего, засасывается воздух снаружи.

При выдохе грудная клетка опускается, а диафрагма поднимается, объем грудной полости уменьшается, и, следовательно, определенное количество воздуха выталкивается из легких.

Подводнику полезно знать терминологию, которая используется для измерения емкости дыхательных путей и объемов содержащегося в них воздуха во время различных стадий дыхания.

Общая Емкость Легких – это все количество воздуха, которое может содержаться в верхних и нижних воздушных путях; она равняется 4-5 литрам.

Дыхательный Объем – количество воздуха, которое вводится и выводится из легких в течение одного дыхательного ритма. Он варьирует от 0,5 литра, когда дыхание происходит в состоянии покоя, и может достигать 2 литров, если его измерять при глубоком дыхании.

Остаточный Объем – объем воздуха, который остается в легких даже после максимального выдоха; обычно он равняется примерно 1-1,5 литрам.

Жизненная Емкость – максимальное количество воздуха, которое может поместиться в легких за один дыхательный акт. Ее можно измерить, выполнив максимально глубокий вдох, а затем выдохнув из легких как можно больше воздуха до остаточного объема.

Частота Дыхания – количество дыхательных актов за одну минуту. Обычно она варьирует от 10 до 20 в минуту.

Резервный Объем Вдоха – количество воздуха, которое можно с усилием вдохнуть в легкие после нормального вдоха.

Резервный Объем Выдоха – количество воздуха, которое можно с усилием выдохнуть из легких после нормального выдоха.

Мертвое Дыхательное Пространство – количество воздуха, которое не достигает альвеол и, следовательно, не участвует в легочном газообмене. К нему относится воздух, который остается во рту и других частях легочных путей после вдоха. Поэтому именно этот воздух первым удаляется при выдохе. Объем мертвого дыхательного пространства обычно составляет около трети дыхательного объема в состоянии отдыха.

Некоторые части подводного снаряжения, например, загубник или маска, по сути, представляют собой объемы, увеличивающие мертвое пространство и сокращающие дыхательный объем.

Воздух, которой во время вдоха достигает альвеол и участвует в газообмене, называется альвеолярным воздухом.

диффузия

К важным для дыхания составляющим воздуха относятся: кислород, азот и водяные пары. Последние служат для поддержания влажности слизистой оболочки воздушных путей. Кислород составляет 21% воздуха, а азот оставшиеся 79%; углекислый газ содержится в незначительном количестве – около 0,04%.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха заметно отличается в том, что касается процентного содержания кислорода и углекислого газа (таб. 1).

Газ	Вдыхаемый воздух	Выдыхаемый воздух
Азот	79,02%	79,2%
Кислород	20,94%	16,3%
Углекислый газ	0,04%	4,5%

Разница в составе объясняется газообменом, который происходит в альвеолах; действительно, часть кислорода проходит через альвеолы в кровь, и такое же количество углекислого газа проходит из крови в грозди альвеол.

Что касается азота, можно заметить небольшое увеличение его процентного содержания в выдыхаемом воздухе. Эта разница не реальна, а просто связана с изменением пропорций кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе.

На деле атмосферный азот не участвует ни в каких химических реакциях в организме, а при дыхании служит лишь для разбавления кислорода.

Однако этот газ обычно растворяется в крови и также поглощается всем тканями, особенно жировыми, но никогда не вступает во взаимодействие ни с каким компонентом.

Но как же происходит газообмен на легочном уровне?

Мы знаем, что атмосферное давление на уровне моря равняется 760 мм ртутного столба. Давление воздуха – это ни что иное, как сумма парциальных давлений каждого из составляющих его газов, а парциальное давление каждого газа равняется его процентному содержанию в смеси.

Известно также, что газ старается перейти из места с большим давлением в место с меньшим давлением, пока разница в давлении не будет выровнена.

Кровь, циркулирующая в капиллярах, оплетающих стенки легочных альвеол, практически соприкасается с воздухом, содержащимся в альвеолах; она достигла легких по легочным артериям и содержит мало кислорода, поскольку прибыла от тканей организма, где она отдала кислород и насытилась углекислым газом. В этой крови парциальное давление кислорода равняется 40 мм рт. ст., а парциальное давление углекислого газа – 46 мм рт. ст. (таб. 1).

В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода составляет 100 мм рт. ст., тогда как парциальное давление углекислого газа практически равно нулю.

Чтобы выровнять разницу в давлении, образуется поток, по которому определенное количество кислорода перейдет из альвеол в кровь, а определенное количество углекислого газа из крови перенесется в альвеолярный воздух.

На уровне тканей тела происходит аналогичный процесс, но в обратном направлении: кровь, поступившая из легких и обогащенная кислородом, вступит в контакт с клетками и жидкостью тканей, насыщенных углекислым газом и обедненных кислородом, поскольку последний был быстро потреблен.

Произойдет диффузия газов в двух направлениях; в данном случае кислород перейдет из крови к клеткам, а углекислый газ – из клеток в кровь. В этот момент кровь теряет характеристики артериальной и становится венозной, затем она возвращается к легким, чтобы вновь обогатиться кислородом.

стимуляция дыхания

Мы можем по собственной воле изменять ритм и интенсивность дыхательных актов; например, можем задержать дыхание или выполнять глубокие вдохи и выдохи. Это доказывает, что дыхательная функция частично находится под контролем нашей воли.

Однако мы продолжаем дышать, даже когда находимся в бессознательном состоянии, например, когда спим.

Импульсы, гарантирующие дыхательную автономию, исходят из нервного центра, находящегося в головном мозге, называемом дыхательным центром, который по нервам посылает постоянные сигналы к дыхательным мышцам (мышцы грудной клетки, диафрагма).

Дыхательные центры работают при помощи очень точного химического механизма. Кровь, проходящая через дыхательный центр, анализируется на содержание углекислого газа, и когда выявляется даже небольшое увеличение содержания углекислого газа относительно нормальных показателей, этот центр приходит в действие для устранения избытка газа, заставляя увеличивать интенсивность и амплитуду дыхательных движений.

По этой причине невозможно задерживать дыхание, дольше определенного промежутка времени.

Это также объясняет, почему потребность дышать сохраняется, даже после выполнения относительно глубоких вдохов и выдохов, т.е. когда содержание углекислого газа в крови опускается ниже нормы.

проблемы, связанные с дыханием

гипоксия (кислородное голодание)

Парциальное давление кислорода в артериальной крови обычно постоянно и равняется 80-90 мм рт. ст., если это значение понижается ниже 60 мм рт. ст., появляются нарушения, свидетельствующие о состоянии гипоксии. Эти нарушения практически полностью обусловлены изменениями в нервных клетках мозга, которые не переносят чрезмерного понижения парциального давления кислорода относительно нормальных показателей более чем на несколько минут.

Причины, вызывающие кислородное голодание, могут быть разными:

1. Обструкция дыхательных путей

2. Недостаточное количество кислорода в смеси вдыхаемого воздуха

3. Заболевания легких, крови или кровеносной системы, препятствующие нормальному растворению или распределению кислорода

4. Интоксикация веществами, которые включаются в газообмен и мешают транспортировке кислорода.

В драматических ситуациях, например, при утрате источника воздуха или блокировке дыхательных путей, подводник должен немедленно узнать о проблеме и постараться быстро разрешить ее. В таких случаях, действительно, может быстро развиться гипоксия и за короткое время привести к потере сознания.

В других случаях гипоксия может развиваться медленно и коварно, так что подводник этого не заметит.

Поскольку мозг –это первый орган, который повреждается при кислородном голодании, начальные симптомы гипоксии схожи с алкогольной интоксикацией: ложное ощущение безопасности, состояние эйфории, затем происходит потеря сознания. Если кислородное голодание продолжается, может произойти остановка сердца.

Сначала организм пытается привести в действие механизмы, нацеленные на устранение гипоксии посредством:

1. Учащения сердечного ритма

2. Увеличения кровяного давления

3. Учащения дыхания.

Гипоксия должна быть устранена посредством:

1. Освобождения дыхательных путей

2. Подачи кислорода

3. Если необходимо, проведением реанимационных действий.

Если произошла потеря сознания без остановки сердца, к пострадавшему обычно возвращается сознание, как только устраняется причина, вызвавшая кислородное голодание. Если у пострадавшего остановилось дыхание и/или сердце, и реанимация была проведена вовремя, обычно происходит немедленное и полное восстановление жизнеобеспечивающих функций; если же, напротив, реанимация была запоздавшей или неэффективной, может произойти необратимое повреждение мозга или наступить смерть.

гиперкапния

Углекислый газ – это один из продуктов метаболизма в нашем организме, поэтому он производится постоянно и должен быстро удаляться через дыхание. Нормальное содержание углекислого газа в крови составляет 40 мм рт. ст., в венозной крови – 46 мм рт. ст.; эти значения показывают разницу между производством и удалением.

Увеличение парциального давления углекислого газа до значений, превышающих нормальное для нашего тела, обуславливает состояние гиперкапнии, вызывающее нарушения, о которых подводник должен знать.

В течение погружения могут возникать различные ситуации, способные привести к гиперкапнии; подводник должен знать и избегать их, поскольку последствия гиперкапнии могут перерасти в серьезные проблемы.

Причины гиперкапнии у подводника обычно связаны с неправильной вентиляцией из-за:

1. Затруднения движения дыхательных мышц, например, из-за слишком узкого в груди гидрокостюма или компенсатора

2. Повышения плотности вдыхаемого воздуха из-за слишком большой глубины

3. Неисправного регулятора, который создает чрезмерное сопротивление проходу воздуха

4. Одышки, вызванной чрезмерными усилиями или паникой

5. Произвольной гипервентиляцией во время погружения (продолжительной задержкой дыхания между одним дыхательным актом и другим).

У подводника, погружающегося с задержкой дыхания, гиперкапния может быть обусловлена:

1. Увеличением мертвого дыхательного пространства, например, использованием неподходящей дыхательной трубки (слишком длинной и узкой)

2. Частыми погружениями с задержкой дыхания без надлежащей вентиляции между ними.

Последствия гиперкапнии:

1. Одышка (увеличение СО₂ стимулирует дыхание)

2. Тахикардия (учащение сердечного ритма)

3. Головная боль (которая из легкой может перерасти в сильную в зависимости от степени увеличения СО₂)

4. Ощущение легкости в голове и головокружения

5. Жжение в глазах

6. Спутанность мыслей, вплоть до бессознательного состояния

Лечение:

В случае если причина связана со снаряжением, при первых симптомах нужно вернуться на поверхность, объяснив напарнику свою проблему и соблюдая скорость всплытия. От остальной части погружения необходимо отказаться, а при последующем погружении нужно избегать использования того же снаряжения, что вызвало проблемы.

В случае большой глубины (свыше допустимых ограничений) следует всплыть до разрешенных значений и становиться на несколько минут.

В случае одышки из-за чрезмерных усилий или состояния паники нужно остановиться, отдохнуть, стараясь правильно дышать.

Необходимо помнить, что под водой нужно дышать нормально и избегать выполнения гипервентиляции или произвольной задержки дыхания.

В случае если во время погружений будут проявляться симптомы гиперкапнии, и вы не сможете определить их причину, посоветуйтесь с врачом-специалистом.

гипервентиляция

Гипервентиляция состоит в произвольном выполнении серии частых дыхательных актов с глубокими вдохами и выдохами. Этот прием распространен среди подводников, занимающихся погружениями с задержкой дыхания, и применяется для снижения парциального давления углекислого газа в крови до значений, ниже нормальных, и для продления времени задержки дыхания под водой.

Однако применять гипервентиляцию для этой цели не рекомендуется; как мы знаем, дыхательный ритм регулирует уровень СО₂, и когда он повышается, возникает настойчивое побуждение к дыханию, заставляющее подводника подняться на поверхность.

Чрезмерное понижение уровня углекислого газа посредством гипервентиляции – это рискованный прием, поскольку продление погружения с задержкой дыхания может привести к состоянию гипоксии у подводника еще до того, как возникнет потребность в дыхании.

В действительности во время спуска и пребывания на дне кислород постепенно потребляется, но из-за воздействия гидростатического давления его парциальное давление в легких и в крови остается достаточно высоким, чтобы удовлетворять потребности организма.

Проблема возникает на этапе всплытия, когда уменьшение гидростатического давления приводит к быстрому падению парциального давления кислорода и потере сознания.

У ныряльщика с аквалангом может начаться непроизвольная гипервентиляция, которая обычно обуславливается состоянием волнения или паники. В этих случаях дыхание становится частым, но неэффективным, что приводит к состоянию гиперкапнии.

отравление окисью углерода (угарным газом)

Окись углерода – это газ, производимый в процессе сгорания многих веществ и материалов (дерева, топлива и т.д.). Если его вдохнуть даже в небольшом количестве, он оказывается заметно токсичным для человеческого организма, поскольку прикрепляется к гемоглобину прочнее, чем кислород; склонность к присоединению гемоглобина (сродство) у угарного газа в 200 раз больше, чем у кислорода.

Если определенное количество угарного газа прикрепляется к гемоглобину, то последний отбирается у кислорода, что приводит к состоянию гипоксии.

У подводников отравление угарным газом может возникнуть только в случае, когда воздух в баллоне отравлен. Это может произойти, если забор воздуха компрессором для зарядки баллонов производился в месте с высокой концентрацией угарного газа (у дороги с интенсивным движением автотранспорта), а также когда используются неисправные компрессоры или компрессоры с несоответствующими фильтрами очистки воздуха.

Симптомы отравления угарным газом разнятся в зависимости от степени интоксикации. Легкое отравление характеризуется тошнотой, рвотой, головной болью. В серьезных случаях может возникнуть тяжелая гипоксия с потерей сознания.

Лечение: при легкой форме отравления нужно предоставить 100% кислород. При тяжелой форме необходимо провести лечение кислородом в барокамере.

легочная липоидея

Легочная липоидея возникает при дыхании воздухом, загрязненным маслом. Это обычно происходит, когда воздушные фильтры в компрессоре не были должным образом проверены и очищены, как следствие, масло оказывается сжатым вместе с воздухом в баллоне. Пострадавшим от легочной липоидеи необходима немедленной помощь в больнице.

На деле легочная липоидея вызывает дыхательную недостаточность, обусловленную тем фактом, что масло, наслаиваясь на стенки альвеол, препятствуют газообмену и диффузии вдыхаемых газов.

эффекты давления

Как мы уже обсуждали в предыдущей главе, во время погружения тело подводника испытывает давление, превышающее атмосферное.

Перепады давления, которым подвергается человеческий организм на глубине, оказывают на него воздействие, которое можно разделить на:

• эффекты, проявляющиеся во время спуска и вызванные увеличением гидростатического давления.

• эффекты, проявляющиеся во время всплытия, вызванные уменьшением гидростатического давления.

во время спуска

Во время спуска из-за увеличения давления окружающей среды все наше тело подвергается сжатию. Ткани, образующие человеческое тело, в основном состоят из жидкости и кости и, следовательно, могут считаться несжимаемыми. Однако в нашем теле также существуют полости, заполненные воздухом, давление которого необходимо будет уравнять с давлением окружающей среды. По мере спуска на глубину нужно выполнять такие действия, которые сделают возможным приток воздуха в эти полости для компенсации изменения внешнего давления. Если этого не делать, рассматриваемые органы и анатомические структуры могут получить повреждения (баротравмы) из-за разницы в давлении.

УХО

Ухо по своему анатомическому строению –самый открытый орган, и оно особенно чувствительно к эффектам перепадов давления во время погружения. Прежде чем описать приемы для компенсации давления в полостях, относящихся к органу слуха, мы изложим некоторые вопросы анатомии, которые помогут лучше разобраться в проблеме.

Ухо можно разделить на три основные части: наружное, среднее и внутреннее ухо (см. 6-5).

Наружное ухо состоит из ушной раковины, которая благодаря своей вогнутой форме выполняет функцию собирания звуков и препровождения их в ушной канал. Этот канал по несколько извилистому пути ведет внутрь, где его окончание закрыто барабанной перепонкой.

Барабанная перепонка – это очень тонкая и эластичная мембрана округлой формы диаметром около 1 см, которая разделяет внешнее и среднее ухо. Ее функция заключается в усилении акустических вибраций.

Среднее ухо образовано маленькой костной полостью, содержащей три маленькие косточки: молоточек, стремечко и наковальню. Первая соединена с барабанной перепонкой. Косточки улавливают вибрации, поступающие из наружного уха, и через отверстие, называемое овальным окном, передают их во внутреннее ухо, которое является собственно слуховым анализатором.

В нижней части среднего уха берет начало канал, называемый Евстахиевой трубой, связанный с полостью глотки; он обеспечивает постоянное равновесие давления в среднем ухе и давления окружающей среды.

Внутреннее ухо также состоит из небольшой полости, содержащей очень сложные структуры, и улитки, имеющей функцию передачи звука акустическому нерву и, следовательно, в главный центр слухового аппарата. Кроме того, оно содержит вестибулярный аппарат и полукружные каналы, которые являются органами, способствующими чувству равновесия и ориентирования тела.

Во время погружения ушные полости компенсируются путем добавления в них воздуха через Евстахиевы трубы.

Было описано много способов для компенсации ушей, однако самым распространенным является прием Вальсальва, суть которого заключается в том, чтобы выполнить сильный выдох, держа нос и рот закрытыми. На деле мы выполняем те же действия, что и при высмаркивании носа, но во время приема Вальсальва нос остается закрытым, чтобы предотвратить выход воздуха наружу. Таким образом, увеличивается давление в глоточных и носовых полостях, что вызывает открывание Евстахиевых труб, позволяющих воздуху поступать в полости уха.

Во время спуска для облегчения компенсации лучше не дожидаться, когда давление увеличится до такой степени, что вызовет прогиб барабанной перепонки, который сначала замечается подводником как неприятное ощущение, а затем как острая боль в ушах.

Если пытаться компенсировать только при возникновении болезненных ощущений, это может оказаться затруднительным и вредным.

Образующееся в проходах разряжение заставляет кровь приливать к покрывающей их слизистой оболочке, в результате чего она набухает и мешает попыткам компенсации.

Каждый раз, когда во время простудных заболеваний набухает слизистая оболочка, погружаться не рекомендуется, а именно, при насморке, рините или отите.

В этих случаях действия для компенсации также могут оказаться весьма затруднительными или неэффективными.

Если компенсация выполняется с большим усилием, возникает риск разрыва барабанной перепонки; в легких случаях она чаще всего заживает в течение несколько дней, но могут возникнуть и более серьезные повреждения структур среднего и внутреннего уха, которые защищаются барабанной перепонкой.

Разрыв барабанной перепонки и последующее проникновение холодной воды в среднее ухо вызывают не только боль, но и головокружение, тошноту, рвоту и дезориентацию.

ПАЗУХИ

Пазухи – это полости в костях лица, они покрыты слизистой оболочкой и сообщаются с носовыми полостями по многочисленным каналам (см. 6-6).

Компенсация пазух лица в нормальных условиях не вызывает проблем, поскольку благодаря прямому сообщению с верхними воздушными путями выравнивание с внешним давлением происходит автоматически.

Подводник, однако, должен быть осторожен в случаях набухания слизистой оболочки, вызванного простудными процессами (насморк); начинающееся при этом обильное выделение слизи, может вызвать непроходимость каналов, связующих носовые полости, и затруднить компенсацию во время спуска. Если увеличение внешнего давления не уравнивается путем добавления воздуха, в пазухах создается разряжение, которое оказывает всасывающее воздействие на слизистую, вызывая приток крови в капилляры. Отсюда возникает набухание слизистой оболочки, вплоть до сильной боли, к которой зачастую присоединяется разрыв капилляров и носовое кровотечение.

ЗУБЫ

Может случиться, хотя и редко, что маленький пузырек воздуха, находящийся внутри кариеса или под плохо поставленной пломбой, из-за увеличения давления может сдавить пульпу зуба, вызвав боль.

МАСКА

Маска может считаться искусственной полостью, соединенной с верхними воздушными путями; и в связи с этим во время спуска давление в ней должно компенсироваться путем добавления воздуха через нос. В противном случае при увеличении гидростатического давления в маске создастся разряжение, и она будет вести себя по отношению к лицу как присоска. Это вызовет приток крови к глазным яблокам, в носовые полости и капилляры кожи, покрытой маской, образуя кровоподтеки и разрыв сосудов.

Травма от присасывания – редкий случай, она бывает лишь у малоопытных подводников в состоянии сильного волнения.

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ГИДРОКОСТЮМ

Во время спуска из-за увеличения гидростатического давления пространство между «сухим» гидрокостюмом и поверхностью тела подвергаются сжатию. В такой ситуации слишком сильно прилегающий к телу подводника гидрокостюм, может затруднить свободу движений.

Этого можно избежать, добавив воздух в гидрокостюм через шланг низкого давления, соединенный с баллоном.

во время всплытия

Во время всплытия уменьшение гидростатического давления приводит к увеличению объема воздуха (закон Бойля), находящегося в полостях тела и снаряжения. Следовательно, возникает необходимость, чтобы и на этом этапе произошло выравнивание давления воздуха, находящегося в воздушных полостях, с внешним давлением, путем выпускания излишнего объема воздуха по мере его расширения.

В большинстве воздушных пространств, таких как маска, пазухи и ухо, в нормальных условиях выравнивание давления происходит автоматически, поскольку воздух может свободно выходить. Другие воздушные пространства, такие как легкие и компенсатор, нуждаются в контроле со стороны подводника.

ЛЕГКИЕ

Регулятор позволяет подводнику дышать на различной глубине, всегда поставляя в легкие воздух под давлением, равным внешнему. Это, естественно, происходит и при всплытии, если подводник дышит регулярно, не делая продолжительных пауз.

Задержка дыхания во время всплытия может привести к серьезным повреждениям легких из-за перерастяжения, известным также как баротравма легких или синдром избыточного давления в легких.

Этот вопрос далее будет рассмотрен подробнее.

УХО

Во время всплытия в нормальных условиях компенсация давления в ушах происходит автоматически. По мере расширения воздух выйдет через Евстахиевы трубы.

Однако у людей, которые погружаются, не смотря на простудные процессы в верхних воздушных путях, может случиться так, что воспаление слизистой оболочки или образование слизи перекроет Евстахиевы трубы, что не позволит воздуху свободно выходить. Расширяясь, воздух вызывает увеличение давления на среднее ухо и выгибание барабанной перепонки, причиняя боль.

В случае появления боли в ухе на этапе всплытия рекомендуется вновь опуститься на несколько метров, пока она не пропадет, а затем медленно всплывать. Может оказаться полезным выполнение приемов компенсации, которые поспособствуют открытию проходов.

ПАЗУХИ

Как и в среднем ухе, давление в пазухах уравнивается посредством свободного выхода воздуха в течение всплытия. Однако в случаях, когда проходы, сообщающиеся с носовыми полостями, оказываются перекрыты из-за слизи или воспаления слизистой оболочки по уже описанным при рассмотрении процессов, происходящих в ухе, причинам, могут возникнуть затруднения для выхода избыточного воздуха. В таких ситуациях также рекомендуется опуститься на несколько метров, чтобы исчезла боль, а затем вновь попробовать медленно подниматься.

КОМПЕНСАТОР И ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ ГИДРОКОСТЮМ

Воздух, находящийся в компенсаторе и в водонепроницаемом гидрокостюме, во время всплытия также начинает расширяться из-за понижения гидростатического давления, его объем увеличится и будет придавать подводнику все более положительный импульс.

Эта ситуация должна контролироваться посредством правильного стравливания воздуха, выполняемого через специальные механизмы, которыми оснащены как компенсатор, так и водонепроницаемый гидрокостюм.

Если своевременно не стравливать воздух, это приведет к неконтролируемому всплытию с возможными тяжелыми последствиями (баротравма легких, декомпрессионное заболевание), о которых мы поговорим в последующих разделах.

Следовательно, важно устранить это опасность, поддерживая во время всплытия нейтральную плавучесть, путем стравливания избыточного объема воздуха.

В случае использования водонепроницаемого гидрокостюма рекомендуется пройти специальное обучение, чтобы научиться правильно с ним обращаться.

ПОВРЕЖДЕНИЯ ОТ БАРОТРАВМЫ ЛЕГКИХ (ПЕРЕРАСТЯЖЕНИЕ ЛЕГКИХ)

Баротравма легких во время всплытия является одним из наиболее серьезных несчастных случаев, которые могут произойти при погружениях с аквалангом.

Она может быть вызвана, как мы ранее заметили, продолжительной задержкой воздуха в легких во время всплытия.

Мы знаем, что объем легких примерно равен 5 литрам, и учитывая, что всплытие с глубины 10 метров влечет за собой изменение давления с 2 Атм до 1 Атм, делаем вывод, что у подводника, всплывающего с глубины 10 метров, не выдыхая, объем легких с 5 литров увеличится до 10.

Это приведет к разрыву легочной ткани с тяжелейшими последствиями.

Последствия баротравмы легких могут быть различными; в зависимости от тяжести различают:

• Повреждения легочных тканей

• Средостеническая эмфизема

• Пневмоторакс

• Газовая эмболия (артериальный эмболизм)

Повреждения легочных тканей

В этих случаях после всплытия изо рта подводника резко вырывается определенное количество воздуха, после чего появляется затруднение дыхания (одышка), кашель, выделение крови изо рта. Тяжесть этих нарушений зависит от степени повреждения легочной ткани.

Лечение:

Необходимо транспортировать пострадавшего в больницу для проверки и оценки степени повреждений. Во время пути – предоставить 100% кислород не под давлением (давление может причинить еще больший вред легким), который ускорит удаление возможно образовавшихся пузырьков воздуха в легочной ткани.

Средостеническая эмфизема

Возникает, когда после разрыва легочных альвеол, воздух из легочной ткани проходит в ткани средостения (средостение – это анатомическая область, к которой относятся ткани, заполняющие пространство в центре грудной полости, т.е. между двумя легкими, сердцем, трахеей, пищеводом) (см. 6-7).

Симптомы могут появиться немедленно или по прошествии часов после погружения.

К ним относятся: изменение голоса, ощущение переполнения в горле, затруднение дыхания, потеря сознания. Часто возникает подкожная эмфизема, характеризующаяся наличием пузырьков воздуха под кожей на нижней части горла или на верхней части груди.

Лечение:

Лечение таких случаев может не носить срочный характер. Однако необходима транспортировка пострадавшего в больницу, чтобы исключить газовую эмболию и/или пневмоторакс.

Лечение варьирует в зависимости от тяжести эмфиземы. В легких случаях будет полезно предоставить 100% кислород через маску не под давлением, чтобы ускорить удаление азота из эмфиземных областей.

Если симптомы тяжелые, потребуется рикомпрессия в барокамере.

Пневмоторакс

Возникает, когда плевра (тонкий слой ткани, покрывающий верхнюю поверхность легких) разрывается вследствие разрыва легкого, воздух проходит в грудную полость и происходит коллапс легкого (см. 6-8).

Симптомы пневмоторакса проявляются немедленно и характеризуются болью в груди и затруднением дыхания (одышкой).

Лечение:

Пострадавший должен быть перевезен в больницу, во время транспортировки полезно предоставить 100% кислород не под давлением.

В легких случаях пневмоторакс может пройти сам, при этом важен отдых в постели.

В более тяжелых случаях может понадобиться рикомпрессия в барокамере и удаление воздуха из грудной полости с помощью дренажного устройства.

Воздушная эмболия

Это самое серьезное последствие баротравмы легких.

Она обусловлена проникновением пузырьков воздуха в разорванные легочные сосуды. Проходя по ним к сердцу (в левое предсердие), они попадают в систему общего кровообращения в форме скопления газов, вызывая закупорку пораженных артерий. Самые тяжелые последствия возникают, когда пузырьки газа достигают сердечных сосудов (коронарных артерий), поскольку они могут вызывать инфаркт сердца, или когда они поражают сосуды мозга, приводя к серьезным нервным нарушениям (см. 6-9).

Симптомы газовой эмболии мозга проявляются через несколько минут после погружения, они носят внезапный и драматичный характер. Наиболее частыми из них являются:

• Потеря сознания

• Паралич

• Потеря чувствительности

• Нарушения зрения

• Шок

Лечение:

Пострадавшего нужно своевременно перевезти в специализированную больницу; во время транспортировки будет полезно предоставить 100% кислород не под давлением через маску, чтобы улучшить насыщение кислородом пораженных тканей и ускорить растворение пузырьков газа, закупоривших сосуды.

косвенное воздействие давления

Другие крайне важные эффекты давления, о которых подводник должен обязательно узнать и помнить, связаны с поведением азота в нашем теле, когда мы вдыхаем его на глубине как основной компонент воздуха.

На деле азот решительно ограничивает глубину и время пребывания под водой. Недостаток знаний или несоблюдение правил, продиктованных поглощением и удалением этого газа из нашего тела, являются основной причиной декомпрессионного заболевания.

поглощение и сатурация

В предыдущем разделе с помощью закона Генри мы увидели, что газ, оказывающий давление на жидкость, растворяется в ней до тех пор, пока не достигнет в этой жидкости такого же давления, которое он оказывает на нее снаружи. В тот момент, когда газ в жидкости достигает того же давления, что и снаружи, жидкость будет насыщена данным газом под данным давлением. Количество газа и скорость, с которой он растворяется, зависит от его свойств и от свойств поглощающей жидкости.

Если давление, оказываемое газом на жидкость, падает, приобретая меньшее значение, чем давление газа, растворенного в жидкости, начнется обратный процесс (десатурация), и определенное количество газа освободится из жидкости, чтобы вновь возникло равновесие. Время сатурации и десатурации будет равным при одинаковых условиях концентрации и давления.

Скорость сатурации определенного газа для определенной жидкости всегда постоянна. Например, время сатурации и десатурации азота в любых тканях нашего организма будет постоянной на любой глубине.

В соответствии с этим принципом каждая ткань имеет определенную способность поглощать азот, и эта способность согласно закону Генри увеличивается с увеличением давления. Следовательно, чтобы за одно и то же время растворилось большее количество азота, должна увеличиться скорость его поглощения.

Например, предположим, что продолжительность сатурации в определенной ткани была одинаковой, как на 10 метрах, так и на 40 метрах, однако в этом случае количество азота, который раствориться в ткани на 40 метрах, будет в три раза больше, чем на 10 метрах. Иными словами, на 40 метрах количество азота, которое за определенный отрезок времени растворится в ткани, будет в три раза больше, чем то количество, что раствориться на 10 метрах.

В нашем случае рассматриваемый газ – это воздух, т.е. смесь газов, из чего, в соответствии с законом Дальтона, вытекает, что количество газа, которое растворится в жидкости, зависит от парциального давления каждого газа, т.е. от его концентрации в смеси, а также от сродства, которое каждый из этих газов имеет с растворяющей жидкостью.

Каждый газ, входящий в смесь, растворится или вернется в газообразное состояние не зависимо от других газов, составляющих смесь.

Состав воздуха, как мы уже говорили, значительно варьирует в том, что касается концентрации кислорода и углекислого газа, в зависимости от того, рассматриваем мы вдыхаемый, альвеолярный или выдыхаемый воздух.

Концентрация этих двух газов в альвеолярном воздухе и в выдыхаемом воздухе зависит от метаболической деятельности организма. Азот не участвует ни в каких химических реакциях в организме, и при дыхании служит лишь для разбавления кислорода, однако он растворяется в крови и поглощается всеми тканями.

растворение азота

По законам Генри и Дальтона в условиях атмосферного давления на уровне моря тело человека содержит около 1 литра азота, растворенного в различных тканях его организма, которые, следовательно, насыщены азотом и содержат его в максимальном количестве, возможном при существующем парциальном давлении азота в воздухе на уровне моря.

Если человек опустится на глубину 10 метров, он будет вдыхать воздух под давлением 2 Атм. Теоретически, если он проведет на такой глубине все время, необходимое для завершения процесса сатурации азота при таком давлении, в тканях его тела растворится еще один литр азота.

Если подводник опустится на 20 метров, вместо 10, он будет дышать воздухом под давлением 3 Атм. В этом случае достижение нового равновесия сатурации произойдет при поглощении 2 литров азота, и так далее. Это, безусловно, теоретические рассуждения, поскольку на процесс сатурации азота в нашем организме уходит 24 часа. Как уже упоминалось, различные ткани нашего тела имеют различную скорость сатурации, на которую влияет как степень сродства с азотом, так и процент содержания воды, а также количество проходящих через эти ткани сосудов и, следовательно, степень снабжения кровью. В настоящее время было установлено 16 различных видов тканей с различной скоростью сатурации; самую большую скорость имеет кровь, и самую низкую – жир.

График кривой поглощения газа у всех тканей следует экспоненциальному закону, это означает, что сначала наблюдается быстрое поглощение, примерно до половины емкости ткани, а для завершения процесса сатурации требуется намного более продолжительный срок. Именно поэтому по окончании наших погружений мы предпочитаем обращаться не к времени сатурации, а к времени полсатурации (или half time), т.е. ко времени, которое у определенной ткани уходит на 50% сатурацию. Чтобы лучше разобраться в понятии полсатурация, рассмотрим ткань, время полсатурации которой 100 минут, т.е. понадобится 100 минут, чтобы поглотить 50% газа от того объема, который она может вместить; еще через 100 минут она поглотит половину от 50% и будет насыщена на 75%, и так далее. Чтобы произошла полная сатурация, потребуется еще 5 таких же периодов. На деле требуется 7 полупериодов, чтобы произошла полная сатурация ткани.

Например, время сатурации жирной ткани составляет около 24 часов, тогда как время полсатурации – около 4 часов.

удаление азота

Рассмотрим теперь подводника, который провел определенное время в погружении на заданной глубине, дыша воздухом; как мы знаем, определенное количество азота растворится в его тканях.

Когда подводник начнет всплывать, поглощенный азот перейдет из тканей в кровь, из которой будет удален посредством дыхания.

Действительно, во время всплытия при уменьшении внешнего давления, частички газа, растворенные в жидкостях тканей, устремятся туда, где давление азота меньше, т.е. в кровь и легкие.

Если внешнее давление уменьшается достаточно медленно, азот будет перемещаться из тканей в кровь в молекулярной форме или в форме микроскопических пузырьков, которые будут быстро удалены из легких посредством дыхания. Если всплытие происходит слишком быстро, возникнет бóльшая разница между давлением азота в тканях и в альвеолах. Как следствие, большее количество азота быстрее перейдет в газообразное состояние в крови и в жидкостях тканей, создав ситуацию перенасыщения. Тогда кровь уже не сможет удалять через легкие избыточное количество газа по мере его поступления; вследствие чего, молекулы и микроскопические пузырьки азота будут скапливаться во все больших количествах, образуя все более крупные пузырьки, способные перекрыть кровеносные сосуды. Затруднение кровообращения препятствует удалению азота из пораженных участков тела, а приток продолжающего высвобождаться азота, еще больше ухудшает ситуацию.

Путем практики и физиологических исследований было установлено, что человеческий организм может выдерживать определенное количество избыточного азота, при этом тот не образует пузырьков газа, симптоматически заметных. Это позволяет подводнику постепенно всплывать с глубины, и избыточный газ не станет причиной декомпрессионного заболевания.

С помощью этих исследования удалось установить, что, поддерживая отношение перенасыщения 2:1, можно совершать погружения, не прибегая к декомпрессионным остановкам. Путем обобщения времени полсатурации различных тканей, чтобы при этом для каждой из них поддерживалось безопасное отношение давления, была разработана кривая, называемая Кривая безопасности, которая обозначает максимальные ограничения времени и глубины, внутри которых можно всплывать, не выполняя декомпрессию.