Водолазные спуски и их медицинское обеспечение
Свойства воздуха
Кроме молекул в атмосферном воздухе содержится небольшое количество положительно и отрицательно заряженных ионов.
Типовые расчеты при медико-санитарном обеспечении водолазных спусков, связанных с физическими свойствами газов, приведены в приложении 2.
В табл. 3 представлено содержание основных газов в сухом воздухе в объемных и массовых процентах. При расчетах состава воздуха и искусственных газовых смесей обычно учитываются объемные проценты.
К другим газам (см. табл. 3) относятся неон (содержание 18,0 мл в 1 м3 воздуха = 0,0018 %), гелий (5,2 мл), метан (2,2 мл), криптон (1,0 мл), закись азота (1,0 мл), водород (0,5 мл), ксенон (0,08 мл) и озон (0,01 мл).
Кроме того, в атмосфере находятся водяные пары, содержание которых в процентах от объема атмосферы у земной поверхности составляет от 0,00002 % в Антарктиде до 3 % в тропиках. В средних широтах количество водяных паров колеблется от 0,1 до 2,8 % в зависимости от сезона, климата и погоды. Воздух над океанами обычно близок к насыщению паром (относительная влажность 80 % и выше), поэтому достаточно небольшой разницы температур, чтобы пар начал оседать на металлических поверхностях, в жилых и служебных помещениях на судне.
Все большее значение в последнее время придается загрязнениям атмосферного воздуха, которые бывают двух видов: естественные космические (из космоса и при извержениях вулканов) и антропогенные. Загрязнения подразделяются на пылевое, газовое, химическое, ароматическое и тепловое. В городах 70-80 % загрязнений приходится на транспорт. Из загрязнений от промышленных предприятий 34 % падает на металлургическую промышленность, 27 % — на ТЭЦ, 12 % — на нефтяную промышленность, 9 % — на химическую и 7 % — на газовую. В последние годы на первое место по загрязнениям выдвигается сельское хозяйство. В воздухе жилой среды обнаруживается около 100 веществ, относящихся к разным классам химических соединений: предельные, непредельные и ароматические углеводороды, спирты, фенолы, простые и сложные эфиры, альдегиды, кетоны, гетероциклические соединения, амино соединения и др.
Азот — химический элемент V группы периодической системы Менделеева, атомный номер 7, атомная масса 14,0067. Азот широко распространен в природе. В космосе он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода. Живые организмы содержат около 0,3 % азота в соединениях. Азот состоит из двухатомных молекул (N2) с молекулярной массой 28,016. Представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Плотность равна 1,2506 г/л, плотность по отношению к воздуху 0,9673. Температура плавления -210,02 °С, температура кипения -195,81 °С. Коэффициент растворимости атмосферного азота (вместе с аргоном и другими инертными газами) в воде при 20 °С составляет 0,016665, а при 38 °С он равен 0,0139. Растворимость азота в крови при 38 °С составляет 0,01253. Азот растворяется в воде вдвое хуже кислорода (при 20 °С в 1 л воды растворяется 15,4 мл азота и 31 мл кислорода), что определяет отношение кислорода к азоту в воде 1 : 2, а не 1: 4, как в воздухе. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов: 14N (99,635 %) и 15N (0,365 %). По химическим свойствам азот весьма индифферентен (является в обычных условиях метаболически индифферентным газом). По прочности молекула азота почти не имеет равных. Чтобы разорвать ее на отдельные атомы, нужно затратить очень большую энергию. Для вступления в реакцию требуется воздействие высоких температур, облучения, катализаторов и др., вследствие чего молекула азота разрывается на атомы и может соединяться с кислородом (образует окислы азота), с водородом (получается аммиак), с некоторыми металлами и металлоидами, особенно в присутствии катализаторов. Азот является одним из биогенных элементов, входит в состав белков и нуклеиновых кислот.
Кислород — химический элемент IV группы, атомный номер 8, атомная масса 15,9994. Самый распространенный на Земле элемент (49 % массы всех элементов в природе), который в виде соединений входит в массу земной коры, состав воды (88,81 % по массе) и многих тканей живых организмов (около 70 % по массе). Повсеместно распространен в природе. В свободном виде встречается в двух модификациях: О2 («обычный» кислород) и О3 (озон). О2 — бесцветный газ без запаха и вкуса с молекулярной массой 32,000. Плотность равна 1,42895 г/л, плотность по отношению к воздуху 1,033. Температура кипения составляет -182,97 °С. Коэффициент растворимости в воде при 20 °С равен 0,03329, а в плазме крови при 37 °С — 0,022. Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов: 16О (99,76 %), 17О (0,048 %) и 18О (0,20 %). Химически самый активный (после фтора) неметалл. В условиях обычной или высокой температуры кислород поддерживает горение горючих веществ, непосредственно взаимодействует при окислении, горении, тлении и т.д. с большинством элементов (почти со всеми веществами, кроме инертных газов, хлора, брома, йода, некоторых благородных металлов), как правило, с выделением энергии. При повышении температуры скорость окисления возрастает и может начаться горение. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом, поступающим в организм при дыхании. Свободный кислород атмосферы сохраняется благодаря фотосинтезу растений.
Для дыхания водолазов под водой используется сжатый воздух, содержащийся в баллонах дыхательного аппарата или подаваемый от компрессора или водолазной помпы.
Сжатый воздух оказывает на организм водолаза механическое и биологическое действие.
