Qu'est-ce que la pression partielle d'oxygène. Détermination de la pression partielle des gaz dans l'atmosphère Réduction de la pression partielle de l'oxygène

Une diminution de la pression partielle d'oxygène dans l'air inhalé entraîne une diminution encore plus importante du niveau dans les alvéoles et dans l'écoulement du sang. Si les habitants des plaines escaladent les montagnes, l'hypoxie augmente leur ventilation en stimulant les chimiorécepteurs artériels. Le corps réagit par des réactions adaptatives dont le but est d'améliorer l'apport d'O2 aux tissus. Les modifications de la respiration lors d'une hypoxie de haute altitude varient d'une personne à l'autre. Les réactions respiratoires externes qui se produisent dans tous les cas sont déterminées par un certain nombre de facteurs : 1) la rapidité avec laquelle l'hypoxie se développe ; 2) degré de consommation d'O2 (repos ou activité physique) ; 3) durée de l'exposition hypoxique.

La réponse compensatoire la plus importante à l’hypoxie est l’hyperventilation. La première stimulation hypoxique de la respiration, qui se produit lors de la montée en altitude, entraîne le lessivage du CO 2 du sang et le développement d'une alcalose respiratoire. Cela provoque à son tour une augmentation du pH du liquide extracellulaire du cerveau. Les chimiorécepteurs centraux réagissent à un tel changement de pH dans le liquide céphalo-rachidien du cerveau par une forte diminution de leur activité, ce qui inhibe tellement les neurones du centre respiratoire qu'il devient insensible aux stimuli émanant des chimiorécepteurs périphériques. Assez rapidement, l’hyperpnée fait place à une hypoventilation involontaire, malgré une hypoxémie persistante. Une telle diminution de la fonction du centre respiratoire augmente le degré d'état hypoxique du corps, ce qui est extrêmement dangereux, principalement pour les neurones du cortex cérébral.

Avec l'acclimatation aux conditions de haute altitude, les mécanismes physiologiques s'adaptent à l'hypoxie. Après un séjour de plusieurs jours ou semaines en altitude, l'alcalose respiratoire est généralement compensée par la libération de HCO 3 par les reins, grâce à quoi une partie de l'effet inhibiteur sur l'hyperventilation alvéolaire disparaît et l'hyperventilation s'intensifie. L'acclimatation provoque également une augmentation de la concentration d'hémoglobine en raison d'une stimulation hypoxique accrue de l'érythropoïétine par les reins. Ainsi, chez les habitants andins qui vivent constamment à 5000 m d'altitude, la concentration d'hémoglobine dans le sang est de 200 g/l. Les principaux moyens d'adaptation à l'hypoxie sont : 1) une augmentation significative de la ventilation pulmonaire ; 2) augmentation du nombre de globules rouges ; 3) augmentation de la capacité de diffusion des poumons ; 4) augmentation de la vascularisation des tissus périphériques ; 5) augmenter la capacité des cellules tissulaires à utiliser l'oxygène, malgré une faible pO 2.

Certaines personnes développent un état pathologique aigu lors d'une ascension rapide vers des altitudes élevées ( mal aigu des montagnes et œdème pulmonaire de haute altitude). Étant donné que le système nerveux central est celui qui est le plus sensible à l'hypoxie, les troubles neurologiques sont les premiers à apparaître lors de l'ascension à haute altitude. Lors de la montée en altitude, des symptômes tels que maux de tête, fatigue et nausées peuvent se développer de manière aiguë. Un œdème pulmonaire survient souvent. En dessous de 4 500 m, de telles perturbations graves se produisent moins fréquemment, bien que des déviations fonctionnelles mineures se produisent. En fonction des caractéristiques individuelles du corps et de sa capacité à s'acclimater, une personne est capable d'atteindre de grandes hauteurs.

Questions de contrôle

1. Comment les paramètres de pression barométrique et de pression partielle d'oxygène changent-ils avec l'augmentation de l'altitude ?

2. Quelles réactions adaptatives se produisent lors de la montée en hauteur ?

3. Comment se déroule l’acclimatation aux conditions de haute montagne ?

4. Comment se manifeste le mal aigu des montagnes ?

Respirer en plongeant en profondeur

Lorsqu'il effectue des travaux sous-marins, un plongeur respire sous une pression supérieure de 1 atm à la pression atmosphérique. pour chaque 10 m de plongée. Environ 4/5 de l’air est constitué d’azote. À la pression du niveau de la mer, l’azote n’a aucun effet significatif sur l’organisme, mais à haute pression, il peut provoquer divers degrés de narcose. Les premiers signes d'une légère anesthésie apparaissent à une profondeur d'environ 37 m, si le plongeur reste en profondeur pendant une heure ou plus et respire de l'air comprimé. Avec un long séjour à une profondeur de plus de 76 m (pression 8,5 atm.), se développe généralement une narcose à l'azote, dont les manifestations s'apparentent à une intoxication alcoolique. Si une personne inhale de l'air de composition normale, l'azote se dissout dans le tissu adipeux. La diffusion de l'azote à partir des tissus se fait lentement, la remontée du plongeur vers la surface doit donc être très lente. Sinon, la formation intravasculaire de bulles d'azote est possible (le sang « bout ») avec de graves dommages au système nerveux central, aux organes de la vision, de l'audition et des douleurs articulaires intenses. Il existe ce qu'on appelle maladie de décompression. Pour soigner la victime, il est nécessaire de la replacer dans un environnement sous haute pression. La décompression progressive peut durer plusieurs heures ou jours.

Le risque d'accident de décompression peut être considérablement réduit en respirant des mélanges gazeux spéciaux, tels qu'un mélange oxygène-hélium. Cela est dû au fait que la solubilité de l'hélium est inférieure à celle de l'azote et qu'il se diffuse plus rapidement depuis les tissus, puisque son poids moléculaire est 7 fois inférieur à celui de l'azote. De plus, ce mélange a une densité plus faible, ce qui réduit le travail consacré à la respiration externe.

Questions de contrôle

5. Comment la pression barométrique et la pression partielle d’oxygène changent-elles avec l’augmentation de l’altitude ?

6. Quelles réactions adaptatives se produisent lors de la montée en hauteur ?

7. Comment se déroule l’acclimatation aux conditions de haute montagne ?

8. Comment se manifeste le mal aigu des montagnes ?

7.3 Tâches de test et tâche situationnelle

Choisissez une bonne réponse.

41. SI UNE PERSONNE PLONGÉE SANS ÉQUIPEMENT SPÉCIAL AVEC HYPERVENTILATION PRÉLIMINAIRE, LA CAUSE DE LA PERTE SOUDAINE DE CONSCIENCE PEUT AUGMENTER

1) asphyxie

2) hypoxie

3) hyperoxie

4) hypercapnie

42. LORS DE LA PLONGÉE SOUS L'EAU AVEC UN MASQUE ET UN Tuba, VOUS NE POUVEZ PAS AUGMENTER LA LONGUEUR DU TUBE STANDARD (30-35 cm) CAR

1) l'apparition d'un gradient de pression entre la pression de l'air dans les alvéoles et la pression de l'eau sur la poitrine

2) le danger d'hypercapnie

3) danger d'hypoxie

4) augmenter le volume de l'espace mort

Tâche situationnelle 8

Les plongeurs champions plongent jusqu'à 100 m de profondeur sans équipement de plongée et reviennent à la surface en 4 à 5 minutes. Pourquoi n'ont-ils pas d'accident de décompression ?

8. Normes de réponses aux tâches de test et aux tâches situationnelles

Exemples de réponses aux tâches de test :

Réponses standard aux situations-problèmes :

Solution à la situation-problème n°1 :

Si nous parlons de respiration naturelle, alors la première est la bonne. Le mécanisme respiratoire est l’aspiration. Mais si nous parlons de respiration artificielle, alors la seconde est correcte, puisque le mécanisme ici est un mécanisme de pression.

Solution à la situation-problème n°2 :

Pour un échange gazeux efficace, un certain rapport entre la ventilation et le flux sanguin dans les vaisseaux pulmonaires est nécessaire. Par conséquent, ces personnes présentaient des différences dans les valeurs du débit sanguin.

Solution à la situation-problème n°3 :

Dans le sang, l’oxygène existe sous deux états : physiquement dissous et lié à l’hémoglobine. Si l'hémoglobine ne fonctionne pas bien, il ne reste que l'oxygène dissous. Mais il y en a très peu. Cela signifie qu'il est nécessaire d'augmenter sa quantité. Ceci est réalisé grâce à l'oxygénothérapie hyperbare (le patient est placé dans une chambre à haute pression d'oxygène).

Solution à la situation-problème n°4 :

Le malate est oxydé par l'enzyme malate déshydrogénase (fraction mitochondriale) dépendante du NAD. De plus, lors de l'oxydation d'une molécule de malate, une molécule NADH·H + se forme, qui entre dans la chaîne complète de transfert d'électrons avec la formation de trois molécules d'ATP à partir de trois molécules d'ADP. Comme vous le savez, l'ADP est un activateur de la chaîne respiratoire et l'ATP est un inhibiteur. L'ADP par rapport au malate est évidemment en pénurie. Cela conduit au fait que l'activateur (ADP) disparaît du système et qu'un inhibiteur (ATP) apparaît, ce qui conduit à son tour à l'arrêt de la chaîne respiratoire et à l'absorption d'oxygène. L'hexokinase catalyse le transfert d'un groupe phosphate de l'ATP au glucose pour former du glucose-6-phosphate et de l'ADP. Ainsi, lorsque cette enzyme agit dans le système, l'inhibiteur (ATP) est consommé et l'activateur (ADP) apparaît, ainsi la chaîne respiratoire reprend son travail.

Solution à la situation-problème n°5 :

L'enzyme succinate déshydrogénase, qui catalyse l'oxydation du succinate, appartient aux déshydrogénases dépendantes de FAD. Comme vous le savez, le RICA 2 assure l'approvisionnement en hydrogène de la chaîne de transport d'électrons raccourcie, au cours de laquelle se forment 2 molécules d'ATP. L'amobarbital bloque la chaîne respiratoire au niveau du 1er couplage respiration et phosphorylation et n'affecte pas l'oxydation du succinate.

Solution à la situation-problème n°6 :

Si le cordon ombilical est clampé très lentement, la teneur en dioxyde de carbone dans le sang augmentera en conséquence très lentement et les neurones du centre respiratoire ne pourront plus s'exciter. Le premier souffle n’arrivera jamais.

Solution à la situation-problème n°7 :

Le dioxyde de carbone joue un rôle majeur dans l'excitation des neurones du centre respiratoire. Dans un état agonal, l'excitabilité des neurones du centre respiratoire diminue fortement et ils ne peuvent donc pas être excités par l'action de quantités normales de dioxyde de carbone. Après plusieurs cycles respiratoires, une pause se produit pendant laquelle des quantités importantes de dioxyde de carbone s'accumulent. Désormais, ils peuvent déjà exciter le centre respiratoire. Plusieurs inspirations et expirations se produisent, la quantité de dioxyde de carbone diminue, une pause se produit à nouveau, etc. Si l’état du patient ne peut être amélioré, la mort est inévitable.

Solution à la situation-problème n°8 :

Un plongeur à grande profondeur respire de l’air à haute pression. Par conséquent, la solubilité des gaz dans le sang augmente considérablement. L'azote n'est pas consommé dans l'organisme. Par conséquent, lorsqu'elle augmente rapidement, sa pression accrue diminue rapidement et elle est rapidement libérée du sang sous forme de bulles, ce qui conduit à une embolie. Le plongeur ne respire pas du tout pendant la plongée. Lorsqu'il est élevé rapidement, rien de grave ne se produit.

Annexe 1

Tableau 1

Nom des indicateurs de ventilation pulmonaire en russe et en anglais

Annexe 2

PARAMÈTRES RESPIRATOIRES DE BASE

Capacité vitale (VC = Vital Capacité) - capacité vitale des poumons(le volume d'air qui quitte les poumons en expirant le plus profondément possible après avoir inspiré le plus profondément possible)

IRV (IRV = volume de réserve inspiratoire) - volume de réserve inspiratoire(air supplémentaire) est le volume d'air qui peut être inhalé lors d'une inhalation maximale après une inhalation normale

ROvyd (ERV = Volume de réserve expiratoire) - volume de réserve expiratoire(air de réserve) est le volume d'air qui peut être expiré lors d'une expiration maximale après une expiration normale

EB (IC = capacité inspiratoire) - capacité d'inhalation- somme réelle du volume courant et du volume de réserve inspiratoire (EB = DO + ROvd)

FOEL (FRC = capacité résiduelle fonctionnelle) - capacité résiduelle fonctionnelle des poumons. Il s'agit du volume d'air présent dans les poumons d'un patient au repos, dans une position où l'expiration normale est terminée et la glotte est ouverte. FOEL est la somme du volume de réserve expiratoire et de l'air résiduel (FOEL = ROV + OB). Ce paramètre peut être mesuré à l'aide de l'une des deux méthodes suivantes : dilution à l'hélium ou pléthysmographie corporelle. La spirométrie ne mesure pas le CARBURANT, la valeur de ce paramètre doit donc être saisie manuellement.

OV (RV = volume résiduel) - air résiduel(un autre nom est RVL, volume pulmonaire résiduel) est le volume d'air qui reste dans les poumons après l'expiration maximale. Le volume résiduel ne peut pas être déterminé à l’aide de la seule spirométrie ; cela nécessite des mesures supplémentaires du volume pulmonaire (en utilisant la méthode de dilution à l'hélium ou la pléthysmographie corporelle).

CCM (CMC = capacité pulmonaire totale) - capacité pulmonaire totale(le volume d'air dans les poumons après avoir pris la respiration la plus profonde possible). VEL = capacité vitale + ov

(La dernière colonne indique la teneur en O 2, à partir de laquelle la pression partielle correspondante au niveau de la mer peut être reproduite (100 mm Hg = 13,3 kPa)

Riz. 4. Zones d'influence du manque d'oxygène lors de la montée en altitude

3. Zone de compensation incomplète (zone de danger). Il est mis en œuvre à des altitudes de 4 000 m à 7 000 m. Les personnes inadaptées subissent divers troubles. Lorsque la limite de sécurité (seuil de violations) est dépassée, les performances physiques diminuent considérablement, la capacité de prendre des décisions s'affaiblit, la tension artérielle diminue et la conscience s'affaiblit progressivement ; des contractions musculaires sont possibles. Ces changements sont réversibles.

4. Zone critique. Départ à partir de 7000 m. P A O 2 diminue seuil critique – ceux. sa valeur la plus basse à laquelle la respiration des tissus peut encore avoir lieu. Selon différents auteurs, la valeur de cet indicateur varie entre 27 et 33 mm Hg. Art. (V.B. Malkin, 1979). Des troubles du système nerveux central potentiellement mortels se manifestent sous la forme d'une inhibition des centres respiratoires et vasomoteurs, du développement d'une perte de conscience et de convulsions. Dans la zone critique, la durée du manque d’oxygène est déterminante pour la préservation de la vie. Une augmentation rapide de la PO 2 dans l'air inhalé peut éviter la mort.

Ainsi, l'effet sur l'organisme d'une pression partielle réduite d'oxygène dans l'air inhalé dans des conditions de baisse de la pression barométrique ne se réalise pas immédiatement, mais dès l'atteinte d'un certain seuil de réaction correspondant à une altitude d'environ 2000 m. Cette situation est facilitée par les particularités de l'interaction de l'oxygène avec l'hémoglobine, qui est représentée graphiquement par la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine (Fig. 5).

Figure 5. Courbes de dissociation de l'oxyhémoglobine (Hb) et de l'oxymyoglobine (Mb)

en forme de S la configuration de cette courbe due à liaison d'une molécule d'hémoglobine à quatre molécules d'oxygène est important en termes de transport de l’oxygène dans le sang. Lors de l'absorption de l'oxygène par le sang, la PaO 2 approche 90-95 mm Hg, auquel la saturation de l'hémoglobine en oxygène est d'environ 97 %. De plus, comme la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine dans sa partie droite est presque horizontale, lorsque PaO 2 tombe entre 90 et 60 mm Hg. Art. la saturation en oxygène de l'hémoglobine ne diminue pas beaucoup : de 97 à 90 %. Ainsi, grâce à cette caractéristique, une baisse de PaO 2 dans la plage spécifiée (90-60 mm Hg) n'affectera que légèrement la saturation en oxygène du sang, c'est-à-dire sur le développement de l'hypoxémie. Cette dernière augmentera une fois que la PaO 2 aura dépassé la limite inférieure de 60 mm Hg. Art., lorsque la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine passe d'une position horizontale à une position verticale. A 2000 m d'altitude, la PaO 2 est de 76 mm Hg. Art. (10,1 kPa).

De plus, la baisse de PaO 2 et la violation de la saturation en oxygène de l'hémoglobine seront partiellement compensées par une ventilation accrue, une augmentation de la vitesse du flux sanguin, la mobilisation du sang déposé et l'utilisation de la réserve d'oxygène du sang.

Une caractéristique de l'hypoxie hypoxique hypobare qui se développe lors de l'ascension en montagne n'est pas seulement hypoxémie, mais aussi hypocapnie (conséquence d'une hyperventilation compensatoire des alvéoles). Ce dernier détermine la formation alcalose gazeuse avec approprié déplacement de la courbe de dissociation de l'oxyhémoglobine vers la gauche . Ceux. il y a une augmentation de l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène, ce qui réduit l'apport de ce dernier aux tissus. De plus, l'alcalose respiratoire entraîne une hypoxie ischémique du cerveau (spasme des vaisseaux cérébraux), ainsi qu'une augmentation de la capacité intravasculaire (dilatation des artérioles somatiques). Le résultat d'une telle dilatation est un dépôt pathologique de sang à la périphérie, accompagné d'une violation du flux sanguin systémique (diminution du volume sanguin et du débit cardiaque) et des organes (microcirculation altérée). Ainsi, mécanisme exogène de l'hypoxie hypoxique hypobare, provoquée par une diminution de la pression partielle d'oxygène dans l'air inhalé, sera complétée mécanismes endogènes (hémiques et circulatoires) de l'hypoxie, qui déterminera le développement ultérieur de l'acidose métabolique(Fig.6).

Je voudrais résumer les informations sur les principes de la plongée concernant les gaz respiratoires sous forme de keynotes, c'est-à-dire lorsque la compréhension de quelques principes élimine le besoin de mémoriser de nombreux faits.

Ainsi, respirer sous l’eau nécessite du gaz. L'option la plus simple est l'alimentation en air, qui est un mélange d'oxygène (∼21 %), d'azote (∼78 %) et d'autres gaz (∼1 %).

Le principal facteur est la pression environnementale. Parmi toutes les unités de pression possibles, nous utiliserons « l'atmosphère technique absolue » ou ATA. La pression de surface est de ∼1 ATA, tous les 10 mètres d'immersion dans l'eau y ajoutent ∼1 ATA.

Pour une analyse plus approfondie, il est important de comprendre ce qu'est la pression partielle, c'est-à-dire pression d'un composant individuel d'un mélange gazeux. La pression totale d'un mélange gazeux est la somme des pressions partielles de ses composants. La pression partielle et la dissolution des gaz dans les liquides sont décrites par les lois de Dalton et sont directement liées à la plongée, puisque la majeure partie d'une personne est constituée de liquide. Bien que la pression partielle soit proportionnelle au rapport molaire des gaz dans un mélange, pour l'air, la pression partielle peut être calculée par concentration volumique ou pondérale, l'erreur sera inférieure à 10 %.

En plongée, la pression nous affecte de manière globale. Le régulateur maintient la pression de l'air dans le système respiratoire à peu près égale à la pression ambiante, moins exactement de la quantité requise pour « l'inhalation ». Ainsi, à une profondeur de 10 mètres, l'air inhalé par le cylindre a une pression d'environ 2 ATA. Une pression absolue similaire sera observée dans tout notre corps. Ainsi, la pression partielle de l'oxygène à cette profondeur sera de ∼0,42 ATA, celle de l'azote de ∼1,56 ATA.

L'impact de la pression sur le corps comprend les facteurs clés suivants.

1. Impact mécanique sur les organes et les systèmes

En bref, nous ne l'examinerons pas en détail - le corps humain possède un certain nombre de cavités remplies d'air et un changement brusque de pression dans n'importe quelle direction provoque un stress sur les tissus, les membranes et les organes, pouvant aller jusqu'à des dommages mécaniques - barotraumatisme.

2. Saturation des tissus en gaz

En plongée (augmentation de la pression), la pression partielle des gaz dans les voies respiratoires est plus élevée que dans les tissus. Ainsi, les gaz saturent le sang et, par la circulation sanguine, tous les tissus du corps sont saturés. Le taux de saturation varie selon les tissus et se caractérise par une « période de demi-saturation », c'est-à-dire le temps pendant lequel, à pression de gaz constante, la différence entre les pressions partielles du gaz et des tissus est réduite de moitié. Le processus inverse est appelé « désaturation » et se produit lors de la remontée (diminution de la pression). Dans ce cas, la pression partielle des gaz dans les tissus est supérieure à la pression des gaz dans les poumons, le processus inverse se produit - le gaz est libéré du sang dans les poumons, le sang avec une pression partielle inférieure circule dans tout le corps, les gaz passent des tissus dans le sang et à nouveau en cercle. Le gaz se déplace toujours d’une pression partielle supérieure à inférieure.

Il est fondamentalement important que les différents gaz aient des taux de saturation/désaturation différents en raison de leurs propriétés physiques.

Plus la pression est élevée, plus la solubilité des gaz dans les liquides est grande. Si la quantité de gaz dissous est supérieure à la limite de solubilité à une pression donnée, un dégagement de gaz se produit, notamment une concentration sous forme de bulles. Nous le constatons à chaque fois que nous ouvrons une bouteille d’eau gazeuse. Le taux d'élimination des gaz (désaturation des tissus) étant limité par les lois physiques et les échanges gazeux dans le sang, une chute de pression trop rapide (montée rapide) peut conduire à la formation de bulles de gaz directement dans les tissus, les vaisseaux et les cavités du sang. corps, perturbant son fonctionnement jusqu'à la mort. Si la pression chute lentement, le corps a le temps d'éliminer « l'excès » de gaz en raison de la différence de pressions partielles.

Pour calculer ces processus, des modèles mathématiques de tissus corporels sont utilisés, le plus populaire est le modèle Albert Bühlmann, qui prend en compte 16 types de tissus (compartiments) avec un temps de demi-saturation/demi-désaturation de 4 à 635 minutes.

Le plus grand danger est posé par un gaz inerte qui a la pression absolue la plus élevée, le plus souvent il s'agit de l'azote, qui constitue la base de l'air et ne participe pas au métabolisme. Pour cette raison, les principaux calculs en plongée de masse sont effectués à l'aide d'azote, car l'effet de l'oxygène en termes de saturation est inférieur d'un ordre de grandeur, tandis que le concept de « charge en azote » est utilisé, c'est-à-dire quantité résiduelle d'azote dissoute dans les tissus.

Ainsi, la saturation des tissus dépend de la composition du mélange gazeux, de la pression et de la durée de son exposition. Pour les niveaux initiaux de plongée, des restrictions sont pratiquées sur la profondeur, la durée de la plongée et le temps minimum entre les plongées, ce qui ne permet évidemment en aucun cas de saturer les tissus à des niveaux dangereux, c'est-à-dire plongées sans décompression, et même dans ce cas, il est d'usage d'effectuer des « paliers de sécurité ».

Les plongeurs « avancés » utilisent des ordinateurs de plongée qui calculent dynamiquement la saturation à l'aide de modèles dépendant du gaz et de la pression, notamment en calculant le « plafond de compression » - la profondeur au-dessus de laquelle la remontée est potentiellement dangereuse en fonction de la saturation actuelle. Lors de plongées complexes, les ordinateurs sont dupliqués, sans compter que les plongées uniques ne sont généralement pas pratiquées.

3. Effets biochimiques des gaz

Notre corps est adapté au maximum à l'air à la pression atmosphérique. À mesure que la pression augmente, les gaz, même ceux qui ne sont pas impliqués dans le métabolisme, affectent le corps de diverses manières, et leur effet dépend de la pression partielle d'un gaz particulier. Chaque gaz a ses propres limites de sécurité.

Oxygène

En tant qu'acteur clé de notre métabolisme, l'oxygène est le seul gaz qui possède non seulement une limite de sécurité supérieure, mais également une limite inférieure.

La pression partielle normale d'oxygène est de ∼0,21 ATA. Le besoin en oxygène dépend fortement de l'état du corps et de l'activité physique ; le niveau minimum théorique requis pour maintenir les fonctions vitales d'un organisme sain en état de repos complet est estimé à ∼0,08 ATA, le niveau pratique est à ∼0,14 ATA. . Une diminution des niveaux d’oxygène par rapport au « nominal » affecte principalement la capacité à pratiquer une activité physique et peut provoquer une hypoxie ou un manque d’oxygène.

Dans le même temps, une pression partielle élevée d'oxygène entraîne un large éventail de conséquences négatives - empoisonnement à l'oxygène ou hyperoxie. Un danger particulier lors de l'immersion est sa forme convulsive, qui se traduit par des lésions du système nerveux et des convulsions, entraînant un risque de noyade.

À des fins pratiques de plongée, il est généralement admis que la limite de sécurité est de ∼1,4 ATA et la limite de risque modéré est de ∼1,6 ATA. À des pressions supérieures à ∼2,4 ATA pendant une longue période, la probabilité d'empoisonnement à l'oxygène tend vers l'unité.

Ainsi, en divisant simplement le niveau d'oxygène maximum de 1,4 ATA par la pression partielle d'oxygène dans le mélange, vous pouvez déterminer la pression maximale de sécurité de l'environnement et établir qu'il est absolument sûr de respirer de l'oxygène pur (100 %, 1 ATA) à des profondeurs allant jusqu'à ∼4 mètres (!! !), air comprimé (21%, 0,21 ATA) - jusqu'à ∼57 mètres, standard "nitrox-32" avec une teneur en oxygène de 32% (0,32 ATA) - jusqu'à ∼34 mètres. De même, vous pouvez calculer les limites pour un risque modéré.

On dit que c'est à ce phénomène que « nitrox » doit son nom, puisqu'à l'origine ce mot signifiait respirer des gaz avec réduit teneur en oxygène pour travailler à de grandes profondeurs, « enrichie en azote », et ce n'est qu'alors qu'elle a commencé à être déchiffrée comme « azote-oxygène » et à désigner des mélanges avec élevé contient de l'oxygène.

Il faut tenir compte du fait qu’une augmentation de la pression partielle d’oxygène a dans tous les cas un effet sur le système nerveux et les poumons, et ce sont des effets de différents types. De plus, l’exposition a tendance à s’accumuler au fil d’une série de plongées. Pour prendre en compte l'impact sur le système nerveux central, le concept de « limite d'oxygène » est utilisé comme unité de calcul, à l'aide de laquelle des limites de sécurité sont déterminées pour une exposition ponctuelle et quotidienne. Vous pouvez vous familiariser avec les tableaux et les calculs en détail.

De plus, l'augmentation de la pression de l'oxygène affecte négativement les poumons ; pour tenir compte de ce phénomène, des « unités d'endurance à l'oxygène » sont utilisées, qui sont calculées à l'aide de tableaux spéciaux qui corrèlent la pression partielle de l'oxygène et le nombre d'« unités par minute ». Par exemple, 1,2 ATA nous donne 1,32 OTU par minute. La limite de sécurité reconnue est de 1 425 unités par jour.

De ce qui précède, en particulier, il convient de comprendre que pour un séjour en toute sécurité à de grandes profondeurs, un mélange à faible teneur en oxygène est nécessaire, ce qui ne convient pas à la respiration à des pressions plus basses. Par exemple, à une profondeur de 100 mètres (11 ATA), la concentration en oxygène dans le mélange ne doit pas dépasser 12 %, et en pratique elle sera encore plus faible. Il est impossible de respirer un tel mélange en surface.

Azote

L'azote n'est pas métabolisé par l'organisme et n'a pas de limite inférieure. En cas de pression artérielle élevée, l’azote a un effet toxique sur le système nerveux, similaire à une intoxication médicamenteuse ou alcoolique, connue sous le nom de « narcose à l’azote ».

Les mécanismes d'influence ne sont pas précisément élucidés, les limites de l'influence sont purement individuelles et dépendent à la fois des caractéristiques de l'organisme et de son état. Ainsi, on sait que les effets de la fatigue, de la gueule de bois, de tous types d'états dépressifs du corps comme le rhume, etc. renforcent l'effet.

Des manifestations mineures sous la forme d'un état comparable à une légère intoxication sont possibles à n'importe quelle profondeur ; la « règle du martini » empirique s'applique, selon laquelle l'effet de l'azote est comparable à un verre de martini sec à jeun tous les 10 mètres de profondeur. de la profondeur, ce qui n'est pas dangereux et ajoute de la bonne humeur. L'azote accumulé lors de plongées régulières affecte également le psychisme, à l'instar des drogues douces et de l'alcool, dont l'auteur lui-même est témoin et participant. Il se manifeste par des rêves vifs et « narcotiques », notamment, il agit en quelques heures. Et oui, les plongeurs sont un peu drogués. Azote.

Le danger est représenté par de fortes manifestations, caractérisées par une augmentation rapide jusqu'à une perte totale d'adéquation, d'orientation dans l'espace et dans le temps, des hallucinations pouvant conduire à la mort. Une personne peut facilement se précipiter dans les profondeurs parce qu'il fait frais là-bas ou qu'elle y aurait vu quelque chose, oublier qu'elle est sous l'eau et «respirer profondément», cracher l'embout buccal, etc. L'exposition à l'azote en soi n'est ni mortelle ni même nocive, mais les conséquences en conditions de plongée peuvent être tragiques. Il est caractéristique que lorsque la pression diminue, ces manifestations disparaissent tout aussi rapidement : il suffit parfois de s'élever de seulement 2,3 mètres pour « dégriser brusquement ».

La probabilité d'une forte manifestation aux profondeurs acceptées pour la plongée récréative débutante (jusqu'à 18 m, ∼2,2 ATA) est évaluée comme très faible. Selon les statistiques disponibles, les cas d'intoxication grave deviennent très probables à partir de 30 mètres de profondeur (∼3,2 ATA), puis la probabilité augmente à mesure que la pression augmente. Dans le même temps, les personnes ayant une stabilité individuelle peuvent ne pas rencontrer de problèmes, même à des profondeurs beaucoup plus grandes.

La seule façon de contrer cela est une auto-surveillance constante et la surveillance d'un partenaire, avec une réduction immédiate de la profondeur en cas de suspicion d'intoxication à l'azote. L'utilisation de "nitrox" réduit le risque d'empoisonnement à l'azote, bien entendu dans les limites de profondeur imposées par l'oxygène.

Hélium et autres gaz

En plongée technique et professionnelle, d'autres gaz sont également utilisés, notamment l'hélium. Il existe des exemples d'utilisation d'hydrogène et même de néon dans des mélanges profonds. Ces gaz ont un taux de saturation/désaturation élevé ; les effets toxiques de l'hélium s'observent à des pressions supérieures à 12 ATA et peuvent paradoxalement être compensés par l'azote. Cependant, ils ne sont pas largement utilisés en raison de leur coût élevé, il est donc pratiquement impossible pour un plongeur moyen de les rencontrer, et si le lecteur est vraiment intéressé par de telles questions, il devrait alors utiliser la littérature professionnelle, et non cette modeste revue.

Lors de l'utilisation de mélanges, la logique de calcul reste la même que celle décrite ci-dessus, seules les limites et paramètres spécifiques à chaque gaz sont utilisés, et pour les plongées techniques profondes, plusieurs compositions différentes sont généralement utilisées : pour respirer à la descente, travailler au fond et Au fur et à mesure de la décompression, les compositions de ces gaz sont optimisées en fonction de la logique de leur mouvement dans le corps décrite ci-dessus.

Conclusion pratique

Comprendre ces thèses nous permet de donner un sens à de nombreuses restrictions et règles données dans les cours, ce qui est absolument nécessaire à la fois pour leur développement ultérieur et pour leur violation correcte.

Le Nitrox est recommandé pour une utilisation en plongée normale car il réduit la charge d'azote sur le corps même si l'on reste complètement dans les limites de la plongée récréative, ce qui signifie une meilleure santé, plus de plaisir et des conséquences plus faciles. Cependant, si vous envisagez de plonger profondément et souvent, vous devez vous rappeler non seulement ses avantages, mais également l'éventuelle intoxication à l'oxygène. Vérifiez toujours vous-même vos niveaux d’oxygène et déterminez vos limites.

L'intoxication à l'azote est le problème le plus probable que vous rencontrerez, soyez toujours conscient de vous-même et de votre partenaire.

Par ailleurs, je voudrais attirer votre attention sur le fait que la lecture de ce texte ne signifie pas que le lecteur maîtrise l'ensemble des informations permettant de comprendre le travail avec les gaz lors de plongées complexes. Pour une application pratique, cela est totalement insuffisant. Ceci n’est qu’un point de départ et une compréhension de base, rien de plus.

La PaO2, ainsi que deux autres grandeurs (paCO2 et pH), constituent la notion de « gaz du sang » (Gaz du sang artériel - ABG(s)). La valeur de la paO2 dépend de nombreux paramètres, les principaux étant l’âge et l’altitude du patient (pression partielle d’O2 dans l’air atmosphérique). Ainsi, la valeur de pO2 doit être interprétée individuellement pour chaque patient.
Des résultats précis pour les ABG dépendent de la collecte, du traitement et de l’analyse réelle des échantillons. Des erreurs cliniquement importantes peuvent survenir à n’importe laquelle de ces étapes, mais les mesures des gaz du sang sont particulièrement vulnérables aux erreurs survenant avant l’analyse. Les problèmes les plus courants incluent
- prélèvement de sang non artériel (mélangé ou veineux) ;
- présence de bulles d'air dans l'échantillon ;
- quantité insuffisante ou excessive d'anticoagulant dans l'échantillon ;
- retard dans l'analyse et la conservation de l'échantillon pendant ce temps non refroidi.

Un échantillon de sang approprié pour l'analyse de l'ABG contient généralement 1 à 3 ml de sang artériel collecté de manière anaérobie à partir d'une artère périphérique dans un récipient en plastique spécial à l'aide d'une aiguille de petit calibre. Toutes les bulles d'air qui pourraient s'introduire lors du prélèvement doivent être éliminées immédiatement. L'air de la pièce a une paO2 d'environ 150 mm Hg. (au niveau de la mer) et la paCO2 est quasiment nulle. Ainsi, les bulles d'air qui se mélangent au sang artériel déplacent (augmentent) la paO2 jusqu'à 150 mm Hg. et réduire (réduire) la paCO2.

Si l'héparine est utilisée comme anticoagulant et que le prélèvement est effectué à l'aide d'une seringue plutôt que d'un récipient spécial, le pH de l'héparine, qui est d'environ 7,0, doit être pris en compte. Ainsi, un excès d'héparine peut modifier les trois valeurs ABG (paO2, paCO2, pH). Une très petite quantité d’héparine est nécessaire pour empêcher la coagulation ; 0,05 à 0,10 ml de solution d'héparine diluée (1 000 U/ml) neutralisera la coagulation d'environ 1 ml de sang sans affecter le pH, la paO2, la paCO2. Après avoir rincé la seringue avec de l'héparine, il en reste généralement une quantité suffisante dans l'espace mort de la seringue et de l'aiguille, ce qui est suffisant pour l'anticoagulation sans fausser les valeurs ABG.

Après le prélèvement, l’échantillon doit être analysé dans les plus brefs délais. Si un délai de plus de 10 minutes se produit, l'échantillon doit être immergé dans un récipient à glace. Les leucocytes et les plaquettes continuent de consommer de l'oxygène dans l'échantillon après le prélèvement et peuvent provoquer une baisse significative de la paO2 lorsqu'ils sont conservés pendant de longues périodes à température ambiante, notamment dans des conditions de leucocytose ou de thrombocytose. Le refroidissement empêchera tout changement cliniquement important pendant au moins 1 heure en réduisant l'activité métabolique de ces cellules.

Les principaux paramètres de l'air qui déterminent l'état physiologique d'une personne sont :

pression absolue;

pourcentage d'oxygène;

température;

humidité relative;

impuretés nocives.

Parmi tous les paramètres atmosphériques répertoriés, la pression absolue et le pourcentage d’oxygène sont cruciaux pour l’homme. La pression absolue détermine la pression partielle de l'oxygène.

La pression partielle de tout gaz dans un mélange gazeux est la partie de la pression totale du mélange gazeux qui est attribuable à ce gaz conformément à sa teneur en pourcentage.

Donc pour la pression partielle de l'oxygène nous avons

Où
− pourcentage d'oxygène dans l'air (
);

R. H − pression atmosphérique en altitude N ;

−pression partielle de vapeur d'eau dans les poumons (contre-pression pour respirer
).

La pression partielle d'oxygène revêt une importance particulière pour l'état physiologique d'une personne, car elle détermine le processus d'échange gazeux dans le corps.

L'oxygène, comme tout gaz, a tendance à se déplacer d'un espace dans lequel sa pression partielle est plus élevée vers un espace où la pression est moindre. Par conséquent, le processus de saturation du corps en oxygène ne se produit que dans le cas où la pression partielle d'oxygène dans les poumons (dans l'air alvéolaire) est supérieure à la pression partielle d'oxygène dans le sang circulant vers les alvéoles, et cette dernière être supérieure à la pression partielle d’oxygène dans les tissus du corps.

Pour éliminer le dioxyde de carbone du corps, il est nécessaire d'avoir un rapport de ses pressions partielles opposé à celui décrit, c'est-à-dire La valeur la plus élevée de la pression partielle de dioxyde de carbone doit se trouver dans les tissus, moins dans le sang veineux et encore moins dans l'air alvéolaire.

Au niveau de la mer à R. H= 760 mmHg. Art. la pression partielle d'oxygène est ≈150 mmHg. Art. Avec ça
assure une saturation normale du sang humain en oxygène pendant la respiration. À mesure que l'altitude de vol augmente
diminue en raison de la diminution P. H(Fig. 1).

Des études physiologiques spéciales ont établi que la pression partielle minimale d'oxygène dans l'air inhalé
Ce chiffre est généralement appelé limite physiologique du séjour d'une personne dans une cabine ouverte en taille
.

Pression partielle d'oxygène 98 mm Hg. Art. correspond à la hauteur N= 3km. À
< 98 mmHg Art. Possibilité de déficience visuelle, auditive, réaction lente et perte de conscience.

Pour prévenir ces phénomènes, les avions utilisent des systèmes d'alimentation en oxygène (OSS), fournissant
> 98 mmHg Art. dans l'air inhalé dans tous les modes de vol et dans les situations d'urgence.

Pratiquement dans l'aviation l'altitude est acceptée N = 4 km comme limite pour les vols sans appareils à oxygène, c'est-à-dire que les avions dont le plafond de service est inférieur à 4 km ne peuvent pas disposer de système de commandes de vol.

1. Pression partielle d'oxygène et de dioxyde de carbone dans le corps humain dans des conditions terrestres

Lors de la modification des valeurs spécifiées dans le tableau
Et
Les échanges gazeux normaux dans les poumons et dans tout le corps humain sont perturbés.