Экология человека

Организм человека не располагает сколь-либо существенными запасами кислорода. Прекращение поступления О₂ в организм приводит через несколько минут к развитию тяжелого патологического состояния, а смерть наступает уже через 5–6 мин, в то время как без воды человек может обходиться до 10–12 дней, а без пищи – более месяца.

В зависимости от функционального состояния организма потребность его в О₂ изменяется. При работе потребление О₂ в испытывающих функциональную нагрузку тканях возрастает. Кислородное голодание возникает в случае, когда потребность тканей в кислороде превышает его поступление к ним.

Минимальный уровень энергии окислительных процессов и потребления О₂, необходимый для поддержания структуры и функции, неодинаков для различных тканей организма. У высокоразвитых животных и человека наиболее чувствительной к недостатку кислорода является ЦНС – филогенетически самое молодое образование. По данным Э. Ламбертсена, мозг человека в среднем потребляет в покое 3,5 мл О₂ на 100 г ткани в 1 мин. Это приблизительно 50 мл в 1 мин для всего мозга. Если учесть, что масса головного мозга составляет немногим более 2 % массы тела, то становится очевидной крайне высокая его потребность в О₂. Последнее определяет то, что при остром кислородном голодании в первую очередь возникают нарушения деятельности ЦНС.

Основным показателем развития и тяжести гипоксического состояния является величина парциального давления О₂ в альвеолярном воздухе (р_аО₂) и близкая к ней величина напряжения О₂ в артериальной крови (р_аО₂). В связи с этим важно определять величины этих показателей при подъемах на различные высоты или при изменении содержания кислорода. Приближенный расчет р_аО₂ в зависимости от величины барометрического давления впервые был предложен в 1880 году И. М. Сеченовым. Им же было высказано мнение, что падение р_аО₂ до 20 мм рт. ст. уже несовместимо даже с кратковременным сохранением жизни.

В дальнейшем расчет р_аО₂ в зависимости от величины рО₂ в окружающей газовой среде был уточнен; в частности, была введена поправка на величину дыхательного коэффициента. Расчет этой величины может быть осуществлен по следующей формуле:

где р_аО₂ – парциальное давление О₂ в альвеолярном воздухе; В – барометрическое давление; рН₂О – парциальное давление водяных паров в легких, которое зависит только от температуры, и при температуре тела 37 °C равно 47 мм рт. ст.; р_аСО₂ – парциальное давление СО₂ в альвеолярном воздухе; С – концентрация, процент содержания О₂ в воздухе; R – дыхательный коэффициент.

В дальнейшем также была уточнена и величина критического значения р_аО₂. По мнению различных авторов, она составляет от 27 до 33 мм рт. ст. Критическое же значение рО₂ в смешанной венозной крови составляет величину 19 мм рт. ст.

В зависимости от степени снижения рО₂, от высоты подъема высотную гипоксию принято делить на острую и хроническую. Вследствие острой гипоксии возникает высотная болезнь, хронической – горная болезнь.

• К острой гипоксии условно относят все случаи значительного и быстрого снижения рО₂ в окружающей газовой среде, в результате которого через относительно небольшой срок у здоровых, но ранее не адаптированных к гипоксии людей возникают различной тяжести патологические состояния. Реально такие ситуации бывают после быстрых подъемов на высоты 4000–5000 м и выше или после внезапного прекращения подачи кислорода во время высотных полетов.

Определенный практический интерес представляют данные, характеризующие время сохранения сознания и работоспособности у человека при пребывании его на различных высотах без кислорода.

Этот вопрос изучался еще до Второй мировой войны, преимущественно в СССР и Германии. Советские исследователи в основном определяли «высотный потолок» т. е. время, через которое у обследуемых появлялись расстройства деятельности ЦНС, нарушения сознания, снижение работоспособности в процессе непрерывного подъема в условиях барокамеры. Немецкие исследователи ввели понятие о «резервном времени», которое характеризует тот отрезок времени, в течение которого у обследуемого на высоте после прекращения подачи О₂ сохранялся еще минимальный уровень работоспособности, достаточный для принятия мер по спасению. В американской и английской литературе используется с этой же целью термин «время активного сознания» (В. Б. Малкин, 1975).