Вооружившись базовыми знаниями о системах дыхания и кровообращения, о газообмене, и о том, как они работают на поверхности, сделаем следующий шаг – изучим процесс газообмена под давлением.
Английский химик Уильям Генри (1774-1836), изучавший, среди прочего, растворимость газа, установил, что при постоянной температуре количество газа, растворённого в жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению этого газа. Это называется законом Генри.
Как уже говорилось ранее, перемещение газа в кровь происходит из-за градиента давлений между альвеолярной стенкой и лёгочными капиллярами, окружающими альвеолы. Когда дайвер погружается под воду, регулятор подает ему газ под давлением окружающей среды. Таким образом, давление внутри альвеол дайвера примерно такое же, как и окружающее давление. Это означает, что давление газа внутри лёгких будет возрастать пропорционально глубине погружения. Следовательно, градиент давления между газом в альвеолах и газом в легочных капиллярах повысится, а это значит, что в крови будет растворяться большее количество газа и большее его количество будет поступать в ткани.
Закон Генри говорит, что скорость, с которой газ растворяется в жидкости, зависит от природы газа и жидкости. Этот фактор чрезвычайно важен для дайверов, так как человеческое тело состоит из множества тканей различных типов. Каждая из тканей, в ответ на меняющееся давление окружающей среды, насыщается газами и рассыщается по-разному. Закон Генри воздействует на все газы, содержащиеся в дыхательной смеси, однако, для рекреационного дайвинга важнее всего поведение азота. По этой причине, наибольшее внимание будет уделено азоту и его действию в организме дайвера.
Газ будет диффундировать в жидкости или ткани, пока не будет достигнуто состояние равновесия, по достижении которого, ткань называется насыщенной. Скорость, с которой ткань будет насыщаться определённым газом, в данном случае азотом, называется полувременем насыщения. Полувремя насыщения азотом – это время, за которое определённая ткань наполовину насыщается азотом. Значение полувремени насыщения азотом той или иной ткани определяется способностью этой ткани к поглощению азота и не зависит от давления.
Например, гипотетическая ткань Х имеет полувремя насыщения, равное 20 минутам. Это значит, что ткань Х на 10 метрах за 20 минут насытится наполовину. На 20 метрах эта ткань Х насытится наполовину также за 20 минут. Так происходит потому, что полувремя относится к объёму, а не к количеству газа, содержащегося в тканях из-за давления. Продолжим приведенный выше пример: на 10 метрах, по истечении первого полувремени, ткань будет наполовину насыщена в два раза большим количеством молекул азота, чем на поверхности. На 20 метрах, после первого полувремени, ткань будет наполовину насыщена количеством молекул в три раза большим, чем на поверхности, и т. д. Полное насыщение тканей происходит по экспоненциальной кривой роста.
Практически, ткани наполовину насыщаются за первое полувремя, на половину половины за второе полувремя и так далее. Для полного насыщения ткани потребуется примерно семь периодов полувремени.
Помните, что каждый тип ткани имеет свое собственное полувремя насыщения азотом. Мышечной ткани для такого насыщения понадобится не столько же времени, сколько потребуется жировой ткани - каждая из них имеет своё собственное полувремя.
Литература
Advanced Open Water Diver [2016]
