高氣壓對機(jī)體的影響

1、高氣壓對機(jī)體的影響 第1頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四第一節(jié) 氣體的基本物理定律一、波義耳-馬略特定律二、查理定律三、蓋-呂薩克定律四、道爾頓定律五、亨利定律與溶解系數(shù)六、氣體的密度七、氣體的擴(kuò)散八、氣體的比熱容和熱傳導(dǎo)第二節(jié) 高氣壓對機(jī)體的影響一、壓力本身對機(jī)體的機(jī)械作用二、高氣壓對機(jī)體各系統(tǒng)的影響第2頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 當(dāng)人體直接暴露于高氣壓環(huán)境（潛水、加壓艙內(nèi)進(jìn)行加壓鍛煉、接受加壓治療或高壓氧治療等）時，必須呼吸與外界壓強(qiáng)相等的壓縮空氣或氧氣（如高壓氧治療或潛水吸氧減壓時）或人工配制的混合氣體。由于吸入氣體的氣壓升高以及

2、該氣體的各組成成分的分壓也相應(yīng)升高。這樣，除壓力本身對機(jī)體將產(chǎn)生機(jī)械作用，同時各組成氣體由于分壓的升高也將產(chǎn)生一系列的生理變化。 為此，在學(xué)習(xí)潛水生理學(xué)和潛水醫(yī)學(xué)專業(yè)之前，有必要了解和掌握氣體的基本物理知識和高氣壓對機(jī)體的影響。第3頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四第一節(jié) 氣體的基本物理定律 物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。 與固體、液體相比，氣體分子間距離最大，密度最小，引力也最小，因而氣體分子的運(yùn)動也最自由。氣體的這些特性決定了它具有明顯的擴(kuò)散性和可壓縮性，沒有固定的體積和形狀。 物質(zhì)以哪一種物理狀態(tài)存在，主要取決于溫度，部分取決于壓力。 在一定的條件下，物質(zhì)

3、存在的物理狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化。 第4頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài) O2：常溫下為氣態(tài)； 在-183時為淡藍(lán)色的液態(tài)； 在-218時為淡藍(lán)色的雪花狀固體。 N2: 常溫下為氣態(tài)； 在-195.8時為無色的液態(tài)（醫(yī)學(xué)研究中有時將活體標(biāo)本保存在液氮中）； 在-209.86時為雪花狀固體。 CO2：常壓下為氣態(tài)； 在常溫下，當(dāng)壓強(qiáng)增大到60kgf/cm2時， CO2變成無色液 體，可以儲存在鋼瓶內(nèi)； 當(dāng)把液態(tài)的CO2從鋼瓶內(nèi)倒出時，其中一部分迅速蒸發(fā)并 吸收大量的熱，使其余部分的液態(tài)的CO2溫度急劇下 降，最后凝固成雪花狀的固體。經(jīng)過壓縮后的CO2稱作 “

4、干冰”。這是一種良好的制冷劑，利用它可以產(chǎn)生- 78的低溫。第5頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 給一定質(zhì)量的氣體加大壓力時，它的體積會縮小且溫度升高；而減少壓力時它的體積會膨大且溫度降低。 因此，要表明一定質(zhì)量氣體的物理狀態(tài)，必須要用壓強(qiáng)、體積和溫度這三個物理量來描述，這三個物理量相互聯(lián)系，相互影響。 描述這三個物理量之間相互變化關(guān)系有三個基本的氣體物理定律。第6頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四一、波義耳-馬略特定律 波義耳-馬略特定律（Boyle-Mariottes law）描述的是氣體壓強(qiáng)和體積之間的關(guān)系，即當(dāng)溫度不變時，一定質(zhì)量氣體的

5、體積和它的絕對壓強(qiáng)成反比。它的物理意義是：當(dāng)溫度不變時，一定質(zhì)量氣體的絕對壓強(qiáng)和它的體積的乘積是一個恒量。 如用數(shù)學(xué)式表示可寫成： PV=K 或 P1V1=P2V2第7頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四一定質(zhì)量的氣體體積同它的絕對壓強(qiáng)成反比（溫度不變時）壓強(qiáng)（kPa）（abs）體積（L）1008200440028001第8頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 波義耳-馬略特定律可用“分子運(yùn)動論”來解釋。氣體對容器內(nèi)壁的壓強(qiáng)，是由于氣體分子在運(yùn)動中碰撞器壁而產(chǎn)生的，當(dāng)一定質(zhì)量的氣體體積縮小到原來體積的1/n時，則每單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù)目就增大到原來

6、的n倍。因此，在容器內(nèi)壁單位面積上每單位時間里所受到氣體分子的碰撞次數(shù)也就增加到原來次數(shù)的n倍。這樣氣體壓強(qiáng)也就增加到原來壓強(qiáng)的n倍。氣體體積增大時，則壓強(qiáng)發(fā)生與上述相反的變化。第9頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四計(jì)算舉例：（1）有一只空氣儲氣瓶，它的容積是0.41m3，瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)（在高氣壓醫(yī)學(xué)專業(yè)中，壓強(qiáng)一般均以表壓表示）為15MPa（150kgf/cm2），假定在溫度不變的情況下將瓶內(nèi)氣體壓力降至常壓，那么所排出氣體的體積是多少？ P1=15.1MPa（abs） V1=0.41m3 P2=0.1MPa V2=P1V1/P2=(15.10.41)/0.1=61.9

7、1m3 由于儲氣瓶內(nèi)最后仍會留有0.41m3常壓氣體，所以排出氣體的體積只有61.91m3-0.41m3=61.5m3。 高氣壓醫(yī)學(xué)中，實(shí)際計(jì)算氣瓶內(nèi)在常壓下可輸出氣體的體積時，常簡化成將儲氣瓶容積乘以表壓的倍率，即V=V儲P表壓/P常壓。所得出的值亦稱為該儲氣瓶的儲氣總量，即： 0.41m315/0.1=61.5m3。第10頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （2）當(dāng)上述儲氣瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)由15MPa下降到3MPa時，試問儲氣瓶向外排出了多少體積的常壓空氣？ 0.41m3(15-3)/0.1=49.2m3。第11頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期

8、四 （3）某加壓艙主艙容積為20m3，假定溫度保持不變，當(dāng)治療DCS預(yù)計(jì)需加壓至0.7MPa（7atm）時，所用壓縮空氣相當(dāng)于多少體積的常壓空氣？ 20m30.7/0.1=140m3 假設(shè)該單位有10個容積為400L的高壓儲氣瓶，問儲氣瓶中需達(dá)到多少壓力？ 140m3（0.410）=35（atm） 當(dāng)儲氣瓶內(nèi)壓力為0.7MPa(7atm)時，已無法將儲氣瓶內(nèi)的壓縮空氣注入加壓艙，故必須將此壓力計(jì)算在內(nèi)， 35+7=42(atm） 另外，要使加壓速率達(dá)到治療要求（5min內(nèi)達(dá)7atm，至少應(yīng)達(dá)1atm/min），故必須保持一定的空氣余壓加上治療過程中的通風(fēng)量，因而“空氣潛水醫(yī)學(xué)保障規(guī)程”規(guī)定，加

9、壓治療時儲氣瓶內(nèi)的儲氣量應(yīng)能滿足兩次治療的用氣量，所以儲氣瓶內(nèi)的壓力不得小于84atm，甚至更高些。第12頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （4）在常壓下，人中耳腔內(nèi)含有空氣量為2cm3，在溫度不變和咽鼓管阻塞的情況下，加壓至0.15MPa時，中耳腔內(nèi)空氣體積是多少？ P1=0.1MPa（abs） V1=2cm3 P2=0.25MPa(abs） V2=P1V1/P2=0.12/0.25=0.8cm3。 可以看出，病人在咽鼓管阻塞的情況下接受高壓氧治療，由于環(huán)境壓力增大，中耳腔內(nèi)氣體被壓縮，可以導(dǎo)致鼓膜內(nèi)陷甚至破裂。這應(yīng)該引起高氣壓醫(yī)務(wù)工作者的足夠重視。第13頁，共96

10、頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 在常壓下，人中耳腔內(nèi)含有空氣量為2cm3，在溫度不變和咽鼓管阻塞的情況下，加壓至3m（有人甚至是2m）時就明顯疼痛，請計(jì)算這時的中耳腔內(nèi)空氣體積是多少？（精確到小數(shù)點(diǎn)后3位）解：P1=0.1MPa（abs） V1=2cm3 P2=0.13MPa(abs） V2=P1V1/P2=0.12/0.13=1.538cm3。 (1.538/2=76.9%)因此，在治療前必須要教會病員咽鼓管吹張法；感冒患者要滴1%麻黃素或呋麻滴鼻液；加壓過程中一旦耳痛，應(yīng)立即停止加壓第14頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 例5：某單位加壓艙主艙容

11、積為18m3，如果在溫度不變的情況下，使艙內(nèi)壓力提高到7atm（表壓），以治療DCS，需要多少體積的常壓空氣？如果該單位有容積為400L的高壓氣瓶10個，請問高壓氣瓶內(nèi)壓力至少多少時才能滿足治療要求？ 根據(jù)題意：P1=1atm V1=？m3 P2=7atm V2=18 m3 代入公式：P1V1=P2V2 V1=P2V2/P1 =718/1 =126（m3） 126m3（0.4m310）=31.5（atm） 因?yàn)楫?dāng)氣瓶中壓力低于7atm時無法加壓，所以應(yīng)加上此壓力，即： 31.5+7=38.5（atm） 為保證加壓速度和通風(fēng)量，根據(jù)規(guī)定，氣瓶中儲氣量至少應(yīng)滿足2次治療用氣量，因此其瓶中壓力至少需

12、： 38.52=77（atm）第15頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四二、查理定律 查理定律（Charles law）描述的是氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系，即：當(dāng)氣體體積不變時，一定質(zhì)量的氣體，溫度升高1，其壓強(qiáng)就增加0時壓強(qiáng)的1/273。用公式表示即為： Pt=P0(1+t/273) 式中：Pt表示溫度升至t時氣體的壓強(qiáng)， P0表示在0時氣體的壓強(qiáng)。 第16頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 此公式在具體計(jì)算時比較復(fù)雜，如果采用“絕對溫標(biāo)”來表示溫度，則可以使查理定律的公式簡化，計(jì)算起來比較方便。 絕對溫標(biāo)，即熱力學(xué)溫標(biāo)，或稱開氏（Kelvin）溫標(biāo)，

13、顯示的溫度叫做“絕對溫度”。通常用“T”表示，其單位為“K”。絕對零度的溫度定義為0K。 水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下結(jié)冰的溫度，即攝氏溫度0，或華氏溫度32 ，相當(dāng)于熱力學(xué)溫度273K。 絕對溫度（T）和攝氏溫度(t)的關(guān)系是： T=273+t第17頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 如果要將攝氏溫度換算為絕對溫度，可將攝氏溫度加上273。 如t=20 時，則：T=273+20=293K； 又如： t=-20 時，則： T=273+（-20）=253K； 采用絕對溫度來表示溫度后，查理定律的公式可以簡化為： P1/P2=T1/T2 第18頁，共96頁，2022年，5月20日，20

14、點(diǎn)58分，星期四 公式推導(dǎo)： 將（2）與（3）相除，得：即：. （1）.（2）.（3）第19頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 因此，查理定律也可表述為：當(dāng)體積不變時，一定質(zhì)量的氣體，其壓強(qiáng)與絕對溫度成正比。 采用“分子運(yùn)動論”來解釋，可以理解為：溫度愈高，氣體分子的平均速度愈大，當(dāng)一定質(zhì)量的氣體在某一容器內(nèi)（氣體體積不變）受熱而溫度升高，氣體分子對每單位面積容器壁碰撞的次數(shù)就增加，同時，每次撞擊的力也增強(qiáng)，氣體壓強(qiáng)也就愈高。第20頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例1： 7時氧氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)為15MPa，如果將氧氣瓶放在熱源旁，溫度升高至4

15、4，瓶內(nèi)氧氣的壓強(qiáng)將是多少？ P1=15+0.1=15.1MPa T1=273+7=280K T2=273+44=317K P2=P1T2/T1 =15.1317/280 17.1MPa（abs）。 第21頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例2： 環(huán)境氣溫20時氧氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)為140kgf/2，如果將氧氣瓶放在夏天正午烈日下的水泥地上，水泥地面的溫度高達(dá)65 ，問這時氧氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)是多少？ 根據(jù)題意：P1=14.1MPa T1=273+20=293K T2=273+65=338K 代入公式：P1/P2=T1/T2 P2=P1T2/T1 =14.1338/293 =

16、16.3MPa(abs） =162f/2 由此可見，把高壓氣瓶存放在烈日下或熱源旁，瓶內(nèi)氣壓將明顯升高,這是很危險的。第22頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例3： 制氧廠灌裝氧氣時，充至瓶內(nèi)壓為15MPa（表壓）時，溫度為48，存放24h后，氣瓶溫度下降至17 ，問此時瓶內(nèi)氧氣的壓強(qiáng)是多少？ P1=15.1MPa（abs） T1=273+48=321K T2=273+17=290K P2= P1T2 = 15.1290 =13.6MPa（abs） T1 321 即表壓為13.5MPa（135atm） 第23頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星

17、期四三、蓋-呂薩克定律 蓋-呂薩克定律（Gay-Lussacs law）描述的是氣體體積與溫度的關(guān)系，即：在壓強(qiáng)保持不變時，一定質(zhì)量的氣體，溫度每升高1，其體積就增加0時體積的1/273。用公式表示即為： Vt=V0(1+t/273) 式中：Vt表示溫度升至t時氣體的體積，V0表示在0時氣體的體積。 此公式也像查理定律那樣，采用絕對溫度來度量溫度，則公式可以簡化為： V1/V2=T1/T2第24頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 公式推導(dǎo)：（2）式除（3）式，得：即：.（1）.（2） .（3）第25頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 蓋-呂薩克定

18、律也可表述為：當(dāng)壓強(qiáng)不變時，一定質(zhì)量的氣體，其體積與絕對溫度成正比。 采用“分子運(yùn)動論”來解釋，可以理解為：當(dāng)一定質(zhì)量的氣體受熱而溫度升高時，如果要使它的壓強(qiáng)保持不變，那只須讓它的體積增大，這時，一方面因溫度升高，分子運(yùn)動速度加快，氣體分子對單位面積容器壁的碰撞次數(shù)增多，每次碰撞的作用也增強(qiáng)，有使壓強(qiáng)增大的趨勢；另一方面因體積增大，氣體分子對單位面積容器壁的碰撞次數(shù)減少，有使壓強(qiáng)減小的趨勢。這兩種相反的趨勢相互完全抵消時，可以使壓強(qiáng)保持不變。第26頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例1： 一定質(zhì)量的氣體在2時，體積為10L，如壓強(qiáng)保持不變，氣體在57時的體積為多

19、少？ V2=V1T2/T1 =10(273+57)/(273+2) =12L。第27頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四計(jì)算舉例2： 一定質(zhì)量的氣體在5時體積為40L，假定壓強(qiáng)保持不變，試問氣體在35 時體積將為多少？ V2=V1T2/TI =40（273+35）/（273+5） =44.3（L）第28頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 附：氣體的體積、壓強(qiáng)、溫度之間的關(guān)系氣態(tài)方程 以上所討論的三個定律，只有在壓強(qiáng)、體積、溫度三個量中有一個量不變的情況下，才能推算出其它兩個量的關(guān)系，但在自然界所發(fā)生的現(xiàn)象里，決定氣體狀態(tài)的三個物理量壓強(qiáng)、體積和溫度

20、往往同時在發(fā)生變化，因此，確定一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度在變化中的相互關(guān)系是非常重要的。第29頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 設(shè)氣體在初始狀態(tài)時，壓強(qiáng)、體積和溫度分別為P1、V1和T1,經(jīng)過一系列變化后，這三個物理量分別變化成了P2、V2和T2, 則理想氣態(tài)方程的公式為： P1V1/T1= P2V2/T2 式中： P1初始壓強(qiáng)； V1初始體積； T1初始溫度（絕對溫度） ； P2變化后的壓強(qiáng)； V2變化后的體積； T2變化后的溫度（絕對溫度） ； 這就是氣態(tài)方程。從氣態(tài)方程可以知道，一定質(zhì)量的氣體其壓強(qiáng)、體積和溫度三個參數(shù)都為變量時，氣體的壓強(qiáng)與體積的乘積除以

21、絕對溫度所得的商，在狀態(tài)變化中總是保持不變的。第30頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例1： 在常壓下（即1 atm abs），環(huán)境溫度20，空氣體積為19m3，把它壓入5m3的加壓艙，艙內(nèi)壓強(qiáng)上升到4 atm abs，溫度將是多少？ 按公式：P1V1/T1= P2V2/T2 已知： P1= 1 atm abs，V1= 19m3，T1=273+20=293 k P2= 4 atm abs，V2= 5m3， T2=？ 代入公式得： T2=P2V2T1/P1V1=308.4k=35.4 因此，溫度將是35.4 第31頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分

22、，星期四計(jì)算舉例2： 常壓下（1atm abs）環(huán)境溫度28，把140m3的空氣壓入20m3的加壓艙，此時艙內(nèi)壓上升到7atm，問此時艙內(nèi)溫度將是多少？ 按公式：P1V1/T1=P2V2/T2 已知：P1=1atm abs V1=140m3 T1=273+28=301K P2=8atm abs V2=20m3 T2=？ 代入公式：T2=P2V2T1/P1V1 =820301/1140 =344K =71 所以，夏季使用加壓艙： 1.要有空調(diào)設(shè)備，最好先預(yù)冷。 2.氣源不能直接暴露在陽光下。第32頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四計(jì)算舉例3： 某加壓艙主艙容積為18m3，

23、要將126m3的常壓空氣壓入加壓艙使艙壓升至0.7MPa（表壓），環(huán)境溫度26，在無空調(diào)設(shè)備的情況下，請問艙溫在加壓完畢時達(dá)多少？ 根據(jù)題意： P1=0.1MPa V1=126m3 T1=273+26=299K P2=0.8MPa V2=18m3 T2=？ 代入公式：P1V1/T1=P2V2/T2 T2=P2V2T1/P1V1 =0.818299/0.1126 =341.7K =68.7第33頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 在這里必須明確，上述氣體定律固然是根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出來的，但從更精確的研究知道，一切實(shí)際氣體都只是近似的符合這些氣體定律，尤其在低溫和高壓

24、下存在一定的偏差。盡管如此，我們采用上述氣體定律進(jìn)行計(jì)算就簡單多了。第34頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四四、道爾頓定律 混合氣體是將互相不起化學(xué)反應(yīng)的幾種氣體混在一起，由于各種氣體的分子運(yùn)動而均勻混合的氣體?；旌蠚怏w所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做總壓，各組成氣體單獨(dú)占有容器所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做分壓。道爾頓定律（Daltons law）描述的是混合氣體總壓與各組成氣體分壓的關(guān)系，即：當(dāng)溫度不變時，混合氣體總壓是各組成氣體的分壓之和。以公式表示即為： P=P1+P2+P3+Pn 式中：P表示混合氣體總壓，P1、P2、P3、Pn表示各組成氣體的分壓。 第35頁，共96頁，2022年，5月2

25、0日，20點(diǎn)58分，星期四 知道了各組成氣體的分壓就可以求出混合氣體的總壓;已知組成氣體在混合氣中所占的百分比，就可以推算出某一組成氣體的分壓值，其公式為： Px=PC% 式中：Px表示某一氣體的分壓， P為混合氣體的總壓， C%表示混合氣體中該氣體的百分比。第36頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 例如： 空氣為N2、O2、CO2等氣體組成的混合氣體，已知空氣中O2的體積百分比是20.93%、 N2為79.04%、 CO2為0.03%。而大氣壓強(qiáng)（常壓空氣的總壓）以近似值100kPa（1atm abs）計(jì)，則其中每一氣體的分壓可按公式分別算出。 pO2 =100X20

26、.93%=20.93kPa pN2 =100X79.04%=79.04kPa pCO2 =100X0.03%=0.03kPa如果以mmHg作單位，則O2、N2、CO2的分壓分別為： pO2=76020.93%=159.068160（mmHg） pN2=76079.04%=600.704600（mmHg） pCO2=7600.03%=0.228 =0.3（mmHg）第37頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 計(jì)算舉例： 治療DCS時，已知加壓艙內(nèi)壓力位0.7MPa（表壓），艙內(nèi)O2和N2的體積百分比分別為21%和79%，計(jì)算艙內(nèi)的pO2和pN2各為多少？ pO2=PC%=0

27、.8MPa21%=0.168MPa(abs) pN2=PC%= 0.8MPa79%=0.632MPa(abs) 在高氣壓醫(yī)學(xué)中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是，混合氣體中某一組成氣體對機(jī)體生理功能的影響，直接決定于它的具體分壓值（習(xí)慣上分壓值或某一單純氣體的氣壓值均用絕對壓表示），而不決定于它在混合氣體中的體積百分比。在壓縮空氣中，各組成氣體的百分比并沒有改變，但是它們的各自分壓卻隨著總壓的提高而增加。 例如：在常壓下若吸入氣中含1.5%的CO2，其分壓值為1.5kPa，此時人完全可以耐受；當(dāng)在400kPa(4 atm abs)的壓力下吸入含1.5%CO2的空氣，則CO2分壓將為400X1.5%=6kPa(4

28、5.6mmHg)，經(jīng)過一定時間將會出現(xiàn)明顯的CO2中毒癥狀。第38頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四五、亨利定律與溶解系數(shù) 氣體與液體接觸（直接接觸或隔著氣體可透膜）時，氣體可借分子運(yùn)動而擴(kuò)散入液體內(nèi)，這就是氣體溶解于液體。氣體溶解于液體是氣體分子分布于液體分子間隙內(nèi)，而不是游離狀態(tài)。 在一定溫度下，1個絕對壓的一種氣體，溶解于1ml某液體中的ml數(shù)，稱為該氣體在那種液體內(nèi)的溶解系數(shù)。通常溶解系數(shù)大就表示在液體中的溶解量多。氣體在液體中的溶解量隨氣體及液體的性質(zhì)而不同，同時也隨溫度及液體表面上氣體的分壓值而有所改變。第39頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58

29、分，星期四 在潛水生理學(xué)和潛水醫(yī)學(xué)中把溶解于液體中的某種氣體分壓，稱為該種氣體的“張力”第40頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四（一）氣體的溶解同溫度的關(guān)系 在不同的溫度條件下，同一氣體的溶解系數(shù)也不同。一般，溫度愈高，溶解系數(shù)愈小。 例如：在0時氧在水中的溶解系數(shù)為0.049，而在37時為0.024；在40時為0.023。第41頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （二）氣體的溶解與氣體分壓的關(guān)系 氣體在溶液中的溶解量同它本身的分壓值有關(guān)。分壓愈高，溶解量愈大；分壓愈低，則溶解量愈小?；旌蠚怏w溶解于液體時，每一組成氣體的溶解量與各自的分壓成正比，

30、而與混合氣體的總壓無直接關(guān)系，此即亨利（Henry）定律。 例如：37時氮在水中的溶解系數(shù)為0.013，空氣中N2的分壓為76079%600mmHg，因此1ml水在常壓空氣（1 atm abs）中所溶解的氮量為0.013600/7600.01026ml；而在5 atm abs的空氣中， N2分壓也增至5倍，這時1ml水中所溶解的氮量為0.010265=0.0513ml。第42頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 如果液體先暴露于高壓混合氣體下，經(jīng)過一定時間后氣壓降低（即減壓），則在高壓下溶解于液體內(nèi)的各組成氣體便逸出，直到各組成氣體在液體內(nèi)的張力（溶解于液體內(nèi)的氣體的分壓

31、通常稱為“張力”）同液體外各自的分壓平衡為止。張力與分壓的差值（“壓差梯度”）愈大，則逸出愈快（即單位時間內(nèi)逸出的量多）；反之，則愈慢。第43頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （三）氣體的溶解同氣體性質(zhì)的關(guān)系 在相同溫度下，不同氣體在同一種液體內(nèi)的溶解系數(shù)不同， 37時氣體的溶解系數(shù)和脂水溶比氣體名稱在水中在油中脂水溶比氫氣0.0170.0362.1氦氣*0.00870.0151.7氮?dú)?.0130.0675.2氧氣0.0240.1205.0氬氣0.02640.1405.3二氧化碳0.560.8761.6氪氣0.04470.4309.6氙氣0.0851.70020.0

32、氡氣0.1519.000126.6*He的溶解系數(shù)在溫度超過30 時將會增加第44頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四（四）氣體的溶解與液體性質(zhì)的關(guān)系 相同溫度與壓強(qiáng)下，一種氣體在不同液體內(nèi)的溶解系數(shù)不同。 一種物質(zhì)在不同溶劑中的溶解系數(shù)之比，簡稱為“溶比”（分配定律）。一種氣體在脂類和水中的溶解系數(shù)之比，稱為該氣體的“脂水溶比”。 各種氣體的脂水溶比不同，見表。由于氦的溶解系數(shù)及脂水溶比均小于氮（氮為5.2，氦為1.7），因此在相同壓強(qiáng)和溫度下，氦在機(jī)體組織中溶解量要比氮少，從血液轉(zhuǎn)移到組織的量也比氮少。第45頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四六

33、、氣體的密度 單位體積中物質(zhì)的質(zhì)量叫物質(zhì)的密度。以公式表示，即為：D=M/V 式中：D表示密度；M表示質(zhì)量；V表示體積。 與液體和固體相比，氣體的密度最小。 在不同的壓強(qiáng)和溫度下，固體和液體的體積變化是很小的，因此，他們的密度變化也很小。但是氣體 在不同的壓強(qiáng)和溫度下，體積會發(fā)生明顯的變化，因此，它的密度也會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。一般來說，在壓強(qiáng)保持不變時，一定質(zhì)量氣體的密度與溫度成反比；而在溫度保持不變時，密度與壓強(qiáng)成正比。 例如：在0和1 atm abs（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）空氣的密度為1.3g/L,在5 atm abs下，因空氣的體積縮小到常壓時的1/5，他的密度也隨之增加5倍，為6.5g/L。

34、第46頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 在0和1個絕對壓（標(biāo)準(zhǔn)狀況）下，1L干燥氣體的質(zhì)量稱為氣體的標(biāo)準(zhǔn)密度名稱密度名稱密度空氣1.30氬氣1.79氫氣0.09二氧化碳1.97氦氣0.18氪氣3.73氖氣0.90氙氣5.88氮?dú)?.26氡氣9.78氧氣1.43標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度（g/L） 第47頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 在實(shí)際應(yīng)用中，通常以空氣密度為1，把其它氣體的密度與空氣密度相比（溫度和壓強(qiáng)相同的情況下）而得出的比值，稱為相對密度名稱密度名稱密度氫氣0.0695氬氣1.379氦氣0.1380二氧化碳1.529氖氣0.6950氪氣

35、2.868氮?dú)?.9630氙氣4.525氧氣1.1000氡氣7.526 各種氣體的相對密度（空氣密度為1） 第48頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 了解各種氣體的不同密度及在不同壓強(qiáng)下氣體密度的改變，對于學(xué)習(xí)高氣壓醫(yī)學(xué)是很重要的。例如：氣體密度與呼吸阻力有關(guān)，當(dāng)氣體被壓縮時，密度增加，呼吸阻力增大，對呼吸肌的負(fù)荷及肺的換氣功能有一定的影響。又如，氦氣密度小于氮?dú)猓谙嗤瑝簭?qiáng)下，氦氣的呼吸阻力就比氮?dú)庑。@也是潛水作業(yè)中用氦代替氮的原因之一。第49頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四七、氣體的擴(kuò)散 由于微粒（分子、原子等）的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的物質(zhì)遷移現(xiàn)

36、象，稱為擴(kuò)散。 固體、液體和氣體都有擴(kuò)散現(xiàn)象。氣體分子間作用力很小，分子運(yùn)動自由，運(yùn)動速度也快，因此，擴(kuò)散作用最明顯。 一種氣體與另一種氣體接觸時，兩種氣體可借擴(kuò)散作用而均勻混合；氣體與液體接觸時，氣體分子也可借擴(kuò)散作用而溶解于液體中直至平衡；氣體張力不等的兩部分液體相接觸或隔著半透膜時，氣體分子將從張力高的一側(cè)向張力低的一側(cè)擴(kuò)散直至平衡。 氣體的擴(kuò)散速度主要受氣體的分壓（張力）、相對分子量或密度、溶解系數(shù)等因素影響。 氣體總是從分壓高處向分壓低處擴(kuò)散，壓差梯度愈大，擴(kuò)散速度也愈快，兩者成正比關(guān)系。第50頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 在相同的分壓和溫度下，氣體的擴(kuò)

37、散速度與它的相對分子量或密度的平方根成反比，此即格雷漢（Graham）定律。例如，氦與氮的相對分子量分別為4和28，它們的相對分子量平方根之比為2:5.3，就這一點(diǎn)而言，氦的擴(kuò)散速度為氮的2.56倍。 氣體的擴(kuò)散速度還與氣體的溶解系數(shù)成正比。例如：37時，氧與二氧化碳在水中的溶解系數(shù)分別是0.024、0.56，就溶解系數(shù)而言，后者的擴(kuò)散速度約為前者的23倍。 必須指出，氣體在機(jī)體內(nèi)的擴(kuò)散過程是很復(fù)雜的，它除了受上述幾種物理因素的綜合性影響外，同時還受到血流量、擴(kuò)散面等因素的影響。第51頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四八、氣體的比熱容和熱傳導(dǎo)（一）氣體的比熱容 質(zhì)量為1

38、g的物質(zhì)，溫度升高1時所吸收的熱量，叫做該物質(zhì)的比熱容。比熱容的單位為J/(g)或kJ/(kg)。 氣體受熱時，它的體積和壓強(qiáng)都會發(fā)生改變，這對氣體比熱容的影響較大。因此，必須分別在氣體的壓強(qiáng)不變而其體積可以改變，或氣體的體積不變而其壓強(qiáng)可以改變這兩種情況下研究氣體的比熱容，前者稱為等壓比熱容，后者稱為等容比熱容（表3-5）。第52頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四氣體名稱等壓比熱容等容比熱容二氧化碳0.840.63氧氣0.920.67空氣1.000.71氮?dú)?.050.75一氧化碳1.050.75水汽1.841.38氦氣5.233.14氫氣14.2310.09 各種氣

39、體的比熱容 J/(g) 第53頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 等壓比熱容要大于等容比熱容，這是因?yàn)樵诘葔哼^程中，氣體體積的膨大也完成了一定的功，要消耗一部分熱量，所以氣體在等壓過程中比在等容過程中所吸收的熱量要多一些。由表3-5可見，氦的等壓比熱容是5.23，而氮為1.05，因此氦的等壓比熱容比氮大4倍，在潛水作業(yè)中，當(dāng)用氦代替氮配成混合氣體供潛水員呼吸時，氦將比氮吸收更多的熱量。這對潛水員的體溫調(diào)節(jié)有較大的影響。第54頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四0時各種氣體的導(dǎo)熱系數(shù) kJ/(mh) （二）氣體的熱傳導(dǎo) 熱傳導(dǎo)是物體內(nèi)各部溫度的均勻化

40、過程，在此均勻化過程中能量由溫度高的地方向溫度低的地方傳輸，因此，可以說，熱傳導(dǎo)是能量的運(yùn)輸過程。 物質(zhì)的熱傳導(dǎo)性能通常用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)小則傳導(dǎo)性能差。各種氣體的導(dǎo)熱系數(shù)不同（表3-6）。 由表3-6可見:氦的導(dǎo)熱系數(shù)約為空氣的6.2倍，在采用氦潛水時，人體將喪失更多的熱量，因此，必須采取相應(yīng)的保溫措施。氣體名稱導(dǎo)熱系數(shù)與空氣導(dǎo)熱系數(shù)之比二氧化碳0.049340.61氬氣0.056870.71空氣0.080311.00氮?dú)?.082111.02氧氣0.083911.04氖氣0.159871.99氦氣0.496346.18氫氣0.568327.08第55頁，共96頁，2022年，5月2

41、0日，20點(diǎn)58分，星期四第二節(jié) 高氣壓對機(jī)體各系統(tǒng)的影響 在潛水醫(yī)學(xué)中，氣壓高于常壓即稱為“高氣壓”或“高壓”。 高氣壓對機(jī)體的作用可分為兩個方面，即壓力本身對機(jī)體的機(jī)械性（物理性）作用和高壓氣體對機(jī)體各系統(tǒng)、各器官的生物生理作用。第56頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四一、壓力本身對機(jī)體的機(jī)械性（物理性）作用 壓力本身作用于機(jī)體，依其作用方式不同，分為均勻受壓與不均勻受壓兩種情況。機(jī)體均勻受壓時無顯著變化，僅在不均勻受壓時才受到顯著影響，出現(xiàn)各種生理機(jī)能性和病理損傷性變化。第57頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四（一）均勻受壓 在常壓下，每平

42、方厘米面積上所受的大氣壓為1公斤力，即1kgf/cm2，表示為0.1MPa。成年人的體表面積平均為1.51.6m2，因此，常壓下成人體表面上所受的壓力總和就達(dá)1516噸。當(dāng)人潛至90m水深時，體表面每平方厘米面積上將承受10公斤力的壓力（即1.0MPa），這樣，整個體表所受壓力值總和達(dá)到150 160噸，但是，由于身體受壓均勻，人們感覺不到身上承受了壓力。對于如此巨大的壓力，曾引起過一些人的驚駭。他們臆測，在這種壓力下，人立刻會被壓扁，即或不死，也引起嚴(yán)重的機(jī)能障礙，如皮膚貧血、出血、呼吸困難等。然而，科學(xué)研究和潛水實(shí)踐表明，人們采用潛水裝具、呼吸適宜的人工配制的混合氣體，在海中可潛到500m

43、余的水深處或在加壓艙內(nèi)承受相當(dāng)于700m深度的靜水壓，并未因此發(fā)生病理損傷性變化。迄今為止的資料表明，人們用適當(dāng)?shù)臐撍b具，呼吸適當(dāng)?shù)暮粑鼩膺M(jìn)行水下作業(yè)時，只要操作正常，氣量調(diào)節(jié)適當(dāng)，則主觀上對這種巨大的壓力并無感覺。第58頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 機(jī)體之所以能承受如此巨大壓力，并不發(fā)生病理損傷性變化的原因主要有兩方面，一是水的不可壓縮性；二是因?yàn)閴毫Φ木鶆蜃饔谩?人體組成成份中水占體重的70%，其余物質(zhì)多溶于水，而在一定的壓強(qiáng)范圍內(nèi)水實(shí)際上是不可壓縮的。所以，潛水（加壓）時只要增高的壓力從各方面均勻作用于機(jī)體，機(jī)體組織是能夠承受的。同時，來自各個方向的壓力都

44、相等，故不會引起組織的移位和變形。對于一般不含氣腔室的器官是如此，而對于象肺臟、中耳鼓室、副鼻竇等含氣腔室的器官，也由于潛水員呼吸的是與水壓相等的高壓氣體，這些氣體進(jìn)入呼吸道和肺內(nèi)，也經(jīng)相應(yīng)的通道進(jìn)入中耳鼓室和副鼻竇，這樣含氣腔室內(nèi)外壓力相等，同機(jī)體各部之間無壓差存在，因而腔室壁也就不會被壓縮、移位或變形。當(dāng)壓力均勻地作用機(jī)體時，就目前潛水的最大深度來說，高氣壓壓力本身對機(jī)體未顯示出機(jī)械損傷性作用。第59頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四（二）不均勻受壓 潛水時，不均勻受壓有兩種情況： 1、機(jī)體本身的固有含氣腔室（以下簡稱“腔室”），包括：肺、中耳鼓室、鼻竇、胃腸道，也

45、包括特殊情況形成的一些非固有的含氣腔室，如與外界不通暢的齲齒腔等）與外界壓力不平衡； 2、通風(fēng)式潛水裝具與人體之間的含氣空間、輕潛水裝具的呼吸面罩與潛水員面部之間形成的空間、自攜式潛水呼吸器的呼吸袋與潛水員呼吸道之間形成的空間，當(dāng)這些含氣腔室和外界壓力平衡不適當(dāng)時。第60頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 當(dāng)外界壓力變化時，機(jī)體實(shí)質(zhì)性組織由于水的不可壓縮性，其體積不隨壓力的變化而改變；而機(jī)體的含氣腔室內(nèi)如果壓力不能或沒有及時隨外界壓力的升降相平衡，含氣腔室內(nèi)的氣體將被明顯壓縮或過度擴(kuò)張，導(dǎo)致不均勻受壓，引起組織移位、變形、甚至出血、撕裂等損傷，稱為“氣壓傷”（包括肺氣壓

46、傷、中耳氣壓傷、鼻竇氣壓傷）。潛水醫(yī)學(xué)中，習(xí)慣上把潛水裝具（或潛水呼吸面罩）與人體之間的“空間”內(nèi)氣壓過低所引起的病理性損害叫做“擠壓傷”（包括全身擠壓傷、面部擠壓傷）。第61頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 不均勻受壓對機(jī)體造成的損傷與“壓差”大小直接相關(guān)。而“壓差”主要表現(xiàn)在氣體的體積上。在不同的壓力下（水深處），即使壓力變化的幅度相等，但氣體體積增減的百分比卻是明顯不相等的，因此，“氣壓傷”或“擠壓傷”多見于淺深度處。 關(guān)于機(jī)體不均勻受壓時，機(jī)體所發(fā)生的病理性變化（即各類“氣壓傷”、“擠壓傷” ）的發(fā)生原因、臨床表現(xiàn)、治療和預(yù)防等將在以后的有關(guān)章節(jié)中討論。第62

47、頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四二、高氣壓對機(jī)體的生理作用 人在高氣壓環(huán)境下，高壓氣體會引起機(jī)體一系列復(fù)雜的生理功能改變。一般說來，無論是在常規(guī)潛水中，還是在目前已達(dá)到的最大深度的飽和潛水中，高氣壓的生理作用及其對機(jī)體產(chǎn)生的影響是一時性的、可逆的，但若在高氣壓下暴露時間過久，或壓力更大，是否會導(dǎo)致不可逆的病理改變，到目前為止，研究的還不夠。因此，了解高氣壓對機(jī)體各系統(tǒng)的影響，掌握其變化規(guī)律，并在實(shí)踐中不斷發(fā)展這方面的認(rèn)識，無疑對潛水醫(yī)學(xué)的理論及對實(shí)際工作的指導(dǎo)與提高都具有重要意義。 本節(jié)只涉及常規(guī)潛水中高氣壓對機(jī)體各系統(tǒng)的影響，至于飽和潛水時高氣壓對機(jī)體各系統(tǒng)的影響將

48、在“飽和潛水”章節(jié)中介紹。第63頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四（一）對血液系統(tǒng)的影響1、紅細(xì)胞和血紅蛋白減少 大多數(shù)學(xué)者證明，在高氣壓作用下，體內(nèi)的紅細(xì)胞和血紅蛋白含量均減少，減少數(shù)值各種材料不等，大約紅細(xì)胞可減少50100萬/mm3，血紅蛋白下降10%以上。這種變化決定于氣壓的高低和高壓下暴露時間的長短。氣壓愈高，高壓下暴露時間愈長，外周血液的這種變化就愈明顯。有人觀察了沉箱工人的血液變化及其恢復(fù)情況，發(fā)現(xiàn)在氣壓不超過0.2MPa（2 atm abs），離開高氣壓環(huán)境后23d紅細(xì)胞數(shù)即可恢復(fù)正常，而血紅蛋白恢復(fù)則較慢。在高氣壓下短時停留后血像無明顯改變，但人反復(fù)3

49、0d在380mmHg（相當(dāng)于常壓下吸50%O2）高分壓氧下，可見紅細(xì)胞和血紅蛋白均逐漸減少。第64頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 關(guān)于高氣壓下紅細(xì)胞減少的原因，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是脾臟儲存紅細(xì)胞及紅細(xì)胞破壞增多所致。顯然，機(jī)體處于高氣壓下，由于血液中氧含量增加，作為體內(nèi)“運(yùn)載”氧的主要“工具”的紅細(xì)胞需要量減少，部分被儲藏于脾臟內(nèi)，這乃是機(jī)體對氧過多的一種代償性反應(yīng)。然而，這種儲藏會使紅細(xì)胞的脆性增加而易于破壞，血液中膽紅素、尿膽素原的明顯增加，表明了紅細(xì)胞破壞的增多。有人應(yīng)用同位素標(biāo)記方法作不同高壓氧下紅細(xì)胞壽命的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.1MPa（1 atm abs）氧壓下長時間

50、作用后，可使動物體內(nèi)幼年紅細(xì)胞壽命從平均69.2d，縮短到65.2d，氧壓愈高愈明顯。第65頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 關(guān)于造血機(jī)能，正常情況下骨髓處于低氧狀態(tài)，低氧是刺激造血的因素之一。實(shí)驗(yàn)證明，在高壓氧下長時間停留造血機(jī)能受到抑制，紅細(xì)胞和血紅蛋白合成減少。但紅細(xì)胞破壞后，又會引起機(jī)體一些反應(yīng)，如紅細(xì)胞新生機(jī)能有所增加、網(wǎng)織紅細(xì)胞在外周血中增多以及骨髓像向大型紅細(xì)胞增多方向改變，這都標(biāo)志著骨髓受到一定的刺激作用，可見這些變化是多因素綜合作用的結(jié)果。 鑒于在高氣壓環(huán)境下，機(jī)體紅細(xì)胞遭破壞增多，造血機(jī)能亢進(jìn)，因此，潛水員的膳食中適當(dāng)增加有關(guān)營養(yǎng)，以利于血象恢復(fù)。

51、第66頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 2、白細(xì)胞增多 我國和國外有關(guān)資料表明，在高氣壓作用下白細(xì)胞數(shù)增加，其增長值與加壓前相比可增加2040%，尤以在大深度下呼吸混合氣時為明顯。白細(xì)胞分類的變化多為中性粒細(xì)胞的百分比增加，而淋巴細(xì)胞減少，但也有改變不大者。這一變化一般在離開高壓環(huán)境后2448h即可恢復(fù)。對于高氣壓下白細(xì)胞增多的機(jī)理，總的來說尚不夠明瞭，有人認(rèn)為是高氣壓下骨骼造血機(jī)能亢進(jìn)的結(jié)果，也有人認(rèn)為是機(jī)體的一種應(yīng)激反應(yīng)的表現(xiàn)。第67頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 3、血小板減少 動物或人，在實(shí)際常規(guī)潛水或模擬潛水后，循環(huán)血小板量均有減

52、損，這種現(xiàn)象通常在潛水后24 48h出現(xiàn)，一般在潛水后第3天降至最低，然后再逐漸回升。損失的血小板量平均約為20%30%，個別甚至超過50%，重復(fù)暴露可使血小板進(jìn)一步減少，恢復(fù)時間也推遲。 關(guān)于潛水后血小板減少的原因，大致有2個：一是加壓的影響。由于加壓（在密閉環(huán)境中），心理、生理應(yīng)激可使兒茶酚胺的分泌增加，促進(jìn)血小板聚集，導(dǎo)致循環(huán)血小板量減少；二是減壓過程中，血小板被吸附、聚集在隱性氣泡周圍，同時血小板的粘著性增加，因而引起末梢血液中血小板減少。 使用某些抗凝藥物和活血化淤類藥物，如肝素、右旋糖酐等，可預(yù)防血小板減少。第68頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 4、其它

53、 在高氣壓作用下，除上述變化外尚發(fā)現(xiàn)血液的一些其它變化，如血液粘滯性在一般情況下降低（但有減壓障礙時則增高），膠體滲透壓下降，紅細(xì)胞壓積增加，血糖增高，谷丙、谷草轉(zhuǎn)氨酶及乳酸脫氫酶增高，呈物理溶解狀態(tài)的氧增多等。這些血液流變、血液成分、血液皮質(zhì)激素、凝血酶原時間、凝血因子和生物化學(xué)方面的改變。因暴露時間、壓力和呼吸氣體種類的不同而不盡相同，但大多數(shù)未見明顯的變化，少數(shù)有變化者，也屬一過性，無臨床意義。第69頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （二）對心血管系統(tǒng)的影響 1、心率減慢、脈壓縮小 曾有人對532名潛水員在相當(dāng)于60m水深的空氣潛水條件下進(jìn)行了1982人次的檢查

54、，發(fā)現(xiàn)心率明顯減慢。心跳頻率減慢的程度與壓力值大小有關(guān)，在7atm abs以內(nèi)，壓力值愈高，減慢愈明顯，但超過7atm abs時，心率減慢的程度就與壓力值無直接比例關(guān)系。關(guān)于減慢程度，有材料報道，可由加壓前的7585次/min，減慢為55次/min左右。 第70頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 關(guān)于血壓方面的變化，74.9%人次的收縮壓平均下降1.6kPa（12mmHg）,66%人次的舒張壓平均上升1.3kPa（10mmHg）,由于收縮壓下降，舒張壓上升，因而脈壓差縮小。 大多數(shù)潛水員的心率和血壓方面的這些變化，在出水后12h可恢復(fù)至原有水平。 上述變化的機(jī)制多數(shù)人認(rèn)

55、為是高分壓氧使血液化學(xué)感受器與心臟、血管運(yùn)動中樞的興奮性降低有關(guān)。這是一種適應(yīng)性反應(yīng)。第71頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 2、心排出量的改變 人在7atm abs以內(nèi)，不但心率減慢，而且每搏輸出量減少，所以每分輸出量也隨之減少。心率減慢和每搏輸出量減少，將導(dǎo)致血液循環(huán)時間延長和血壓降低。第72頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 3、心電圖的改變 有人對潛水深度5560m、水下停留3040min、水溫1015的條件下進(jìn)行潛水作業(yè)的192名年齡1924歲的潛水員的心電圖做了觀察，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人潛水后心率變慢，有的出現(xiàn)竇性心率不齊，P-Q間期延長，

56、S-T段升高。通常這些變化在出水后可恢復(fù)正常。一般說來，高壓下較易發(fā)現(xiàn)的心電圖變化是竇性心律不齊和竇性心動徐緩，出水后幾小時內(nèi)即可恢復(fù)，其變化的機(jī)制尚不十分明瞭。 在高氣壓環(huán)境下，進(jìn)行眼底檢查，會發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜血管收縮現(xiàn)象，這可能是對高分壓氧的反應(yīng)。第73頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 4、外周阻力和血流量的變化 高氣壓下由于氧分壓的增高和血液的重新分配，使得外周阻力和血流量產(chǎn)生一定變化。高分壓氧下引起內(nèi)臟和外周血管收縮，其收縮程度與氧壓值有一定關(guān)系。如在0.1MPa（1 atm abs ）氧壓下視網(wǎng)膜動脈和小靜脈直徑分別縮小8.511.6%和10.714.4%，0.3

57、MPa（3 atm abs ）氧壓下二者分別縮小19%和28%。其機(jī)制除了通過血管活動中樞反射性影響外，主要是氧對血管平滑肌的直接作用。但腦血管的作用卻不同，正常人在0.1MPa（1 atm abs ）氧壓下并不引起腦血管收縮，認(rèn)為正常腦血管收縮是由于動脈二氧化碳減少所引起，甚至在0.20.3MPa（23 atm abs ）氧壓下，如果二氧化碳運(yùn)輸和排出受到干擾，血中二氧化碳張力增高，結(jié)果腦血管仍是擴(kuò)張。當(dāng)然，氧壓過高時（大于0.3MPa），尤其在二氧化碳量減少時，就會使腦血管收縮。 高氣壓下血管收縮的結(jié)果，引起血管外周阻力增加和血流量減少，有人證實(shí)在0.3MPa（3 atm abs ）氧壓下

58、，動脈總的外周阻力可增加20%。在0.3MPa氧壓下腦血管收縮和血管阻力增加，使腦血流量減少，有時可達(dá)25%。第74頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 （三）對呼吸系統(tǒng)的影響 1、呼吸頻率減低 潛水員或氣壓工人暴露于高氣壓環(huán)境下，通常呼吸頻率減低，且呼吸頻率與周圍氣壓升高之間幾乎成線性關(guān)系。增加吸入氣中的氧分壓，頻率減少更明顯。 呼吸頻率減低的原因，一般認(rèn)為是血液中氧含量增高直接或通過外周化學(xué)感受器反射性的抑制呼吸中樞的結(jié)果。但也有人認(rèn)為主要是由于高壓氣體密度增大，導(dǎo)致呼吸阻力增強(qiáng)的結(jié)果。第75頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 2、呼吸運(yùn)動的幅

59、度和阻力加大 在高氣壓下，呼吸加深，呼吸阻力加大，且呼氣阻力比吸氣阻力顯著。 呼氣阻力增加的原因，主要是高壓環(huán)境下氣體密度相應(yīng)增加，而密度增加的程度又決定于氣體分子量。分子量小的氣體，呼吸阻力也較小。例如純氦氣的密度僅是空氣密度的1/7，雖然氦氧或氦氮氧混合氣中由于加入了氧氣和氮?dú)饪梢允蛊湎鄬γ芏仍黾?，但仍比空氣要小得多，因此呼吸氦氧混合氣體比呼吸空氣阻力小。（見表3-7） 潛水員因吸氣容易而主觀上感覺外環(huán)境的氣壓比實(shí)際氣壓值低。 第76頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四 不同壓力下呼吸空氣和氦氧混合氣時呼吸阻力比較(mmHg)壓力（MPa）空氣He-O2（80%-20

60、%）0.132.521.50.246.028.50.361.040.50.475.049.5第77頁，共96頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)58分，星期四流速（量）（L/s）壓力（MPa）0.10.20.3吸氣呼氣吸氣呼氣吸氣呼氣0.30.81.21.01.41.41.80.51.11.71.52.12.43.21.02.23.23.25.16.29.9 不同壓力不同流量下吸氣與呼氣阻力的比較（mmHg） 至于高氣壓環(huán)境下呼氣阻力大于吸氣阻力的原因，簡單的說，吸氣過程是個主動運(yùn)動，而呼氣過程是個被動運(yùn)動。由于吸氣后胸腹膈等肌肉及肺臟的彈性回縮力需要克服高密度氣體造成的阻力，以致呼氣不得不由常