Воздействие газов на организм человека при атмосферном и избы­точном давлении существенно отличается. С возрастанием давления с течением времени растворимость газов в организме, который примерно на 70% состоит из жидкости, увеличивается (действуют законы Дальтона и Генри), что приводит к ряду нежелательных и опасных эффектов.

Кратко рассмотрим их суть.

Кислород. Является основным газом, принимающим участие в окис­лительных; процессах, происходящих в организме человека.

Нормой является содержание в воздухе при нормальном давлении 20-21 % кислорода (парциальное давление р_о2,=0,21 ата). При уменьше­нии coдержания кислорода до 18 % наступает кислородное голодание (парциальное давление р_о2=0,125 ата), сопровождающееся потерей сознания. а в некоторых случаях - гибелью человека.

При парциальном давлении, равном р_о2=2.8 ата, кислород вызывает заболевание, называемое кислородным отравлением. В аппаратах, рабо­тающих на сжатом воздухе (аквалангах), кислородное отравление могло бы возникнуть лишь на очень больших глубинах (130-140 м). На глубине 60 м парциальное давление кислорода в сжатом воздухе составляет око­ло 1,4 ата. Дышать воздухом с таким парциальным давлением кислорода совершенно безопасно.

Азот. В обычных условиях физиологически нейтрален (индифферен­тен), не принимает участие в обмене веществ. Но при повышенном дав­лении по сравнению с другими газами воздуха обладает повышенной ра­створимостью в крови и в тканях человеческого организма. Степень на­сыщения организма азотом зависит не только от величины давления, но и от времени, в течение которого организм находился под этим давлением. Для азота также существуют пороговые значения парциального давления р_N2= 6 - 7 ата (глубины более 60 м), при которых наступает ярко выражен­ное действие азота на организм человека, так называемый азотный нар­коз. На глубине 60 м парциальное давление азота в сжатом воздухе со­ставляет примерно 5,5 ата, поэтому при погружении на глубины более 60 м используются искусственные дыхательные смеси, в которых азот час­тично или полностью заменяется гелием.

Другой аспект опасного действия азота при повышенном давлении - возможность возникновения у человека декомпрессионной (кессонной) бо­лезни. Это может произойти в том случае, если внешнее давление снижа­ется быстро (стремительный подъем с глубины), а азот, растворенный в крови и в тканях, не успевая в молекулярном виде удалиться через лег­кие, начинает выделяться в виде газовых пузырьков по всему организму. Образующиеся в тканях и крови пузырьки различных размеров сдавливают окончания чувствительных нервов и закупоривают кровеносные сосуды - возникает декомпрессионная (кессонная) болезнь.

Отсюда вытекает необходимость выбора строго определенных скоро­сти и режима подъема с глубин, при соблюдении которых растворенный в крови и тканях азот будет выделяться в молекулярном виде через легкие.

Принято, при расчетах режимов декомпрессии и работе с декомпрессионными таблицами, за среднее значение безопасной скорости подъе­ма пловца брать величину 10 м/с.

Углекислый газ. Является конечным продуктом окислительных про­цессов в организме человека. Удаляется из организма с выдыхаемым воз­духом. При парциальном давлении р_со = 0,03 ата (соответствует содер­жанию 3 % СО₂ в воздухе при нормальном давлении) проявляется отрав­ляющее действие углекислого газа. Если в воздухе при нормальном дав­лении содержится 10% СО₂ или более, то человек теряет сознание. Верх­ним безопасным пределом по СО₂ для водолазов считается парциальное давление, равное 0.01 ата.

Поэтому необходимо строго следить за чистотой атмосферного воз­духа, которым заряжаются баллоны дыхательных аппаратов (при глуби­не 60 м и содержании в воздухе всего лишь 0,03 % СО₂ парциальное давление углекислого газа достигает 0.0021 ата).

Окись углерода (угарный газ). Представляет собой исключительную опасность для организма человека. Содержание в воздухе всего 0,05 % окиси углерода (СО) может вызвать тяжелое отравление. Загрязнение воз­духа окисью углерода происходит чаще всего выхлопными газами раз­личных двигателей внутреннего сгорания, в которых может содержаться до 2,8 % СО. Необходимо тщательно контролировать процесс зарядки ак­валанга непосредственно от компрессора, исключить возможность загряз­нения воздуха выхлопными газами, так как при повышенном давлении опасность отравления окисью углерода многократно возрастает. .   

 Инертные газы. В атмосферном воздухе в очень небольших количествах содержатся инертные газы - гелий, неон, аргон, которые заметного влияния на организм человека при повышенном давлении не оказывают.

2.2. Вода и ее свойства

Жидкости - это вещества, находящиеся в состоянии, промежуточ­ном между твердым и газообразным. Для них характерна большая под­вижность частиц и малое свободное пространство между ними. Отсюда - два основных свойства жидкостей: также, как и газы, они легко меняют форму, но, как и твердые тела, обладают весьма малой сжимаемостью.

Вода - жидкость, представляющая собой устойчивое химическое со­единение водорода с кислородом (Н₂О). В природной воде, особенно мор­ской, содержится большое количество растворенных солей (до 35 г/л). Основными физическими характеристиками воды, определяющими усло­вия и особенности подводных погружений, являются: плотность, темпе­ратура, теплоемкость, теплопроводность, прозрачность.

Плотность воды

Вода значительно более плотная среда, чем воздух. При температу­ре 4 °С плотность пресной воды (т.е. масса единицы объема) равняется 1 г/см³, что примерно в 775 раз больше, чем плотность воздуха. Из-за нали­чия солей плотность морской воды на 2-3 % больше указанного значения и в среднем составляет 1.025 г/см³.

Соотношение между плотностью и удельным весом воды имеет вид:

g = rg                                          (11)

где;   g -удельный вес воды;

r - плотность воды;

g - ускорение свободного падения.

Поскольку вода является практически несжимаемой средой, в расчетах обычно полагают что r= const.

Температура воды

Температура воды изменяется в широком диапазоне, в зависимости от района плавания, времени года и глубины погружения. На больших глубинах (более 100 м) температура воды остается приблизительно по­стоянной и составляет около 4°С.