Органы дыхания и кровообращение человека

Дыхание человека обеспечивается специальными органами – легкими, состоящих из отдельных маленьких легочных пузырьков – альвеол диаметром 0,2 мм, общая поверхность которых составляет 90 м² и более. Кровь, совершая по сосудам альвеол непрерывный кругооборот, захватывает кислород и выделяет углекислый газ. Следовательно, для правильного газообмена необходимо, чтобы воздух, находящийся в легких, содержал необходимое количество кислорода и не переполнялся углекислым газом.

Дыхание разделяют на: внешнее и внутреннее.

Внешнее дыхание – это газообмен, происходящий на участке легкие – кровь, т.е. газообмен между атмосферным воздухом и кровью (малый круг кровообращения). Внешнее дыхание обеспечивается рядом механизмов: легочной вентиляцией, диффузией через альвеолярные мембраны, легочным кровотоком, нервной регуляцией и т.д.

Внутреннее или тканевое дыхание – газообмен между кровью капилляров тканей и клеткой, т. е. окислительно-восстановительный процесс.

Суммарная величина воздуха, которую могут вместить легкие при максимальном вдохе, называется общей емкостью легких. В общей емкости легких можно выделить 4 составляющих ее компонента:

1. Дыхательный объем, т.е. количество воздуха проходящее через легкие при одном вдохе (выдохе)

2. Резервный объем вдоха, т.е. воздух, который дополнительно можно вдохнуть после обычного вдоха.

3. Резервный объем выдоха – воздух, который дополнительно можно выдохнуть после обычного выдоха.

4. Остаточный объем – воздух, который остается в легких после максимального выдоха.

Сумма дыхательного объема воздуха, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха составляет жизненную емкость легких (ЖЕЛ).

В состав дыхательного воздуха входит объем так называемого мертвого пространства, образуемого воздухоносными путями, заполненными не участвующим в газообмене воздухом. Этот воздух играет положительную роль в поддержании дополнительной влажности и температуры альвеолярного воздуха.

Для газообмена между организмом и атмосферным воздухом большое значение имеет вентиляция легких, способствующая обновлению альвеолярного воздуха. Легочной вентиляцией называется количество вентилируемого воздуха в легких за одну мин. (минутный объем дыхания – МОД).

Легочная вентиляция, а следовательно и расход кислорода при дыхании значительно возрастает с увеличением нагрузки на организм.

Состав воздуха при спокойном дыхании

воздух	состав по объему , %
Помещений	O2	CO2	N2
Вдыхаемый	20,94	0,03	79,03
Выдыхаемый	16,3	4	79,7
Альвеолярный	14,4	5,6	80

Из воздуха находящегося в альвеолах, кислород переходит в кровь и в него поступает углекислый газ. Поэтому альвеолярный воздух содержит меньше кислорода и больше углекислого газа по сравнению с воздухом, вдыхаемым из атмосферы.

Выдыхаемый воздух состоит из смеси альвеолярного воздуха и воздуха мертвого пространства, по составу не отличающегося от атмосферного. Поэтому выдыхаемый воздух содержит больше кислорода и меньше углекислого газа по сравнению с альвеолярным.

Причиной перехода углекислого газа из крови в альвеолярный воздух является то, что напряжение газа в венозной крови капилляров выше парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе.

В связи с тем, что парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе выше, чем в крови, притекающей к легким, происходит диффузия кислорода в кровь.

Кровь осуществляет доставку кислорода к тканям тела. Химическим переносчиком кислорода служит пигмент крови гемоглобин. Он обладает способностью вступать с кислородом в непрочное соединение - оксигемоглобин. Количество кислорода, связанного гемоглобином в 100 мл, носит название кислородная емкость крови. В трудных условиях мышечной работы кислородная емкость крови может оказаться существенным энергетическим резервом организма. В различных условиях деятельности может возникать острое снижение насыщения крови кислородом (гипоксемия). Причины гипоксемии весьма разнообразны. Она может возникнуть в крови легких в связи со снижением давления кислорода в альвеолярном воздухе. Например, при произвольной задержке дыхания или при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе (гипоксии), а так же при неравномерности вентиляции в различных частях легких.

Как было отмечено ранее, при пожарах значительно меняется процентный состав газов, входящих в атмосферный воздух, изменяется физиологическая реакция человека на продукты полного и неполного сгорания и газы входящие в состав атмосферы.

Изменение состава воздуха на пожарах.

Наименование	состав по объему, %
Помещений	CO	CO2	O2
Подвальные помещения	0,04-0,65	0,1-3,4	17,0-20,0
Чердачные помещения	0,01-0,20	0,1-2,7	17,7-20,7
Этажи зданий	0,01-0,4	0,3-10,1	9,9-20,8
комнаты с густым дымом	0,20-1,1	0,5-8,4	10,8-20,1

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности:

1. Вещества чрезвычайно опасные

2. Высоко опасные

3. Умеренно опасные

4. Малоопасные

Кроме продуктов горения на организм человека (газодымозащитника) оказывает влияние температура и влажность вдыхаемого воздуха, напряженность выполняемой работы.

Физическая нагрузка при выполнении работ газодымозащитником на пожаре в зависимости от затрат энергии, расхода кислорода и частоты пульса (ЧСС) подразделяется на 4 группы: легкая, средняя, тяжелая, очень тяжелая.

Средние показатели внешнего дыхания при выполнении работы

Степень тяжести	Потребление	частота пульса	расход энергии
Работы	Кислорода л/мин	уд/мин	дж 103/мин	ккал/мин
Легкая	До 1	до 85	10,5…12,5	8,5…...3
Средняя	1…..1,5	85…..115	5….6	20,8….25
Тяжелая	1,5…..2	115…..130	37,5…50	9…...12
Очень тяжелая	2	130	62,5…..83,3	15…..20

Чем выше температура окружающей среды и напряженней выполняемая работа, тем большее количество теплоты отводится за счет испарения пота. При невозможности отвести всю образующуюся теплоту температура тела человека повышается до 39 – 40⁰С, это приводит к быстрому утомлению мышц и возникновению ощущения слабости; снижается умственная деятельность, появляется раздражительность, ощущение подавленности. В этом случае учащается пульс, повышается артериальное давление и т.д.

Проведенное в 1999 году анкетирование среди подразделений ГПС в различных регионах России показало, что около 75% личного состава ГПС испытывает периодическое перегревание.

Одним из направлений обеспечения теплозащиты газодымозащитников является разработка составов витаминно-минеральных напитков (ВМН) - «теплопротекторов», влияющих на функциональное состояние газодымозащитников, позволяющих снизить ошибочность при принятии управленческих решений и увеличить продолжительность ведения боевых действий.

Например, разработанный в России витаминно-минеральный напиток «АЭРОВИТ» не уступает по своим качествам зарубежным аналогам. Он повышает адаптативную устойчивость человека и предупреждает нарушения электролитного обмена и дегидрации организма. Его необходимо принимать в комплексе с растворимыми в стакане питьевой воды (200-250мл) минеральными солями – HCl, и Na₂HPO₄. В состав «Аэровита» входят витамины А,С и Е, относящиеся к группе к адаптогенов. Данный ВМН относится к группе так называемых парафармакологических, т.е. для его использования не нужно разрешение фармакологического комитета. Проведенные исследования показали, что предварительный (перед работой) однократный прием ВМН приводит к снижению прироста чистоты пульса практически в 2 раза и к уменьшению влагопотерь организма. После употребления ВМН время работы в СИЗОД испытуемого добровольца увеличивается на 10-12%, кроме того его применение приводит к снижению температуры тела на 0,4±0,06 ⁰С.

Вопрос № 2. Способы защиты органов дыхания от воздействия продуктов сгорания.

Первыми примитивными приборами, действующими по принципу фильтрации, были губчатые повязки, приборы Папагеоргия и Кенига.

Приборы состояли из полой бархатной губки с эластичной резиновой лентой для крепления респиратора к голове. Губка смачивалась водой или слабым раствором уксуса с водой. Для того, чтобы в дыму можно было видеть и не попортить глаза, применялись особые очки.

Более сложные приборы Шенкеля (Германия), Тиндаля и Шоу (Англия) с применением резиновых клапанов вдоха и выдоха и нескольких фильтр-слоев (вата, крупинки древесного угля, губка) стали родоначальниками в семье фильтрующих противогазов.

Большой сдвиг в деле современных фильтрующих противогазов произошел в результате первой мировой войны, вызвавшей к жизни совершенно новую отрасль промышленности – изготовление противогазов. Предприятия, изготовлявшие военные противогазы, использовали свой опыт и производственные достижения, приступив после войны к выпуску фильтрующих приборов, направленных на борьбу с вредными парами и газами на предприятиях и производствах, а также в пожарном деле.

При всей простоте устройства фильтрующие противогазы имеют ряд недостатков, которые не позволяют эффективно применять их в пожарной охране:

1. Фильтрующие противогазы нельзя применять при недостатке кислорода в воздухе.

2. Возможность пропуска через фильтр вредных примесей при их высокой концентрации.

3. Противогаз с патроном обычного типа не защищает от окиси углерода.

Первые упоминания о шланговых приборах встречаются в иллюстрированном журнале «Пожарный» 1892 года. Основными частями этихапаратов являются:

1. Лицевая часть, обеспечивающая изоляцию дыхательных путей человека от окружающей среды.

2. Воздухо-охлаждающая часть, состоящая из шланга с присоединенным к нему воздушным насосом или без него.

В разные года вплоть до 1960 года в пожарной охране применялись следующие аппараты: «ШР-Л», ША-40», «ДПА-5», «Огнелаз» и др.

Несмотря на относительную простоту устройства шланговых аппаратов, легкость в их обслуживании и неограниченный срок действия в непригодной для дыхания среде, они не нашли широкого применения из-за присущих им некоторых недостатков, таких как:

1. Ограничение радиуса действия, зависящего от длины шланга.

2. Уязвимость шланга от случайных повреждений, особенно в условиях пожара.

3. Громоздкость всего устройства.

Стремление избежать существенных недостатков выше описанных приборов и придать пожарному полную независимость, а отсюда и неограниченный радиус действия, привело к созданию таких приборов, которые имели бы при себе запас сжатого воздуха, обеспечивающий определенную продолжительность действия.

Идея использования сжатого воздуха при работе в непригодной для дыхания среде впервые была предложена в 1871 г. русским инженером А.Н. Ладыгиным, а уже через 2 года русский изобретатель А. Хотинский сконструировал автономный аппарат, работающий на сжатом воздухе и кислороде.

Дальнейшее свое развитие аппараты на сжатом воздухе получили в виде дыхательного прибора инженера Вассермана «Аудос» 1925 г., аппаратов «Влада», «Украина», «АСВ-2» ,«Лана», «АИР» и других.

В настоящее время аппараты на сжатом воздухе составляют около 20% общего количества средств индивидуальной защиты органов дыхания, применяемых в пожарной охране.

В нашей стране основное место в пожарной охране занимают изолирующие регенеративные аппараты, устройство которых основано на предохранении органов дыхания человека от вредных газов и непрерывном очищении воздуха от углекислоты, выделяющейся при дыхании.

Регенеративные аппараты нашли широкое применение, прежде всего в горноспасательной службе. Респираторы Дрегера модификации 1904 – 1909, 1910 – 1911, 1923 – 1924 годов, «Вестфадия» были самыми распространенными аппаратами почти на всех горноспасательных станциях бывшего СССР.

В 1925 г. на Орлово-Еленовской станции горноспасательного оборудования был разработан и изготовлен советский респиратор ТП-1925, что дало толчок развитию советского противогазостроения. Респиратор «ТП» модели 1929 г. имел ряд преимуществ перед заграничными аналогами: вес меньше на 2,5 кг, меньшее количество соединительных частей, более простое устройство редукционного клапана и ряд других преимуществ.

В пожарной охране регенеративные противогазы начали использовать в начале 30 годов. В основном это были аппараты зарубежного производства «Аудос», «Дрегер», «Инхабат», «Магирус», имеющие одночасовой срок защитного действия.

В середине 30-х годов Всесоюзным трестом техники безопасности начинается разработка противогазов для защиты органов дыхания на вредных производствах, в том числе и в пожарной охране.

Первыми образцами изолирующих регенеративных противогазов, действующих на сжатом кислороде, были противогазы: КИП-1, КИП-2, КИП-3, КИП-4 с защитным действием 1 час.

Более совершенный образец аппарата, работающего на принципе регенерации, был разработан в 1954 г. профессором Льежского университета Шваном и до сегодняшнего дня схема его работы осталась неизменной.

В конструкцию аппарата КИП-5 был внесен ряд изменений, повышающих его технические качества. Вместо одного дыхательного шланга стали применять два, что обеспечило односторонний постоянный поток воздуха и позволило смонтировать клапанную коробку на лицевой части противогаза. Применение без рычажного редукционного клапана с байпасом высокого давления повысило надежность пользования аппаратом при случайном выходе из строя основного вида подачи кислорода.

Одновременно выпускались противогазы с 3-х, 4-х часовым сроком защитного действия: РКК-1, РКК-2.

В подразделениях газодымозащиной службы пожарной охраны в разные годы наибольшее распространение получили такие противогазы как: КИП-5, КИП-7, КИП-8, РКК-2, Урал-1, Урал-2М, Урал-6М, Луганск-2, Р-12, РВЛ-1, Р-30.

Вопрос № 3. Классификация средств защиты органов дыхания человека и их назначение.

Приборы, аппараты, установки, которые используются на пожарах, авариях для защиты органов дыхания и зрения людей, работающих в этих условиях, называются средствами защиты органов дыхания человека.

По назначению и использованию их подразделяют на 2 группы: коллективные и индивидуальные.

Коллективные (групповые) средства защиты предназначены для защиты людей от воздействия дыма, различных газов, паров радиоактивной пыли ( в основном в закрытых объемах), для снижения концентрации вредных веществ путем воздухообмена или осаждения.

Классификация коллективных средств газодымозащиты.

Индивидуальные средства защиты обеспечивают работоспособность каждого выполняющего поставленную перед ним задачу на пожаре, аварии, задымленной (загазованной) среде.

Классификация средств индивидуальной защиты.

Наибольшее распространение из индивидуальных средств защиты в пожарной охране нашей страны получили изолирующие регенеративные аппараты, которые изолируют органы дыхания от внешней среды и обеспечивают автономную жизнедеятельность газодымозащитников.. Аппараты данного типа создают оптимальный состав и давление дыхательной смеси предназначенной для вдоха, они обладают незначительным сопротивлением на вдохе и выдохе, имеют минимальный объем мертвого пространства.

Недостатком регенеративных противогазов является увеличение температуры воздуха на вдохе и повышение его влажности в процессе работы в аппарате, сложность конструкции и недостаточная ее надежность.

На вооружении подразделений ГДЗС УГПС находятся также аппараты на сжатом воздухе (ДАСВ). Эти аппараты имеют ряд преимуществ по сравнению с регенеративными противогазами и являются более перспективными. К преимуществам ДАСВ можно отнести следующее:

1. Все работники пожарной охраны могут работать в них.

2. Конструкция любого ДАСВ проста и надежна в эксплуатации.

3. Отсутствует опасность кислородного голодания.

4. Дыхание осуществляется воздухом с нормальной температурой и влажностью.

5. Допускается работа во взрывоопасной среде.

ГДЗС имеет на своем вооружении следующие разрешенные ГУГПС МЧС России к эксплуатации СИЗОД:

кислородные изолирующие противогазы:

КИП-8, респираторы Р-12М, Р-30, РВЛ-1, УРАЛ-10,УРАЛ-7

аппараты сжатого воздуха:

АСВ-2, АИР-317. АИР-300СВ, АП-98-7К, АИР-98МИ, а так же ряд аппаратов зарубежных фирм.

В настоящее время на вооружении находится 74,7 тыс. КИП, 20,4тыс. АСВ.

Вопрос № 4. Задачи и основные направления развития ГДЗС

Задачи и направления развития ГДЗС определены в «Концепции развития ГДЗС в системе ГПС МЧС России», утвержденной начальником ГУГПС МЧС России 30 марта 1999 года.

Концепция отражает совокупность официально принятых взглядов на цели и государственную стратегию в области организации и осуществления деятельности газодымозащитной службы в территориальных органах управления и подразделениях ГПС МЧС России, специальных подразделениях ГПС России и их органах управления, пожарно-технических образовательных учреждениях МЧС.

В соответствии с данной концепцией приоритетными направлениями развития ГДЗС являются:

совершенствование нормативно правовой базы;

повышение эффективности организации деятельности ГДЗС;

создание и внедрение новых видов СИЗОД с улучшенными тактико-техническими характеристиками (ТТХ);

создание и совершенствование материально-технической базы ГДЗС.

совершенствование системы подготовки газодымозащитников;

повышение эффективности организации боевых действий по тушению пожаров с использованием СИЗОД;

совершенствование управленческой и контрольной деятельности;

обеспечение безопасных условий труда пожарных.

В частности в области создания и внедрения новых СИЗОД, совершенствования МТБ предусматривается:

1. Оснащение ГДЗС дыхательными аппаратами со сжатым воздухом по групповому принципу из расчета 1 аппарат на 4-х газодымозащитников (до 2005), а до 2010 года по индивидуальному принципу закрепления СИЗОД.

2. Оснащение подразделений ГПС, спец. подразделений ГПС, принимающих участие в ликвидации пожаров на объектах метрополитена, тоннелях, шахтах дополнительно КИП, с 4-х часовым временем защитного действия.

3. Создать серии дыхательных аппаратов, обеспечивающих работу пожарных при температуре окружающей среды до -50⁰ для северных районов страны.

4. Создать дыхательные аппараты со сжатым воздухом с временем защитного действия до 90 мин и более, за счет применения металлокомпозитных резервуаров сжатого воздуха вместимостью от 6,7 до 10 литров и рабочем давлении 29,4 МПа.

5. Разработать новые конструкции пожарных масок для АСВ.

6. Разработать приборы для контроля за состоянием газодымозащитника при экстремальных условиях.

7. Разработать приборы для осуществления проверок дыхательных аппаратов на сжатом воздухе.

8. Добиться обеспечения материально-техническими ресурсами системы профессиональной подготовки газодымозащитников.

9. Организовать проведение аттестации газодымозащитников.

10. Разработать и осуществить внедрение передвижных теплодымокамер и дымокамер упрощенной конструкции.

11. Разработать и осуществить внедрение безопасных средств имитации для проведения тренировок в ТДК.

12. Переработать и разработать новые нормативные правовые документы, определяющие деятельность ГДЗС.

К 2010 году планируется запретить применение КИП в системе ГПС за исключением тушения пожаров на объектах, где их использование необходимо.

Перечисленные мероприятия и ряд других позволят усовершенствовать работу газодымозащитной службы, повысить ее эффективность.

Вопросы для самоконтроля: