Можно-ли дышать чистым кислородом

История человечества насчитывает более двух тысяч лет. Но история Земли, места, где живут люди, началась гораздо раньше, около 4 миллиардов лет назад. Именно тогда на планете появилась жизнь. Сначала на Земле жили только растения, но потом стали появляться беспозвоночные животные и позвоночные животные. Около 65 миллионов лет назад развилось множество млекопитающих, и некоторые обезьяноподобные животные получили способность к прямохождению. Именно из этих животных впоследствии эволюционировал человек. Человека и животных объединяет одно – они не могут жить без атмосферы.

Атмосфера состоит из кислорода и диоксида углерода. Кислород – бесцветный и безвкусный газ. Он входит в состав многих органических веществ и есть во многих клетках. Во время дыхания человек получает кислород из воздуха, он поступает в лёгкие. В лёгких кровь забирает кислород, и человек выдыхает углекислый газ. Казалось бы, кислород везде, и он не сможет сделать человеку ничего плохого. Но это не так. Нельзя дышать воздухом, в котором находится кислород без примесей.

Отравление кислородом – это патологический симптомакомплекс, развивающийся после вдыхания газов либо паров с высоким содержанием распространённого химически активного неметалла, преимущественно в виде соединений. Как вещество воздействует на организм? Насколько серьезно отравление кислородом? Какую помощь можно оказать потерпевшему? Об этом и многом другом вы прочитаете в нашей статье.

В каких случаях возможно отравление кислородом?

Токсикация кислородом – достаточно редкая форма отравления, которую невозможно получить в естественной среде обитания человека. Из-за данной особенности многие пренебрегают потенциальной опасностью этого события и относятся к ней легкомысленно. Потенциально возможные обстоятельства, которые могут привести к токсикации кислородом:

Нарушение правил работы с газовыми смесями и оборудованием на производствах;
Неисправность оборудования, подающего вещество к органам дыхания человека под повышенным давлением – например, кислородных масок в больницах или у пилотов самолетов;
Несоблюдение рекомендаций по необходимым мерам декомпрессии у аквалангистов и водолазов после работы на больших глубинах;
Слишком частые и продолжительные процедуры оксигенобаротерапии.

Как видно из вышеописанного перечня, подобные обстоятельства обычно не являются типичными и массовыми, более того, связаны с нештатной ситуацией – поломкой техники, зачастую наряду с несоблюдением элементарных правил безопасности. Следует уяснить, что в чистом виде кислород ядовит для человека.

Почему нельзя дышать чистым кислородом

Кислород – это ключевой атмосферный элемент, используемый практически всеми живыми организмами-аэробами. Следует понимать, что воздух содержит в себе не чистое вещество, а ряд соединений.

В рамках медицины, кислород применяется для улучшения обменных процессов ЖКТ, нормализации работы сердечно-сосудистой системы, обеззараживания и дезодорирования воздушных масс, терапии трофических язв, гангрен, обеспечения легочный вентиляции, исследования скорости кровотока и так далее.

Физиологическая основа транспорта вещества в организм – это его проникновение через альвеолярные легочные мембраны при вдыхании и параллельное связывание с эритроцитами, представляющими собой гемоглобин красных клеток крови. Последние, доставляют кислород к мягким тканям, восстанавливаются и присоединяют находящийся в структурах углекислый газ, позже выдыхаемый человеком.

Химическая интенсивность насыщения кислородом крови, в первую очередь зависит не от концентрации газа, а от его давления – чем оно выше, тем больше вещества попадёт в плазму, после чего перейдет в мягкие ткани.

При образовании гипероксии в тяжелых случаях могут формироваться множественные нарушения работы ЦНС, органов дыхания и кровообращения. Нанести потенциальный вред может не только чистый кислород, но и отдельные его реактивные формы в виде токсических производных, например, пероксид водорода, озон, гидроксильный радикал, синглетный кислород – в данном случае для формирования отравления потребуются в десятки раз меньшие дозы.

Симптомы кислородного отравления

Симптоматика отравления кислородом не является специфической и существенно зависит от индивидуальных особенностей организма человека. Более того, довольно часто патологию путают с иными острыми состояниями, сопровождающимися похожими с гипероксией проявлениями.

Типичные проблемы быстрого либо мгновенного действия (проявляются сразу):

Головокружение;
Замедление дыхания;
Уменьшение частоты пульса, сужение зрачков и сосудов.

Это
полезно
знать!

Патологический переизбыток кислорода в организме формирует предпосылки к острой нехватке гемоглобина, поскольку проникающее в кровоток через легкие вещество, активно с ним связывается.

Типичные проблемы среднего периода (от 10-15 минут до получаса):

Интенсивная нарастающая головная боль;
Тошнота и рвота;
Стремительное покраснение лица, конечностей и кожных покровов на теле;
Частичное либо полное онемение фаланг пальцев на руках и ногах, подергивание губ лицевых мышц;
Ослабление обонятельных и осязательных рефлексов;
Серьезные нарушения дыхания;
Тревожность, раздражительность, агрессивность, паника. Реже – ступор и заторможенность;
Обмороки, конвульсии и судороги.

Первая помощь пострадавшему

При длительном неоказании помощи пострадавшему может достаточно быстро наступить летальный исход. В случае подозрения на наличие гипероксии, необходимо сразу вызвать скорую помощь. Каких-либо эффективных механизмов доврачебной помощи в этой ситуации не существует. Возможные действия могут включать в себя:

Немедленное прекращение контакта с высококонцентрированным кислородом и переход на обычный воздух. При наличии необходимого оборудования, человеку дают дышать обедненной кислородом смесью;
Приведение пострадавшего в чувство любыми возможными методами;

При наличии конвульсий, судорог и неврологических проявлений – контроль состояния человека и минимизация рисков повреждения частей тела пострадавшего (оберегать от повреждений, но не фиксировать тело ремнями и иным инструментарием);
Искусственное дыхание и непрямой массаж сердца при отсутствии двух этих базовых жизненных показателей.

Стационарное лечение пациентов с гипероксией – симптоматическое. Применяется аппаратная поддержка (ИВЛ, отсасывание пены из легких и т.д.), и консервативная терапия (от аминазина для снятия судорог до мочегонных средств).

Последствия для организма

Гипероксия имеет самые серьезные последствия для организма человека, зависящие от концентрации кислорода, давления, при котором он поступал в организм, а также иных факторов.

Потенциальные проблемы в следствии передозировки кислородом:

Со стороны бронхолегочной системы: отек легких с развитием вторичных бактериальных инфекций, кровоизлияния в бронхолегочную систему, ателектаз, нарушения работы спинного мозга;
Со стороны ЦНС. Стойкие нарушение слуха и зрения, судорожно-эпилептические припадки, патологии головного и спинного мозга;
Со стороны сердечно-сосудистой системы: резкое замедление пульса с параллельны падением артериального давления, кровоизлияния в кожные покровы и различные внутренние органы, развитие инфарктов и инсультов, полная остановку сердца.

Если перенасыщение высокой концентрацией кислорода происходило при давлении свыше 5 бар на протяжении хотя бы нескольких минут, то человек практически моментально теряет сознания, стремительно развивается сверхтяжелая гипероксия и наступает летальный исход.

Виктор Системов — эксперт сайта 1Travmpunkt

Когда вместо воздуха человек дышит чистым кислородом, основную часть альвеолярного пространства, прежде занятую азотом, заполняет кислород. В этом случае альвеолярное РО2 на высоте 9144 м у летчика достигло бы достаточно высокого уровня, равного 139 мм рт. ст., вместо 18 мм рт. ст. при дыхании воздухом.

Красная кривая на рисунке демонстрирует насыщение кислородом гемоглобина артериальной крови при дыхании чистым кислородом на различных высотах. Обратите внимание, что насыщение остается выше 90% при подъеме до высоты около 11887 м и затем быстро падает, достигая примерно 50% на высоте около 14326 м.

Сравнение двух кривых насыщения артериальной крови кислородом на рисунке наглядно демонстрирует, что при дыхании чистым кислородом в негерметизированном самолете летчик может подняться значительно выше, чем при дыхании воздухом. Например, в условиях дыхания кислородом насыщение артериальной крови кислородом на высоте 14326 м составляет примерно 50%, что эквивалентно насыщению артериальной крови кислородом на высоте 7010 м при дыхании воздухом.

Известно, что без акклиматизации у человека обычно сохраняется сознание до тех пор, пока насыщение артериальной крови кислородом не снизится до 50%. Следовательно, если летчик дышит воздухом, предельной высотой для его кратковременного пребывания в негерметизированном самолете является 7010 м, а если он дышит чистым кислородом, предельная высота — 14326 м при условии, что аппаратура для снабжения кислородом функционирует идеально.

У неакклиматизированного человека при дыхании воздухом некоторые основные признаки острой гипоксии (сонливость, умственная и мышечная утомляемость, иногда головная боль, тошнота и эйфория) начинают проявляться примерно на высоте 3657,6 м. Эти симптомы прогрессируют до стадии мышечных подергиваний и судорожных приступов на высоте, превышающей 5486,4 м, и, наконец, при подъеме выше 7010,4 м неакклиматизированный человек впадает в коматозное состояние с наступающим вскоре вслед за этим смертельным исходом.

Одним из самых существенных эффектов гипоксии является уменьшение умственной работоспособности, что приводит к ухудшению памяти и способности к критической оценке ситуаций, появляются трудности при выполнении точных движений. Например, если летчик без акклиматизации находится на высоте 4500 м в течение 1 ч, его умственная работоспособность обычно падает приблизительно на 50% нормы, а после 18 ч пребывания на такой высоте этот показатель снижается примерно до 20% нормальных значений.

Человек, находящийся на больших высотах в течение дней, недель или лет, все больше адаптируется к низкому РО2 и его отрицательное воздействие на организм уменьшается. Это позволяет человеку выполнять более тяжелую работу, не испытывая симптомов гипоксии, или подниматься еще выше.

Основными средствами адаптации к гипоксии являются: (1) значительное увеличение легочной вентиляции; (2) увеличение количества эритроцитов; (3) увеличение диффузионной способности легких; (4) увеличение васкуляризации периферических тканей; (5) увеличение способности тканевых клеток использовать кислород, несмотря на низкий РО2.

Увеличение легочной вентиляции — роль артериальных хеморецепторов. Непосредственное воздействие сниженного РО2 стимулирует артериальные хеморецепторы, что максимально увеличивает альвеолярную вентиляцию примерно в 1,65 раза по сравнению с нормой. При этом компенсация на высоте происходит в течение нескольких секунд, что позволяет человеку подняться на несколько сотен метров выше, чем было бы возможно без увеличения вентиляции.

В дальнейшем если человек остается на очень большой высоте несколько дней, хеморецепторы опосредуют еще большее увеличение вентиляции (приблизительно в 5 раз выше нормальных значений).

Немедленное увеличение вентиляции при подъеме на большую высоту вымывает значительное количество углекислого газа, уменьшая Рсо2 и увеличивая рН жидкостей организма. Эти изменения тормозят дыхательный центр ствола мозга, таким образом противодействуя стимуляции дыхания через влияние сниженного РО2 на периферические хеморецепторы каротидных и аортальных телец.

Но в последующие 2-5 сут это торможение угасает, позволяя дыхательному центру реагировать в полную силу на гипоксическую стимуляцию периферических хеморецепторов, и вентиляция возрастает примерно в 5 раз.

Полагают, что причиной угасания торможения является снижение концентрации ионов бикарбоната в спинномозговой жидкости и мозговой ткани. Это, в свою очередь, уменьшает рН жидкости, окружающей хемочувствительные нейроны дыхательного центра, что усиливает его активность, стимулирующую дыхание.

Важным механизмом постепенного уменьшения концентрации бикарбонатов является почечная компенсация дыхательного алкалоза. Почки реагируют на снижение Рсо2 уменьшением секреции ионов водорода и увеличением выведения бикарбонатов. Эта метаболическая компенсация дыхательного алкалоза постепенно снижает концентрацию бикарбонатов плазмы и спинномозговой жидкости, возвращая рН к нормальному значению, и частично снимает тормозное влияние на дыхание низкой концентрации ионов водорода.

Таким образом, после осуществления почечной компенсации алкалоза дыхательный центр становится значительно более чувствительным к связанному с гипоксией раздражению периферических хеморецепторов.