Главная | Обратная связь

И углекислого газа в воздухе

СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

 

В пожарной охране постоянное внимание уделяется средствам защиты органов дыхания (далее СИЗОД). Целью этой работы является исключением моментов того, чтобы в подразделении и на объекте, которые охраняются, поступили аппараты, которые не отвечают требованиям условий боевой работы во время тушения пожара. Это, в свою очередь, повысит качество изделий и безопасность работы газодымозащитной службы.

Сложность и безопасность работ, которые выполняют подразделения пожарной охраны во время проведения разведки и тушения пожаров, обусловливает взаимосвязь комплекса СИЗОД и вида, специальной защитной одежды и снаряжения пожарных. В силу специфики работы в пожарной охраны допускается использование только индивидуальных изолирующих СИЗОД. В большинстве эти аппараты со сжатым воздухом и регенеративные дыхательные аппараты.

До конца 70-ых годов на вооружении ГДЗС пожарной охраны состояли регенеративные дыхательные аппараты. Они создавались как специально для пожарной охраны (КИП-5, КИП-7, КИП-8 разработки СКБ КДА г. Орехово-Зуево), так и для других отраслей народного хозяйства, например, горноспасательного дела (Р-12 разработки НИИ горноспасательного дела в г. Донецк). В начале 70-ых годов было установлено что основным СИЗОД в пожарной охране должен стать дыхательный аппарат со сжатым воздухом и временем защитного действия не менее 1-го часа, а для специальных подразделений которые комплектуются газодымозащитниками, выезжающими на автомобилях ГДЗС на наиболее большие и длительные пожары (в метрополитене, больших подвалах, высотных строениях и др.), - регенеративные дыхательные аппараты со временем защитного действия не менее 4-х часов.

Работа и изобретение первых отечественных аппаратов на сжатом воздухе проводилась ВНИИПО (г. Москва) совместно с НИИ горноспасательного дела (г. Донецк). Специально для этого аппарата научно-исследовательский трубный институт (г. Днепропетровск) изобрёл семилитровый баллон с рабочим давлением 30 МПа, а казанский завод «Теплоприбор» - манометр. Аппарат прошел весь комплекс испытаний, включая исследовательскую эксплуатацию в гарнизонах пожарной охраны, получив большую оценку от практичных работников. Серийное производство аппаратов под шифром АИР-317 было организованно на Луганском заводе «Горизонт». Аппарат комплектуется отечественной панорамной маской ПМ-88 с переговорной мембраной. Стекло маски не запотевает и не замерзает во всём диапазоне температур.

В последнее время для аппаратов АИР-317 разрабатывается кассета из двух четырёхлитровых композитных баллонов. Это позволит повысить время защитного действия и уменьшить массу аппарата. Его можно отнести к новому поколению аппаратов, поскольку он имеет значительно повышенный коэффициент защиты за счёт использования постоянного избыточного давления под лицевой частью , улучшенные эргономические характеристики.

Работа по производству аппаратов ведется в комплексе с разработкой приборов для их проверок. Так, работниками пожарной охраны совместно с научно-исследовательским институтом горноспасательного дела был разработан и рекомендован к серийному производству индикатор ИР-2, который приходит на смену реометру-манометру.

После пожара в гостинице «Россия» (г. Москва) была начата работа по созданию самоспасателя для эвакуации потерпевших из задымленных помещений. Сложность выполнения поставленной задачи состояла в том, что этот аппарат должен был выполнять такие нормы как:

- обеспечение надёжной защиты от всех токсичных веществ, которые выделяются во время горения, а также при недостаточном количестве кислорода;

- обеспечение защиты разнообразного контингента: мужчин, женщин, детей, людей с длинными волосами, бородой и др.;

- возможность включиться в него совсем неподготовленных людей;

- обеспечение условий дыхания в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами.

В последнее время такие самоспасатели были изобретены. Это, например, самоспасатель на химически _________ кислороде СПИ-20,который состоит из капюшона, регенеративного патрона и дыхательного мешка. Время защитного действия у него составляет 20 мин, а масса-1,2 кг.

В ближайшее время основными задачами в области строения средств индивидуальной защиты органов дыхания для пожарной охраны остаются:

- повышение надёжности;

- повышение коэффициента защиты;

- повышение времени защитного действия;

- уменьшение микроклиматических условий дыхания;

- облегчение работы в экстремальных условиях.

Вышеуказанное свидетельствует о том, что знание основ строения и использования разнообразных способов индивидуальной защиты органов дыхания является задачей специалистов пожарной безопасности. Особенно тех, кто ведёт на данный момент и будут вести в ближайшем будущем техническую политику в области внедрения этой пожарной техники в подразделения пожарной охраны.

1.Физиологическое строение и использование средств индивидуальной защиты органов дыхания.

 

Основные понятия физиологии дыхания.

Процесс дыхания является особенностью и признаком живого организма. Благодаря дыханию осуществляется газообмен между организмом и окружающей средой. При этом организм приобретает внутрь кислород и наружу выводит углекислый газ пары воды, а в некоторых случаях и другие газообразные продукты распада в теле. Остановка дыхания даже на некоторое время, которое измеряется в минутах, может иметь тяжёлые, а порой и губительные последствия.

Дыхательная система – совокупность органов, которые принимают участие в процессе газообмена между организмом и окружающей средой. Дыхательная система состоит из путей, проводящих воздух (носоглотка, гортань, трохея и бронхи), и самой главной дыхательной части – легких. Через воздухо-насосные пути осуществляется связь легких и внешней атмосферой.

Верхний отдел путей – носоглотка, покрыта слизистой оболочкой, обогащенная кровеносными сосудами, благодаря чему осуществляется нагревание вдыхаемого воздуха. Кроме этого, в носоглотке имеются волосы, предназначенные для задержки частиц пыли, которые поступают вместе с воздухом из атмосферы. Вдыхаемый воздух, проходя через нос, увлажняется.

Нижний отдел воздухо-насосных путей начинается с трахеи, которые потом разделяются на две бронхи. Потом воздух, проходя через бронхи и бронхиолы, заполняет большое количество альвеол – легочных пузырьков, в которых осуществляется газообмен между кровью и альвеолярным воздухом. Стенки альвеол состоят из тонкой пленки, которая вмещает большое количество эластичных волокон. Благодаря этому альвеолярные стенки могут расширяться, тем самым увеличивать объем альвеол. Внутренние стенки альвеол выстелены плоским эпителием. Непосредственно перед эпителием расположена связка кровеносных сосудов, так называемых, легочных капилляров. Диаметр каждой альвеолы составляет 0,2 мм. А площадь ее поверхности около 0,125 кв. мм. В легких взрослого человека около 700 млн. альвеол. То есть, общая площадь их поверхности составляет около 90 кв. м. Таким образом, дыхательная поверхность в 60 – 70 раз превышает поверхность кожного покрова человека. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и дыхательная поверхность доходит до 250 кв. м. превышая поверхность тела более чем в 125 раз.

Легкие, с наружи покрыты серной оболочкой, так называемой, легочной плеврой. Такая же оболочка покрывает внутри грудную клетку, образуя пристенную плевру. Каппилярный промежуток между ними (плевральная щель), заполнен сернистой жидкостью. Таким образом, легкие не имеют непосредственной связи с мышцами и ребрами.

В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: наружное дыхание, перенос газов кровью и внутреннее дыхание.

Наружное дыхание объединяет все процессы, происходящие в легких. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими их в движение, диафрагма и легкие с воздухо-насосными путями.

Грудная клетка – костно-мышцевый щит, защищающих трахею и бронхолёгочную систему от внешних повреждений. Кроме того, грудные мышцы активно принимают участие в акте дыхания. Ритмичное действие грудной клетки механично обеспепечивает вентиляцию легких, т.е. наполнение их атмосферным воздухом при входе и выходе наружу обогащенным углекислым газом альвеолярного воздуха из легких при выходе. Главная дыхательная мышца-диофрагма. При вдохе диафрагма сокращается, а грудное пространство увеличивается в вертикальном направлении, мышцы грудной клетки при сокращении расширяют межрёберные промежутки. Объём грудной клетки при этом возрастает. Легкие расширяются, и атмосферный воздух заполняет их. Так осуществляется вдох. Потом дыхательная мускулатура грудной клетки диафрагма расслабляются, объём грудной клетки уменьшается и осуществляется выдох.

Сущность процесса газообмена, который имеет место в легких во время внешнего дыхания, состоит в переходе кислорода из альвеолярного воздуха в венозную кровь, которая циркулирует по легочным капиллярам (поглощение кислорода), и в переходе углекислого газа из венозной крови в альвеолярный воздух (выделение углекислого газа). Этот обмен проходит через тонкие стенки легочных капилляров по законам диффузии, вследствие разницы парциальных давлений газов в альвеолах и крови. Значения парциального давления газов в организме человека довольно стабильные (см. табл. 1.1).

 

Таблица 1.1 – Парциальное давление и объёмная доля кислорода

и углекислого газа в воздухе

Средавкоторойнаходятсягазы	Парциальное давление, кПа	Объёмная доля, %
	С		С
Атмосферный вдыхаемый воздух	21,2	0,03		0,03
Альвеолярный воздух	14,0-14,7	5,3	14,2-14,6	5,6
Выдыхаемый воздух	15,2-16,2	3,3-4,3	16-17	3,5-4,5
Венозная кровь		6-6,7	-	-
Артериальная кровь	13,3	5,3	-	-
Ткани	1,3-2,6	7,3-8	-	-

 

Обогащенная кислородом кровь из легких разносится по всей кровеносной системе, отдавая для обогащения тканей кислород и принимая углекислый газ. Кровь вместе с лимфой является внутренней средой организма и выполняет такие основные функции:

- разносит по организму живительные вещества: углеводы, белки, жиры и др.;

- выносит из организма продукты распада: молочную кислоту, соли и др.;

- доставляет в клетки кислород и выносит из них углекислый газ;

- осуществляет защиту организма от опасных веществ и антител.

Составляющими крови являются:

- плазма, куда входит 90-92 % и 8-10 % сухих остатков (белки, глюкоза, аминокислоты и не органические соли K, Na, Ca и др.);

- эритроциты, в которых находится вещество красного цвета гемоглобин, являющийся основным переносчиком газов в крови. Гемоглобин имеет место соединения с кислородом и углекислым газом, а также с окисью углерода. Каждый эритроцит содержит около 270 млн. молекул гемоглобина. Гемоглобин, соединенный с кислородом называется оксигемоглобином, а соединенный с углекислым газом – бикарбонатом, с окисью углерода – карбоксигемоглобином.

В организме человека два круга кровообращения. Большой круг кровообращения начинается с левого желудка сердца, потом идёт в аорту, артерии, артериолы, капилляры и заканчивается в правом предсердии; малый круг кровообращения – начинается с правого желудочка сердца, идёт в лёгочные артерии и капилляры и заканчивается в левом предсердии.

Ритмичные колебания стенок артерий называют «артериальным импульсом». Пульс в значительной мере отображает работу сердца и, прощупывая его можно сложить некоторое представление о работе сердца, состояние всей сердечно-сосудистой системы и про полученную физическую нагрузку.

Кислород, поступающий в кровь, доставляется ей во все клетки организма. В клетках происходят важные для жизни окислительные процессы. Отдавая кислород клеткам, кровь захватывает углекислоту, а также пары воды и доставляет их в альвеолы. Процесс тканевого дыхания называется «внутренним дыханием». Главным условием жизни является обмен веществ (энергии), а основными источниками энергии являются живительные вещества. При окислении этих веществ образуются разнообразные соединения, в результате чего выделяется энергия. Вследствие окисления энергетических веществ в клетках, парциальное давление углекислого газа увеличивается (по сравнению с его содержанием в артериальной крови) и в условиях отдыха достигает 6.25 кПа (47 мм. рт. ст.) (при физической роботе значительно больше). Углекислый газ, взаимодействуя с водой, образует углекислоту (H2OCO3O).Углекислота, объединяясь с солями гемоглобина, преобразовывается в бикарбонат гемоглобина и с кровью транспортируется к лёгким. В лёгких происходит обратная реакция: отщепляется углекислый газ, восстанавливается гемоглобин и вода.

Количество поглощенного кислорода обычно больше того количества углекислого газа, который откладывается организмом. Это объясняется тем, что окислительные процессы идут не только с углеводами, но и с белками, жирами, и другими веществами.

Лёгочный газообмен характеризуется тремя показателями:

-объёмной скоростью выделения углекислого газа WCO2 (л/мин.),

- объёмной скоростью поглощения кислорода WO2 (л/мин.) и дыхательным коэффициентом

(1,1)

 

Поглощение кислорода и выделение углекислого газа меняются в зависимости от интенсивности выполняемой физической работы. Необходимый для организма уровень газообмена достигается за счет смены легочной вентиляции. Её увеличение приводит к повышению парциального давления кислорода и уменьшение парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе, благодаря чему интенсифицируются процессы диффузии кислорода и углекислого газа через стенки легочных капилляров.

Как видно из таблицы 1.1 разница парциального давления по обе стороны стенок легочных капилляров составляет для кислорода 6-6,7 кПа и для углекислого газа 0,7-1,4 кПа. Несмотря на незначительную разницу парциальных давлений, углекислый газ успевает выделиться из крови в необходимом количестве, поскольку его скорость диффузии через стенки капилляров в 25 раз больше, чем у кислорода. Уровень парциального давления углекислого газа, который в альвеолярном воздухе стабильный (5,3 кПа) и является биологической константой, через дыхательный центр регулирует интенсивность легочной вентиляции. Незначительное увеличение парциального давления углекислого газа приводит к увеличению интенсивности легочной вентиляции, а понижение - к уменьшению.

Равенство газового состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха (см. табл. 1.2) показывает, что попадание кислорода в воздух который вентилирует легкие, состоит 4-5 %, а объёмная доля углекислого газа увеличивается на 3,5-4,5 %. Таким образом, через легкие должен пройти в 20-25 раз больший объём воздуха.

 

Таблица 1.2 – Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Составвоздуха	Содержание в % объёма воздуха
В атмосферном воздухе	В альвеолярном воздухе	В выдыхаемом воздухе
Азот, N2	78,09	74,2	78,5
Кислород, O2	20,95	13,4	16,4
Углекислый газ, CO2	0,03	5,2	4,1
Инертные газы	Около 1,0	Около 1,0	Около 1,0
Водяные пары, H2O	-	6,2	-

 

Значение дыхательного коэффициента изменяется от 0,7 до 1,1, в зависимости от интенсивности физической работы, характера употребления пищи (соотношение в ней жиров, белков и углеводов) и др. причин.

Транспорт кислорода из легких до тканьевых капилляров и углекислого газа в обратном направлении осуществляется соответственно по артериям и венам большого круга кровообращения. Тканевое дыхание имеет место в результате разницы парциальных давлений газов в капиллярах и в самих тканях по законам диффузии.

Кроме того, через поверхность тела, а именно через кожу, обеспечивается 1-2 % всего газообмена осуществляемого в легких.

Дыхание – наиважнейший процесс, протекающий в организме не прерывно. При нарушении внешнего дыхания продолжается внутреннее дыхание. Если на протяжении 5-6 минут оно не восстановится, наступает смерть. Регулирование дыхания осуществляется центральной нервной системой в зависимости от условий, в которых находится организм и не зависимо от волевых усилий. Изолирующие противогазы, предназначенные для защиты органов дыхания от дыма и газов, регулируют только процессы внешнего дыхания.