Е.П. Гора
Экология человека
Учебное пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2007. – 540 с.
Глава 3. Адаптация человека к экстремальным условиям среды
3.10. Гиперкапния
Гиперкапния – повышенное
напряжение углекислого газа в артериальной крови и тканях организма.
Она может
развиваться в космическом полете при повышении концентрации углекислого газа в
атмосфере кабины или в гермошлеме скафандра вследствие частичного или полного
нарушения работы системы удаления и поглощения углекислоты. Избыток углекислого
газа в кабине может быть предусмотрен программой полета по соображениям
экономии веса, уменьшения габаритов и энергоемкости системы жизнеобеспечения, а
также с целью усиления регенерации кислорода, профилактики гипокапнии или для
ослабления поражающего действия космической радиации.
В зависимости от
вентилируемого объема скафандра и кабины, повреждения системы регенерации и
количества продуцируемой экипажем углекислоты, ее концентрация во вдыхаемом
воздухе может возрасти до токсического уровня (более 1 %, или 7,5 мм рт. ст. –
1 кПа) за несколько минут или часов. В этом случае развивается состояние острой гиперкапнии. Длительное (дни,
недели, месяцы) пребывание в атмосфере с умеренным содержанием углекислого газа
приводит к
хронической
гиперкапнии.
При отказе ранцевой
системы поглощения углекислоты в космическом скафандре во время интенсивной
работы концентрация углекислого газа в гермошлеме достигает токсического уровня
за 1–2 мин. В кабине корабля с тремя космонавтами, выполняющими обычную для них
работу, это произойдет более чем через 7 ч после полного отказа системы
регенерации.
Даже умеренная
гиперкапния
ухудшает
самочувствие и общее состояние, истощает резервы основных жизненных функций
организма. Поведение человека становится неадекватным, снижаются умственная,
особенно физическая работоспособность, а также устойчивость организма к
стрессовым факторам – перегрузкам, ортостазу, перегреванию, гипероксии,
декомпрессии.
Важно, что
гиперкапния в космическом полете чревата тяжелыми осложнениями и в связи с
«обратным» действием углекислоты: после перехода с дыхания в гиперкапнической
среде на нормальную газовую смесь, а также на воздух или кислород отмеченные
нарушения в организме часто не только не ослабевают, но даже усиливаются,
возможно появление новых симптомов отравления углекислотой. Такое состояние
может сохраняться минуты, часы, а иногда и сутки после восстановления
нормального газового состава вдыхаемого воздуха.
• Повышение
концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе до 0,8–1% не вызывает
нарушений физиологических функций и работоспособности при остром и хроническом
действии. Допустимость больших концентраций определяют прежде всего с учетом
длительности пребывания в такой атмосфере и интенсивности выполняемой работы.
Если космонавту предстоит несколько часов работать в скафандре, содержание
углекислого газа в гермошлеме не должно превышать 2 % (рСО2 15 мм рт. ст. – 2
кПа). По достижении такой концентрации углекислоты появятся жалобы на одышку и
утомление, однако работа будет выполнена в полном объеме.
• В кабине
космического корабля с периодическим выполнением только легкой работы космонавт
может справиться с заданием в течение нескольких часов при увеличении
концентрации углекислоты до 3 % (рСО2 22,5 мм рт. ст. – 3
кПа). Однако возникнут выраженная одышка и головная боль, которая может
оставаться длительное время.
• Повышение
содержания углекислоты в гермошлеме скафандра или в кабине до 3 % и более –
тревожная ситуация, подлежащая немедленному устранению.
Состояние острой
гиперкапнии можно установить по увеличению рСО2 в артериальной крови
(более 40 мм рт. ст., или 5,33 кПа), а также по субъективным и клиническим
признакам: одышка, особенно в покое, тошнота и рвота, усталость при работе,
головная боль, головокружение, нарушения зрения, синюшность лица, сильная
потливость.
Признаки хронической
гиперкапнии развиваются при длительном пребывании в атмосфере с содержанием
углекислого газа от 0,9 до 2,9 %. В этих условиях изменяются электролитный
баланс и кислотно-щелочное состояние, происходят напряжение физиологических
функций и истощение функциональных резервов, обнаруживаемые нагрузочными
пробами. Хроническая гиперкапния сопровождается фазными изменениями
психомоторной деятельности (возбуждение, сменяющееся депрессией), которые
проявляются в поведении и во время умственной и мышечной работы. Головная боль,
усталость, тошнота и рвота выражены меньше. Часто бывает стойкая гипотензия. Нарушение
электролитного баланса и кислотно-щелочного состояния, а также напряжение
функции коры надпочечников определяются только биохимическими методами.
Пока нет
специфических методов лечения гиперкапнического ацидоза или способов повышения
устойчивости организма к действию повышенных концентраций углекислого газа.
Самой эффективной помощью космонавту при нарушении системы регенерации будет
быстрейшее восстановление нормального газового состава вдыхаемого воздуха. Если
нельзя устранить неполадки в основной системе регенерации, то следует
использовать субсистемы и аварийные системы, а также аварийные запасы кислорода
на борту или в скафандре.
В скафандре
космонавт также может изолироваться от гиперкапнической среды кабины, закрыв
смотровой щиток гермошлема. Для своевременного предупреждения гиперкапнии на
борту корабля необходим прибор-сигнализатор опасного уровня углекислого газа.
|