氮气的饱和规律
生活在地球上的生物处于一个大气压的环境中,自生命开始就已完成氮的饱和。若将生物体内氮排光,然后令其呼吸空气,来观察氮气的饱和过程比较困难。但当把动物从常压下移到高压环境中,可以观察到新的氮饱和过程。
一、氮饱和
当动物从常压 (1ATA)进入高压环境中,由于空气及肺泡气氮分压(PN2)增高,氮向肺泡毛细血管弥散,溶解在血浆和血细胞胞浆内(不与血红蛋白结合),被血液运到全身组织,然后氮从毛细血管内弥散并溶解在组织液和细胞胞浆内,组织内氮分压逐渐增加,最终达到新的饱和状态(动态平衡状态)。
由于肺泡的面积极大,故流经肺泡的血液可以迅速被氮饱和,血液流经组织时,由于组织内毛细血管数量极多,所以,从肺循环来的血液中的氮可以迅速弥散到组织中。故而机体的氮饱和速度取决于血液的运输速度(血液循环时间)。我们把全部血液循环一周称血循环一周次,成人血液循环一周次约为23分钟(23s)。
血循环每一周次,均使组织的氮饱和度增加,但每周次氮增加量均少于前一周次。Haldane等根据实验,通过计算得出体内的氮含量:假定机体各组织成分相同,血液供应也均匀。体重70kg的人,在常压下(1ATA)达到氮气完全饱和时,体内溶解的氮为1000ml,其中血液内溶解的氮气为39ml。血液中氮量是总氮量的39/1000,即1/26,存在全身组织中氮量应为 25/26。
进入高气压环境中的人呼吸空气,每经过一个血循环周次(溶解在全身血液中氮量为全身完全饱和氮量的 1/26)可使全身组织含氮量增加 1/26(该高压下组织完全饱和的含氮量之1/26)。换句话说,这些氮可使组织达到完全饱和的 1/26。那么经过一个循环周次后,组织含氮量尚差(l—1/26)25/26。故:
第一周次循环后,组织含氮达到完全饱和的1/26,饱和缺额为(1-l/26)25/26可写成[2/26]l。
第二周次循环后,又完成第一个循环周次后饱和缺额([25/26])的1/26,即[25/26]1×1/26。饱和缺额为[25/26]1×25/26=[25/26]2。
第三周次循环后又完成第二个循环后饱和缺额[25/26]2的
1/26,即[25/26]2×1/26。饱和缺额为[25/26]2×25/26=[25/26]3。
余次依此类推,见表4-l
表4-1 氮气饱和规律
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血液循环周次
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循环周完成的饱和度
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饱和缺额
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饱和累及
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1
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1×1/26
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1-1/26=25/26=[25/26]1
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1-[25/26]1
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2
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[25/26]1×1/26
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[25/26] ×25/26=[25/26]2
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1-[25/26]2
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3
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[25/26]2×1/26
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[25/26]2×25/26=[25/26]3
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1-[25/26]3
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4
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[25/26]3×1/26
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[25/26]3×25/26=[25/26]4
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1-[25/26]4
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5
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[25/26]4×1/26
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[25/26]4×25/26=[25/26]5
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1-[25/26]5
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6
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n
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[25/26]n-1×1/26
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[25/26]n-1×25/26=[25/26]n
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1-[25/26]n
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从表4-1可以查出机体进入高气压环境一定时间后(几个循环周次)体内氮的饱和度。