体液沸腾
当液体的蒸气压力和作用于其表面的压力相等时,该液体即发生沸腾现象。人体体液约占体重的60%,其主要成分为水。水的蒸气压与温度有关,在体温为37℃条件下,水的蒸气压为47mmHg,当人体或其某局部被突然暴露至绝对压力低于47mmHg的气体环境中时,即出现机体组织、体腔及体液中的水分迅速蒸发、大量形成水蒸气的现象,称“体液沸腾”。在19200m高度,大气压力平均为47mmHg,故只有超过此高度范围才可能发生体液沸腾现象。体液沸腾是在极低气压下出现的体液迅速蒸发现象,与液体被加温而发生沸腾的现象尚有所不同,后者在液体内部同时形成大量气泡。
由高空生理实验得知,将哺乳类实验动物突然暴露于19000m以上的高度、数秒至1分钟左右,体液沸腾所致皮下组织气肿现象即已十分明显: 身体皮下组织等疏松部位突然膨大并迅速波及全身,躯干及四肢肿胀,有如被吹胀的橡皮玩具,但组织致密部位如脚掌等处,则不受影响。在人体高空生理实验中曾见到,未加防护的手直接暴露于5mmHg的极低气压环境中时,皮下组织气肿先自手背开始,再向手腕和手指处蔓延,但掌侧不易发生。
上述肿胀现象是由于皮下组织内发生体液沸腾、大量形成水蒸气所致。此外,体液沸腾现象也可发生于其它各种组织中。但由于:
❶体液内除水分外,还含有电解质、蛋白质等其它化学成分。
❷皮肤、筋膜、血管壁等有一定限制作用。
❸血压、组织压力的存在。
❹身体各部温度并非绝对相等等原因,不同部位发生体液沸腾的实际情况,还要更复杂一些,发生高度可能介于18600~24000m之间。组织张力较低的部位,如胸膜腔(18600m发生“蒸气胸”)、口腔粘膜、肠腔内,以及温度较高的部位,如胸腹腔的大血管内,在较低高度即可能发生。而组织张力较高的部位,如左心室、脏器组织实质内、浅在的血管内等,则需在较高高度才能发生;眼睛的房水,在24000m时发生。
迅速减压到只有1~2mmHg压力、即接近真空条件的动物实验证明: 这种压力环境对机体的最大危害显然是严重的暴发性高空缺氧,以及由于“体液沸腾”在心血管系统内大量形成水蒸气泡造成循环停滞所引起的缺氧。狗在这种压力环境中的意识时间约为9~12秒,暴露时间再延长,就发生痉挛,以至发展为弛缓性麻痹。但暴露时间不超过1.5~2分钟时,下降后不至于死亡,可完全恢复。
防护上的首要问题为预防暴发性高空缺氧,其有效措施为加压供氧。这类加压供氧全套设备对全身体表面必须能施加一定对抗压力,才能有效使用;而此压力与大气压之和如大于47mmHg,即可防止体液沸腾的发生。根据我国现行标准,用于19000m以上高度的高空防护服装(高空代偿服、密闭头盔、加压手套及袜子)对体表施加的机械性对抗压力与大气压之和都在130mmHg以上,因此,体液沸腾的防护问题已一并解决。更好的解决办法是着用全加压服和密闭头盔,对全身体表面施加均匀的、更高的气体压力。