大气压 海拔高度
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自然环境中,大气压和氧分压受到各种因素的影响,如温度、湿度、风速和海拔等方面的改变,都将导致大气压和氧分压发生相应的变化。其中以海拔的影响最为显著,它与大气压及氧分压是反比关系。海拔每升高100米,大气压就下降5毫米汞柱(0 67千帕),氧分压亦随之下降1毫米汞柱左右(0.14千帕)。我区平均海拔高度达4,000米以上,享有世界屋脊之称。高海拔导致了低大气压、低氧分压的形成,这也是青藏高原为"世界屋脊"空气稀薄、氧气缺乏的根本原因所在。当然,氧气在大气中的含量比例并没有变,仍为21%。
在海拔3000米以内每升高十米大气压减小(100pa )
冬天大气压比夏天大气压(高)
气温低空气密度更高,因此冬天温度低气压高。
阴雨天大气压比晴天(低)
阴雨天因为气压低大气才承受不住雨滴重量落到地面上。
不同的海拔高度大气压和氧分压的变化对比
我国幅员辽阔,海拔3000米以上的高原、高山地区,约占全国总面积的六分之一。这些地区大多分布在边疆省区,具有重要的国防意义。高原地带气候多变,寒冷、风大、空气稀薄,对人体构成了一个特殊的自然环境。其中空气稀薄,大气压和氧分压降低,是高原环境对机体影响的主要因素。
在高原地区世居的少数民族,对高原环境已经适应,但一般人口稀少,对这些地区的经济建设需要内地支援。我军有守卫边疆的任务,内地人员进入高原地区日渐增多,因此如何保证进入高原的人员健康,我是军卫生工作的重要任务。
在海平地区,空气在每平方厘米上所形成的压力为101.3kPa(760毫米汞柱),在干燥空气中氧占20.40%,故氧分压为21.15kPa(159毫米汞柱)。空气中氧所占比例基本不受高原影响,当大气压力因海拔增高而降低时,则氧分压按比例降低。下面选择几个不同高度的大气压和氧分压的改变列表如下(表3-2)。
初抵3000米以上高原地区,由于大气压中氧分降低,肺泡气和动脉血氧分压也相应的降低,毛细血管血液与细胞线粒体间氧分压梯度差缩小,从而引起缺氧。如果逐渐登高,有一个锻炼适应过程,在低氧分压环境中,机体可发生一系列代偿适应性变化,如通气加强,肺泡膜的弥散能力提高;循环功能加强,输送氧的能力增加;红细胞和血红蛋白含量增加,红细胞中2,3-二磷酸甘油酸增多,氧离曲线右移,通过这些代偿作用,以便使组织可利用氧达到或接近正常水平。机体具有一定的适应能力,可以较长期居住高原地区。一般地说,长期居住可适应的最大高度为5000米。但有人适应能力较弱,在5000米以下一定高度就失去了适应能力,而出现高原适应不全症。
在高原地区除了大气压降低对机体的主要作用,还有气候的影响,如寒冷、大风、雨雪以及紫外线照射等。这些因素降低机体适应能力,往往是高原适应不全症的诱发和加重因素。因此在相同高度的不同地区,由于气候不同,因而引起
高原反应的发病率也不一样。
一、急性高原适应不全症
(一)高原反应
从海平面地区进入高原地区以后,在不同的高度,人群中有些可出现一系列不适反应,如头痛、头昏、失眠、乏力、四肢发麻、眼花、耳鸣;重的可发生食欲不振、恶心、呕吐、胸闷、呼吸困难、心慌、浮肿等症状,称为高原反应。多数人在两周内由于代偿适应功能的建立,症状可自行消失。
这些人发病较快,如无合并症恢复也较快,一般3~5天即可恢复。也有少数人持续数月而不恢复的。
初入高原的人到海拔1000米以上就有人发病,随着高度增加,发病率增高。下面是一部分人群从海拔1000米处出发到5000米高度,高原反应发病率的情况(图3-6)。一般在3500米以下发病率占37~51%,3600~5000米发病率占50%。有一个单位在3000米居留一段时间,再登高,抵达4500~5000米时才有一些人发生高原反应。
急性高原反应的发生率与个体代偿适应能力和预先有无锻炼有关。
在代偿适应反应中主要是通过肺泡能气量增加,以增加肺泡气氧分压;并通过加强血液对氧的输送和增加组织对氧的利用。高原反应的人主要是这几个环节的代偿能力低下或发生障碍所致。
因肺泡有水蒸气和较高的CO2分压,再加上氧的弥散入血,肺泡气与大气氧分压有一个很大的梯度差(表3-3)。
在海平地区,大气→肺泡气→动脉血→混合静脉血的氧分压之间的梯度差较大。而进入高原,抵达5791米高度时,它们之间的梯度差变小。例如,在海平大气氧分压为21.15kPa(159毫米汞柱),肺泡氧分压为13.83kPa(104毫米汞柱),相差7.32kPa(55毫米汞柱);而登高抵达5791米处,大气氧分压为10.64kPa(80毫米汞柱),肺泡氧分压为5.99kPa(45毫米汞柱),只相差4.66kPa(35毫米汞柱)(图3-7)。此时大气与肺泡气氧分压差变小,主要是由于代偿性通气增加的结果。
通气增加是机体在高原的代偿适应的重要环节,主要通过呼吸加深来实现的,呼吸频率增加不明显(表3-4)。由于呼吸加深,每分肺泡通气量增加,以提高肺泡气分压。
图3-6 高原反应发病率与行程
─·海拔高度·─·─·发病率
表3-3 在海平地区呼吸过程中各部分气体分压变化
图3-7 在海平和5791米高度时氧分压的变化
表3-4在不同高度每分通气量和呼吸频率的变化
发生高原反应的人,常常对低氧环境代偿反应较弱,没有明显的呼吸加深,因此每分通气量增加不多。由于这些人代偿适应反应弱,因此登高到一定高度,缺氧症状比较严重。目前有人认为,可用减压舱测定人群每分通气量变化,作为预测人群地高度适应的能力。
呼吸加深,可提高肺泡膜弥散功能,使肺泡氧进入肺泡壁毛细血管增加。我国健康成人静息时氧的弥散量为23毫升/0.133千帕(1毫米汞柱)/分,每分钟约有250毫升的氧弥弥散入血,供组织代谢需要。缺氧时,由于呼吸加强,参与气体交换的肺泡数增多和肺泡容量增加,同时开放的肺毛细血管数也增多和毛细血管扩张,这样就增加了肺泡—毛细血管膜弥散面积,血液从肺泡摄取较多的氧。如果这种代偿能力弱,可促使高原反应发生。
缺氧时,向组织输送氧的能力提高。正常人在海平地区安静状态下,平均每分种100毫升血给组织输送约为5毫升氧,正常心脏每分输出量约为5000毫升,