150

Глава 9

азота, углеводороды и СО в значительных количествах содер­жатся в выхлопных газах, окислы серы образуются главным образом в энергоблоках теплоэлектростанций, а озон—в ат­мосфере при действии солнечных лучей на окислы азота и углеводороды. Содержание загрязнений в воздухе значитель­но увеличивается при температурной инверсии, когда нагре­тый поверхностный воздух не может подниматься в верхние слои атмосферы.

Окислы азота вызывают воспаление верхних дыхательных путей и глаз. Именно этими веществами обусловлен желто­ватый цвет смога. Окислы серы и озон также приводят к бронхитам, а в высоких концентрациях озон может вызывать отек легких. Угарный газ, как мы уже знаем (см. с. 80), свя­зывает гемоглобин, а циклические углеводороды—потенци­альные канцерогены. Эти вещества содержатся и в табачном дыме, причем в гораздо большей концентрации, чем в самой загрязненной атмосфере. Показано, что некоторые загрязни­тели действуют синергично, т. е. их совместный эффект силь­ней, чем сумма влияний каждого в отдельности. Этот вопрос требует дальнейшего исследования.

Многие загрязняющие вещества находятся в состоянии аэрозолей—мельчайших взвешенных в воздухе частиц. Судь­ба вдыхаемого аэрозоля зависит от размера его частиц. Круп­ные обезвреживаются в результате соударения со стенками носовой полости и глотки. При дыхании такие частицы, обла­дающие достаточной инерцией, не могут “вписываться” в по­вороты дыхательных путей вместе с воздушной струёй, по­этому сталкиваются с влажной слизистой оболочкой и по­глощаются ей. Частицы среднего размера оседают главным образом в мелких дыхательных путях под действием соб­ственного веса. Такой способ задержки загрязнителей назы­вается осаждением (седиментацией) и наблюдается обычно в отделах легких, где скорость потока воздуха резко сни­жается вследствие колоссального возрастания суммарного поперечного сечения воздухоносных путей (рис. 1.5). Именно поэтому много частиц осаждается в конечных и респиратор­ных бронхиолах, и у шахтеров в этих отделах легких отме­чается значительная концентрация пыли. Наконец, самые мелкие частицы (диаметром менее 0,1 мкм) достигают аль­веол и, диффундируя в газе, откладываются на их стенках. Многие мелкие частицы вовсе не задерживаются и удаляются при выдохе.

Осевшие в легких частицы выводятся с помощью различ­ных механизмов. Со стенок бронхов они удаляются восходя­щим током слизи, обеспечиваемым движением ресничек, а за­тем заглатываются или выплеваваются. Некоторые раздра-

151

ОСОБЕННОСТИ ДЫХАНИЯ В НЕОБЫЧНОЙ СРЕДЕ

жающие вещества, содержащиеся во вдыхаемом воздухе, могут угнетать активность ресничек. Частицы же, оседающие в альвеолах, преимущественно поглощаются макрофагами, которые в дальнейшем покидают легкие с током крови или лимфы.

Дыхание жидкостями

Млекопитающие могут выживать в течение нескольких часов, дыша не воздухом, а жидкостями. Это было впервые показано в опытах на мышах, помещенных в солевой раствор с повышенным содержанием Оа (для этого раствор уравнове­шивался с чистым кислородом при давлении 8 атм). В даль­нейшем было обнаружено, что мыши, крысы и собаки могут некоторое время дышать во фторуглеродной среде, уравно­вешенной с чистым кислородом при давлении 1 атм., после чего у них успешно восстанавливается “воздушное” дыхание ^фторуглероды—жидкости, хорошо растворяющие Ог и С02).

Поскольку плотность и вязкость жидкости намного боль­ше, чем у воздуха, при таком дыхании резко увеличиваются энергозатраты. Однако, несмотря на это, при достаточном содержании кислорода во вдыхаемой среде можно добиться удовлетворительной оксигенации артериальной крови. Инте­ресно, что серьезной проблемой в таких условиях является удаление С02. Мы уже знаем (см. стр. 13), что если в брон­хиальном дереве вплоть до конечных или дыхательных брон­хиол преобладает объемный поток воздуха, то газообмен между альвеолами и этими бронхиолами осуществляется преимущественно путем диффузии. Поскольку скорость диф­фузии СОз и Oz в жидкостях на несколько порядков ниже, чем в газах, при дыхании жидкостью должна сохраняться боль­шая разница в парциальном давлении СОз между альвеолами и конечными бронхиолами. Действительно, в этих условиях у животных часто развивается задержка СОа и ацидоз. Важно подчеркнуть, что перепад парциального давления для диф­фузии кислорода всегда можно повысить, увеличив Род во вдыхаемой среде; усилить же выделение СОа таким путем невозможно.