Дыхание и углекислый газ. Привет студент

Регуляция процесса дыхания – это очень действенный инструмент настройки своего организма. Но и одновременно очень сложный, так как дыхание – это преимущественно автоматический процесс. Воздух вокруг нас тоже влияет на наше здоровье и наш организм подстраивается под него, меняя процесс газообмена. Сегодня я расскажу про две крайности, связанные с нарушениями обмена углекислого газа: недостаток углекислого газа (гипокапния), который возникает обычно при учащенном дыхании и избыток углекислого газа (гиперкапния), который случается в помещениях с недостаточной вентиляцией (так как люди при дыхании выделяют значительные количества углекислого газа). Важно понять, что углекислый газ – это не просто продукт обмена веществ, но и регулирующая молекула. Уровень углекислого газа в крови связан с регуляцией кислотно-основного обмена, а также с регуляцией тонуса сосудов, в первую очередь – головного мозга. Поэтому при учащенном дыхании (которое вызывает гипокапнию) сосуды головного мозга сужаются и мы можем потерять сознание, а при гиперкапнии (душное помещение) – сосуды слишком расширяются, что может привести к сонливости, ухудшению оттока крови и головной боли. Ну и расскажу зачем люди дышат в пакет, само собой.

Гипервентиляция или зачем дышат в пакет.

Во время паники или истерики у людей часто бывает учащенное дыхание (гипервентиляция). При этом в крови оказывается слишком много кислорода и слишком мало углекислого газа, что приводит к нарушению работы мозга – возникает головокружение, человек может упасть в обморок. Самый простой выход из положения – дышать в пакет, т.е. вдыхать свой же выдох, при этом содержание газов в крови останется в норме. Также дышать в пакет или задерживать дыхание помогает против икоты. Если же вы задержите дыхание на некоторое время, то уровень СО2 возрастёт. Дыша в бумажный пакет, вы будете вдыхать больше СО2, и это поспособствует нормализации рН, после чего вы снова сможете нормально дышать. Правда, это не самое эффективное решение проблемы — врачи рекомендуют в таких случаях использовать специальные дыхательные техники медленного равномерного дыхания.

Дышать в бумажный пакет долгое время было первой помощью при гипервентиляции. Теория такова: повторное дыхание в бумажный пакет позволит пациенту заместить двуокись углерода, которую он выдохнул во время приступа гипервентиляции. "Дышать в бумажный пакет хорошо в том случае, если вы раньше испытывали гипервентиляцию, были осмотрены врачом и уверены, что у вас ничего серьезного нет, - считает д-р Харрисон. - У большинства людей с гипервентиляцией имеются ее симптомы, но у некоторых могут быть более серьезные проблемы". Использование бумажного пакета помогает некоторым не только приостановить приступ, но и предупредить его.

Когда некоторые люди пугаются, они дышат часто и глубоко, даже если им не нужен дополнительный кислород. Только что вы дышали нормально, и вдруг дыхание учащается, пальцы дрожат, ладони потеют. У вас такое чувство, что вы вот-вот умрете, но в любом случае вы останетесь жить, чтобы уплатить налоги за следующий год. В большинстве случаев гипервентиляция вызывается нервным перенапряжением. Это приводит к тому, что они выдыхают большое количество двуокиси углерода, а избыточная потеря двуокиси углерода вызывает щелочной сдвиг в крови. Это в свою очередь вызывает симптомы "приступа паники". Приступ гипервентиляции может продолжаться часами, но в типичных случаях длится от 20 до 30 минут. Но тем, кто страдает тяжелыми приступами, может казаться, что они длятся несколько часов. Кроме того, приступы гипервентиляции могут повторяться, и следует научиться тому, как их остановить или предупредить.

Недостаток углекислого газа действует на мозг возбуждающе, и получается замкнутый круг: от волнения люди начинают чаще дышать, а от частого дыхания усиливается волнение. (Кроме того, повышенная возбудимость мозга может приводить к судорогам.).

Когда уровень углекислого газа в крови низок, кровь ощелачивается, что приводит к сужению кровеносных сосудов и ухудшению кровотока. Это может быть очень опасным, поскольку приводит к снижению кровоснабжения мозга и других жизненно важных органов, что приводит к помутнению сознания, головокружению, ухудшению зрения, мышечным судорогам и беспричинной тревожности.

Более подробно:

Эффект Вериго-Бора или почему при частом дыхании мы задыхаемся.

Это явление первым открыл беларус Бронислав Вериго, который происходил из шляхты Полоцкого воеводства герба Сшенява. Родился в Витебской губернии, закончив в 1877 году Витебскую гимназию, впоследствии работал в лабораториях Сеченова, И. Р. Тарханова и И. И. Мечникова. Там он впервые установил зависимость степени диссоциации оксигемоглобина от величины парциального давления углекислоты в крови.

Он выяснил, что на связывание кислорода гемоглобином очень сильное влияние оказывает pH и концентрация CO2: при присоединении CO2 и ионов H+ способность гемоглобина связывать O2 снижается. Действительно, в периферических тканях с относительно низким значением pH и высокой концентрацией CO2 сродство гемоглобина к кислороду падает. И наоборот, в лёгочных капиллярах выделение CO2 и сопутствующее ему повышение pH крови приводит к увеличению сродства гемоглобина к кислороду. Это влияние величины pH и концентрации CO2 на связывание и освобождение O2 гемоглобином и называют эффектом Вериго — Бора.

Говоря проще, уменьшение СО2 в крови повышает связь кислорода и гемоглобина и затрудняет поступление кислорода в клетки. Уменьшение кислородного притока в ткани вызывает кислородное голодание тканей - гипоксию.

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по влиянию CO 2 на организм человека. В 60-ых годах учёная О. В. Елисеева в своей диссертации приводит детальное исследование, как влияет углекислый газ в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека, и пришла к выводу, что кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга. Согласно ее рекомендациям, содержание CO 2 в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание CO 2 должно быть около 0,05% (500 ррm).

Исследователи знают, что существует связь между концентрацией CO 2 и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08%, т. е. 800 ррm. Хотя в современных офисах бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия CO 2 . Когда речь идёт о больном человеке, то порог чувствительности ещё увеличивается.

Основные изменения происходят, конечно же, в центральной нервной системе, и носят они при гиперкапнии фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких 2%, понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, также нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма, путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Что происходит при повышении концентрации CO 2 в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO 2 в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO 2 + Н 2 O = Н 2 СО 3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО 3 -. Кровь закисляется, что по-научному и называется ацидозом. Чем выше концентрация CO 2 в воздухе, которым мы постоянно дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Когда начинается ацидоз, то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, — об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО 3 -. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т. ч. и угольная (Н 2 СО 3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО 3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.

Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% CO 2 (кислород был в норме — 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций — 0,3% CO 2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го CO 2 деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию CO 2 .

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное CO 2) является длительное отрицательное последствие. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

В нашем выдохе, примерно 4,5% углекислого газа. А если создать прибор накапливающий CO 2 . А если начать на нём дышать. То получится прибор «мечта начальника концлагеря». При этом в удушающую камеру жертвы направляются сами, потому что на входе написано «здоровье» и обещание, что когда у вас CO 2 в крови будет 6,5%, то получите обещанное. И не важно, что по пути вы будете получать отравления мелкими дозами, привыкните и подготовитесь. Подготовитесь к разочарованию, так как отметка 6,5 это не причина здоровья, а следствие совсем противоположного действия.

Кто-то может сказать: «Когда двигаются деревья, то они создают ветер». Нет, всё наоборот. Дыхание с лечебным сопротивлением и с пониженным содержанием кислорода (как в горах) становится редким и глубоким. Кислород начинает хорошо усваиваться, расщепляются токсины и шлаки, содержащие кислород, проявляется естественный анаэробный способ получения энергии в теле человека. Каждая клетка организма начинает оживать. В результате потребность в кислороде уменьшается, а углекислый газ, отчасти занимает место кислорода. Как балансный газ он создаст устойчивую среду в организме.

Именно такая идея описана в древних трактатах по дыханию, именно это доказал на практике доктор медицинских наук Стрелков Р. Б. и другие учёные детально показав эффективность гипоксической терапии (умеренное уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе). Именно такую задачу ставили В. Ф. Фролов и Е. Ф. Кустов, создавая дыхательный прибор ТДИ-01 для каждого человека на этой планете.

Тем не менее, несмотря на заявления Министерства Здравоохранения и видных научных деятелей страны продолжается выпуск и широкая реализация дыхательных приборов, работающих без внутреннего давления, как накопители CO 2 под маркой «Самоздрав».

С середины 19 века содержание CO 2 катастрофически растёт на 1,7% каждый год, что в конечном счёте может привести к выводу из равновесия систему Земля. И, похоже, производители «Самоздравов» поставили задачу ускорить приближение конца света. Перефразируя классика можно закончить словами:

Уж сколько раз твердили миру,
Что ложь гнусна, вредна; но только все не впрок,
И в сердце ложь всегда отыщет уголок.

Изучение влияния на организм человека токсического действия СО 2 представляет существенный практический интерес для биологии и медицины.

Источником СО 2 в газовой среде герметической кабины является прежде всего сам человек, так как СО 2 - один из основных конечных продуктов обмена, образующихся в процессе метаболизма в организме человека и животных. В состоянии покоя человек в сутки выделяет около 400 л СО 2 , при физической работе образование СО 2 и соответственно выделение его из организма значительно возрастают. Помимо этого необходимо иметь в виду, что СО 2 непрерывно образуется в процессе гниения и брожения. Углекислый газ бесцветен, обладает слабым запахом и кисловатым вкусом. Несмотря на эти качества, при накоплении СО 2 в ИГА до нескольких процентов его присутствие оказывается незаметным для человека, так как упомянутые выше свойства (запах и вкус) могут быть обнаружены, по-видимому, только при весьма высоких концентрациях СО 2 .

Исследования Бреслава, в которых испытуемые осуществляли «свободный выбор» газовой среды, показали, что люди начинают избегать ИГА только в тех случаях, когда Р СО 2 в ней превышает 23 мм рт. ст. При этом реакция обнаружения СО 2 связана не с запахом и вкусом, а с проявлением его действия на организм, прежде всего с ростом легочной вентиляции и снижением физической работоспособности.

В земной атмосфере содержится небольшое количество СО 2 (0,03%), что обусловлено участием его в кругообороте веществ. Десятикратное увеличение СО 2 во вдыхаемом воздухе (до 0,3%) еще не оказывает заметного влияния на жизнедеятельность и работоспособность человека. В такой газовой среде человек может находиться очень долго, сохраняя нормальное состояние здоровья и высокий уровень работоспособности. Это, вероятно, обусловлено тем, что в процессе жизнедеятельности образование СО 2 в тканях подвержено значительным колебаниям, превышающим десятикратные изменения содержания этого вещества во вдыхаемом воздухе. Значительное повышение Р СО 2 в ИГА вызывает закономерные изменения физиологического состояния. Эти изменения обусловлены прежде всего функциональными сдвигами, возникающими в центральной нервной системе, дыхании, кровообращении, а также сдвигами кислотно-щелочного равновесия и нарушениями минерального обмена. Характер функциональных сдвигов при гиперкапнии определяется величиной Р СО 2 во вдыхаемой газовой смеси и временем воздействия этого фактора на организм.

Еще Клодом Бернаром в прошлом столетии было показано, что основная причина, вызывающая развитие тяжелого патологического состояния у животных при длительном пребывании их в герметически замкнутых, невенти-лируемых помещениях, связана с повышением содержания СО 2 во вдыхаемом воздухе. В исследованиях на животных был изучен механизм физиологического и патологического действия СО 2 .

О физиологическом механизме влияния гиперкапнии можно в общих чертах судить на основании схемы, приведенной на рис. 19.

Следует иметь в виду, что в случаях длительного по времени пребывания в ИГА, в которой Р СО 2 повышено до 60-70 мм рт. ст. и более, характер физиологических реакций и прежде всего реакций центральной нервной системы существенно изменяется. В последнем случае вместо стимулирующего влияния, как это указано на рис. 19, гиперкапния оказывает угнетающее действие и приводит уже к развитию наркотического состояния. Оно быстро возникает в случаях, когда Р СО 2 возрастает до 100 мм рт. ст. и выше.

Усиление легочной вентиляции при повышении Р СО 2 в ИГА до 10-15 мм рт. ст. и выше определяется, по крайней мере, двумя механизмами:рефлекторной стимуляцией дыхательного центра с хеморецепторов сосудистых зон, и прежде всего сино-коротидной, и стимуляцией дыхательного центра с центральных хеморецепторов. Рост легочной вентиляции при гиперкапнии является основной приспособительной реакцией организма, направленной на поддержание Ра СО 2 на нормальном уровне. Эффективность этой реакции по мере увеличения Р СО 2 в ИГА снижается, так как несмотря на возрастающее усиление легочной вентиляции неуклонно растет и Ра СО 2 .

Рост Ра СО 2 оказывает антагонистическое влияние на центральный и периферический механизмы, регулирующие сосудистый тонус. Стимулирующее влияние СО 2 на сосудодвигательный центр, симпатическую нервную систему определяет сосудосуживающее действие и приводит к увеличению периферического сопротивления, повышению частоты сердечных сокращений и увеличению минутного объема сердца. Одновременно СО 2 оказывает и непосредственное влияние на мышечную стенку сосудов, способствуя их расширению.

Рис. 19. Механизмы физиологического и патофизиологического действия СО 2 на организм животных и человека (по Малкину)

Взаимодействие этих антагонистических влияний в конечном счете и определяет реакции сердечно-сосудистой системы при гиперкапнии. Из сказанного можно сделать заключение, что в случае резкого снижения центрального сосудосуживающего действия гиперкапния может приводить к развитию коллаптоидных реакций, которые были отмечены в эксперименте на животных в условиях значительного повышения содержания СО2 в ИГА.

При большом повышении Р С0 2 в тканях, которое неизбежно возникает в условиях значительного повышения Р СО 2 в ИГА, отмечается развитие наркотического состояния, которое сопровождается отчетливо выраженным снижением уровня обмена. Эта реакция может быть оценена так же, как приспособительная, так как она приводит к резкому уменьшению образования СО 2 в тканях в период, когда транспортные системы, включая и буферные системы крови, оказываются уже не в состоянии поддерживать Ра СО 2 - важнейшую константу внутренней среды на уровне, близком к нормальному.

Важно, что порог реакций различных функциональных систем при развитии острой гиперкапнии неодинаков.

Так, развитие гипервентиляции проявляется уже при повышении Р СО 2 в ИГА до 10- 15 мм рт. ст., а при 23 мм рт. ст. эта реакция становится уже весьма выраженной - вентиляция возрастает почти в 2 раза. Развитие тахикардии и повышение артериального давления крови проявляются тогда, когда Р СО 2 возрастает в ИГА до 35-40 мм рт. ст. Наркотическое же действие отмечено при еще более высоких величинах Р СО 2 в ИГА, порядка 100-150 мм рт. ст., в то время как стимулирующее влияние СО 2 на нейроны коры больших полушарий головного мозга было отмечено при Р СО 2 порядка 10-25 мм рт. ст.

Теперь кратко рассмотрим эффекты действия различных величин Р СО 2 в ИГА на организм здорового человека.

Большое значение для суждения об устойчивости человека к гиперкапнии и для нормирования СО 2 имеют исследования, в которых испытуемые, практически здоровые люди, находились в условиях ИГА с избыточными величинами Р СО 2 . В этих исследованиях были установлены характер и динамика реакций ЦНС, дыхания и кровообращения, а также изменения работоспособности при различных величинах Р СО 2 в ИГА.

При относительно кратковременном пребывании человека в условиях ИГА с Р СО 2 до 15 мм рт. ст., несмотря на развитие неболыпого дыхательного ацидоза, существенных сдвигов физиологического состояния не было обнаружено. Люди, находившиеся в такой среде в течение нескольких дней, сохраняли нормальную интеллектуальную работоспособность и не предъявляли жалоб, свидетельствующих об ухудшении самочувствия; лишь при Р СО 2 , равном 15 мм рт. ст., некоторые испытуемые отмечали снижение физической работоспособности, особенно при выполнении тяжелой работы.

При повышении Р СО 2 в ИГА до 20-30 мм рт. ст. у обследуемых был отчетливо выражен дыхательный ацидоз и рост легочной вентиляции. После относительно кратковременного повышения скорости выполнения психологических тестов наблюдалось снижение уровня интеллектуальной работоспособности. Способность выполнять тяжелую физическую работу также оказывалась заметно сниженной. Было отмечено расстройство ночного сна. Многие обследуемые предъявляли жалобы на головную боль, головокружение, одышку и чувство нехватки воздуха при выполнении физической работы.

Рис. 20. Классификация различных эффектов токсического действия СО 2 в зависимости от величины Р СО 2 в ИГА (составлен Ротом и Биллингсом по данным Шеффера, Кинга, Невисона)

I - индифферентная зона;

Л - зона незначительных физиологических сдвигов;

III - зона выраженного дискомфорта;

IV - зона глубоких функциональных расстройств, потеря

сознания А - индифферентная зона;

В - зона начальных функциональных расстройств;

В - эона глубоких нарушений

При увеличении Р СО 2 в ИГА до 35- 40 мм рт. ст. у обследуемых повышалась легочная вентиляция в 3 раза и более. Появлялись функциональные сдвиги в системе кровообращения: повышалась частота сердечных сокращений, росло артериальное давление крови. После кратковременного пребывания в такой ИГА испытуемые жаловались на головную боль, головокружение, нарушения зрения, потерю пространственной ориентировки. Выполнение даже легкой физической нагрузки было сопряжено со значительными трудностями и приводило к развитию резкой одышки. Выполнение психологических тестов также было затруднено, интеллектуальная работоспособность заметно снижалась. При повышении Р СО 2 в ИГА более 45-50 мм рт. ст. острые гиперкапнические расстройства возникали весьма быстро - в течение 10- 15 мин..

Обобщение опубликованных в литературе данных относительно устойчивости человека к токсическому действию СО 2 , равно как и установление предельно допустимого времени пребывания человека в ИГА с повышенным содержанием СО 2 , встречает определенные трудности. Они связаны прежде всего с тем, что устойчивость человека к гиперкапнии в значительной степени зависит от физиологического состояния и в первую очередь от величины выполняемой физической работы. В большинстве известных работ исследования проводились с испытуемыми, находившимися в условиях относительного покоя и лишь периодически выполнявшими различные психологические тесты.

На основании обобщения результатов, полученных в этих работах, было предложено условно выделить четыре различные зоны токсического действия гиперкапнии в зависимости от величины Р СО 2 в ИГА (рис. 20).

Существенное значение для формирования физиологических реакций и устойчивости человека к гиперкапнии имеет скорость роста величины Р СО 2 во вдыхаемой газовой смеси. При помещении человека в ИГА с высоким Р СО 2 , равно как и при переключении его на дыхание газовой смесью, обогащенной СО 2 , быстрое повышение РА СО 2 сопровождается более острым течением гиперкапнических расстройств, чем при медленном повышении Р СО 2 в ИГА. К счастью, последнее более характерно для токсического влияния СО 2 в условиях космических полетов, так как все возрастающий объем кабин кораблей определяет относительно медленное нарастание Р СО 2 в ИГА в случаях отказа системы регенерации воздуха. Более острое течение гиперкапнии может иметь место при выходе из строя системы регенерации скафандра. При острой гиперкапнии трудность точного разграничения зон, определяющих качественно различные проявления токсического действия СО 2 , в зависимости от величины Р СО 2 , связана с наличием фазы «первичной адаптации», продолжительность которой тем больше, чем выше концентрация СО 2 . Речь идет о том, что после быстрого вхождения человека в ИГА, содержащую высокую концентрацию СО 2 , возникают выраженные сдвиги в организме, которые, как правило, сопровождаются появлением жалоб на головную боль, головокружение, потерю пространственной ориентировки, расстройства зрения, тошноту, нехватку воздуха, боль в груди. Все это приводило к тому, что нередко исследование прекращалось уже через 5-10 мин. после перехода испытуемого в гиперкапническую ИГА.

Опубликованные исследования показывают, что при увеличении Р СО 2 в ИГА до 76 мм рт. ст. такое неустойчивое состояние постепенно проходит и возникает как бы частичная адаптация к измененной газовой среде. У испытуемых отмечается некоторая нормализация интеллектуальной работоспособности, и одновременно становятся более умеренными жалобы на головную боль, головокружение, зрительные расстройства и т. п. Продолжительность неустойчивого состояния определяется временем, в течение которого происходит повышение РА СО 2 и отмечается непрерывный рост легочной вентиляции. Вскоре после стабилизации на новом уровне РА СО 2 и легочной вентиляции отмечается развитие частичной адаптации, сопровождающейся улучшением самочувствия и общего состояния обследуемых. Такая динамика развития острой гиперкапнии при больших величинах Р СО 2 в ИГА явилась причиной значительных расхождений в оценке разными исследователями возможного времени пребывания человека в этих условиях.

На рис. 20 при оценке влияния различных величин Р СО 2 «первичная адаптация» хотя и учтена по времени, однако не указано, что физиологическое состояние человека неодинаково в различные периоды пребывания в ИГА с высоким содержанием СО 2 . Еще раз целесообразно отметить, что результаты, представленные на рис. 20, получены в исследованиях, во время которых испытуемые находились в состоянии покоя. В связи с этим полученные данные без соответствующей корреляции не могут быть использованы для прогноза изменений физиологического состояния космонавтов в случаях накопления СО 2 в ИГА, так как в полете может возникать необходимость выполнения физической работы различной интенсивности.

Установлено, что устойчивость человека к токсическому действию СО 2 снижается по мере увеличения физической нагрузки, которую он выполняет. В связи с этим большое практическое значение приобретают исследования, в которых токсическое действие СО 2 изучалось бы у практически здоровых людей, выполнявших физическую работу различной тяжести. К сожалению, в литературе такие сведения малочисленны, в связи с чем этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении. Все же на основании имеющихся данных мы сочли целесообразным с определенным приближением указать на возможность пребывания и выполнения различной физической нагрузки в ИГА в зависимости от величины в ней Р СО 2 .

Как видно из данных, приведенных в табл. 6, при повышении Р СО 2 до 15 мм рт. ст. длительное выполнение тяжелой физической работы оказывается затрудненным; при повышений Р СО 2 до 25 мм рт. ст. ограничена уже возможность выполнения работы средней тяжести и заметно затруднено выполнение тяжелой работы. При увеличении Р СО 2 до 35-40 мм рт. ст. ограничена возможность выполнения даже легкой работы. При повышении Р СО 2 до 60 мм рт. ст. и более, несмотря на то, что человек в состоянии покоя еще может находиться некоторое время в такой ИГА, однако он уже оказывается практически неспособным выполнять какую-либо работу. Для снятия отрицательного влияния острой гиперкапнии лучшим средством является перевод пострадавших в условия «нормальной» атмосферы.

Результаты исследований многих авторов показывают, что быстрое переключение людей, длительно находившихся в ИГА с повышенным Р СО 2 , на дыхание чистым кислородом или воздухом часто вызывает ухудшение их самочувствия и общего состояния. Этот феномен, выраженный в резкой форме, был впервые обнаружен в опытах на животных и описан П. М. Альбицким, который дал ему название обратного действия СО 2 . В связи со сказанным в случаях развития у людей гиперкапнического синдрома следует постепенно выводить их из ИГА, обогащенной СО 2 , относительно медленно снижая в ней Р СО 2 . Попытки купировать гиперкапнический синдром введением щелочей- трис-буфера, соды и т. п.- не дали стойких положительных результатов, несмотря на частичную нормализацию pH крови.

Определенное практическое значение имеет изучение физиологического состояния и работоспособности человека в случаях, когда в результате отказа регенерационной установки в ИГА будут одновременно снижаться Р О 2 и повышаться Р СО 2 .

При значительной скорости нарастания СО 2 и соответствующей ей скорости снижения О 2 , которое имеет место при дыхании в замкнутом, небольшом по величине объеме, как показали исследования еще Холдена и Смита, резкое ухудшение физиологического состояния и самочувствия испытуемых отмечается при повышении СО 2 во вдыхаемой газовой смеси до 5-6% (Р СО 2 -38-45 мм рт. ст.), несмотря на то, что снижение содержания О 2 в этот период времени было еще относительно невелико. При более медленном развитии гиперкапнии и гипоксии, как указывают многие авторы, заметные расстройства работоспособности и ухудшение физиологического состояния наблюдаются при повышении Р СО 2 до 25-30 мм рт. ст. и соответствующем снижении Р О 2 до 110-120 мм рт. ст. Согласно данным Карлина и др., при 3-суточном воздействии ИГА, содержавшей 3% СО 2 (22,8 мм рт. ст.) и 17% О 2 , работоспособность испытуемых была заметно снижена. Эти данные находятся в некотором противоречии с результатами исследований, отмечавших относительно небольшие изменения работоспособности даже при более значительном (до 12%) снижении О 2 в ИГА и повышении в ней СО 2 до 3%.

При одновременном развитии гиперкапнии и гипоксии основным симптомом токсического действия является одышка. Величина вентиляции легких при этом оказывается более значительной, чем при равной по величине гиперкапнии. Согласно мнению многих исследователей, столь значительный рост легочной вентиляции определяется тем, что гипоксия повышает чувствительность дыхательного центра к СО 2 , в результате чего комбинированное действие избытка СО 2 и недостатка О 2

в ИГА приводит не к аддитивному влиянию этих факторов, а к их потенцированию. Об этом можно судить потому, что величина легочной вентиляции оказывается больше той величины вентиляции, которая должна была бы быть при простом складывании эффекта от снижения РА О 2 и увеличения РА СО 2 .

На основании этих данных и характера наблюдаемых нарушений физиологического состояния можно сделать заключение, что ведущая роль в начальном периоде развития патологических состояний в ситуациях, когда имеет место полный отказ системы регенерации, принадлежит гиперкапнии.

ХРОНИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ГИПЕРКАПНИИ

Изучение длительного влияния на организм человека и животных повышенных; величин Р СО 2 в ИГА позволило установить, что появлению клинических симптомов храническо-го токсического действия СО 2 предшествуют закономерные изменения кислотно-щелочного равновесия - развитие дыхательного ацидоза, приводящего к нарушению метаболизма. При этом возникают сдвиги в минеральном обмене, которые, по-видимому, имеют адаптационный характер, так как способствуют сохранению кислотно-щелочного равновесия. Об этих изменениях можно судить по периодическому повышению содержания кальция в крови и по изменениям содержания кальция и фосфора в костной ткани. В связи с тем, что кальций входит в соединения с СО 2 , с ростом Ра СО 2 количество СО 2 , связанного с кальцием, в костях возрастает. В результате сдвигов в минеральном обмене возникает ситуация, способствующая образованию солей кальция в выделительной системе, следствием чего может быть развитие почечно-каменной болезни. На справедливость такого заключения указывают результаты исследования на грызунах, у которых после длительного содержания в ИГА с Р СО 2 , равным 21 мм рт. ст. и выше, были обнаружены камни в почках.

В исследованиях с участием людей было также установлено, что в случаях длительного пребывания в ИГА с Р СО 2 , превышающим 7,5-10 мм рт. ст., несмотря на видимое сохранение нормального физиологического состояния и работоспособности, у испытуемых отмечались изменения метаболизма, обусловленные развитием умеренного газового ацидоза.

Так, во время операции «Хайдаут» испытуемые находились в течение 42 дней в подводной лодке в условиях ИГА, содержавшей 1,5% СО 2 (Р СО 2 - 11,4 мм рт. ст.). Основные физиологические параметры, как вес и температура тела, величина кровяного давления и частота пульса, оставались без существенных изменений. Однако при исследовании дыхания, кислотно-щелочного равновесия и каль-ций-фосфорного обмена были обнаружены сдвиги, имевшие адаптивный характер. На основании изменений pH мочи и крови было установлено, что примерно с 24-го дня пребывания в ИГА, содержавшей 1,5% СО 2 , у испытуемых имело место развитие некомпенси-руемого газового ацидоза. При месячном нахождении молодых здоровых мужчин в ИГА с содержанием 1% СО 2 , согласно данным С. Г. Жарова и др., у испытуемых не было обнаружено изменений pH крови, несмотря на небольшое увеличение РА СО 2 и увеличение на 8-12% легочной вентиляции, свидетельствующее о незначительном компенсируемом газовом ацидозе.

Длительное пребывание (30 дней) испытуемых в ИГА с повышенным до 2% содержанием СО 2 приводило к снижению pH крови, росту РА СО 2 и увеличению легочной вентиляции на 20-25%. В условиях покоя испытуемые чувствовали себя хорошо, однако при выполнении интенсивной физической нагрузки некоторые из них предъявляли жалобы на головную боль и быстрое утомление.

При нахождении в ИГА с 3 % СО 2 (Р СО 2 - 22,8 мм рт. ст.) большинство испытуемых отмечало ухудшение самочувствия. При этом изменения pH крови свидетельствуют о быстром развитии некомпенсируемого газового ацидоза. Пребывание в такой среде хотя и возможно в течение многих, дней, но всегда связано с развитием дискомфорта и прогрессирующим снижением работоспособности.

В результате этих исследований было сделано заключение о том, что длительное (многомесячное) пребывание человека в ИГА с Р СО 2 , превышающим 7,5 мм рт. ст., является нежелательным, так как может привести к проявлению хронического токсического действия СО 2 . Некоторые исследователи указывают, что при пребывании человека в течение 3-4 месяцев в ИГА величина Р СО 2 не должна превышать 3-6 мм рт. ст..

Таким образом, при оценке в целом эффекта хронического влияния гиперкапнии можно согласиться с мнением К. Шефера о целесообразности выделения трех основных уровней повышения Р СО 2 в ИГА, которые определяют различную переносимость человеком гиперкапнии. Первый уровень соответствует повышению Р СО 2 в ИГА до 4-6 мм рт. ст.; он характеризуется отсутствием сколько-нибудь значимого влияния на организм. Второй уровень соответствует повышению Р СО 2 в ИГА до 11 мм рт. ст. При этом основные физиологические функции и работоспособность не претерпевают значительных изменений, однако имеет место медленное развитие сдвигов со стороны дыхания, регуляции

кислотно-щелочного равновесия и обмена электролитов, в результате чего могут возникать патологические изменения.

Третий уровень - повышение Р СО 2 до 22 мм рт. ст. и выше - приводит к снижению работоспособности, выраженным сдвигам физиологических функций и развитию через различные сроки времени патологических состояний.

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Концентрация углекислого газа в чистом атмосферном воздухе: Углекислый газ — 0,04%

Для сравнения, типичный уровень СО2 в атмосфере мегаполисов – 0,06-0,08%, и это именно тот воздух, который подает вентиляция в помещения.

Возникает вопрос, а поможет ли вентиляция?

Вентиляция помогает снижать концентрацию углекислого газа СО2 в помещениях только, если Вы живете или работаете в экологически чистом месте, но с её помощью практически невозможно поддерживать концентрацию углекислого газа СО2 в помещениях в пределах атмосферного, т.е. 0,04%.

Сколько СО2 выделяет человек при дыхании

Известно, что один человек в спокойном состоянии за один час потребляет 20-30 л кислорода с выделением 18-25 л углекислого газа. В выдыхаемом человеком воздухе углекислого газа содержится в 100 раз больше, чем в чистом атмосферном воздухе. Зная это, становится понятным, почему газ, который входит в обменные процессы человеческого организма, при определенных обстоятельствах может нанести ему вред.Последние исследования западных ученых показывают, что углекислый газ в помещении является веществом, которое даже в невысоких концентрациях может пагубно отразиться на здоровье и работоспособности человека.

(В статье, как единицы измерения уровня СО2, используется величина ppm (parts per million или частиц СО2 на миллион частиц воздуха). 1000 ppm = 0,1% содержания СО2.)

Излишняя концентрация углекислого газа в воздухе может приводить к негативным изменениям в крови и моче человека и ДНК человека.

Ученые выяснили, что углекислый газ даже в невысоких концентрациях негативно влияет на клеточную мембрану человека и может приводить к таким биохимическим изменениям в организме, как увеличение PСО2, увеличение концентрации ионов бикарбоната, ацидоз и др., По своему воздействию углекислый газ так же токсичен для человека, как двуокись азота (NО2)

Повышенная концентрация углекислого газа влияет на здоровье человека, поскольку под его воздействием снижается рН крови, что ведет к ацидозу, минимальным эффектом последствием ацидоза является состояние перевозбуждения и умеренная гипертензия. По мере возрастания степени ацидоза появляется сонливость и состояние беспокойства. Одним из следствий этих изменений является уменьшение желания проявлять физическую активность и получать от этого удовольствия.

Под воздействием углекислого газа уже при концентрации углекислого газа (СО2) выше 800 ррм наблюдается рост количества маркеров окислительного стрессы в ДНК, .причем количество маркеров напрямую связано со временем нахождения человека в помещении.

Углекислый газ в школьном классе повышает заболеваемость и снижает успеваемость учащихся

Особое внимание следует уделить качеству воздуха, которым дышать дети в классах, концентрация углекислого газа (СО2) в воздухе классной комнаты может увеличиться в несколько раз к концу занятия.

У дети, обучающиеся в классах с высокой концентрацией углекислого газа, часто наблюдается тяжелого дыхания, одышка, сухой кашель и ринит, эти дети имеют ослабленную носоглотку.

Рост концентрации углекислого газа (СО2) в помещении приводит возникновению приступов астмы у детей-астматиков.

Из-за повышения концентрации углекислого газа в школах и высших учебных заведениях увеличивается число пропуска уроков учащимися по болезни. Респираторные инфекции и астма являются основными заболеваниями в таких школах.

Повышенная концентрацию углекислого газа в классе негативно влияет на результаты учебы детей, снижает их работоспособность.

Проблема повышенной концентрацию углекислого газа характерна так же и для детских садов, причем наиболее сильно уровень СО2 повышается в спальнях детских садов

В докладе о состоянии здоровья детей в Российской Федерации (по итогам Всероссийской диспансеризации 2002г.) отмечено, что в структуре заболеваемости детей в возрасте доминируют болезни органов дыхания.

Доктор медицинских наук Борис Ревич считает, что «в российских классах трудно дышать из-за пластиковых окон, которые устанавливают при ремонте школ. Комната, закрытая пластиком, превращается в закупоренную камеру, и углекислый газ в таких условиях может превышать нормативы во много раз. Однако в нашей стране данных по этой тематике практически нет, и работы по этой проблеме не ведется».

Углекислый газ в офисных помещениях снижает производительности труда сотрудников, ухудшает состояние их здоровья, приводит к Синдрому больного здания (СБЗ)

Замеры. проведенные в офисах Москвы показали, что в ряде офисов концентрация углекислого газа (СО2) достигал 2 000 ppm и выше.

Исследования показали. что при концентрации углекислого газа СО2 выше 800 -1000 ppm сотрудники офисных зданий начинают испытывать симптомы СБЗ: раздражение слизистых оболочек, сухой кашель, головная боль, снижение работоспособности. воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, сухой кашель, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания, Причем углекислый газ является одной из главных причин развития СБЗ.

Сертифицированные приборы для определения и контроля качества воздуха

Портативный датчик качества воздуха – Atmotube

Влияние концентрации углекислого газа в помещении на здоровье человека

Чтобы пополнять помещение воздухом с большим содержанием кислорода, необходимо вытягивать отработанный воздух с повышенным содержанием углекислого газа и других веществ.

Отсюда возникают простые требования:

1. Помещение должно обладать достаточным объемом, чтобы человеку всегда хватало, чем дышать. Поэтому при покупке жилища желательно считать не только квадратные метры, но и кубические.
2. Необходимо обеспечить как приток воздуха, так и его отток. При отсутствии одного или другого, процесс воздухозамещения происходит долго и не поспевает за увеличением концентрации углекислого газа. Пример. В старых домах все было сделано очень грамотно - поступление свежего воздуха равномерно осуществлялось через щели в окнах и дверях, а удаление отработанного - через вытяжную вентиляцию в туалете. После установки современных герметичных окон и дверей человек резко ограничил не только поступление свежего воздуха, но и отток отработанного. Помогают приточные клапана, но они поставляют воздух локально, по сравнению с равномерным распределением из щелей старого окна. Естественная или активная вентиляция должна обеспечивать такой воздухообмен, чтобы в любое время в присутствии разного количества людей содержание кислорода, углекислого газа и многих других составляющих воздуха, всегда находилось в комфортных пределах.
3. В зимнее время возможно обеспечить подогрев поступающего воздуха. Простейший вариант - установка приточного клапана между подоконником и радиатором отопления (современный аналог щели). Чтобы не выбрасывать тепло с уходящим из помещения воздухом, можно использовать системы рекуперации, когда уходящий поток подогревает входящий.
4. Датчик содержания углекислого газа позволяет включать вентиляцию и регулировать ее производительность в автоматическом режиме так, чтобы энергия тратилась только в присутствии человека при увеличении концентрации углекислого газа.
5. О вреде кондиционера. Помимо холодного потока воздуха, часто падающего на головы людей, перепада температур при выходе на улицу, бактерий, комфортно живущих в прохладе, существует опасность, о которой редко упоминается. В целях экономии электроэнергии, при работе кондиционера закрывают все окна. При этом концентрация углекислого газа быстро достигает значительной величины и получается прохладный, но бедный кислородом воздух. Поэтому форточку необходимо держать открытой - здоровье дороже.

http://www.enontek.ru/CO2/zdorove-cheloveka

				MagicAir
Обнаружение СО2 (углекислого газа)
Обнаружение СО (угарного газа)
Обнаружение VOC/ЛОС (летучих органических соединений)
Измерение температуры
Измерение влажности
Data logger (запись данных)

Без цвета и запаха. Важнейший регулятор кровообращения и дыхания. Не токсичен. Без него не было бы сдобных булочек и приятно колких газированных напитков. Из этой статьи вы узнаете, что такое углекислый газ и как он влияет на организм человека...

Большинство из нас плохо помнят школьный курс физики и химии, но знают: газы невидимы и, как правило, неосязаемы, а потому коварны. Поэтому, прежде чем ответить на вопрос, вреден ли углекислый газ для организма, давайте вспомним, что он собой представляет.

Одеяло Земли

CO2 - двуокись углерода. Он же - углекислый газ, оксид углерода (IV) или угольный ангидрид. В нормальных условиях это бесцветный не имеющий запаха газ с кисловатым вкусом.

В условиях атмосферного давления двуокись углерода имеет два агрегатных состояния: газообразное (углекислый газ тяжелее воздуха, плохо растворяется в воде) и твёрдое (при –78 °С превращается в сухой лёд).

Углекислый газ - один из главных составляющих окружающей среды. Он содержится в воздухе и подземных минеральных водах, выделяется при дыхании человека и животных, участвует в фотосинтезе растений.

Двуокись углерода активно влияет на климат. Она регулирует теплообмен планеты: пропускает ультрафиолет и блокирует инфракрасное излучение. В связи с этим углекислый газ порой называют одеялом Земли.

O2 - энергия. CO2 - искра

Двуокись углерода сопровождает человека на протяжении всей жизни. Будучи естественным регулятором дыхания и кровообращения, углекислый газ является неотъемлемым компонентом обмена веществ.

Вдыхая около 30 литров кислорода в час, человек выделяет 20–25 литров углекислого газа.

Делая вдох, человек наполняет лёгкие кислородом. При этом в альвеолах (специальных «пузырьках» лёгких) происходит двусторонний обмен: кислород переходит в кровь, а углекислый газ выделяется из неё. Человек выдыхает. CO2 - один из конечных продуктов метаболизма. Говоря образно, кислород - это энергия, а углекислый газ - искра, разжигающая её.

Углекислый газ не менее важен для организма, чем кислород. Он является физиологическим стимулятором дыхания: влияет на кору головного мозга и стимулирует дыхательный центр. Сигналом для очередного вдоха служит не недостаток кислорода, а избыток углекислого газа. Ведь обмен веществ в клетках и тканях непрерывен, и нужно постоянно удалять его конечные продукты.

Кроме того, углекислый газ влияет на секрецию гормонов, активность ферментов и скорость биохимических процессов.

Равновесие газообмена

Углекислый газ не токсичен, не взрывоопасен и абсолютно безвреден для людей. Однако для нормальной жизнедеятельности крайне важен баланс двуокиси углерода и кислорода. Недостаток и избыток углекислого газа в организме приводит к гипокапнии и гиперкапнии соответственно.

Гипокапния - недостаток СО2 в крови. Возникает в результате глубокого учащённого дыхания, когда в организм поступает больше кислорода, чем нужно. Например, во время слишком интенсивных физических нагрузок. Последствия могут быть различными: от лёгкого головокружения до потери сознания.

Гиперкапния - избыток СО2 в крови. Человек вдыхает (вместе с кислородом, азотом, водяными парами и инертными газами) 0,04% углекислого газа, а выдыхает 4,4%. Если находиться в небольшом помещении с плохой вентиляцией, концентрация двуокиси углерода может превысить норму. Как следствие, может возникнуть головная боль, тошнота, сонливость. Но чаще всего гиперкапния сопутствует экстремальным ситуациям: неисправность дыхательного аппарата, задержка дыхания под водой и другим.

Таким образом, вопреки мнению большинства людей, углекислый газ в количествах, предусмотренных природой, необходим для жизни и здоровья человека. Кроме того, он нашёл широкое промышленное применение и приносит людям немало практической пользы.

Игристые пузырьки на службе поваров

СО2 используется во многих сферах. Но, пожалуй, наиболее востребован углекислый газ в пищевой промышленности и кулинарии.

Углекислый газ образуется в дрожжевом тесте под влиянием брожения. Именно его пузырьки разрыхляют тесто, делая его воздушным и увеличивая его объём.

С помощью углекислого газа делают различные освежающие напитки: квас, минеральную воду и другие любимые детьми и взрослыми газировки. Эти напитки пользуются популярностью у миллионов потребителей во всём мире во многом из-за игристых пузырьков, которые так забавно лопаются в бокале и так приятно «колют» в носу.

Может ли углекислый газ, содержащийся в газированных напитках, способствовать гиперкапнии или нанести любой другой вред здоровому организму? Конечно, нет!

Во-первых, углекислый газ, который используется при приготовлении газированных напитков, специально подготовлен для применения в пищевой промышленности. В тех количествах, в которых он содержится в газировках, он абсолютно безвреден для организма здоровых людей.

Во-вторых, большая часть углекислого газа улетучивается сразу после откупоривания бутылки. Оставшиеся пузырьки «испаряются» в процессе питья, оставляя после себя лишь характерное шипение. В итоге в организм попадает ничтожно малое количество углекислого газа.

«Тогда почему врачи порой запрещают пить газированные напитки?» - спросите вы. По мнению кандидата медицинских наук, врача-гастроэнтеролога Алёны Александровны Тяжевой, это связано с тем, что существует ряд заболеваний желудочно-кишечного тракта, при которых предписывается специальная строгая диета. В список противопоказаний попадают не только напитки, содержащие газ, но и многие продукты питания. Здоровый же человек без проблем может включить в свой рацион умеренное количество газированных напитков и время от времени позволять себе стаканчик той же колы.

Вывод

Углекислый газ необходим для поддержания жизни как планеты, так и отдельно взятого организма. СО2 влияет на климат, являясь своеобразным одеялом. Без него невозможен метаболизм: с углекислым газом из организма выходят продукты обмена. А ещё это незаменимый компонент любимых всеми газированных напитков. Именно углекислый газ создаёт игривые пузырьки, щекочущие в носу. При этом для здорового человека он абсолютно безопасен.