Порівняння повітря, що вдихається і видихається. Транспорт газів кров'ю

Всім нам добре відомо, що без повітря на землі не проживе жодна жива істота. Повітря бути для всіх нас життєво необхідним. Всі від дітей до дорослих знають, що без повітря неможливо вижити, але далеко не всі знають, що ж собою являє повітря, і з чого воно складається. Отже, повітря це суміш газів, яку не можна не побачити і не доторкнутися, але ми всі чудово знаємо, що воно знаходиться навколо нас, хоча ми його практично не помічаємо. Щоб провести дослідження різного характеру, включаючи , можна в нашій лабораторії.

Повітря ми зможемо відчувати лише коли відчуваємо сильний вітер або ми знаходимося біля вентилятора. З чого ж складається повітря, а складається він із азоту і кисню, і лише мала частина аргону, води, водню та вуглекислого газу. Якщо розглянути склад повітря у відсотках, то азот становить 78.08%, кисень 20.94%, аргон 0.93%, вуглекислий газ 0.04%, неон 1.82*10-3%, гелій 4.6*10-4%, метан 1.7*10- криптон 1.14*10-4 відсотків, водень 5*10-5 відсотків, ксенон 8.7*10-6 відсотків, закис азоту 5*10-5 відсотків.

Зміст кисню в повітрі дуже велике, адже саме кисень необхідний для життєдіяльності людського організму. Кисень, який спостерігається в повітрі при диханні потрапляє в клітини організму людини, і бере участь у процесі окислення, внаслідок чого здійснюється виділення енергії, яка потрібна для життя. Також кисень, який перебувати в повітрі є обов'язковим і для спалювання палива, що видає тепло, а також при отриманні механічної енергії в двигунах внутрішнього згоряння.

Також з повітря при зрідженні видобувають інертні гази. Скільки кисню у повітрі, якщо подивитися у відсотковому співвідношенні, то кисню та азоту у повітрі 98 відсотків. Знаючи відповідь на це питання виникає ще одна, які газоподібні речовини входять до складу повітря ще.

Отже, в 1754 році вченим на ім'я Джозеф Блек було підтверджено, що повітря складається із суміші газів, а не однорідна речовина, як вважалося до цього. До складу повітря землі входить метан, аргон, вуглекислий газ, гелій, криптон, водень, неон, ксенон. Варто зазначити, що відсоткове співвідношення повітря може незначно змінюватись в залежності від того, де проживають люди.

На жаль, у великих містах пропорція вуглекислого газу у відсотковому співвідношенні буде вищою, ніж, наприклад, у селах чи лісах. Виникає питання скільки відсотків кисню у повітрі у горах. Відповідь проста, кисень набагато важчий за азот, тому його буде набагато менше в повітрі в горах, це тому, що щільність кисню з висотою зменшується.

Норма кисню у повітрі

Отже, щодо співвідношення кисню повітря існують певні норми, наприклад, для робочої зони. Для того, щоб людина могла повноцінно працювати, то норма кисню в повітрі становить від 19 до 23 відсотків. Під час експлуатації обладнання на підприємствах необхідно обов'язково стежити за герметичністю апаратів та різних машин. Якщо при тестуванні повітря в приміщенні, де працюють люди, показник кисню буде нижчим за 19 відсотків, то необхідно обов'язково покинути приміщення і включити аварійну вентиляцію. Контролювати рівень кисню в повітрі на робочому місці можна запросивши лабораторію "ЕкоТестЕкспрес" та дослідити.

Давайте тепер визначимо, що таке є кисень

Кисень є хімічним елементом періодичної таблиці елементів Менделєєва, кисень не має ні запаху, ні смаку, ні кольору. Кисень у повітрі вкрай необхідний для дихання людини, а також для горіння, адже ні для кого не секрет, що якщо не буде повітря, то ніякі матеріали не горітимуть. До складу кисню входить суміш із трьох стабільних нуклідів, масові числа яких 16. 17 та 18.

Отже, кисень є найпоширенішим елементом землі, що стосується відсоткового співвідношення то кисню найбільше відсотків перебувати у силікатах це близько 47.4 відсотків маси твердої земної кори. Також у морських і прісних водах усієї землі міститься величезна кількість кисню, а саме 88.8 відсотків, що стосується кількості кисню в повітрі то це лише 20.95 відсотків. Кисень входить до складу понад 1500 сполук у земній корі.

Що стосується отримання кисню його отримують при поділі повітря при низьких температурах. Цей процес відбувається так, спочатку стискають повітря за допомогою компресора при стисканні повітря починає нагріватися. Стисненого повітря дають охолонути до кімнатної температури, а після охолодження забезпечують його вільне розширення.

Коли відбувається розширення температура газу різко починає знижуватися, після того як повітря охолоне його температура може бути на кілька десятків градусів нижче кімнатної температури, таке повітря знову піддають стиску і відбирають теплоту, що виділилася. Після кількох етапів стиснення та охолодження повітря проводиться ще ряд процедур, внаслідок яких відокремлюється чистий кисень без будь-яких домішок.

І тут виникає ще одне питання, що важче кисень або вуглекислий газ. Відповідь просто звичайно ж вуглекислий газ буде важчим за кисень. Щільність вуглекислого газу становить 1,97 кг/м3, а ось щільність кисню у свою чергу становить 1,43 кг/м3. Що стосується вуглекислого газу то він, як виявляється, грає одну з головних ролей у життєдіяльності всього живого на землі, а також має вплив на кругообіг вуглецю в природі. Доведено, що вуглекислий газ бере участь у регуляції дихання та кровообігу.

Що таке вуглекислий газ?

Тепер детальніше визначити, що таке вуглекислий газ, і навіть позначимо склад вуглекислого газу. Отже, вуглекислий газ іншими словами - це діоксид вуглецю, він є безбарвним газом зі злегка кислуватим запахом, а також смаком. Що стосується повітря, то концентрація вуглекислого газу в ньому становить 0.038 відсотків. Фізичними властивостями вуглекислого газу є те, що він не існує в рідкому стані за нормального атмосферного тиску, а переходить відразу з твердого стану в газоподібний.

Вуглекислий газ у твердому стані ще називають сухим льодом. На сьогоднішній день вуглекислий газ є учасником глобального потепління. Отримують вуглекислий газ за допомогою горіння різних речовин. При промисловому виробництві вуглекислого газу його закачують у балони. Вуглекислий газ закачаний в балони застосовують як вогнегасники, а також при виробництві газованої води, а також застосовується в пневматичній зброї. А також у харчовій промисловості як консервант.

Склад повітря, що вдихається і видихається

Тепер розберемо склад повітря, що вдихається і видихається. Для початку визначимо, що таке дихання. Диханням називають складний безперервний процес, за допомогою якого постійно оновлюється газовий склад крові. Склад повітря, що вдихається 20.94 відсотка кисню, 0.03 відсотка вуглекислого газу і 79.03 відсотка азоту. А ось склад видихуваного повітря це вже всього 16.3 відсотка кисню, також аж 4 відсотки вуглекислого газу та 79.7 відсотка азоту.

Можна помітити, що повітря, що вдихається, відрізняється від видихуваного вмістом кисню, а також кількістю вуглекислого газу. Ось які речовини входять до складу повітря, яким ми дихаємо і яке видихаємо. Таким чином, наш організм насичується киснем і віддає весь непотрібний вуглекислий газ назовні.

Сухий кисень покращує електричні та захисні властивості плівок за рахунок відсутності води, а також їх ущільнення та зниження об'ємного заряду. Також сухий кисень за звичайних умов не може реагувати із золотом міддю або сріблом. Щоб провести хімічний аналіз повітря або інше лабораторне дослідження, включаючи, можна в нашій лабораторії "ЕкоТестЕкспрес".

Повітря є атмосферою планети, де ми живемо. І у нас завжди виникаючи питання, що входить до складу повітря, відповідь просто набір газів, як вище було вже описано які гази і в якій пропорції знаходитися в повітрі. Що стосується вмісту газів у повітрі, то тут все легко і просто, співвідношення відсотків майже для всіх місцевостей нашої планети є постійним.

Склад та властивості повітря

Повітря складається не тільки із суміші газів, але ще й різних аерозолів, та пари. Відсотковий склад повітря - це співвідношення азоту кисню та інших газів повітря. Отже, скільки кисню міститься в повітрі, відповідь проста лише 20 відсотків. Компонентний склад газу, що стосується азоту, він містить левову частку всього повітря, і варто відзначити, що при підвищеному тиску азот починає володіти наркотичними властивостями.

Це має велике значення, адже при роботі водолазів їм часто доводиться працювати на глибини під величезним тиском. Вже багато було сказано і про кисні адже він має велике значення для життя людини на нашій планеті. Варто відзначити, що вдихання людиною повітря з підвищеним киснем в нетривалий період не позначається згубно на саму людину.

А от якщо людина вдихатиме повітря з підвищеним рівнем кисню довгий час, то це призведе до виникнення патологічних змін в організмі. Ще одним основним складовим повітря, про яке вже було багато сказано є вуглекислий газ, як виявлятися людина без нього не може також прожити, як і без кисню.

Якби землі не було повітря, то не один живий організм не зміг би жити на нашій планеті, а тим більше якось функціонувати. На жаль, у сучасному світі величезна кількість промислових об'єктів, які забруднюють наше повітря, останнім часом все частіше закликають до того, що потрібно берегти довкілля, а також стежити за чистотою повітря. Тому і слід проводити часті виміри повітря та визначити наскільки воно чисте. Якщо вам здається, що повітря у вашому приміщенні недостатньо чисте і цьому провиною є зовнішні фактори, ви завжди можете звернутися до лабораторії “ЕкоТестЕкспрес”, яка проведе всі необхідні аналізи ( , дослідження ) і дасть висновок про чистоту повітря, що вдихається вами.

Атмосферне повітря є сумішшю різних газів. У його складі є постійні компоненти атмосфери (кисень, азот, вуглекислий газ), інертні гази (аргон, гелій, неон, криптон, водень, ксенон, радон), невеликі кількості озону, закису азоту, метану, йоду, водяної пари, а також у змінних кількостях різні домішки природного походження та забруднення, що утворюються в результаті виробничої діяльності людини.

Кисень (О2) найважливіша для людини частина повітря. Він необхідний здійснення окислювальних процесів в організмі. В атмосферному повітрі вміст кисню дорівнює 20,95%, у видихуваному людиною повітрі - 15,4-16%. Зниження його в атмосферному повітрі до 13-15% призводить до порушення фізіологічних функцій, а до 7-8% - до смерті.

Азот (N) – є основною складовою атмосферного повітря. Вдихається і видихається людиною повітря містить приблизно те саме кількість азоту - 78,97-79,2 %. Біологічна роль азоту полягає, головним чином, у тому, що він є розріджувачем кисню, оскільки в чистому кисні життя неможливе. Збільшення вмісту азоту до 93 % настає смерть.

Діоксид вуглецю (вуглекислий газ), СО2 – є фізіологічним регулятором дихання. Вміст у чистому повітрі становить 0,03%, у людині, що видихається, - 3%.

Зниження концентрації СО2 у повітрі, що вдихається, не становить небезпеки, т.к. необхідний рівень їх у крові підтримується регуляторними механізмами з допомогою виділення при обмінних процесах.

Підвищення вмісту вуглекислого газу у повітрі, що вдихається, до 0,2 % викликає у людини порушення самопочуття, при 3-4 % спостерігається збуджений стан, головний біль, шум у вухах, серцебиття, уповільнення пульсу, а при 8 % виникає важке отруєння, втрата свідомості і настає смерть.

Останнім часом концентрація діоксиду вуглецю повітря промислових міст збільшується внаслідок інтенсивного забруднення повітря продуктами згоряння палива. Підвищення в атмосферному повітрі СО2 призводить до появи в містах токсичних туманів та «парникового ефекту», пов'язаного із затримкою вуглекислотою теплового випромінювання землі.

Підвищення вмісту СО2 понад встановлену норму свідчить про загальне погіршення санітарного стану повітря, тому що поряд з діоксидом вуглецю можуть накопичуватися інші токсичні речовини, може погіршується іонізаційний режим, зростати запиленість та мікробна забрудненість.

Озон (О3). Основна його кількість відзначається лише на рівні 20-30 км від Землі. У приземних шарах атмосфери міститься мізерно мала кількість озону - трохи більше 0,000001 мг/л. Озон захищає живі організми землі від згубної дії короткохвильової ультрафіолетової радіації та одночасно поглинає довгохвильову інфрачервону радіацію, що виходить від Землі, оберігаючи її від надмірного охолодження. Озон має окислювальні здібності, тому в забрудненому повітрі міст його концентрація нижча, ніж у сільській місцевості. У зв'язку з цим озон вважався показником чистоти повітря. Однак останнім часом встановлено, що озон утворюється внаслідок фотохімічних реакцій при формуванні смогу, тому виявлення озону в атмосферному повітрі великих міст вважають показником його забруднення.

Інертні гази - не мають вираженого гігієнічного та фізіологічного значення.

Господарсько-виробнича діяльність людини є джерелом забруднення повітря різними газоподібними домішками та завислими частинками. Підвищений вміст шкідливих речовин в атмосфері та в повітрі приміщень несприятливо позначається на організмі людини. У зв'язку з цим найважливішим гігієнічним завданням є нормування їхнього допустимого вмісту в повітрі.

Санітарно-гігієнічний стан повітря прийнято оцінювати за гранично допустимими концентраціями (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони.

ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони - це концентрація, яка при щоденній 8-годинній роботі, але не більше 41 години на тиждень, протягом всього робочого стажу не викликає захворювань або відхилень у стані здоров'я сьогодення та наступних поколінь. Встановлюють ГДК середньодобову та максимально разову (дію до 30 хв у повітрі робочої зони). ГДК для однієї й тієї ж речовини може бути різною в залежності від тривалості його впливу на людину.

На харчових підприємствах основними причинами забруднення повітря шкідливими речовинами є порушення технологічного процесу та аварійні ситуації (каналізації, вентиляції та ін.).

Гігієнічну небезпеку у повітрі приміщень представляють оксид вуглецю, аміак, сірководень, сірчистий газ, пил та інших., і навіть забруднення повітря мікроорганізмами.

Оксид вуглецю (СО) - газ без запаху та кольору, потрапляє у повітря як продукт неповного згоряння рідкого та твердого палива. Він викликає гостре отруєння при концентрації повітря 220-500 мг/м3 і хронічне отруєння - при постійному вдиханні концентрації 20-30 мг/м3. Середньодобова ГДК оксиду вуглецю в атмосферному повітрі – 1 мг/м3, у повітрі робочої зони – від 20 до 200 мг/м3 (залежно від тривалості роботи).

Діоксид сірки (S02) - домішка атмосферного повітря, що найбільш часто зустрічається, оскільки сірка міститься в різних видах палива. Цей газ має загальнотоксичну дію і викликає захворювання дихальних шляхів. Дратівна дія газу виявляється при концентрації його в повітрі понад 20 мг/м3. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК діоксиду сірки – 0,05 мг/м3, у повітрі робочої зони – 10 мг/м3.

Сірководень (H2S) – зазвичай потрапляє в атмосферне повітря з відходами хімічних, нафтопереробних та металургійних заводів, а також утворюється та може забруднювати повітря приміщень внаслідок гниття харчових відходів та білкових продуктів. Сірководень має загальнотоксичну дію і викликає неприємні відчуття у людини при концентрації 0,04-0,12 мг/м3, а концентрація більше 1000 мг/м3 може стати смертельною. В атмосферному повітрі середньодобова ГДК сірководню – 0,008 мг/м3, у повітрі робочої зони – до 10 мг/м3.

Аміак (NH3) - накопичується в повітрі закритих приміщень при гнитті білкових продуктів, несправності холодильних установок з аміачним охолодженням, при аваріях каналізаційних споруд та ін. Токсичний для організму.

Акролеїн – продукт розкладання жиру при тепловій обробці, здатний викликати у виробничих умовах алергічні захворювання. ГДК у робочій зоні - 0,2 мг/м3.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) – відзначено їх зв'язок із розвитком злоякісних новоутворень. Найбільш поширеним і найактивнішим з них є 3-4-бенз(а)пірен, що виділяється при спалюванні палива: кам'яного вугілля, нафти, бензину, газу. Максимальна кількість 3-4-бенз(а)пірену виділяється при спалюванні кам'яного вугілля, мінімальна - при спалюванні газу. На харчових підприємствах джерелом забруднення повітря ПАВ може бути тривале використання перегрітого жиру. Середньодобова ГДК циклічних ароматичних вуглеводнів в атмосферному повітрі не повинна перевищувати 0,001 мг/м3.

Механічні домішки – пил, частинки ґрунту, диму, золи, сажі. Запиленість зростає при недостатньому озелененні території, неупорядкованих під'їзних шляхах, порушенні збору та вивезення відходів виробництва, а також при порушенні санітарного режиму прибирання приміщень (сухе або нерегулярне вологе прибирання та ін.). Крім того, запиленість приміщень збільшується при порушеннях у пристрої та експлуатації вентиляції, планувальних рішеннях (наприклад, при недостатній ізоляції комори овочів від виробничих цехів та ін.).

Вплив пилу на людину залежить від розмірів пилових частинок та їхньої частки. Найбільш небезпечні для людини порошинки розміром менше 1 мкм у діаметрі, т.к. вони легко проникають у легені і можуть стати причиною їхнього хронічного захворювання (пневмоконіоз). Пил, що містить домішки отруйних хімічних сполук, має на організм токсичну дію.

ГДК сажі та кіптяви жорстко нормується, зважаючи на вміст канцерогенних вуглеводнів (ПАУ): середньодобова ГДК сажі - 0,05 мг/м3.

У кондитерських цехах великої потужності можлива запиленість повітря цукровим та борошняним пилом. Пил борошняний у вигляді аерозолів здатний викликати подразнення дихальних шляхів, а також алергічні захворювання. ГДК борошняного пилу в робочій зоні не повинна перевищувати 6 мг/м3. У цих межах (2-6 мг/м3) регламентуються гранично допустимі концентрації та інших видів рослинного пилу, що містить трохи більше 0,2 % сполук кремнію.

Газообмін у легенях - обмін газів шляхом дифузії між альвеолярним повітрям та кров'ю. Відбувається це сукупність процесів у альвеолах та найближчих до них елементах перехідної зони дихальних шляхів: бронхіолах, альвеолярних мішечках.

До складу атмосферного повітря входить майже 21% кисню, близько 79% азоту, приблизно 0,03% вуглекислого газу, невелика кількість водяної пари та інертних газів. Таке повітря ми вдихаємо, і називають його вдихається.Повітря, яке ми видихаємо, називають видихається.Його склад порівняно з вдихуваним інший: 16,3% кисню, близько 79% азоту, приблизно 4% вуглекислого газу та ін Різне вміст кисню і вуглекислого газу у повітрі, що вдихається і видихається, пояснюється обміном газів у легенях.

Газообмін у легенях відбувається при дифузіїгазів через стінки альвеол і кровоносних капілярів внаслідок різниці між парціальним тиском O2 та СO2 в альвеолярному повітрі та в крові.

Парціальний тиск O2 та СO2 в альвеолярному повітрі та в крові

Для швидкого газообміну в легенях різниця між парціальним тиском газів в альвеолярному повітрі та їх напругою в крові становить для O2 – близько 70 мм рт. Ст, дляСО2 – близько 7 мм рт. ст.

Транспортування газів- перенесення кров'ю O2 від легень до клітин та СО2 від клітин до легень.

Здійснюється цей етап кровоносною системою, а транспортним засобом є кров. Коефіцієнти розчинності дихальних газів різні (O2 – 0,022, СО2 – 0,53), тому й транспортуються вони по-різному. Транспортування киснюзабезпечується основним переносником кисню - гемоглобіном крові і дуже незначна частина 02 розчиняється в плазмі. У молекулі гемоглобіну міститься одна молекула глобіну та 4 молекули гему, кожен з яких має один атом двовалентного заліза, що зв'язує одну молекулу кисню: Нb + 4O2 = НbO8. Приєднання кисню до гемоглобіну з утворенням оксигемоглобіну відбувається при парціальному тиску 70-73 мм рт. ст. Один г гемоглобіну може приєднати 1,34 мл. кисню. Для транспорту вуглекислого газуіснує три способи перенесення вуглекислоти кров'ю: 1) у розчиненому стані – 5%; 2) у вигляді карбгемоглобін – 10-20%; 3) у вигляді карбонатів (в основному гідрокарбонати натрію та калію) – 85%.

Газообмін у тканинах -обмін газів шляхом дифузії між кров'ю та тканинами в капілярах. Зумовлений цей етап напругою газів у крові та тканинах (для O2 - близько 70 мм рт. ст, для СО2 - близько 7 мм рт. ст.) і здійснюється також внаслідок дифузії. У тканинах різниця напруги підтримується безперервним процесом біологічного окиснення.

Тканинне дихання- споживання 02 клітинами та виділення ними СО2. Це багатоетапний ферментативний процес використання кисню клітинами для окислення органічних сполук з утворенням СО2 та Н2О та отримання енергії для життєдіяльності. У клітинах кисень доставляється до мітохондрій, де відбувається окислення органічних сполук і синтез АТФ. Докладніше клітинне дихання вивчається біохімією.

Основні показники дихання

Розрізняють кілька показників, що характеризують функціональний стан легень, їх вимірюють за допомогою спеціального приладу, який називається спірометром. В основному визначають життєву ємність легень (ЖЕЛ). Життєва ємність легень- це найбільший обсяг повітря, який людина може видихнути після найглибшого вдиху. Цей показник складається з таких обсягів, як:

1) дихальний обсяг (ДО ) - об'єм повітря, яке людина вдихає та видихає при спокійному диханні (близько 500 мл)

2) додатковий обсяг (ГТО), або резервний обсяг вдиху -максимальний об'єм повітря, яке можна вдихнути після закінчення спокійного вдиху (близько 1500-2000 мл)

3) резервний обсяг видиху (РВ ) - максимальний об'єм повітря, що видихається після спокійного видиху (1000-1500 мл)

ЖЕЛ = До(0, 5 л) + ГТО(1,5-2 л) + РВ(1,5 л) = 3,5-4 л

У нормі ЖЕЛ становить близько 3/4 загальної ємності легень і характеризує максимальний обсяг, у якого людина може змінювати глибину свого дихання. ЖЕЛ залежить від віку(З віком зменшується, що пояснюється зменшенням еластичності легень), статі (вжінок – 3-3,5 л, у чоловіків – 3,5-4,8 л), фізичного розвитку(у фізично тренованих людей – 6 -7 л), становище тіла(У вертикальному положенні трохи більше), зростання(у молодих людей ця залежність виражається формулою: ЖЕЛ = 2,5 × зростання в метрах) та ін.

Разом з залишковим обсягом,тобто об'ємом повітря, що залишається в легенях після глибокого видиху, ЖЕЛ утворює загальну ємність легень(ЗІЛ).

1-1,5% обсягу, що залишилися, здебільшого припадають на аргон і вуглекислий газ, а також незначну кількість інших газів - неон, гелій, ксенон та інші. При цьому частка вуглекислого газу в звичайному атмосферному повітрі, не схильному до будь-якого впливу, найчастіше становить близько 0,3% за обсягом.

Повітря, що видихається

При цьому склад повітря, що виходить в результаті дихального процесу людини, істотно відрізняється від початкового вмісту ряду елементів. Так, відомо, що в процесі дихання організм людини споживає кисень, тому закономірно, що його кількість в повітрі, що видихається, виявляється істотно менше, ніж у вдихуваному. Якщо початковому складі повітря містилося близько 21% кисню, то повітря на видиху його буде лише близько 15,4%.

Інша значна зміна, яка відбувається з повітрям у процесі дихання, стосується вмісту вуглекислого газу. Так, якщо в повітрі, що потрапляє в організм людини, його вміст зазвичай не перевищує 0,3% обсягу, то у повітрі, що виходить з організму, обсяг вуглекислого газу досягає 4%. Це з тим, що у процесі функціонування людського організму його органи та тканини виділяють вуглекислий газ, який виводиться у процесі дихання. А ось вміст інших газів у повітрі, що видихається, практично не змінюється по відношенню до початкового. Це з тим, що з людського організму є інертними, тобто не взаємодіють із нею - не засвоюються і виділяються.

При цьому варто мати на увазі, що повітря, яке видихає людина, змінює не тільки свій склад, але й деякі фізичні характеристики. Його температура наближається до температури людського тіла, що у нормі становить 36,6оС. Таким чином, якщо людина вдихнула холодне повітря, її температура підвищиться, а якщо гаряча – знизиться. Крім того, повітря, що видихається зазвичай характеризується більш високим рівнем вологості в порівнянні з вдихуваним.

Склад повітря, що вдихається і видихається

Фізіологія дихання

Життєдіяльність живого організму пов'язана з поглинанням ним Про 2 і виділенням СО 2 . З цієї причини в поняття дихання входять всі процеси, пов'язані з доставкою Про 2 із зовнішнього середовища всередину клітин і виділенням 2 з клітини в навколишнє середовище.

Під фізіологією дихання розуміють такі процеси: зовнішнє дихання, газообмін у легенях, транспорт газів кров'ю, тканинне та клітинне дихання.

Зовнішнє дихання здійснюється дихальним апаратом людини. До нього відносяться грудна клітка з м'язами, що приводять її в рух і легені з повітроносними шляхами. Головними дихальними м'язами є діафрагма та міжреберні м'язи – внутрішні та зовнішні.

При вдиху відбувається скорочення м'язових волокон діафрагми, вона зменшується і опускається вниз. При цьому грудна клітка збільшується у вертикальному напрямку. Скорочення зовнішніх реберних м'язів піднімає ребра і відсуває в сторони, а грудину – вперед. При цьому грудна клітка розширюється в поперечному та переднезадньому напрямках. При розширенні грудної порожнини пасивно розширюються і легкі рахунок атмосферного тиску, що діє через повітроносні шляхи на внутрішню поверхню легких. При розширенні легенів повітря в них розподіляється у більшому обсязі і тиск у порожнині легень стає нижчим за атмосферне (на 3-4мм.рт.ст.). Різниця тиску є причиною того, що атмосферне повітря починає надходити у легені – відбувається вдих.

Видих здійснюється внаслідок розслаблення дихальних м'язів. Коли припиняється їх скорочення, грудна клітина опускається і повертається у вихідне положення. Діафрагма, що розслабилася, піднімається вгору і набуває форми купола. Розтягнуті легені зменшуються обсягом. Все разом узяте призводить до підвищення внутрішньолегеневого тиску. Повітря виходить із легенів назовні – відбувається видих.

Газообмін або вентиляція легень - це об'єм повітря, що проходить через легені в одну хвилину - хвилинний об'єм дихання. У спокої він дорівнює – 5-8 л/хв, за м'язової роботи збільшується.

Людина вдихає атмосферне повітря, в якому міститься 20,94% кисню, 78,03% азоту, 0,03% вуглекислого газу. Повітря, що видихається, містить кисню менше (16,3%) і 4% вуглекислого газу. За рахунок різниці парціонального тиску О 2 у повітрі, що вдихається і видихається, кисень з повітря надходить в альвеоли легень. Парціональний тиск СО 2 в капілярах венозної крові дорівнює 47мм.рт.ст., а парціональний тиск СО 2 в альвеолах дорівнює 40. За рахунок різниці парціонального тиску СО 2 з венозної крові виходить у повітря. Азот у газообміні не бере участі. Умови газообміну в легенях настільки сприятливі, що, незважаючи на те, що час проходження крові через капіляри легень становить близько 1 секунди, напруга газів в альвеолярній крові, що відтікають від легень така, якою вона була б і після тривалого контакту.

Якщо вентиляція легенів недостатня і в альвеолах підвищується вміст СО 2 ,то підвищується рівень СО 2 і в крові, що негайно призводить до посилення дихання - задишці.

Перенесення газів кров'ю.

Гази дуже слабко розчиняються у рідині: 100мл крові можуть фізично розчинити близько 2% кисню та 3-4% вуглекислого газу. Але в еритроцитах крові міститься гемоглобін, який здатний хімічно зв'язувати О2 і СО2. З'єднання гемоглобіну з киснем прийнято називати оксигемоглобін Hb+О 2 ®HbО 2 , який міститься в артеріальній крові. Оксигемоглобін - не міцне з'єднання якщо врахувати, що в крові людини міститься близько 15% гемоглобіну, то 100мл крові можуть принести до 21мл О 2 . Це так звана киснева ємність крові. Оксигемоглобін з артеріальною кров'ю спрямовується до тканин і клітин, де в результаті безперервно йдуть окислювальних процесів споживається О 2 . Гемоглобін підхоплює вуглекислий газ, що виділився з тканин, і утворюється неміцне з'єднання HbСО 2 – карбгемоглобін. У таке з'єднання вступає близько 10% вуглекислого газу, що виділився. Решта з'єднується з водою і перетворюється на вугільну кислоту. Ця реакція прискорюється в тисячі разів особливим ферментом - карбоангідразою, що знаходиться в еритроцитах. Далі вугільна кислота в тканинних капілярах реагує з іонами натрію та калію, утворюючи бікарбонати (NaHСО 3 , KHСО 3). Всі ці з'єднання транспортуються до легень.

Гемоглобін особливо легко з'єднується з чадним газом СО 2 (оксид вуглецю) з утворенням карбоксигемоглобіну, нездатного до перенесення кисню. Його хімічна спорідненість до гемоглобіну майже в 300 разів вища, ніж до О2. Так при концентрації СО у повітрі, що дорівнює 0,1%, близько 80% гемоглобіну крові виявляється у зв'язку не з киснем, а з чадним газом. Внаслідок цього в організмі людини виникають симптоми кисневого голодування (блювання, головний біль, втрата свідомості). Легкий ступінь отруєння чадним газом є оборотним процесом: ЗІ поступово відщеплюється від гемоглобіну і виводиться при диханні свіжим повітрям. У важких випадках настає загибель організму.

Склад повітря, що вдихається і видихається - поняття і види. Класифікація та особливості категорії "Склад вдихуваного та видихуваного повітря" 2017, 2018.