Всего около 0.04% углекислого газа содержится в воздухе. В основном он попадает в воздух через разложения растительных и животных тканей, а также в процессе сгорания каменного угля и древесины.
Содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере нашей планеты способны регулировать растения. Под влиянием воды и солнечного света углекислый газ в клетках растений превращается в крахмал, а также во много других питательных веществ. Растениям, чтобы жить, тоже нужно дышать. Поэтому они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Но в процессе образования крахмала они выделяют намного больше кислорода, чем поглощают, когда дышат. Но при образовании крахмала, растительный мир поглощает значительно больше углекислого газа, чем выдыхают.
Следовательно, нужно беречь леса и весь растительный мир на нашей планете, потому что они поддерживают постоянное содержание углекислого газа и кислорода в природе.
Польза и вред углекислого газа
Углекислый газ очень полезен для человека, он участвует в поступлении кислорода в ткани и регуляции процессов дыхания человека.
СО2 очень сильно влияет на климат. Также без него невозможен метаболизм. Это незаменимый компонент для всеми любимых газированных напитков.
В свою очередь он может и принести вред. Перенасыщение организма углекислым газом приносит огромный вред человеку и может стать причиной смерти.
АННОТАЦИЯ
В данной работе рассмотрено влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО 2 в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты.
ABSTRACT
In this paper, the effect of the concentration of carbon dioxide on the human body is considered. The actual topic is topical in connection with the frequent violation of the level of comfort of CO 2 concentration in enclosed premises, as well as in concentration with the absence in Russia of standards for the content of carbon dioxide.
Дыхание - физиологический процесс, гарантирующий течение метаболизма. Для комфортного существования человек должен дышать воздухом, состоящим из 21,5% кислорода и 0,03 – 0,04% углекислого газа. Остальное заполняет двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха, один из самых распространённых элементов на Земле – азот.
Таблица 1.
Параметры содержания кислорода и углекислого газа в различных средах
При концентрации углекислого газа выше 0,1% (1000 ppm ) возникает ощущение духоты: общий дискомфорт, слабость, головная боль, снижение концентрации внимания.Также увеличивается частота и глубина дыхания, происходит сужение бронхов, а при концентрации выше 15% - спазм голосовой щели. При длительном нахождении в помещениях с избыточным количеством углекислого газа происходят изменения в кровеносной, центральной нервной, дыхательной системах, при умственной деятельности нарушается, восприятие, оперативная память, распределение внимания.
Существует ошибочное мнение, что это проявления нехватки кислорода. На самом деле, это признаки повышенного уровня углекислого газа в окружающем пространстве.
В то же время углекислый газ, необходим организму. Парциальное давление углекислого газа влияет на кору головного мозга, дыхательный и сосудодвигательный центры, углекислый газ также отвечает за тонус сосудов, бронхов, обмен веществ, секрецию гормонов, электролитный состав крови и тканей. А значит, опосредованно влияет на активность ферментов и скорость почти всех биохимических реакций организма.
Уменьшение содержания кислорода до 15% или увеличение до 80% не существенно влияет на организм. В то время как на изменение концентрации углекислого газа на 0,1% оказывает существенное негативное воздействие. Отсюда можно сделать вывод о том, что углекислый примерно в 60-80 раз важнее кислорода.
Таблица 2.
В зависимость количества выделяемого углекислого газа от вида деятельности человека
| СО 2 л/час | Деятельность |
| 18 | Состояние спокойного бодрствования |
| 24 | Работа за компьютером |
| 30 | Ходьба |
| 36 | |
| 32-43 | Работа по дому |
Современный человек очень много времени проводит в помещении. В условиях сурового климата люди пребывают на улице всего 10 % своего времени.
В помещении концентрация углекислоты растет быстрее, чем понижается концентрация кислорода. Данную закономерность можно проследить по графикам, полученным опытным путем в одном из школьных классов
Рисунок 1. Зависимость уровня углекислого газа и кислорода от времени .
Уровень углекислого газа в классе во время урока (а) постоянно растет. (Первые 10 минут - настройка приборов, поэтому показания скачут.) За 15 минут перемены при открытом окне концентрация СО 2 падает и затем снова растет. Уровень кислорода (б) практически не меняется.
При концентрации углекислого газа внутри помещения выше 800 - 1000 ppm, люди, работающие там, испытывают синдром больного здания (СБЗ), а здания носят наименование «больные». Уровень примесей, которые могли бы вызвать раздражение слизистых оболочек, сухой кашель и головную боль растет значительно медленнее, чем уровень углекислого газа. А когда в офисном помещении его концентрация опускалась ниже 800 ppm (0,08%), то и симптомы СБЗ становились слабее. Проблема СБЗ стала актуальна после появления герметичных стеклопакетов и низкой эффективности принудительной вентиляции из-за экономии электроэнергии. Бесспорно, причинами СБЗ могут выступать выделения строительных и отделочных материалов, споры плесени и т д. при ненадлежащей вентиляции концентрация этих веществ будет расти, но не так быстро, как концентрация углекислоты.
Таблица 3.
Как разные количества углекислого газа в воздухе влияют на человека
| Уровень СО 2 , ррm | Физиологические проявления |
| 380-400 | Идеальный для здоровья и хорошего самочувствия человека. |
| 400-600 | Нормальное качество воздуха.Рекомендовано для детских комнат, спален, школ и детских садов. |
| 600-1000 | Появляются жалобы на качество воздуха. У людей, страдающих астмой могут учащаться приступы. |
| Выше 1000 | Общий дискомфорт, слабость, головная боль. Концентрация внимания падает на треть. Растет число ошибок в работе. Может привести к негативным изменениям в крови. Может вызывать проблемы с дыхательной и кровеносной системами. |
| Выше 2000 | Количество ошибок в работе сильно возрастает. 70 % сотрудников не могут сосредоточиться на работе. |
Проблема повышенного уровня углекислого газа в помещении существует во всех странах. Ей активно занимаются в Европе США и Канаде. В России нет жестких норм на содержание в помещениях углекислого газа. Обратимся к нормативной литературе. В России норма воздухообмена не менее 30 м 3 /ч . В Европе – 72 м 3 /ч .
Рассмотрим, как были получены данные цифры:
Главный критерий – это объем углекислого газа, выделяемый человеком. Он, как было рассмотрено ранее, зависит от вида деятельности человека, а также от возраста, пола и т. д. Большинство источников рассматривают 1000 ppm как предельно-допустимую концентрацию углекислоты в помещении для длительного пребывания.
Для расчётов будем использовать обозначения:
- V - объем (воздуха, углекислого газа, и т.д.), м 3 ;
- V k - объем комнаты, м 3 ;
- V СО2 - объем СО 2 в помещении, м 3 ;
- v - скорость газообмена, м 3 /ч;
- v в - "скорость вентиляции", объем воздуха, подаваемого в помещение (и удаляемого из него) за единицу времени, м 3 /ч;
- v d - "скорость дыхания", объем кислорода, замещаемого углекислым газом в единицу времени. Коэффициент дыхания (неравность объема потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа) не учитываем, м 3 /ч;
- v СО2 - скорость изменения объема СО 2 , м 3 /ч;
- k – концентрация, ppm;
- k(t) - концентрация СО 2 от времени, ppm;
- k в - концентрация СО 2 в подаваемом воздухе, ppm;
- k max - максимально допустимая концентрация СО 2 в помещении, ppm;
- t – время, ч.
Найдем изменение объема СО 2 в помещении. Оно зависит от поступления СО 2 с приточным воздухом из системы вентиляции, поступления СО 2 от дыхания и удаления загрязненного воздуха из помещения. Будем считать, что СО 2 равномерно распределяется по помещению. Это значительное упрощение модели, но дает возможность быстро оценить порядок величин.
dV СО2 (t) = dV в * k в + v d * dt - dV в * k(t)
Отсюда скорость изменения объема СО 2:
v СО2 (t) = v в * k в + v d - v в * k(t)
Если человек вошел в помещение, то концентрация СО 2 будет расти до тех пор, пока не придет к равновесному состоянию, т.е. удаляться из комнаты будет ровно столько, сколько поступила с дыханием. То есть скорость изменения концентрации будет равна нулю:
v в * k в + v d - v в * k = 0
Установившаяся концентрация будет равна:
k = k в + v d / v в
Отсюда легко выяснить необходимую скорость вентиляции при допустимой концентрации:
v в = v d / (k max – k в)
Для одного человека с v d = 20л/час (=0.02 м 3 /ч), k max = 1000ppm (=0.001) и чистым воздухом за окном с v в = 400ppm (=0.0004) получим:
v в = 0.02 / (0.001 - 0.0004) = 33 м 3 /ч.
Мы получили цифру, данную в СП. Это минимальный объем вентиляции на человека. Она не зависит от площади и объема комнаты, только от "скорости дыхания" и объема вентиляции. Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования концентрация СО 2 вырастет до 1000 ppm, а при физической активности будет превышение норм.
Для других значений k max объем вентиляции должен быть:
Таблица 4 .
Требуемый воздухообмен для поддержания заданной концентрации СО 2
| Концентрация СО 2 , ppm | Требуемый воздухообмен, м 3 /ч |
| 1000 | 33 |
| 900 | 40 |
| 800 | 50 |
| 700 | 67 |
| 600 | 100 |
| 500 | 200 |
Из этой таблицы можно найти требуемый объем вентиляции при заданном качестве воздуха.
Таким образом, воздухообмен 30 м 3 /ч, принятый нормативным в России не позволяет чувствовать себя комфортно в помещении. Европейский стандарт воздухообмена 72 м 3 /ч позволяет одерживать концентрацию углекислого газа, не влияющую на самочувствие человека.
Список литературы:
1. И. В. Гурина. «Кто ответит за духоту в помещении» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://swegon.by/publications/0000396/ (Дата обращения: 25.06.2017)
2. Кислород и углекислый газ в крови человека. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.grandars.ru/college/medicina/kislorod-v-krovi.html (Дата обращения: 23.06.2017)
3. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» стр. 60 (приложение К).
4. Что такое углекислый газ? [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://zenslim.ru/content/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D1%8B%D0%B9-%D0%B3%D0%B0%D0%B7-%D0%B2%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%B5%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8 (Дата обращения: 13.06.2017)
5. EN 13779 Ventilation for non-residential buildings – p.57 (Table A/11)
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
|
Уровень СО2 (ppm) |
Качество воздуха и его влияние на человека |
|
Атмосферный воздух |
Идеальный для здоровья человека |
|
Нормальное качество воздуха |
|
|
Появляются единичные жалобы на качество воздуха |
|
|
Более частые жалобы на качество воздуха. |
|
|
Выше 1000 ppm |
Общий дискомфорт, слабость, головная боль, проблемы с концентрацией внимания. Растет число ошибок в работе. Начинаются негативные изменения в ДНК. |
|
Выше 2000 ppm |
Может вызвать серьезные отклонения в здоровье людей. Количество ошибок в работе сильно возрастает. 70% сотрудников не могут сосредоточиться на работе |
Чтобы пополнять помещение воздухом с большим содержанием кислорода, необходимо вытягивать отработанный воздух с повышенным содержанием углекислого газа и других веществ.
Отсюда возникают простые требования:
- Помещение должно обладать достаточным объемом, чтобы человеку всегда хватало, чем дышать. Поэтому при покупке жилища желательно считать не только квадратные метры, но и кубические.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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) |
При написании данной статьи использованы материалы из книг: «Пропедевтика внутренних болезней» под редакцией В.Х. Василенко и А.Л. Гребенева Москва, 1983г., «Физиологическая роль углекислоты и работоспособность человека» Н.А. Агаджанян, Н.П. Красников, И.Н. Полунин. А также - материалы из статей в Интернете, в частности, из статьи «Почему углекислый газ важнее кислорода для жизни» на сайте Zenslim.ru, из статей Википедии «Дыхание», «Метод Бутейко», из статьи «Эмоции и дыхание» на сайте Xliby.ru, из статьи Юнны Горяйновой «Дыхательная гимнастика по Бутейко» на сайте Passion.ru и из других статей в Интернете.
Дыхание - физиологический процесс, обеспечивающий нормальное течение обмена веществ и энергии организма человека и других живых организмов, способствующий поддержанию гомеостаза (постоянства внутренней среды организма).
В процессе дыхания происходит получение кислорода (О2
) из окружающей среды и выделение в окружающую среду продуктов обмена веществ из организма в газообразном состоянии: углекислого газа (СО2
), воды (Н2
О) и других компонентов. В зависимости от интенсивности обменных процессов, человек выделяет через лёгкие в час от пяти до восемнадцати литров углекислого газа (СО2
) и пятьдесят граммов воды (Н2
О), а с ними около 400 примесей летучих соединений, в том числе яды (ацетон).
В процессе дыхания богатые химической энергией вещества организма окисляются до конечных продуктов – углекислого газа и воды с помощью молекулярного кислорода (О2
).
Существуют понятия: внешнее дыхание и клеточное дыхание
.
Внешнее дыхание это газообмен между организмом и внешней средой. При этом поглощается кислород и выделяется углекислый газ, а также осуществляется транспортировка этих газов по системе дыхательных путей и в системе кровообращения.
Клеточное дыхание это биохимические процессы транспортировки белков через клеточные мембраны, а также процессы окисления в митохондриях, приводящие к преобразованию химической энергии пищи в энергию для работы клеток.
Дыхание у человека – это одна из главных загадок жизни человека, ключ к множеству факторов жизни: здоровью, продолжительности жизни, развитию необычных высоких способностей человека.
Человек может прожить неделю без воды, месяц - без пищи, несколько дней - без сна, но через 5 – 7 минут он умрёт, если не будет дышать.
Дыхание позволяет человеку лучше познать себя, восстанавливать энергетические запасы организма. У человека 100 триллионов клеток и все они должны дышать.
Правильное дыхание, специальные физические упражнения в сочетании с определёнными методами лечения дают человеку здоровье, долголетие и дают возможность не допустить развитие определённых заболеваний.
Дыхание и высшая нервная деятельность.
Необыкновенные свойства дыхания используют психологи и психотерапевты в работе с пациентами. Дыхание уравновешенного человека отличается от дыхания человека в состоянии стресса. Дыхательные упражнения позволяют противостоять таким заболеваниям как синдром хронической усталости, депрессии, перепадам настроения.
Дыхание может влиять на эмоции. Дыхание и эмоции отражают друг друга.
Если мы чувствуем себя спокойно, легко, открыто, мы дышим ровно, медленно, легко.
Когда мы расстроены, ритм нашего дыхания сбивается, ускоряется.
.jpg)
Когда мы испытываем горе, печаль, плачем, мы вдыхаем с силой, а выдыхаем слабо, вяло. В состоянии горя человек нуждается в успокоении, притоке позитивной энергии, во внимании других людей, при этом возникают сильные вдохи.
Хроническая грусть может вызывать специфические состояния и заболевания, например, эмфизему лёгких. В периоды тоски и грусти люди становятся опустошенными и не отдают энергию наружу – слабые выдохи.
.jpg)
Когда мы разгневаны – выдох сильнее, чем вдох. В гневе мы выталкиваем скопившуюся энергию – сильный выдох и теряем способность правильно воспринимать и ощущать поступающую информацию – слабые вдохи. Хроническая, постоянная злость может привести к развитию астмы.
Самым прямым способом устранения эмоциональных барьеров является возвращение дыхания к нормальному режиму.
Когда вам страшно – надо дышать глубже.
Когда вы грустите или у вас горе – надо делать полные сильные выдохи до тех пор, пока дыхание не вернётся к норме. Если будете интенсивно выдыхать, то сила чувств вырвется наружу, станет легче.
Когда вы ощущаете гнев, то делайте полные энергичные вдохи, пока дыхание не станет ровным. Заставьте себя воспринимать поступающую информацию.
Восстановление нормального дыхания не уничтожает мысли, вызвавшие негативные эмоции, но делает человека способным решать возникшие проблемы.
Дыхательный ритм особенно важен для спортсменов. Без правильного дыхания добиться высоких достижений в спорте невозможно.
Механизм и показатели дыхания.
Во время вдоха альвеолы лёгких наполняются воздухом, в котором необходимый для дыхания кислород. Во вдыхаемом воздухе почти 21% - кислорода, около 79% - азота, 0,03 – 0,04% - углекислого газа, небольшое количество паров и инертных газов.
В выдыхаемом воздухе в норме до 15% - кислорода, 6,5% - углекислого газа в альвеолах, увеличивается содержание паров, количество азота и инертных газов остаётся неизменным.
Кровь, которая течет от сердца к лёгким из правого желудочка по легочной артерии венозная, содержит мало кислорода и много углекислого газа.
Кровь, насыщенная кислородом становится артериальной, и по легочным венам поступает в левое предсердие. У человека газообмен происходит в течение нескольких секунд, пока кровь проходит через альвеолы легких. Это происходит благодаря огромной поверхности лёгких ~ 90 квадратных метров, сообщающейся с внешней средой.
Далее кислород поступает из крови в клетки органов и тканей, где он окисляет питательные вещества, поступающие в организм с пищей. Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах, через них кислород из крови поступает в тканевую жидкость и в клетки, а углекислый газ из тканей переходит в кровь, транспортируется в лёгкие и при выдохе из лёгких выделяется в атмосферу.
Учёные установили, что кислород, необходимый для дыхания, может вызывать и негативные явления в организме. При избытке кислорода, которое может быть при частом глубоком дыхании, увеличивается количество окисленного гемоглобина, связанного с кислородом, и снижается количество восстановленного гемоглобина, связанного с углекислым газом. Это приводит к задержке углекислого газа в тканях, появляется одышка, покраснение лица, головная боль, судороги, потеря сознания
.
Оптимальное содержание кислорода в воздухе составляет – 21,5%, углекислого газа – 0,04%. Однако при уровне углекислого газа 0,1% (в 2 раза выше нормы) возникает ощущение духоты: усталость, сонливость, раздражительность. Многие считают, что это симптомы нехватки кислорода. На самом деле, это симптомы избытка углекислого газа в окружающем пространстве. Для человека избыток углекислого газа в атмосфере неприемлем.
Учёными в последние десятилетия переосмыслена роль воздействия кислорода и углекислого газа на человеческий организм. Жизнь на Земле миллиарды лет развивалась при высокой концентрации углекислого газа, и он стал необходимым компонентом обмена веществ. Клеткам человека и животных углекислого газа нужно около 6 – 7%, а кислорода – всего 2%. Это установили учёные – физиологи.
Оплодотворённая яйцеклетка в первые дни жизни находится почти в бескислородной среде. После её имплантации в матке формируется плацентарное кровообращение, и к развивающемуся плоду с кровью начинает поступать кислород. Кровь плода содержит кислорода в 4 раза меньше, а углекислого газа в 2 раза больше, чем у взрослого человека. Если кровь плода насытить кислородом, то он моментально погибнет. Избыток кислорода губителен для всего живого. Кислород – сильный окислитель, способный разрушить мембраны клеток.
У новорожденного ребёнка после первых дыхательных движений тоже высокое содержание углекислого газа в крови, так как организм матери стремится создать среду, которая оптимальна для плода, и которая была миллиарды лет назад.
В горах на высоте 3 – 4 тысяч метров содержание кислорода в воздухе намного меньше. Однако горцы, проживающие там, живут дольше жителей городов и сёл, расположенных у подножья гор и на равнинах. Горцы практически не страдают астмой, гипертонией, стенокардией, которые часто бывают у горожан.
Такие аэробные упражнения, как бег, гребля, плавание велоспорт, лыжи очень полезны. Они создают умеренную гипоксию. Повышается потребность организма в кислороде. Дыхательный центр не обеспечивает эту потребность. Повышается количество углекислого газа в организме – гиперкапния. Углекислого газа в организме вырабатывается больше, чем он может выделиться лёгкими.
Теория жизни вкратце такова: углекислый газ – основа питания всего живого на Земле. Если его не будет в воздухе, всё живое погибнет.
Углекислый газ – главный регулятор всех функций организма, главная среда организма.
Он регулирует активность всех витаминов и ферментов. Если его не хватает, то витамины и ферменты работают плохо, неполноценно, нарушаются обменные процессы, развиваются аллергические заболевания, онкологические заболевания, нарушается водно – солевой обмен, в органах и тканях откладываются соли.
А что делает кислород? Он поступает в организм с воздухом, через бронхи, в лёгкие, оттуда - в кровь, из крови в ткани. Кислород - это регенерирующий элемент, очищающий клетки от их отходов и определённым образом сжигает отходы клеток, и сами клетки, если они погибают.
Иначе возникнет самоотравление организма и его смерть. Наиболее чувствительны к интоксикации клетки мозга, без кислорода они погибают через 5 минут.
Углекислый газ проходит в обратном направлении: образуется в тканях, затем поступает в кровь и оттуда через дыхательные пути выводится из организма.У здорового человека в организме соотношение углекислого газа и кислорода составляет 3:1.
Углекислый газ организму необходим не меньше, чем кислород. Углекислый газ влияет на кору головного мозга, дыхательный и сосудодвигательный центры, на тонус сосудов, бронхов, секрецию гормонов, обменные процессы, электролитный состав крови и тканей, на активность ферментов и скорость биохимических реакций организма.
Кислород – энергетический материал организма, его регулирующие функции ограничены.
Углекислота - источник жизни, регулятор функций организма, а кислород – энергетик.
Из 21% кислорода только 6 % адсорбируется тканями тела. На изменение концентрации углекислого газа в ту или иную сторону всего на 0.1% наш организм реагирует и старается вернуть его к норме.
Следовательно, углекислый газ в 60 – 80 раз важнее кислорода для организма человека. Из внешней среды его получить нельзя, так как в атмосфере почти нет углекислого газа. Человек и животные получают его при полном расщеплении пищи - белков, жиров и углеводов, построенных на углеродной основе. При «сжигании» этих компонентов с помощью кислорода в органах и тканях образуется бесценный углекислый газ – основа жизни. Снижение углекислого газа в организме ниже 4% может вызывать гибель.
Роль углекислого газа в организме многообразна. Основные его свойства:
- сосудорасширяющее средство;
- транквилизатор (успокоитель) центральной нервной системы;
- анестезирующее (обезболивающее) средство;
- участвует в синтезе аминокислот в организме;
- возбуждает дыхательный центр.
Итак, углекислый газ жизненно необходим. При его потере включаются механизмы, пытающиеся остановить его потерю в организме. К ним относятся:
- спазм сосудов, бронхов, гладкой мускулатуры всех полых органов;
- сужение кровеносных сосудов;
- увеличение секреции слизи в бронхах, носовых ходах, развитие аденоидов, полипов;
- уплотнение мембран клеток вследствие отложения холестерина, развитие склероза тканей.
Все эти моменты вместе с затруднением поступления кислорода в клетки и при понижении содержания углекислого газа в крови приводят к кислородному голоданию, замедлению венозного кровотока с последующим стойким расширением вен.
При дефиците углекислого газа в организме нарушаются все биохимические процессы. Значит, чем глубже и интенсивнее дышит человек, тем больше кислородное голодание организма.
Переизбыток кислорода и недостаток углекислого газа ведут к кислородному голоданию.
Без углекислого газа кислород не может освободиться от связи с гемоглобином и перейти в органы и ткани.
Во время интенсивных занятий спортом в крови спортсмена повышается содержание углекислого газа. Этим и полезен спорт, физкультура, зарядка, физическая работа, любые активные движения. При длительных физических нагрузках у спортсменов возникает второе дыхание. Его можно вызвать задержкой дыхания.
Дыхание может контролироваться сознанием. Можно заставить дышать себя чаще или реже, задерживать дыхание. Однако, как бы долго мы не старались сдерживать дыхание, наступает момент, когда это сделать невозможно. Сигналом для очередного вдоха служит не недостаток кислорода, а избыток углекислого газа. Углекислый газ – физиологический стимулятор дыхания.
После открытия роли углекислого газ его начали использовать при наркозе во время операций, добавлять в газовые смеси аквалангистов для стимуляции дыхательного центра.
Искусство дыхания заключается в том, чтобы почти не выдыхать углекислый газ, терять его как можно меньше.
Такое дыхание у йогов.
Дыхание обычных людей – это хроническая гипервентиляция лёгких, избыточное выведение углекислого газа из организма, а это вызывает около 150 тяжёлых болезней цивилизации.
Роль углекислого газа в развитии артериальной гипертензии.
Первопричина гипертензии – недостаточная концентрация углекислого газа в крови.
Это установили российские учёные – физиологи Н. А. Агаджанян, Н.П. Красников, И. П. Полунин в 90х годах 20 века. В книге «Физиологическая роль углекислоты и работоспособность человека» они указали, что причина спазма микрососудов – гипертония артериол.
У подавляющего большинства обследованных пожилых людей в артериальной крови содержится 3,6 – 4,5% углекислого газа, при норме 6 – 6,5%. Это доказывает, что первопричина многих хронических недугов пожилых людей - потеря их организмом способности поддерживать содержание углекислого газа близкое к норме. У молодых здоровых людей углекислого газа в крови 6 – 6,5%. Это физиологическая норма.
У пожилых людей развиваются специфические для них заболевания: гипертония, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, сосудов и другие болезни сердечно – сосудистой системы, болезни суставов и т.п. потому, что содержание углекислого газа в крови у них снижено в 1,5 раза по сравнению с показателями у молодых людей. При этом остальные параметры могут быть одинаковыми.
Углекислый газ расширяет сосуды – мощный вазодилататор.
Углекислый газ – расширяет сосуды, действует на сосудистую стенку, поэтому при задержке дыхания кожные покровы становятся тёплыми.
Задержка дыхания - важная составляющая часть бодифлекса.
Это специальные дыхательные упражнения: вдох, выдох, затем следует втянуть живот, сосчитать до 10, потом надо вдохнуть и расслабиться. Занятия бодифлексом обогащают организм кислородом. Если задержать дыхание на 8 - 10 секунд, в крови накапливается углекислый газ, происходит расширение артерий и клетки эффективнее усваивают кислород. Добавочный кислород помогает справиться с многими проблемами, например, с избыточным весом и плохим самочувствием.
Учёные медики рассматривают углекислый газ, как мощный регулятор многочисленных систем организма: дыхательной, сердечно - сосудистой, транспортной, выделительной, кроветворной, иммунной, гормональной и др.. Доказано, что локальное воздействие углекислого газа на локальные участки органов и тканей сопровождается увеличением объёма кровотока в них, повышением усвоения ими кислорода, усилением метаболизма, улучшением чувствительности рецепторов, усилением восстановительных процессов, установлением благоприятной для организма слабощелочной среды, усилением выработки эритроцитов и лимфоцитов.
Лечение подкожными инъекциями углекислого газа (карбокситерапия) вызывает усиление кровоснабжения – гиперемию, которая при всасывании его в кровь оказывает бактерицидное, противовоспалительное, обезболивающее и спазмолитическое действие. На длительный период улучшается кровоток, кровообращение мозга, сердца и других органов.
Карбокситерапия помогает справиться с признаками старения кожи, возрастными изменениями кожи, рубцами и растяжками на коже, при появлении угревой сыпи, пигментных пятен на коже. Усиление кровообращения в зоне роста волос при использовании карбокситерапии позволяет бороться с облысением. В жировых клетках под воздействием углекислого газа происходят процессы липолиза – разрушения жировой ткани и уменьшения её объёма.
Углекислый газ в организме исполняет роль топлива и обладает восстановительными функциями.
Кислород - окислитель питательных веществ, поступающих в организм, в процессе выработки энергии.
Однако, если «сжигание» кислорода происходит не до конца, то образуются очень токсичные продукты – свободные формы кислорода, свободные радикалы. Они запускают механизмы развития старения и развития тяжёлых заболеваний: атеросклероза, диабета, дистрофических изменений в органах и тканях, нарушений обменных процессов, онкологических заболеваний.
Если добавить к чистому кислороду углекислый газ и дать подышать тяжело больному человеку, то его состояние значительно улучшится по сравнению с дыханием чистым кислородом. Углекислый газ способствует более полному усвоению кислорода организмом. При повышении содержания углекислого газа в крови до 8% происходит повышение усвоения кислорода. При большем повышении его содержания усвоение кислорода начинает падать. Таким образом, организм не выводит, а теряет углекислый газ с выдыхаемым воздухом. Уменьшение этих потерь оказывает на организм благотворное действие.
Лечебные и профилактические дыхательные методики повышают в крови содержание углекислого газа за счёт задержки дыхания.
Это достигается за счёт задержки дыхания после вдоха, или после выдоха, или за счёт удлинённого выдоха, или за счёт удлинённого вдоха, или их комбинаций.
Он установил, что правильное дыхание – это поверхностное дыхание. Такое дыхание особенно необходимо для людей, страдающих гипертонической болезнью и бронхиальной астмой. При этих заболеваниях человек дышит глубоко. Глубокий вдох чередуется с глубоким выдохом. Такое дыхание бывает и у спортсменов.
При таком глубоком дыхании из организма интенсивно выводится углекислый газ, а это приводит к спазму сосудов и развитию кислородного голодания.
Ещё в 50х годах прошлого века доктор Бутейко экспериментально доказал, что при приступе бронхиальной астмы надо заставить больного человека дышать поверхностно и неглубоко, и его состояние сразу улучшится. При возобновлении глубокого дыхания симптомы астмы возвратятся. Это было выдающееся открытие в медицине. Сам доктор Бутейко такую дыхательную гимнастику назвал Волевая ликвидация глубокого дыхания.
В начале занятий дыхательной гимнастикой могут быть неприятные симптомы: учащение дыхания, чувство нехватки воздуха, болевые ощущения, ухудшение аппетита, нежелание выполнять эти упражнения. В процессе занятий все неприятные симптомы полностью пройдут. Занятия прекращать не следует. Дыхательные упражнения можно выполнять в любое время, в любом месте. Они не имеют возрастных ограничений, доступны детям с 4х лет и взрослым самого преклонного возраста.
Показания к выполнению упражнений по ВЛГД:
Бронхиальная астма;
- артериальная гипертензия;
- пневмосклероз;
- эмфизема лёгких;
- астматический бронхит;
- пневмония;
- стенокардия;
- нарушение мозгового кровообращения;
- некоторые аллергические заболевания;
- хронический ринит .
Основной принцип гимнастики по Бутейко следующий: надо в течение 2 – 3 секунд сделать неглубокий поверхностный вдох, а в последующие 3 – 4 секунды – выдох. Постепенно пауза между вдохами должна увеличиваться, так как в этот период организм отдыхает. При этом нужно смотреть вверх и не обращать внимания на временное ощущение нехватки воздуха.
Упражнение это можно выполнят без нагрузки и с нагрузкой, которая ускоряет процесс увеличения углекислого газа в организме. Пациентам с тяжёлыми формами заболеваний упражнения с нагрузкой противопоказаны. В процессе выполнения упражнений надо добиваться паузы между вдохами 50 – 60 секунд. Уменьшать глубину дыхания следует в течение 5 минут. Затем нужно измерить контрольную паузу между вдохами.
Дыхательная гимнастика по Бутейко включает следующие упражнения.
Упражнение №1. Задержите дыхание до ощущения нехватки воздуха, как можно дольше оставайтесь в этом положении, делая короткие вдохи.
Упражнение №2. Задержите дыхание в процессе ходьбы, например, при передвижении по комнате до ощущения нехватки воздуха. Отдышитесь и повторите упражнение снова.
Упражнение №3. Дышите неглубоко и поверхностно на протяжении 3х минут, впоследствии увеличивайте это время до 10ти минут.
Простая, доступная, эффективная гимнастика по Бутейко позволяет сократить объём медикаментозного лечения, частоту рецидивов заболевания, предотвратить различные осложнения, улучшить качество жизни пациентов.
Йоги уменьшают дыхание и увеличивают паузы между вдохами до нескольких минут. Если следовать их советам, то разовьётся высокая выносливость, высокий потенциал здоровья и увеличится продолжительность жизни.
В процессе таких упражнений в организме создаётся гипоксия – недостаток кислорода и гиперкапния – избыток углекислого газа. При этом содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе не превышает 7%.
Исследованиями установлено, что воздействие гипоксически – гиперкапническими тренировками в течение 18 дней по 20 минут ежедневно улучшает самочувствие человека на 10%, улучшает память и логическое мышление на 20%.
Нужно стремиться всё время дышать не глубоко, редко и следует растягивать максимально паузы после каждого выдоха. Дыхание при этом не должно быть заметно и не слышно.
Мы делаем 1000 вдохов в час, 24000 – в сутки, 9000000 – в год. Наш организм – это костёр, в котором сгорают питательные вещества из пищи, содержащие углерод при участии кислорода из вдыхаемого воздуха. Чем больше в организме кислорода, тем быстрее протекают окислительные процессы. Так можно связать дыхание и продолжительность жизни.
Чем медленнее и спокойнее дышишь, тем больше живёшь.
Сравните.
Собака делает около 40 вдохов в 1 минуту и живёт в среднем 20 лет.
Человек делает около 17 вдохов в 1 минуту и живёт в среднем 70 лет.
Черепаха делает 1 – 3 вдоха в 1 минуту и живёт до 500 лет.
Великая тайна дыхания заключается в том, что человек может сознательно управлять своим дыханием, состоянием здоровья через дыхание, продлевать свою жизнь. Контролируйте своё дыхание. Наслаждайтесь здоровой, долгой и счастливой жизнью.
Всем известно, что растения обладают способностью продуцировать в процессе фотосинтеза большое количество кислорода, а взамен поглощать углекислый газ. Он является продуктом воздухообмена всего живого на земле, в том числе и растений. Кроме того, он широко используется в различных сферах жизни, а также скапливается в плотно закрытых помещениях, чем создает опасность вдыхания вредных для здоровья доз. Высокие концентрации этого вещества вызывают отравление углекислым газом.
Углекислый газ и его применение
Углекислый газ – это химическое соединение двуокись углерода (CO2), являющееся ангидридом угольной кислоты. Он постоянно находится в атмосфере в пределах 0,03%, в выдыхаемом человеком воздухе его концентрация составляет около 4%.
В результате взаимодействия двуокиси углерода с водой образуется неустойчивая угольная кислота. Газ отличается следующими характеристиками:
- Почти не имеет ни запаха, ни цвета, под определенным давлением способен преобразовываться в жидкое состояние, а при испарении – превращаться в белоснежную массу, в прессованном виде составляющую основу так называемого «сухого льда».
- Не обладает горючестью (что используется в противопожарных устройствах) и способен растворяться в воде под давлением (так производятся газированные напитки).
Разнообразные свойства CO2 нашли применение в металлургии и химической промышленности, в холодильных камерах, при тушении пожаров, во время сварочных работ.
В больших концентрациях соединение токсично и может вызвать отравление.
Как можно отравиться двуокисью углерода
Небольшое количество двуокиси углерода всегда присутствует в окружающем воздухе. Безопасная для человека концентрация в естественной среде составляет 0,03-0,2%. Однако существуют определенные условия, при которых уровень CO2 может быть повышенным:
- В помещениях озокеритовых и угольных шахт. Там допускается повышение содержания CO2 до уровня 0,5%. Если уровень будет повышаться, а кислорода – понижаться, отравление неизбежно.
- В других промышленных помещениях – внутри сатурационных котлов на сахарных заводах, смотровых колодцев канализационной и водопроводной сетей, бродильных отделений пивоварен. Работники подобных предприятий чаще других подвержены интоксикации.
- При частом контакте с «сухим льдом» в связи с профессиональной деятельностью.
- При нарушении технологии во время установки систем воздухообмена в подводных лодках, помещениях метрополитена, на подводных океанографических станциях, в снаряжении дайверов.
- В редко проветриваемых помещениях с большим количеством людей (например, в школьных классах или душных офисах, особенно с пластиковыми рамами на окнах) может возникнуть легкая степень отравления.
Высокая доза CO2 приводит к поражению дыхательной системы, но также может раздражать слизистые оболочки и кожу (например, прикосновение к «сухому льду» способно вызвать серьезный ожог).
Признаки острого отравления могут быть различны в зависимости от степени интоксикации и концентрации углекислого газа.
Признаки острого отравления углекислым газом
Выраженность симптомов интоксикации двуокисью углерода зависит от уровня содержания газа во вдыхаемом воздухе.
Легкая степень
При концентрации газа выше 2% отравление проявляется:
- общей слабостью;
- повышенной сонливостью;
- головной болью.
Средняя степень
При уровне содержания от 5 до 8% раздражаются слизистые оболочки дыхательных путей и органов зрения, понижается температура тела, повышается артериальное давление, учащается и углубляется дыхание. Все это сопровождается:
- тошнотой;
- одышкой;
- сердцебиением;
- чувством жара;
- головной болью;
- головокружением;
- чрезмерной возбудимостью;
- шумом в ушах.
Тяжелая степень
Концентрация CO2 более 3% в условиях закрытого помещения при 13,6%-ном содержании кислорода может привести к удушению, а более высокие дозы считаются смертельными и грозят летальным исходом от остановки дыхания. Тем не менее, при оказании незамедлительных мер помощи пострадавшему даже при тяжелой степени интоксикации возможен выход из этого состояния, хоть и с тяжелыми последствиями. Обычно они проявляются:
- ретроградной амнезией;
- чувством стеснения в груди;
- общей слабостью;
- головной болью и другими остаточными явлениями.
Последствиями тяжелой степени отравления нередко становятся пневмония или бронхит.
Как помочь пострадавшему
Первая помощь при отравлении углекислым газом, чтобы предотвратить летальный исход, должна быть оказана следующим образом:
- Прежде всего нужно вывести пострадавшего с явными признаками интоксикации на свежий воздух и освободить его от одежды, стесняющей дыхание.
- В тяжелых случаях может потребоваться ингаляция чистым кислородом.
- Если у отравившегося наблюдается тахикардия и другие нарушения сердечной деятельности, необходима симптоматическая терапия сердечно-сосудистыми средствами.
- При остановке дыхания, вызванной интоксикацией газом, возникает необходимость в искусственном дыхании.
Смертельные случаи отравления CO2 крайне редки и, как правило, связаны с нарушением техники безопасности при проведении опасных работ.
Как предупредить отравление углекислым газом
Важнейшим условием профилактики интоксикации является регулярное проветривание таких потенциально опасных помещений, где может скапливаться углекислый газ:
- подвалы и погреба;
- чаны и ямы, предназначенные для хранения овощей или фруктов;
- любые закрытые емкости или колодцы.
Во избежание накопления опасного газа подвалы, погреба и другие подземные помещения следует оборудовать системами вентиляции (хотя бы простыми форточками или вытяжными трубами).
Профилактика отравления CO2
При работе в водопроводных или канализационных колодцах следует соблюдать правила безопасности:
- Спускаться в колодцы только в специальном снаряжении (противогазах).
- При спуске в колодец наверху обязательно должен оставаться хотя бы один сотрудник или любое второе лицо, способное в случае необходимости вызвать спасателей и скорую медицинскую помощь.
- Водолазам и дайверам при первых же признаках нехватки воздуха оставшиеся на земле сотрудники должны сообщать о необходимости усиления нагнетания воздуха в их оснащение, а при симптомах удушья – прекратить работы и потребовать подъема.
- Ответственные за состояние воздуха в помещениях с большим количеством людей (учителя, заведующие хозяйственной частью, медперсонал) должны обеспечивать регулярное и полноценное проветривание классов, офисов, аудиторий, больничных палат.
Современные способы борьбы с излишками CO2 в быту
Современные энергосберегающие технологии, не позволяющие часто проветривать помещения (например, использование кондиционеров типа «Зима-Лето»), вынудили западных изобретателей находить новые способы удаления избытков двуокиси углерода из душных помещений. Благодаря исследованиям, подтвердившим вредное влияние этого газа на трудоспособность и общее самочувствие человека, были установлены предельно допустимые концентрации CO2 для закрытых помещений.
Позже были изобретены и сегодня активно используются поглотители (или абсорберы) CO2, способные существенно снижать его уровень. Такой абсорбент, установленный в душном помещении, требует минимального ухода, потребляет немного электроэнергии, но на протяжении 15 лет гарантированно обеспечивает обслуживаемую площадь здоровым, очищенным воздухом.
Как уже отмечалось, случаи летального исхода при интоксикации двуокисью углерода крайне редки, но это не говорит о его безопасности. Поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с этим веществом или в помещениях, где оно может скапливаться.