Углекислый газ - СО 2 - представляет собой бесцветный газ. Он в 1,52 раза тяжелее воздуха, не.горит и не поддерживает горения. В атмосферном воздухе его содержится ничтожно мало--около 0,04%.

Для поддержания нормальной жизнедеятельности человек постоянно потребляет кислород и выделяет углекислый газ. Концентрация этих газов в крови и тканях находится на определенном уровне.

Постоянство внутренней газовой среды регулируется работой сердечно-сосудистой системы и органов дыхания, т. е, усилением или замедлением кровообращения и дыхания.. Углекислый газ выделяется из организма через легкие во время выдоха. На поверхности в покое в 1 мин. человек выдыхает в среднем 250-300 см 3 углекислою газа. При подводных же работах у водолазов выделение углекислоты резко возрастает и достигает 1000-1600 см 3 в 1 мин.

Наряду с кислородом углекислый газ является физиологическим регулятором дыхания и кровообращения. При увеличении содержания СО 2 в крови и тканях происходит учащение и углубление дыхания, усиление и ускорение сердечной деятельности. Таким путем организм освобождается от избытка углекислоты. Если это не удается сделать - происходит отравление.

В атмосферных условиях в легких, а точнее в альвеолярном воздухе, концентрация СО 2 постоянно поддерживается на определенном уровне (в среднем 5,5%), и организм очень чувствителен к ее изменениям. Так, при увеличении содержания СО 2 на 0,2% объем легочной вентиляции 1 увеличивается в два раза, а при уменьшении на ту же величину происходит временная естественная остановка дыхания (апноэ).

При дыхании сжатым воздухом, когда парциальное давление кислорода повышено и кровь хорошо им насыщена (недостаток кислорода не ощущается), регуляция дыхания сводится к поддержанию постоянства напряжения углекислого газа в легких. Эффективность дыхания в этих условиях оценивается по обеспечению нормального парциального давления СО 2 в альвеолярном воздухе. Удаление углекислого газа из организма при дыхании сжатым воздухом или искусственными газовыми смесями под повышенным: давлением в этих условиях возможно лишь при достаточном объеме-легочной вентиляции. Значительное сокращение легочной вентиляции неминуемо приводит к накоплению СО 2 и отравлению организма.

У водолазов отравление углекислым газом может произойти при работе в водолазном снаряжении любого типа, а также при нахождении в рекомпрессионной камере, когда содержание СО 2 во вдыхаемом воздухе выше 1 % (приведенному к нормальному давлению).

Причины накопления углекислого газа.

1. В вентилируемом снаряжении отравление может наступить при недостаточной вентиляции скафандра или прекращении подачи воздуха с поверхности из-за неисправности водолазной помпы (компрессора), обрыва или сдавливания воздушного шланга, уменьшения его просвета вследствие промерзания.
2. В кислородных, аппаратах причинами избыточного накопления углекислоты чаще всего являются: неисправность клапана вдоха, низкое качество или полная отработка химпоглотителя, отсутствие химпоглотителя в коробке. Просачивание углекислого газа через коробку поглотителя может наблюдаться и при хорошем его качестве, но при неполном заполнении им коробки. В этом случае, во-первых, становится меньшим время действия поглотителя против расчетного из-за уменьшения поглотительной поверхности и, во-вторых, при наклоне коробки выдыхаемый воздух проходит по стенке коробки, минуя поглотитель.

   При неисправности клапана вдоха выдыхаемая смесь только частично проходит через коробку химпоглотителя, основная же масса возвращается в дыхательный мешок через дефект клапана вдоха, и в мешке концентрация СО 2 очень быстро увеличивается.

3. В снаряжении автономного типа на сжатом воздухе углекислый газ не накапливается, так как выдох осуществляется в воду. Отравление возможно лишь в том случае, если зарядка баллонов производилась воздухом с примесью углекислого газа или выхлопных газов.
4. В рекомпрессионной камере причиной отравления СО 2 является нарушение режима вентиляции, который устанавливается в зависимости от объема камеры и числа лиц, находящихся в ней.

Признаки отравления углекислым газом . Дыхание воздухом с примесью до 1 % СО 2 может осуществляться длительное время без существенных изменений самочувствия водолаза. При увеличении концентрации свыше 2-3% появляются типичные признаки отравления: одышка, усиливающаяся при малейшей физической нагрузке, головная боль, головокружение, шум и звон в ушах, тошнота, слюнотечение, потливость лица. Если во вдыхаемом воздухе содержание углекислоты достигает 5-6%, одышка и головная боль становятся нестерпимыми, быстро нарастает общая слабость. Дальнейшее увеличение концентрации СО 2 вызывает судороги, потерю сознания, глубокий сон. Вскоре судороги прекращаются, дыхание становится более редким и поверхностным. Затем дыхание останавливается и может наступить смерть.

В случае быстрого накопления углекислого газа, что наблюдается при работе в кислородном снаряжении, где объем замкнутого пространства ограничен 8-10 л, отравление наступает быстро, без постепенного проявления признаков. Иногда потеря сознания наступает внезапно.

Отравление углекислым газом в вентилируемом снаряжении происходит медленно, так как объем скафандра велик (60-80 л) и для накопления отравляющей концентрации СО 2 требуется больше времени.

Первая помощь . При первых признаках отравления водолаз должен прекратить работу, доложить об этом на поверхность и потребовать увеличения подачи воздуха для лучшей вентиляции скафандра. Если эти меры не приводят к улучшению самочувствия, он должен подняться на поверхность с соблюдением режима декомпрессии. Во время подъема необходимо хорошо провентилировать скафандр, а по выходе на поверхность дышать кислородом в течение 15-20 мин.

При появлении признаков отравления во время работы в кислородном снаряжении необходимо прекратить работу, заменить дыхательную смесь в дыхательном мешке и выйти на поверхность.

В тяжелых случаях отравления с потерей сознания под водой пострадавшего извлекают на поверхность с помощью страхующего водолаза, быстро освобождают от снаряжения и приступают к оказанию помощи (дача кислорода, искусственное дыхание при отсутствии дыхания, введение стимуляторов сердечной деятельности и дыхания).

Предупреждение отравления углекислым газом . При работе в вентилируемом снаряжении компрессор, помпы и секции баллонов со сжатым воздухом должны находиться в исправном состоянии. Следует систематически производить рабочую проверку и испытание шлангов. Вентиляцию в скафандре поддерживать в пределах 80-100 л мин. Контроль за качеством воздуха, подаваемого водолазу, осуществляется путем расчета, а расход воздуха определяется по манометру (при подаче воздуха от компрессора) или по числу оборотов помпы (если подача воздуха от водолазной помпы).

В зимних условиях нельзя допускать промерзания шлангов.

При работе в кислородном снаряжении перед каждым погружением необходимо проводить рабочую проверку снаряжения, обращая особое внимание на исправность клапанов вдоха и выдоха. Перед зарядкой патрона проверить качество химпоглотителя или регенеративного вещества. Первоначальная насыщенность химпоглотителя углекислым газом не должна превышать 15 л/кг, а регенеративного вещества - 20 л/кг. Нельзя допускать увеличения времени пребывания под водой свыше расчетного, в течение которого действует химпоглотитель.

Во избежание ошибки при зарядке дыхательных аппаратов не допускается высыпание отработанного химпоглотителя в порожние барабаны из-под химпоглотителя.

Углекислый газ (СО2, диоксид (или двуокись) углерода) является побочным продуктом метаболизма. Вопреки мнению большинства людей, углекислый газ необходим для здоровья и жизни человеческого организма.

В процессе дыхания, избыток диоксида углерода удаляется из организма, заменяясь кислородом, однако, в крови остается определенное количество CO2.

Если оно будет значительно выше или ниже нормы, может произойти нарушение некоторых функций организма. Эти функции связаны с сердечно-сосудистой системой, а также с клеточным дыханием. Низкий уровень двуокиси углерода в крови приведет к снижению объема кислорода, поступающего в различные клетки и ткани организма. Увеличение объема углекислого газа в крови также является проблемой для организма. Поэтому необходимо поддерживать нормальный уровень углекислого газа в организме.

Высокий уровень углекислого газа в крови

Все живые существа нуждаются в воздухе. Он представляет собой смесь газов, таких как углекислый газ (СО2), кислород (O2), окись углерода (CO), азот (N2), водород (H2) и инертные газы. Всем млекопитающим – в том числе и человеку – для жизни и здоровья необходим кислород, который они получают, вдыхая воздух. Выдыхают они при этом смесь двуокиси углерода и небольшого количества кислорода.

Основная часть диоксида углерода присутствует в организме в виде бикарбонатов (HCO3) или угольной кислоты (H2CO3). Кроме того, он также присутствует в организме и в растворенном состоянии.

Обмен газов происходит в альвеолах, являющихся неотъемлемой частью легких. Это происходит с помощью диффузии. Баланс между уровнями этих двух газов, а именно двуокиси углерода (СО2) и кислорода (О2), необходим для поддержания здоровья организма. Если баланс этих газов в организме нарушится, может начаться патология.

Если показатель уровня углекислого газа в организме станет высоким, наступит состояние, известное как гиперкапния (отравление углекислым газом).

Аналогичным образом, если уровень кислорода в крови будет ниже нормы, наступит .

Все респираторные расстройства включают в себя дисбаланс уровней СО2 и O2 в крови. Небольшой дисбаланс не требует интенсивной терапии, но в тяжелых случаях необходимо оказание медицинской помощи на месте.

Низкий уровень углекислого газа в крови может быть очень вредным для организма. Показатели СО2 снижаются в результате гипервентиляции – глубокого, учащенного дыхания, в результате которого в организм поступает больше кислорода, чем нужно. Это может произойти в результате панических атак или потреблении лекарств, стимулирующих дыхательную систему.

Диоксид углерода повышает кислотность крови. Когда его уровень 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.

Когда у человека высокий уровень углекислого газа в крови, наступает состояние, известное как гиперкапния. Одним из наиболее распространенных причин повышения уровня углекислого газа в организме является гиповентиляция – недостаточное для поддержания функций организма поступление кислорода. Она происходит при помутнении или потере сознания или болезни легких, затрудняющей дыхание.

Высокий уровень углекислого газа в крови может вызвать покраснение кожи, повышение артериального давления, судороги, снижение мозговой и нервной активности, головные боли, спутанность сознания и сонливость. В крайнем случае, пациенту для восстановления нормального дыхания будет необходима кислородная маска. Она поможет восстановить баланс кислорода и диоксида углерода в крови.

Длительная гиперкапния может привести к повреждению внутренних органов, таких как мозг. Следует понимать, что длительное пребывание в среде, наполненной СО2 также может повысить его уровень в крови.

Нормы углекислого газа в крови

Нормальный общий уровень двуокиси углерода в крови находится в пределах 20–29 миллиэквивалентов на литр крови (мэкв/л). Его можно проверить путем анализа. Следует понимать, что отклонение от нормального уровня углекислого газа в крови может свидетельствовать о ряде болезней. Оно является лишь одним из симптомов, сигнализирующих о проблемах в организме.

Если в результате анализа был выявлен аномальный уровень двуокиси углерода, то для стабилизации будут использовать чистый кислород. После нормализации состояния пациента и уровня СО2 будет проведена серия анализов. Это нужно для определения причины высоких или низких показателей углекислого газа в крови.

Симптомы, указывающие на высокий уровень двуокиси углерода в крови

Симптомы, связанные с высокими показателями СО2 в крови: повышенное артериальное давление, учащенный пульс, покраснение, судороги, головная боль, боль в груди, спутанность сознания и усталость. Выраженность этих симптомов зависит от тяжести случая.

Причины повышения уровня диоксида углерода: энергичные упражнения и многочисленные патологические состояния, такие как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), ацидоз, легочные инфекции и атеросклероз.

Высокий уровень углекислого газа в организме может быть причиной влияния профессиональных обязанностей. Подходящим примером является работа у печи или профессиональный дайвинг, в котором человеку приходится надолго задерживать дыхание во время погружения.

Другими причинами высокого уровня СО2 являются загрязнение воздуха и курение. И в том, и в другом случае повреждаются альвеолы, что приводит к ухудшению газообмена в легких.

Основными органами, которые поддерживают баланс углекислого газа и кислорода являются печень и почки. Именно поэтому проблемы в работе любого из этих органов также приводят к гипоксии или гиперкапнии.

Лечение повышенного уровня двуокиси углерода в крови (гиперкапнии)

Первой помощью пациенту, потерявшему сознание из-за высокого уровня СО2, являются искусственное дыхание и массаж грудной клетки. Но в большинстве случаев отравления углекислым газом нет никаких симптомов. Поэтому нужно проходить регулярные проверки и следить за состоянием здоровья.

По сравнению с отравлением угарным газом, отравление углекислым газом является менее опасным для здоровья. Оксид углерода (СО) – это очень ядовитый газ, без цвета и запаха. Он смертелен даже в минимальных количествах, потому что его молекулы сильнее и быстрее, чем молекулы кислорода, привязываются к молекулам гемоглобина крови. Это приводит к гипоксии (нехватке кислорода) клеток организма.

Для поддержания правильного баланса СО2 и О2 в крови, нужно ежедневно заниматься физическими упражнениями и есть здоровую пищу. Хотя у организма и имеется свой защитный механизм, нужно применять меры предосторожности, так как профилактика лучше, чем лечение.

Видео

Ученые уже давно подозревают, что углекислый газ имеет прямое отношение к глобальному потеплению, но, как оказалось, углекислый газ может иметь непосредственное отношение и к нашему здоровью. Человек является основным источником углекислого газа в помещении, поскольку мы выдыхаем от 18 до 25 литров этого газа в час. Повышенное содержание уровня углекислого газа может наблюдаться во всех помещениях, где находятся люди: в школьных классах и институтских аудиториях, в комнатах для совещаний и офисных помещениях, в спальнях и детских комнатах.

То, что нам не хватает кислорода в душном помещении, – это миф. Расчеты показывают, что вопреки существующему стереотипу, головная боль, слабость, и другие симптомы возникают у человека в помещении не от недостатка кислорода, а именно от избытка углекислого газа.

Еще недавно в Европейских странах и США уровень углекислого газа в помещении измеряли только для того, чтоб проверить качество работы вентиляции, и считалось, что СО2 опасен для человека только в больших концентрациях. Исследования же о влиянии углекислого газа на организм человека в концентрации приблизительно 0,1% появились совсем недавно.

Мало кто знает, что чистый воздух за городом содержит около 0,04% углекислого газа, и, чем ближе содержание СО2 в помещении к этой цифре, тем лучше чувствует себя человек.

Согласно последним исследованиям, проведенным в Великобритании крупной аудиторской фирмой KPMG, высокий уровень СО2 в воздухе офисного помещения может явиться причиной заболеваемости сотрудников и снизить концентрации их внимания на треть. Повышенный уровень углекислого газа может быть причиной головной боли, воспаления глаз и носоглотки, а так же вызывать усталость у персонала. В результате всего этого компании теряют огромные деньги, а виноват в этом углекислый газ. Джуля Беннет, которая руководила исследованиями, утверждает, что высокий уровень углекислого газа в офисных помещениях - это очень распространенное явление.

В результате недавних исследований, проведенных индийскими учеными среди жителей города Калькутта, выяснено, что даже в низких концентрациях углекислый газ является потенциально токсичным газом. Ученые сделали вывод, что углекислый газ по своей токсичности близок к двуокиси азота, принимая во внимание его воздействие на клеточную мембрану и биохимические изменения, происходящие в крови человека, такие, как ацидоз. Длительный ацидоз в свою очередь приводит к заболеванию сердечно-сосудистой системы, гипертонии, усталости и другим неблагоприятным для человеческого организма последствиям.

Жители крупного мегаполиса подвергаются негативному влиянию повышенного уровня углекислого газа с утра до вечера. Сначала в переполненном общественном транспорте и в собственных автомобилях, которые подолгу стоят в пробках. Затем на работе, где часто бывает душно и нечем дышать.

Очень важно поддерживать хорошее качество воздуха в спальне, т.к. люди проводят там треть своей жизни. Для того, чтоб хорошо выспаться гораздо важнее качественный воздух в спальне, чем продолжительность сна, а уровень углекислого газа в спальнях и детских комнатах должен быть ниже 0,08%. Высокий уровень СО2 в этих помещениях может явиться причиной таких симптомов, как заложенность носа, раздражение горла и глаз, головной боли и бессонницы.

Финские ученые нашли способ решения этой проблемы исходя из аксиомы, что если в природе уровень углекислого газа составляет 0,035-0,04%, то и в помещениях он должен быть приближен к этому уровню. Изобретенное ими устройство удаляет из воздуха помещений избыток углекислого газа. Принцип основан на абсорбции (поглощении) углекислого газа специальным веществом.

Углекислый газ в воде

Углекислый газ несколько меняет кислотно-щелочную среду. Это плохо влияет на организм человека. Дело в том, что любой процесс в нашем организме происходит при определенной кислотности, которая соответствует практически чистой воде. Присутствие углекислого газа его сильно меняет, что несколько изменяет наши биохимические процессы. Это отражается также и на вкусовых свойствах (кисловатый привкус), что приводит к неприятным ощущениям.

Таким образом, этим вопросом уже много лет занимается медицина всего мира, что привело к появлению некоторых противопоказаний к потреблению газированной воды в любом виде.

Во-первых, любые хронические заболевания желудочно-кишечного тракта полностью запрещают употребление газированной воды. Дело в том, что при питье такой воды, происходит раздражение слизистой оболочки, что приводит к обострению многих воспалительных процессов. Чаще всего медики прописывают для лечения минеральную воду, но при этом не стоит забывать о том, что обязательно необходимо ее пить только после удаления углекислого газа.

Во-вторых, детям, которым не исполнилось трех лет не стоит давать такие напитки, потому что их организм еще не достаточно образовался, а значит, возможно нарушение обмена веществ в их организме.

В-третьих, индивидуальные аллергические реакции на углекислый газ довольно часто встречаются среди людей, значит, нужно значительно уменьшить количество газированной воды.

В-четвертых, избыточный вес также обязует Вас исключить из своего рациона газированные напитки, потому что чаще всего он обусловлен неправильным обменом веществ, который может быть ухудшен из-за углекислого газа.

По законодательству европейских стран наличие углекислого газа не должно превышать четырех десятых процента. Это даст отличное консервирующее действие,

но при этом не будет воздействовать на организм человека, что придаст лучшее качество воде. Исключение дается только природной минеральной воде, которая может содержать несколько большее количество газа.



А.С.Голик, д.т.н., проф., СНПО «Горноспасатель»;
А.Ф.Син, к.т.н., ЦШ ВГСЧ; В.Р.Дингес, к.т.н., ОБР ВГСЧ

Успешные исследования подводных акваторий, космоса и воздушного пространства, использование регенеративных изолирующих аппаратов горноспасателями и шахтерами - напрямую зависят от содержания газового состава внутри помещения или дыхательного аппарата. Практика постоянного применения таких аппаратов обуславливает необходимость изучения влияния углекислого газа (CO2) на организм человека в сочетании с другими газами, например - с кислородом.

Представлению о физиологической роли СО2 в большей мере способствуют достижения в вопросах физиологии и биохимии клетки. Появилось новое понятие «внешняя среда» и «внутренняя среда», что имеет прямое отношение к рассматриваемому вопросу. Всем известно, что дыхание - это важнейшая потребность нашего организма в процессе его жизнеобеспечения. Процесс и функции дыхания очень тесно связаны со многими процессами нашего организма: с состоянием нервной системы, функцией кровообращения, обмена веществ и температуры тела и т.д.

В дыхании можно условно выделить внешнее дыхание (легочное - газообмен между атмосферой и клетками) и внутреннее - тканевое дыхание (окислительные процессы в клетках). Происходит постоянный газообмен между клетками нашего организма и атмосферой, который осуществляется через кровь и легочную ткань. Легочная ткань представляет собой образно «вторую кожу», которая защищает клетки от вредного, токсического действия кислорода. Воздух, содержащийся в легких, можно представить индивидуальной атмосферой в миниатюре. И основное ее отличие от окружающей атмосферы состоит в содержании углекислого газа. Разница в концентрации углекислого газа в альвеолах и в атмосфере - почти в 200 раз.

Содержание CO2 в атмосфере находится в пределах 0.03%, а в альвеолах легких - 5.7%. В непосредственной близости находятся как бы две разные атмосферы: одна внутри организма, другая снаружи. Причем они не смешиваются, усредняя газовый состав, а наоборот, организм старается поддерживать постоянство своей внутренней атмосферы. В легких происходит обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью. При этом концентрация кислорода и углекислого газа в них различна. Газообмен происходит вследствие выравнивания этих концентраций, путем пассивной диффузии. Причем способность к продвижению через границу альвеола - капилляр (диффузионная способность), у углекислого газа выше, чем у кислорода в 25-30 раз. Диффузия газов в организме - это непрерывный процесс. Даже при остановке внешнего дыхания (например, при нырянии), прекратить газообмен в альвеолах произвольным усилием человека невозможно. В обычных условиях организмом используется лишь часть кислорода, поступающего в легкие. Во вдыхаемом воздухе содержание кислорода составляет 21%, CO2 - 0.3%, а в выдыхаемом, соответственно - 16% и 4.5%. В полости альвеол содержание кислорода 14%, а углекислого газа на уровне 5.5-6%. При гипоксической терапии на аппаратах гипоксикаторах возможно снижение кислорода до 10-12%. Это свидетельствует о том, что в нормальных условиях содержание кислорода в атмосфере и крови человека достаточное и с определенным «запасом прочности» обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Альвеолы легких покрыты густой сетью капилляров, в которые поступает кислород. По кровеносному руслу он доставляется к органам и тканям эритроцитами. Для этого в нем имеется специальный белок-гемоглобин. В сосудах легких к гемоглобину присоединяются молекулы кислорода. К каждой молекуле гемоглобина присоединяется 4 молекулы кислорода, образуя оксигемоглобин. В таком связанном виде кислород транспортируется по сосудам в клетки. Проходя через сердце, насыщенная кислородом кровь растекается по всему организму, но отделение кислорода от гемоглобина происходит только в мельчайших сосудах - в капиллярах. Содержание CO2 напрямую влияет на процесс отделения кислорода от гемоглобина. Если углекислого газа мало, то, несмотря на высокое содержание кислорода в крови, клетки «голодают», испытывают дефицит кислорода. В клетках развивается состояние гипоксии. И чем меньше углекислого газа, тем хуже кислород отделяется от гемоглобина и меньше кислорода поступает в клетки. Если очень активно и глубоко подышать, то можно впасть в обморочное состояние или почувствовать головокружение. Это связано с тем, что при усиленном дыхании снижается содержание CO2 в крови, вследствие этого ухудшается отделение кислорода от гемоглобина и снижается его поступление в клетки. По образному выражению F. Mischer (1893 г.) «Над кислородным снабжением организма углекислый газ простирает свои охраняющие крылья».

Итак, углекислый газ - первый фактор, влияющий на поступление кислорода из крови в клетки. Вторым фактором является проницаемость мембраны эритроцита. В мембране эритроцитов, при определенных ситуациях, возникают сквозные поры, через которые кислород выходит из эритроцита. Физики установили, что после выхода эритроцита из капилляров легких в кровеносное русло проницаемость его мембраны уменьшается в 104 раз. Для того, чтобы эти поры открылись, необходимо создать определенное давление на эритроцит.

Оказалось, что проницаемость мембраны зависит от напряженности электрического поля в оболочке эритроцита. При сильном сжатии, плотном контакте стенок эритроцита и капилляра, напряженность поля снижается, и проницаемость мембраны увеличивается. Открывается необходимое количество пор, через которые эритроцит выпускает порцию кислорода. На его место к гемоглобину присоединяются молекулы CO2 и эритроциты направляются к легким, чтобы отдать его альвеолам и взять новую порцию кислорода.

При переходе CO2 из тканей в кровь происходит ее гидратация, а при переходе CO2 из крови в альвеолярный воздух - дегидратация Н2СО3. Обе реакции гидратации и дегидратации протекают медленно. Установлено, что значительное ускорение этих реакций происходит благодаря фермен-

ту, названному угольной ангидразой или карбоангидразой, которая находится в эритроцитах. Углекислый газ в организме человека образуется как конечный продукт обмена веществ. Проходя через стенку тканевых капилляров, она частично растворяется в плазме крови. Большая ее часть находится в химически связанном виде с различными основаниями, образуя бикарбонаты: в плазме - №НС03, а в эритроцитах - КНС03. В костях CO2 находится в виде карбоната кальция.

Углекислый газ играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса в организме. Важнейшим условием нормального функционирования организма является постоянство активной реакции крови и тканевых жидкостей, что напрямую связано с тканевым дыханием.

В процессе обмена веществ существуют два понятия: аэробный процесс и анаэробный. Под аэробным процессом понимают обмен веществ в организме, связанный с использованием кислорода, его еще называют аэробный метаболизм. Если химические реакции протекают без участия кислорода, то такие процессы считают анаэробными (без-кислородными). Естественной моделью изучения резервов организма является спортивная деятельность. Об абсолютных и даже относительных величинах резервных возможностей человека известно еще очень мало. Предполагается, что человек в условиях повседневной жизни выполняет работу в пределах до 35% от своих абсолютных возможностей. Эта работа выполняется свободно, без затрат волевых усилий. При работе в диапазоне 35-50% возможностей требуются волевые усилия и такая работа приводит к утомлению. Выше 65% абсолютных возможностей лежит «порог мобилизации». За пределами этой границы остаются только автономно охраняемые резервы организма, использование которых невозможно при помощи волевого усилия. Аэробные процессы являются основными, ведущими, а анаэробные - вспомогательными или резервными. Анаэробные процессы почти постоянно сопровождают аэробные. Например, при усиленной физической нагрузке и большом поступлении кислорода в организм, помимо аэробного способа расщепления глюкозы, обязательно включается анаэробный. Если при интенсивной работе скелетных мышц аэробные процессы усиливаются в десятки раз, то анаэробные процессы усиливаются в сотни раз. Это природный, стратегический резерв организма. В начале своего жизненного пути человек вообще не нуждается в кислороде и, как показали исследования, устойчивость новорожденных к дефициту кислорода в 8-10 раз выше, чем у взрослых. Анаэробные процессы заложены как бы в памяти организма и, при необходимости, способны включаться в экстремальных случаях. Определенная концентрация СО2 в клетках является абсолютно необходимым условием нормального протекания всех биохимических процессов. Например, снижение СО2 в легких при углубленном дыхании сдвигает рН в щелочную сторону, что изменяет активность ферментов и витаминов. Это изменение активности регуляторов обмена веществ нарушает нормальное протекание обменных процессов и ведет к гибели клеток. Снижение концентрации углекислого газа в легких (гипо-капния) вызывает защитные реакции организма - спазм бронхов и сосудов, что уменьшает кровоток и вызывает гипоксию тканей. Кислородное голодание тканей, достигнув угрожающей организму степени, вызывает у некоторых индивидуумов повышение артериального давления (гипертонию). Гиперкап-ния (умеренное повышение углекислого газа во вдыхаемой смеси) естественно возбуждает все гиперкапнические хемо-рецепторы и дыхательный центр, что вызывает ответное усиление вентиляции легких, снижение тонуса гладкой мускулатуры бронхов и сосудов. Постепенным, медленным повышением уровня гиперкапнии удается добиться повышения устойчивости хеморецеп-торов и нейронов дыхательного центра

к гиперкапническому стимулу, что повышает устойчивость дыхательной системы при физических нагрузках, активизирует метаболические процессы в организме. Кроме того, углекислый газ значительно тормозит реакции образования активных форм кислорода (свободных радикалов), защищая, таким образом, клетки от разрушения. К сожалению, реакции анаэробного типа приводят к кислородному долгу и накоплению в тканях недоокисленных продуктов распада (например, молочной и пи-ровиноградной кислот), что вызывает болевую реакцию в мышцах, предопределяя, тем самым, кратковременность использования организмом механизма «второго дыхания». Постепенно использование анаэробного типа дыхания приводит к изменениям во внутренней среде, что в конечном итоге повышает устойчивость организма к действию этих неблагоприятных изменений.

Оценка влияния CO2, добавляемого к вдыхаемой газовой смеси, на потребление кислорода при острой гипоксии имеет парадоксальные результаты. По логике при кислородном дефиците увеличение CO2 в дыхательной смеси должно усугубить действие гипоксии и ухудшить и без того тяжелое состояние организма. В действительности все оказалось наоборот, и добавление углекислого газа к бедной кислородом дыхательной смеси только улучшае самочувствие человека. То же происходит и при высоком содержании кислорода в дыхательной смеси. Так, при проведении испытаний нового регенеративного самоспасателя в Кузбасссе было установлено, что за 2 часа 50 минут дыхания в самоспасателе содержание CO2 в выдыхаемом воздухе в последние 50 минут составляло 4.1-6.5%, кислорода 32-50 %. И, хотя артериальное давление и частота пульса у респи-раторщика Д.В. Емельянова повысились со 120/70 (PS = 70 мин-1) до 140/90 (PS = 100 мин-1), он абсолютно не чувствовал какого-либо дискомфорта или напряжения при дыхании (табл. 1).

При повторных испытаниях аппарата ситуация повторилась. Здесь уже 1 час 40 минут испытатель (респира-торщик В.М. Татауров, 1961 г. рожд.) дышал смесью с повышенным содержанием CO2. Также отмечено незначительное повышение артериального давления со 120/85 (PS = 80 мин-1) до 130/90 (PS = 108 мин-1), и также не наблюдалось какого-либо дискомфорта при дыхании (табл. 2).

В процессе испытаний оба испытателя передвигались по горизонтальной поверхности со скоростью 5-6 км/ч.

Ранее в лаборатории известного физиолога М.Е. Маршака проводились исследования влияния гипер- и гипокап-нии на скорость вымывания азота из организма человека (Л.И. Ардашнико-ва, 1948 г. рожд.).

Регистрировалась динамика изменения количества выделяемого азота в разные отрезки времени после переключения на дыхание чистым кислородом или смесью кислорода и углекислого газа. В табл. 3 приводятся данные о выделении азота при

дыхании чистым кислородом и его смесью с 3-5% CO2 .

Данные табл. 3 показывают, что при вдыхании газовой смеси кислорода и 3-5% углекислого газа скорость выделения азота из организма человека уменьшается. И наоборот - после прекращения дыхания газовой смесью скорость выделения азота увеличивается. При гипоксии происходит понижение кислорода в артериальной крови, которое вызывает усиленное дыхание и вымывание CO2 из организма. Возникает гипокапния, которая, в свою очередь, предполагает повышенную потребность в кислороде. Добавление СО2 к бедной кислородом газовой смеси ликвидирует гипокап-нию и потребность в кислороде снижается, при этом улучшается снабжение кислородом головного мозга и сердца за счет уменьшения снабжения кислородом скелетных мышц.

Проблема в том, что эти исследования проводились при нормальном дыхании человека без использования каких-либо средств индивидуальной защиты органов дыхания. Современные изолирующие самоспасатели типа ШСС-1Т и ШСС-1У, применяемые в горнорудной промышленности, работают на химически связанном кислороде и имеют на вдохе концентрацию чистого кислорода 80-100%. Техническими условиями эксплуатации данных самоспасателей предусмотрено иметь на вдохе содержание CO2 не более 1%. Отсутствие влажности и высокая температура почти чистого кислорода на вдохе создают дискомфорт при дыхании, который выражается чувством жжения и першения в горле уже через 30-40 минут.

На наш взгляд, добавление углекислого газа в дыхательную смесь должно решить проблему комфортности дыхания в изолирующих СИЗ. Для этого необходимо провести медицинские исследования по установлению границ содержания CO2 в дыхательной смеси и времени, в течение которого можно дышать этой смесью без особого вреда для организма человека.

ЛИТЕРАТУРА:

1. ГОСТ Р 12.4.220-2001 «Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели)», -М.: Госстандарт России.
2. Зинатулин С.Н. Как я жил без кислорода. -Новосибирск: ООО «Динамика» 2005, с. 28.
3. Правила безопасности в угольных шахтах. -М 2003 г.
4. Маршак М.Е. Физиологическое значение углекислоты. -М.: «Медицина»-1969, с. 122
5. Протоколы испытаний регенеративного изолирующего самоспасателя., -Кемерово, 2006 г.

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:

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)