Kapitola IV. Dych

Atmosférický vzduch je zmesou rôznych plynov. Obsahuje trvalé zložky atmosféry (kyslík, dusík, oxid uhličitý), inertné plyny (argón, hélium, neón, kryptón, vodík, xenón, radón), malé množstvá ozónu, oxidu dusného, ​​metánu, jódu, vodnej pary, napr. ako aj rôzne nečistoty v premenlivom množstve prírodného pôvodu a znečistenie vyplývajúce z ľudských výrobných činností.

Kyslík (O2) je pre človeka najdôležitejšou súčasťou vzduchu. Je nevyhnutný pre realizáciu oxidačných procesov v tele. V atmosférickom vzduchu je obsah kyslíka 20,95%, vo vzduchu vydychovanom osobou - 15,4-16%. Jeho zníženie v atmosférickom vzduchu na 13-15% vedie k narušeniu fyziologických funkcií a na 7-8% - k smrteľný výsledok.

Dusík (N) - je hlavný integrálnou súčasťou atmosférický vzduch. Vzduch vdychovaný a vydychovaný osobou obsahuje približne rovnaké množstvo dusíka – 78,97 – 79,2 %. Biologická úloha Hlavnou výhodou dusíka je, že je riedidlom kyslíka, pretože v čistom kyslíku je život nemožný. Keď sa obsah dusíka zvýši na 93 %, nastáva smrť.

Oxid uhličitý (oxid uhličitý), CO2, je fyziologický regulátor dýchania. Obsah v čistom vzduchu je 0,03%, v ľudskom výdychu - 3%.

Pokles koncentrácie CO2 vo vdychovanom vzduchu nepredstavuje nebezpečenstvo, pretože jeho potrebná hladina v krvi je udržiavaná regulačnými mechanizmami vďaka jeho uvoľňovaniu pri metabolických procesoch.

Zvýšenie obsahu oxidu uhličitého vo vdychovanom vzduchu na 0,2 % spôsobuje, že sa človek necíti dobre pri 3 – 4 % je vzrušený stav, bolesť hlavy, tinitus, búšenie srdca, pomalý pulz, pri 8 % dochádza k ťažkej otrave, strate; vedomie a prichádza smrť.

Pre v poslednej dobe Koncentrácia oxidu uhličitého v ovzduší priemyselných miest sa zvyšuje v dôsledku intenzívneho znečistenia ovzdušia splodinami spaľovania palív. Nárast CO2 v atmosférickom vzduchu vedie k vzniku toxických hmiel v mestách a „skleníkového efektu“ spojeného so zadržiavaním tepelného žiarenia zo zeme oxidom uhličitým.

Zvýšenie obsahu CO2 nad stanovenú normu naznačuje všeobecné zhoršenie hygienického stavu ovzdušia, pretože spolu s oxidom uhličitým sa môžu hromadiť ďalšie toxické látky, môže sa zhoršiť ionizačný režim a môže sa zvýšiť prašnosť a mikrobiálna kontaminácia.

Ozón (O3). Jeho hlavné množstvo sa pozoruje na úrovni 20-30 km od povrchu Zeme. Povrchové vrstvy atmosféry obsahujú zanedbateľné množstvo ozónu – nie viac ako 0,000001 mg/l. Ozón chráni živé organizmy na zemi pred škodlivými účinkami krátkovlnného ultrafialového žiarenia a zároveň pohlcuje dlhovlnné infračervené žiarenie vychádzajúce zo Zeme, čím ju chráni pred nadmerným ochladzovaním. Ozón má oxidačné vlastnosti, preto je jeho koncentrácia v znečistenom mestskom ovzduší nižšia ako v vidieckych oblastiach. V tomto ohľade bol ozón považovaný za indikátor čistoty vzduchu. Nedávno sa však zistilo, že ozón vzniká v dôsledku fotochemických reakcií pri tvorbe smogu, preto sa detekcia ozónu v atmosférickom ovzduší veľkých miest považuje za indikátor jeho znečistenia.

Inertné plyny nemajú výrazný hygienický a fyziologický význam.

Ekonomická a výrobná činnosť človeka je zdrojom znečisťovania ovzdušia rôznymi plynnými prímesami a suspendovanými časticami. Zvýšený obsah škodlivých látok v atmosfére a vnútornom ovzduší má nepriaznivý vplyv na ľudský organizmus. V tomto smere je najdôležitejšou hygienickou úlohou štandardizovať ich prípustný obsah v ovzduší.

Hygienický a hygienický stav ovzdušia sa zvyčajne posudzuje podľa najvyšších prípustných koncentrácií (MPC) škodlivých látok v ovzduší pracovného priestoru.

Najvyššia prípustná koncentrácia škodlivých látok v ovzduší pracovného priestoru je taká koncentrácia, ktorá pri dennej 8-hodinovej práci, najviac však 41 hodín týždenne, počas celej pracovnej doby nespôsobí choroby alebo odchýlky v zdravotnom stave. súčasnej a nasledujúcich generácií. Stanovujú sa denné priemerné a maximálne jednorazové maximálne prípustné koncentrácie (platné do 30 minút vo vzduchu pracovného priestoru). Maximálna prípustná koncentrácia pre tú istú látku sa môže líšiť v závislosti od trvania expozície osoby.

V potravinárskych továrňach sú hlavnými príčinami znečistenia ovzdušia škodlivé látky sú porušenia technologický postup a núdzové situácie (kanalizácia, vetranie atď.).

Hygienické riziká vo vnútornom ovzduší zahŕňajú oxid uhoľnatý, amoniak, sírovodík, oxid siričitý, prach atď., ako aj znečistenie ovzdušia mikroorganizmami.

Oxid uhoľnatý (CO) je plyn bez farby a zápachu, ktorý sa dostáva do ovzdušia ako produkt nedokonalého spaľovania kvapaliny a tuhé palivo. Spôsobuje akútne otravy pri koncentrácii vo vzduchu 220-500 mg/m3 a chronické otravy - pri konštantnej inhalácii koncentrácie 20-30 mg/m3. Priemerná denná maximálna koncentrácia oxidu uhoľnatého v atmosférickom vzduchu je 1 mg / m3, vo vzduchu pracovnej oblasti - od 20 do 200 mg / m3 (v závislosti od trvania práce).

Oxid siričitý (S02) je najbežnejšou nečistotou v atmosférickom vzduchu, pretože obsahuje síru rôzne druhy palivo. Tento plyn má všeobecný toxický účinok a spôsobuje choroby dýchacieho traktu. Dráždivý účinok plynu sa zistí, keď jeho koncentrácia vo vzduchu prekročí 20 mg/m3. V atmosférickom ovzduší je priemerná denná maximálna koncentrácia oxidu siričitého 0,05 mg/m3, vo vzduchu pracovnej oblasti - 10 mg/m3.

Sírovodík (H2S) – zvyčajne sa do ovzdušia dostáva s odpadom z chemických, ropných a hutníckych závodov a tiež sa tvorí a môže znečisťovať ovzdušie v interiéri v dôsledku hnijúceho potravinového odpadu a bielkovinových produktov. Sírovodík má všeobecný toxický účinok a spôsobuje nepohodlie u ľudí v koncentrácii 0,04-0,12 mg/m3 a koncentrácia vyššia ako 1000 mg/m3 môže byť smrteľná. V atmosférickom vzduchu je priemerná denná maximálna koncentrácia sírovodíka 0,008 mg / m3, vo vzduchu pracovnej oblasti - do 10 mg / m3.

Amoniak (NH3) - hromadí sa vo vzduchu v uzavretých priestoroch pri hnilobe bielkovinových produktov, poruche chladiace jednotky pri chladení čpavkom, pri haváriách kanalizačných objektov a pod. Jedovatý pre organizmus.

Akroleín je produktom rozkladu tukov pri tepelnej úprave a v priemyselných podmienkach môže spôsobiť alergické ochorenia. MPC vstup pracovnej oblasti- 0,2 mg/m3.

Polycyklické aromatické uhľovodíky (PAH) - bola zaznamenaná ich súvislosť so vznikom malígnych novotvarov. Najbežnejším a najaktívnejším z nich je 3-4-benzo(a)pyrén, ktorý sa uvoľňuje pri spaľovaní paliva: uhlia, ropa, benzín, plyn. Maximálne množstvo 3-4-benzo(a)pyrénu sa uvoľňuje pri spaľovaní uhlia, minimálne pri spaľovaní plynu. V potravinárskych prevádzkach môže byť zdrojom znečistenia ovzdušia PAU dlhodobé používanie prehriateho tuku. Priemerná denná maximálna koncentrácia cyklických aromatických uhľovodíkov v atmosférickom vzduchu by nemala presiahnuť 0,001 mg/m3.

Mechanické nečistoty - prach, častice pôdy, dym, popol, sadze. Prašnosť sa zvyšuje pri nedostatočných terénnych úpravách, zlých prístupových cestách, porušovaní zberu a odvozu výrobného odpadu, ako aj pri porušovaní režimu sanitárneho čistenia (suché alebo nepravidelné mokré čistenie a pod.). Okrem toho sa prašnosť priestorov zvyšuje s porušením konštrukcie a prevádzky vetrania, plánovacie rozhodnutia(napríklad pri nedostatočnej izolácii zeleninovej špajze od výrobných dielní a pod.).

Vplyv prachu na človeka závisí od veľkosti prachových častíc a ich špecifická hmotnosť. Pre človeka sú najnebezpečnejšie prachové častice s priemerom menším ako 1 mikrón, pretože... ľahko prenikajú do pľúc a môžu spôsobiť chronické ochorenie (pneumokoniózu). Prach obsahujúci prímesi toxických chemických zlúčenín pôsobí na organizmus toxicky.

Maximálna prípustná koncentrácia sadzí a sadzí je prísne štandardizovaná kvôli obsahu karcinogénnych uhľovodíkov (PAH): priemerná denná maximálna koncentrácia sadzí je 0,05 mg/m3.

Vo vysokovýkonných cukrárňach sa vzduch môže zaprášiť cukrom a múkou. Prach z múky vo forme aerosólov môže spôsobiť podráždenie dýchacích ciest, ale aj alergické ochorenia. Maximálna prípustná koncentrácia múčneho prachu na pracovisku by nemala presiahnuť 6 mg/m3. V rámci týchto limitov (2-6 mg/m3) sú regulované maximálne prípustné koncentrácie iných druhov rastlinného prachu s obsahom najviac 0,2 % zlúčenín kremíka.

Atmosféra je vzdušná škrupina zemského povrchu, pozostávajúce zo zmesi plynov, majúce rôzne výšky rôzne hustoty. Táto okolnosť je spôsobená gravitáciou. Ako sa vzďaľujete od zemského povrchu, hustota vzduchového obalu klesá a v konečnom dôsledku sa vyrovnáva hustota medzihviezdneho priestoru.

Vzduchový obal obsahuje najviac dusíka, nasleduje kyslík, potom oxid uhličitý a celú sériu takzvané neutrálne plyny (argón, neón, hélium atď.). Vo vzduchu sú tiež vždy rôzne množstvá vodnej pary. Konečne niekedy vonkajší vzduch obsahuje ozón a peroxid vodíka, čo sú však dočasné nečistoty plynného zloženia vzduchu. Zloženie vdychovaného (atmosférického) a vydychovaného vzduchu možno posúdiť z obr. 1.

Ryža. 1. Chemické zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu.

Diagram ukazuje, že zloženie vydychovaného vzduchu sa výrazne líši od zloženia vdychovaného vzduchu. Ak je množstvo kyslíka vo vdychovanom vzduchu 20,94%, potom približne 15-16% zostáva vo vydychovanom vzduchu, teda pokles je asi 25%. Kvantitatívne pomery dusíka zostávajú približne rovnaké. Najvýraznejšie zmeny prechádza oxid uhličitý, ktorého množstvo sa zvyšuje z 0,03-0,04% vo vdychovanom vzduchu na 4% vo vydychovanom vzduchu, t.j. sa zvyšuje 100-krát. Vydychovaný vzduch sa líši aj svojimi fyzikálnymi vlastnosťami: výrazne sa zvyšuje jeho teplota (až 38°), relatívna vlhkosť sa blíži k 100 %. Z uvedeného je zrejmé, že vydychovaný vzduch má nepriaznivé chemické zloženie A fyzikálne vlastnosti a keďže pľúca pri ťažkej práci prejdú od 350-450 do 3800 l/hod vzduchu, je jasné, prečo takýto vzduch (ak nie je prílev čerstvého vzduchu) môže spôsobiť poruchy v blahu človeka a mať nepriaznivý vplyv na jeho zdravie.

Zastavme sa podrobnejšie pri fyziologickom a hygienickom význame jednotlivých zložiek plynného zloženia zmesi vzduchu.

Kyslík hrá v živote organizmu najvýznamnejšiu úlohu. Nedostatočný prísun kyslíka do tkanív spôsobuje poruchy vitálnych funkcií organizmu, ktoré sa prejavia pri znížení obsahu kyslíka vo vdychovanom vzduchu na 7-8%. Ďalšie znižovanie vedie k viac ťažké následky a s ťažkým hladom kyslíkom - k smrti v dôsledku poškodenia centrálneho systému, ktorý potrebuje najmä neustály prísun kyslíka nervový systém(najmä v dôsledku paralýzy dýchacieho centra).

Kyslíkové cykly prebiehajú vo vzduchu neustále. Obrovské množstvá Tento plyn sa spotrebuje na dýchanie ľudí a zvierat, spaľovanie paliva, oxidáciu organických látok atď. Obnova tohto konštantný prietok kyslík vzniká najmä v dôsledku jeho uvoľňovania zelenými chlorofylovými časťami rastlín, ktoré pod vplyvom slnečného žiarenia absorbujú oxid uhličitý vo vzduchu a v prítomnosti vlhkosti ho rozkladajú na kyslík. Vďaka tejto rovnováhe zostáva koncentrácia kyslíka v atmosférickom vzduchu takmer nezmenená (zmeny dosahujú len 0,1-0,2 %). To vysvetľuje skutočnosť, že prakticky za normálnych životných podmienok človeka nedochádza k nedostatku kyslíka. Výnimkou sú len stavy, keď je obmedzený prístup kyslíka (napríklad v hlbinných baniach, ponorkách a pod.), a tiež keď v dôsledku prírodné podmienky parciálny tlak kyslíka vo vzduchu je výrazne znížený (v horských nadmorských výškach nad 2000 m n. m.; na mori pri lietaní vo veľkej výške). V týchto prípadoch sa však ľudský organizmus pomocou kompenzačných mechanizmov (zvýšenie objemu pľúcnej ventilácie, zvýšenie počtu červených krviniek) dokáže prispôsobiť takémuto poklesu parciálneho tlaku kyslíka, resp. samozrejme v určitých medziach.

Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu

Fyziológia dýchania

Životne dôležitá aktivita živého organizmu je spojená s jeho absorpciou O2 a uvoľňovaním CO2. Z tohto dôvodu pojem dýchanie zahŕňa všetky procesy spojené s dodávkou O 2 z vonkajšieho prostredia do buniek a uvoľňovaním CO 2 z bunky do prostredia.

Fyziológia dýchania sa vzťahuje na tieto procesy: vonkajšie dýchanie, výmena plynov v pľúcach, transport plynov v krvi, tkanivové a bunkové dýchanie.

Vykonáva sa vonkajšie dýchanie dýchacie prístroje osoba. Zahŕňa hrudník so svalmi, ktoré ním pohybujú, a pľúca s dýchacími cestami. Hlavnými dýchacími svalmi sú bránica a medzirebrové svaly – vnútorné a vonkajšie.

Pri nádychu sa svalové vlákna bránice stiahnu, tá sa splošťuje a posúva nadol. V tomto prípade sa hrudník zvyšuje vo vertikálnom smere. Kontrakcia vonkajších rebrových svalov dvíha rebrá a posúva ich do strán a hrudnú kosť dopredu. V tomto prípade sa hrudník rozširuje v priečnom a predozadnom smere. Pri rozširovaní hrudnej dutiny sa pasívne rozširujú aj pľúca v dôsledku atmosférického tlaku pôsobiaceho cez dýchacie cesty na vnútorný povrch pľúc. Keď sa pľúca roztiahnu, vzduch sa v nich distribuuje vo väčšom objeme a tlak v pľúcnej dutine je nižší ako atmosférický (o 3-4 mm Hg). Tlakový rozdiel je dôvodom, prečo sa atmosférický vzduch začína dostávať do pľúc - dochádza k vdýchnutiu.

Výdych nastáva v dôsledku uvoľnenia dýchacích svalov. Keď sa ich kontrakcia zastaví, hrudník sa zníži a vráti sa do pôvodnej polohy. Uvoľnená bránica stúpa nahor a nadobúda tvar kupoly. Natiahnuté pľúca zmenšujú objem. To všetko spolu vedie k zvýšeniu intrapulmonálneho tlaku. Vzduch odchádza z pľúc von – dochádza k výdychu.

Výmena plynov alebo ventilácia pľúc je objem vzduchu, ktorý prejde pľúcami za jednu minútu - minútový objem dýchania. V pokoji je to 5-8 l/min a zvyšuje sa pri svalovej práci.

Osoba vdychuje atmosférický vzduch, ktorý obsahuje 20,94 % kyslíka, 78,03 % dusíka a 0,03 % oxidu uhličitého. Vydychovaný vzduch obsahuje menej kyslíka (16,3 %) a 4 % oxidu uhličitého. V dôsledku rozdielu parciálneho tlaku O 2 vo vdychovanom a vydychovanom vzduchu sa kyslík zo vzduchu dostáva do pľúcnych alveol. Parciálny tlak CO 2 v kapilárach venóznej krvi je 47 mm Hg a parciálny tlak CO 2 v alveolách je 40. V dôsledku rozdielu parciálneho tlaku opúšťa CO 2 venóznu krv do ovzdušia. Dusík sa nezúčastňuje výmeny plynu. Podmienky výmeny plynov v pľúcach sú také priaznivé, že napriek tomu, že čas prechodu krvi cez kapiláry pľúc je cca 1 sekunda, napätie plynov v alveolárnej krvi prúdiacej z pľúc je rovnaké ako bolo by to po dlhšom kontakte.

Ak je ventilácia pľúc nedostatočná a zvyšuje sa obsah CO 2 v alveolách, potom sa zvyšuje aj hladina CO 2 v krvi, čo okamžite vedie k zvýšenému dýchaniu – dýchavičnosti.

Prenos plynov krvou.

Plyny sa veľmi zle rozpúšťajú v kvapaline: 100 ml krvi dokáže fyzicky rozpustiť asi 2 % kyslíka a 3 – 4 % oxidu uhličitého. Ale červené krvinky obsahujú hemoglobín, ktorý je schopný chemicky viazať O2 a CO2. Kombinácia hemoglobínu s kyslíkom sa zvyčajne nazýva oxyhemoglobín Hb+O 2 ®HbO 2, ktorý sa nachádza v arteriálnej krvi. Oxyhemoglobín nie je silná zlúčenina, ak vezmeme do úvahy, že ľudská krv obsahuje asi 15% hemoglobínu, potom 100 ml krvi môže priniesť až 21 ml O 2 . Ide o takzvanú kyslíkovú kapacitu krvi. Oxyhemoglobín s arteriálnou krvou sa posiela do tkanív a buniek, kde sa v dôsledku neustále prebiehajúcich oxidačných procesov spotrebúva O2. Hemoglobín zachytáva oxid uhličitý uvoľnený z tkanív a vzniká krehká zlúčenina HbCO 2 - karbhemoglobín. Asi 10% uvoľneného oxidu uhličitého vstupuje do takejto zlúčeniny. Zvyšok sa spojí s vodou a zmení sa na kyselinu uhličitú. Túto reakciu tisíckrát urýchľuje špeciálny enzým, karboanhydráza, ktorý sa nachádza v červených krvinkách. Ďalej kyselina uhličitá v tkanivových kapilárach reaguje s iónmi sodíka a draslíka za vzniku hydrogénuhličitanov (NaHCO 3, KHCO 3). Všetky tieto zlúčeniny sú transportované do pľúc.

Hemoglobín sa obzvlášť ľahko kombinuje s oxid uhoľnatý CO 2 (oxid uhoľnatý) s tvorbou karboxyhemoglobínu, neschopného transportu kyslíka. Jeho chemická afinita k hemoglobínu je takmer 300-krát vyššia ako k O2. Takže pri koncentrácii CO vo vzduchu rovnajúcej sa 0,1% asi 80% hemoglobínu v krvi nie je spojených s kyslíkom, ale s oxidom uhoľnatým. V dôsledku toho sa v ľudskom tele vyskytujú príznaky hladovania kyslíkom (vracanie, bolesť hlavy, strata vedomia). Mierna otrava oxidom uhoľnatým je reverzibilný proces: CO sa postupne oddeľuje od hemoglobínu a vylučuje sa pri dýchaní čerstvý vzduch. V závažných prípadoch nastáva smrť tela.

Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu - pojem a druhy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Zloženie vdychovaného a vydychovaného vzduchu" 2017, 2018.

Význam dýchania

Dýchanie je životne dôležité potrebný proces neustála výmena plynov medzi telom a jeho prostredím vonkajšie prostredie. V procese dýchania človek absorbuje kyslík z prostredia a uvoľňuje oxid uhličitý.

Takmer všetky zložité reakcie transformácie látok v tele vyžadujú účasť kyslíka. Bez kyslíka je metabolizmus nemožný a na zachovanie života je potrebný neustály prísun kyslíka. V bunkách a tkanivách v dôsledku látkovej premeny vzniká oxid uhličitý, ktorý treba z tela odstraňovať. Akumulácia značného množstva oxidu uhličitého vo vnútri tela je nebezpečná. Oxid uhličitý je prenášaný krvou do dýchacích orgánov a vydychovaný. Kyslík vstupujúci do dýchacích orgánov počas inhalácie difunduje do krvi a krvou sa dodáva do orgánov a tkanív.

V ľudskom a zvieracom organizme nie sú zásoby kyslíka, a preto je jeho nepretržitý prísun do organizmu životnou nevyhnutnosťou. Ak človek v nevyhnutných prípadoch dokáže žiť bez jedla viac ako mesiac, bez vody do 10 dní, tak pri nedostatku kyslíka nastanú nezvratné zmeny do 5-7 minút.

Zloženie vdychovaného, ​​vydychovaného a alveolárneho vzduchu

Striedavým nádychom a výdychom človek ventiluje pľúca, pričom udržiava relatívne konštantné zloženie plynu v pľúcnych mechúrikoch (alveolách). Človek dýcha atmosférický vzduch s vysokým obsahom kyslíka (20,9 %) a nízkym obsahom oxidu uhličitého (0,03 %) a vydychuje vzduch, v ktorom je 16,3 % kyslíka a 4 % oxidu uhličitého (tabuľka 8).

Zloženie alveolárneho vzduchu sa výrazne líši od zloženia atmosférického, vdychovaného vzduchu. Obsahuje menej kyslíka (14,2 %) a veľké množstvo oxid uhličitý (5,2 %).

Dusík a inertné plyny, ktoré tvoria vzduch, sa nezúčastňujú dýchania a ich obsah vo vdychovanom, vydychovanom a alveolárnom vzduchu je takmer rovnaký.

Prečo vydychovaný vzduch obsahuje viac kyslíka ako alveolárny vzduch? Vysvetľuje to skutočnosť, že pri výdychu sa vzduch, ktorý je v dýchacích orgánoch, v dýchacích cestách, zmiešava s alveolárnym vzduchom.

Čiastočný tlak a napätie plynov

V pľúcach prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu do krvi a oxid uhličitý z krvi vstupuje do pľúc. Prechod plynov zo vzduchu na kvapalinu az kvapaliny na vzduch nastáva v dôsledku rozdielu parciálneho tlaku týchto plynov vo vzduchu a kvapaline. Parciálny tlak je časť celkového tlaku, ktorá predstavuje podiel daného plynu v zmesi plynov. Čím vyššie je percento plynu v zmesi, tým vyšší je jej parciálny tlak. Atmosférický vzduch, ako je známe, je zmesou plynov. Atmosférický tlak vzduchu 760 mm Hg. čl. Parciálny tlak kyslíka v atmosférickom vzduchu je 20,94 % zo 760 mm, t.j. 159 mm; dusík - 79,03 % zo 760 mm, t.j. asi 600 mm; V atmosférickom vzduchu je málo oxidu uhličitého - 0,03%, preto jeho parciálny tlak je 0,03% zo 760 mm - 0,2 mm Hg. čl.

Pre plyny rozpustené v kvapaline sa používa pojem „napätie“, ktorý zodpovedá pojmu „parciálny tlak“, ktorý sa používa pre voľné plyny. Napätie plynu sa vyjadruje v rovnakých jednotkách ako tlak (mmHg). Ak parciálny tlak plynu v životné prostredie vyššie ako je napätie tohto plynu v kvapaline, potom sa plyn v kvapaline rozpúšťa.

Parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu je 100-105 mm Hg. Art., a v krvi prúdiacej do pľúc je tlak kyslíka v priemere 60 mm Hg. Art., teda v pľúcach kyslík z alveolárneho vzduchu prechádza do krvi.

Pohyb plynov prebieha podľa zákonov difúzie, podľa ktorých sa plyn šíri z média s vysokým parciálnym tlakom do média s nižším tlakom.

Výmena plynov v pľúcach

Prechod kyslíka z alveolárneho vzduchu do krvi v pľúcach a tok oxidu uhličitého z krvi do pľúc sa riadia zákonmi popísanými vyššie.

Vďaka práci veľkého ruského fyziológa Ivana Michajloviča Sechenova bolo možné študovať zloženie plynov v krvi a podmienky výmeny plynov v pľúcach a tkanivách.

Výmena plynov v pľúcach prebieha medzi alveolárnym vzduchom a krvou difúziou. Pľúcne alveoly sú prepletené hustou sieťou kapilár. Steny alveol a kapilár sú veľmi tenké, čo uľahčuje prenikanie plynov z pľúc do krvi a naopak. Výmena plynov závisí od veľkosti povrchu, cez ktorý plyny difundujú a od rozdielu parciálneho tlaku (napätia) difundujúcich plynov. S hlbokým nádychom sa alveoly naťahujú a ich povrch dosahuje 100-105 m2. Povrchová plocha kapilár v pľúcach je tiež veľká. Medzi parciálnym tlakom plynov v alveolárnom vzduchu a napätím týchto plynov vo venóznej krvi je dostatočný rozdiel (tabuľka 9).

Z tabuľky 9 vyplýva, že rozdiel medzi napätím plynov vo venóznej krvi a ich parciálnym tlakom v alveolárnom vzduchu je pre kyslík 110 - 40 = 70 mm Hg. Art., a pre oxid uhličitý 47 - 40 = 7 mm Hg. čl.

Experimentálne bolo možné stanoviť, že s rozdielom napätia kyslíka 1 mm Hg. čl. u dospelého človeka v pokoji sa do krvi môže dostať 25-60 ml kyslíka za 1 minútu. Človek v pokoji potrebuje približne 25-30 ml kyslíka za minútu. Preto je rozdiel tlaku kyslíka 70 mmHg. st, dostatočné na zabezpečenie tela kyslíkom pri rozdielne podmienky jeho činnosti: pri fyzickej práci, športových cvičeniach a pod.

Rýchlosť difúzie oxidu uhličitého z krvi je 25-krát vyššia ako rýchlosť kyslíka, teda s rozdielom tlaku 7 mm Hg. Art., oxid uhličitý má čas na uvoľnenie z krvi.

Prenos plynov krvou

Krv prenáša kyslík a oxid uhličitý. V krvi, rovnako ako v každej kvapaline, môžu byť plyny v dvoch stavoch: fyzikálne rozpustené a chemicky viazané. Kyslík aj oxid uhličitý sa v krvnej plazme rozpúšťajú vo veľmi malých množstvách. Väčšina kyslík a oxid uhličitý sú transportované v chemicky viazanej forme.

Hlavným nosičom kyslíka je krvný hemoglobín. 1 g hemoglobínu viaže 1,34 ml kyslíka. Hemoglobín má schopnosť spájať sa s kyslíkom a vytvárať oxyhemoglobín. Čím vyšší je parciálny tlak kyslíka, tým viac sa tvorí oxyhemoglobín. V alveolárnom vzduchu je parciálny tlak kyslíka 100-110 mm Hg. čl. Za takýchto podmienok sa 97 % hemoglobínu v krvi viaže na kyslík. Krv privádza kyslík do tkanív vo forme oxyhemoglobínu. Tu je parciálny tlak kyslíka nízky a oxyhemoglobín – krehká zlúčenina – uvoľňuje kyslík, ktorý využívajú tkanivá. Väzbu kyslíka hemoglobínom ovplyvňuje aj napätie oxidu uhličitého. Oxid uhličitý znižuje schopnosť hemoglobínu viazať kyslík a podporuje disociáciu oxyhemoglobínu. Zvyšujúca sa teplota tiež znižuje schopnosť hemoglobínu viazať kyslík. Je známe, že teplota v tkanivách je vyššia ako v pľúcach. Všetky tieto stavy pomáhajú disociovať oxyhemoglobín, v dôsledku čoho krv uvoľňuje kyslík uvoľnený z chemickej zlúčeniny do tkanivového moku.

Vlastnosť hemoglobínu viazať kyslík je pre telo životne dôležitá. Niekedy ľudia zomierajú na nedostatok kyslíka v tele, obklopení najčistejším vzduchom. To sa môže stať človeku, ktorý sa ocitne v podmienkach nízky krvný tlak(vo vysokých nadmorských výškach), kde má riedka atmosféra veľmi nízky parciálny tlak kyslíka. 15. apríla 1875 balón Zenit, ktorý mal na palube troch balónov, dosiahol výšku 8000 m, keď balón pristál, zostal nažive iba jeden človek. Príčinou smrti bol prudký pokles parciálneho tlaku kyslíka vo vysokej nadmorskej výške. Vo vysokých nadmorských výškach (7-8 km) arteriálna krv vlastným spôsobom zloženie plynu približuje sa k žilovej; všetky tkanivá tela začínajú pociťovať akútny nedostatok kyslíka, čo vedie k vážnym následkom. Výstup do výšok nad 5000 m si zvyčajne vyžaduje použitie špeciálnych kyslíkových prístrojov.

Špeciálnym tréningom sa telo dokáže prispôsobiť nízkemu obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu. U trénovaného človeka sa prehlbuje dýchanie, zvyšuje sa počet červených krviniek v krvi v dôsledku ich zvýšenej tvorby v krvotvorných orgánoch a ich prísunu z krvného depa. Okrem toho sa zvyšujú kontrakcie srdca, čo vedie k zvýšeniu minútového objemu krvi.

Pre tréning sú široko používané tlakové komory.

Oxid uhličitý je prenášaný krvou vo forme chemických zlúčenín - hydrogenuhličitanov sodných a draselných. Väzba oxidu uhličitého a jeho uvoľňovanie do krvi závisí od jeho napätia v tkanivách a krvi.

Okrem toho sa krvný hemoglobín podieľa na prenose oxidu uhličitého. V tkanivových kapilárach vstupuje hemoglobín chemická zlúčenina s oxidom uhličitým. V pľúcach sa táto zlúčenina rozkladá a uvoľňuje oxid uhličitý. Asi 25-30% oxidu uhličitého uvoľneného v pľúcach je prenášaných hemoglobínom.

Hlavnými zložkami atmosférického vzduchu sú kyslík (asi 21%), dusík (78%), oxid uhličitý (0,03-0,04%), vodná para, inertné plyny, ozón, peroxid vodíka (asi 1%).

Kyslík je najviac komponent vzduchu. S jeho priamou účasťou sa v ľudskom a zvieracom tele vyskytujú všetky oxidačné procesy. V pokoji človek spotrebuje približne 350 ml kyslíka za minútu a pri ťažkej fyzickej práci sa množstvo spotrebovaného kyslíka niekoľkonásobne zvyšuje.

Vdychovaný vzduch obsahuje 20,7-20,9% kyslíka a vydychovaný vzduch obsahuje asi 15-16%. Telové tkanivá teda absorbujú asi 1/4 kyslíka prítomného vo vdychovanom vzduchu.

V atmosfére sa obsah kyslíka výrazne nemení. Rastliny absorbujú oxid uhličitý a jeho rozkladom asimilujú uhlík a uvoľňujú uvoľnený kyslík do atmosféry. Zdrojom tvorby kyslíka je aj fotochemický rozklad vodnej pary v horných vrstvách atmosféry pod vplyvom ultrafialové žiarenie slnko. Pri zabezpečovaní stáleho zloženia atmosférického vzduchu je dôležité aj premiešavanie prúdov vzduchu v spodných vrstvách atmosféry. Výnimkou sú hermeticky uzavreté miestnosti, kde v dôsledku dlhšieho pobytu osôb môže dôjsť k výraznému zníženiu obsahu kyslíka (ponorky, úkryty, pretlakové kabíny lietadiel a pod.).

Pre telo je dôležitý parciálny tlak kyslíka, a nie jeho absolútny obsah vo vdychovanom vzduchu. Je to spôsobené tým, že prechod kyslíka z alveolárneho vzduchu do krvi az krvi do tkanivovej tekutiny nastáva pod vplyvom rozdielov v parciálnom tlaku. Parciálny tlak kyslíka klesá so zvyšujúcou sa nadmorskou výškou (tab. 1).

Tabuľka 1. Parciálny tlak kyslíka v rôznych nadmorských výškach

Skvelá hodnota má využitie kyslíka na liečbu chorôb sprevádzaných kyslíkovým hladom (kyslíkové stany, inhalátory).

Oxid uhličitý. Obsah oxidu uhličitého v atmosfére je pomerne konštantný. Táto stálosť sa vysvetľuje jeho kolobehom v prírode. Napriek tomu, že procesy rozkladu a životnej aktivity tela sú sprevádzané uvoľňovaním oxidu uhličitého, nedochádza k výraznému zvýšeniu jeho obsahu v atmosfére, pretože oxid uhličitý je absorbovaný rastlinami. V tomto prípade sa uhlík používa na stavbu organických látok a kyslík vstupuje do atmosféry. Vydychovaný vzduch obsahuje až 4,4 % oxidu uhličitého.

Oxid uhličitý je fyziologický stimulant dýchacieho centra, preto sa pri umelom dýchaní pridáva do vzduchu v malých množstvách. IN veľké množstvá môže mať narkotické účinky a spôsobiť smrť.

Oxid uhličitý má aj hygienický význam. Na základe jeho obsahu posudzujú čistotu ovzdušia v obytných a verejné priestory(t. j. priestory, kde sa nachádzajú ľudia). Keď sa ľudia zhromažďujú v nedostatočne vetraných miestnostiach, súbežne s hromadením oxidu uhličitého vo vzduchu sa zvyšuje obsah iných splodín človeka, stúpa teplota vzduchu a zvyšuje sa jeho vlhkosť.

Zistilo sa, že ak obsah oxidu uhličitého vo vnútornom vzduchu prekročí 0,07 – 0,1 %, vzduch sa stáva zlý zápach a môže narušiť funkčný stav organizmu.

Paralelnosť zmien uvedených vlastností ovzdušia v obytných priestoroch a zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého, ako aj jednoduchosť stanovenia jeho obsahu umožňujú použiť tento ukazovateľ na hygienické hodnotenie kvality ovzdušia a účinnosť vetrania verejných priestorov.

Dusík a iné plyny. Dusík je hlavnou zložkou atmosférického vzduchu. V tele sa rozpúšťa v krvi a tkanivových tekutinách, ale nezúčastňuje sa chemických reakcií.

Teraz sa experimentálne zistilo, že za podmienok vysoký krvný tlak Dusík vo vzduchu spôsobuje u zvierat poruchu nervovosvalovej koordinácie, po ktorej nasleduje rozrušenie a narkotický stav. Podobné javy vedci pozorovali aj medzi potápačmi. Použitie helio-kyslíkovej zmesi na dýchanie potápačmi umožňuje zvýšiť hĺbku zostupu na 200 m bez výrazných príznakov intoxikácie.

Pri elektrických výbojoch blesku a pod vplyvom ultrafialových lúčov zo slnka sa vo vzduchu tvoria malé množstvá iných plynov. Hygienická hodnota je ich pomerne málo.

* Parciálny tlak plynu v zmesi plynov je tlak, ktorý by daný plyn vytvoril, keby zaberal celý objem zmesi.