Без цвета и запаха. Важнейший регулятор кровообращения и дыхания. Не токсичен. Без него не было бы сдобных булочек и приятно колких газированных напитков. Из этой статьи вы узнаете, что такое углекислый газ и как он влияет на организм человека...
Большинство из нас плохо помнят школьный курс физики и химии, но знают: газы невидимы и, как правило, неосязаемы, а потому коварны. Поэтому, прежде чем ответить на вопрос, вреден ли углекислый газ для организма, давайте вспомним, что он собой представляет.
Одеяло Земли
CO2 - двуокись углерода. Он же - углекислый газ, оксид углерода (IV) или угольный ангидрид. В нормальных условиях это бесцветный не имеющий запаха газ с кисловатым вкусом.
В условиях атмосферного давления двуокись углерода имеет два агрегатных состояния: газообразное (углекислый газ тяжелее воздуха, плохо растворяется в воде) и твёрдое (при –78 °С превращается в сухой лёд).
Углекислый газ - один из главных составляющих окружающей среды. Он содержится в воздухе и подземных минеральных водах, выделяется при дыхании человека и животных, участвует в фотосинтезе растений.
Двуокись углерода активно влияет на климат. Она регулирует теплообмен планеты: пропускает ультрафиолет и блокирует инфракрасное излучение. В связи с этим углекислый газ порой называют одеялом Земли.
O2 - энергия. CO2 - искра
Двуокись углерода сопровождает человека на протяжении всей жизни. Будучи естественным регулятором дыхания и кровообращения, углекислый газ является неотъемлемым компонентом обмена веществ.
Вдыхая около 30 литров кислорода в час, человек выделяет 20–25 литров углекислого газа.
Делая вдох, человек наполняет лёгкие кислородом. При этом в альвеолах (специальных «пузырьках» лёгких) происходит двусторонний обмен: кислород переходит в кровь, а углекислый газ выделяется из неё. Человек выдыхает. CO2 - один из конечных продуктов метаболизма. Говоря образно, кислород - это энергия, а углекислый газ - искра, разжигающая её.
Углекислый газ не менее важен для организма, чем кислород. Он является физиологическим стимулятором дыхания: влияет на кору головного мозга и стимулирует дыхательный центр. Сигналом для очередного вдоха служит не недостаток кислорода, а избыток углекислого газа. Ведь обмен веществ в клетках и тканях непрерывен, и нужно постоянно удалять его конечные продукты.
Кроме того, углекислый газ влияет на секрецию гормонов, активность ферментов и скорость биохимических процессов.
Равновесие газообмена
Углекислый газ не токсичен, не взрывоопасен и абсолютно безвреден для людей. Однако для нормальной жизнедеятельности крайне важен баланс двуокиси углерода и кислорода. Недостаток и избыток углекислого газа в организме приводит к гипокапнии и гиперкапнии соответственно.
Гипокапния - недостаток СО2 в крови. Возникает в результате глубокого учащённого дыхания, когда в организм поступает больше кислорода, чем нужно. Например, во время слишком интенсивных физических нагрузок. Последствия могут быть различными: от лёгкого головокружения до потери сознания.
Гиперкапния - избыток СО2 в крови. Человек вдыхает (вместе с кислородом, азотом, водяными парами и инертными газами) 0,04% углекислого газа, а выдыхает 4,4%. Если находиться в небольшом помещении с плохой вентиляцией, концентрация двуокиси углерода может превысить норму. Как следствие, может возникнуть головная боль, тошнота, сонливость. Но чаще всего гиперкапния сопутствует экстремальным ситуациям: неисправность дыхательного аппарата, задержка дыхания под водой и другим.
Таким образом, вопреки мнению большинства людей, углекислый газ в количествах, предусмотренных природой, необходим для жизни и здоровья человека. Кроме того, он нашёл широкое промышленное применение и приносит людям немало практической пользы.
Игристые пузырьки на службе поваров
СО2 используется во многих сферах. Но, пожалуй, наиболее востребован углекислый газ в пищевой промышленности и кулинарии.
Углекислый газ образуется в дрожжевом тесте под влиянием брожения. Именно его пузырьки разрыхляют тесто, делая его воздушным и увеличивая его объём.
С помощью углекислого газа делают различные освежающие напитки: квас, минеральную воду и другие любимые детьми и взрослыми газировки. Эти напитки пользуются популярностью у миллионов потребителей во всём мире во многом из-за игристых пузырьков, которые так забавно лопаются в бокале и так приятно «колют» в носу.
Может ли углекислый газ, содержащийся в газированных напитках, способствовать гиперкапнии или нанести любой другой вред здоровому организму? Конечно, нет!
Во-первых, углекислый газ, который используется при приготовлении газированных напитков, специально подготовлен для применения в пищевой промышленности. В тех количествах, в которых он содержится в газировках, он абсолютно безвреден для организма здоровых людей.
Во-вторых, большая часть углекислого газа улетучивается сразу после откупоривания бутылки. Оставшиеся пузырьки «испаряются» в процессе питья, оставляя после себя лишь характерное шипение. В итоге в организм попадает ничтожно малое количество углекислого газа.
«Тогда почему врачи порой запрещают пить газированные напитки?» - спросите вы. По мнению кандидата медицинских наук, врача-гастроэнтеролога Алёны Александровны Тяжевой, это связано с тем, что существует ряд заболеваний желудочно-кишечного тракта, при которых предписывается специальная строгая диета. В список противопоказаний попадают не только напитки, содержащие газ, но и многие продукты питания. Здоровый же человек без проблем может включить в свой рацион умеренное количество газированных напитков и время от времени позволять себе стаканчик той же колы.
Вывод
Углекислый газ необходим для поддержания жизни как планеты, так и отдельно взятого организма. СО2 влияет на климат, являясь своеобразным одеялом. Без него невозможен метаболизм: с углекислым газом из организма выходят продукты обмена. А ещё это незаменимый компонент любимых всеми газированных напитков. Именно углекислый газ создаёт игривые пузырьки, щекочущие в носу. При этом для здорового человека он абсолютно безопасен.
Начну с того, что здоровье зависит от энергии, которая проходит по телу. От того, насколько свободно движется энергия по энергоканалам. А свобода зависит от состояния нашей психики. Об этом говорят многие целители, дают самые разные системы оздоровления, и, вот что интересно, все системы действуют, оздоравливают. Их объединяет одно обстоятельство - хочешь исцелиться, работай над собой. Целители открывают дверь, но войти должен каждый самостоятельно.
Но я о другом целители хочу рассказать, который даже ленивых лечит. Его зовут Константин Павлович Бутейко. Он утверждает, что нам полезен углекислый газ, что повышенное содержание углекислого газа в воздухе, которым дышит больной, может излечить от 150 болезней. Я ему верю лишь потому, что проверила на себе. Начну по порядку.
Сам Бутейко рассказывает, что первые мысли по этому поводу у него появились, когда он учился на 3 курсе мединститута (МГУ):
- Проходили практику по терапии. Я заметил, как больные, вынужденные глубоко дышать во время прослушивания лёгких, получают резкое ухудшение состояния: головокружения, приступы астмы, стенокардия вплоть до обморока, остановки дыхания и судороги. Особенно поразительно было, когда я обследовал своего первого больного, и, как дотошный студент, тщательно выслушивал его лёгкие. При этом больной обязан глубоко дышать. И вот, через несколько минут этот больной, спортсмен-тяжеловес, упал «как подстреленный». Я бросился к нему - это был бездыханный труп: бледность, заострённые черты лица. . . Впечатление, что человек умер! Это случилось так быстро, ведь я его выслушивал 2-3 минуты, не больше. Я выскочил в коридор и закричал, что умирает здоровый человек. «У нас и больные не умирают!» - спокойно заметила врач и заглянула в палату. «Это ты его «задышал». В это время больной чуть посинел, сделал вдох, второй, приоткрыл глаза, приподнялся и спросил: «Что со мной случилось?» Я не мог ответить!.
Далее ассистент объяснил, что это произошло от глубокого дыхания, которое перенасытило организм кислородом и довело человека до обморока. Бутейко возмутился и стал доказывать, что глубокое дыхание не может быть вредным, так как при этом увеличивается содержание кислорода в нашем организме. Не получив толкового объяснения он начал поиски в литературе и сам исследовал этот вопрос, создавая собственные опыты.
Он нашёл, ещё в 1949 году было известно, что глубокое дыхание действует на организм отрицательно!!!
Во-первых
- ГЛУБОКОЕ ДЫХАНИЕ НЕ УВЕЛИЧИВАЕТ СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ. Вот это да!
Во-вторых
- глубокое дыхание удаляет углекислоту и уменьшает её содержание в лёгких, крови и в тканях. Ну вот, возможно этим и полезно глубокое дыхание. Однако низкое содержание углекислоты приводит к возбуждению нервной системы. Это приводит к бессоннице, раздражительности, ухудшению памяти. Любое нарушение работы нервной системы приводит к завихрениям энергетического потока в энергоканалах. Это создаёт пробку, течение жизнетока нарушается, что приводит к болезни.
Далее говорит сам Бутейко:
- На уровне тела уменьшение углекислоты вызывает уменьшение концентрации РН (водородных ионов) в крови, сдвигает реакцию в щелочную сторону, потому что раствор углекислого газа является слабой кислотой. А это неизбежно ведёт к нарушению обмена веществ. Обмен веществ - основа жизни. Основа нарушена, следовательно жизнь идёт на убыль
Если проще, то оказалось, что без углекислого газа кровь не насыщается кислородом. Сколько бы в лёгких кислорода не было, при недостатке углекислоты кислород в кровь не попадает.
Насыщение крови кислородом - это главное предназначение йоговских осанн и праноямы. Каждая поза (осанна) рекомендуется при той или иной болезни. Заболело горло - сделай позу льва, для почек хороша поза кузнечика и т.д.
Выяснилось, что вред глубокого дыхания связан с потерей углекислоты. Если резко уменьшить углекислоту в лёгких, наступает паралич всех функций обмена веществ и гибель клеток организма. Такой смертью погибло немало лабораторных мышек (светлая им память). А если немного уменьшить - как это бывает при глубоком дыхании - последствия будут мягче, но иммунные силы организма ослабеют. Глубокодышащие начинают реагировать на любую инфекцию, болеют частыми простудами, могут подхватить туберкулёз, ревматизм, гайморит, тонзелит, астму... Бутейко перечисляет 150 видов болезней, которые он так и назвал: болезни глубокого дыхания.
Исторические факты
Итак, глубокое дыхание выхолащивает углекислоту и это приводит к потере кислорода в крови, что влечёт за собой заболевания. Но почему учёные решили, что углекислый газ - яд для нашего организма?
Да потому что, рассматривая развитие Земли от начала зарождения жизни, было понятно, что именно кислород дал возможность появиться такому большому количеству животных. Славу поём кислороду. Атмосфера планеты изначально была насыщена углекислотой и другими недоокисленными продуктами. Кислород практически отсутствовал, но появились растения и стали поглощать СО2 и отдавать кислород.
Тимирязев установил, что растения питаются углекислым газом из воздуха, присоединяя воду в реакции фотосинтеза, выбрасывают кислород, как отброс. Состав атмосферы стал меняться, зародились животные. Животные питаются растениями, которые в свою очередь, питаются углекислотой. Получается, что основной источник жизни на Земле - это углекислота. Похоже, что и долголетие кавказцев связано с меньшим количеством кислорода на высоте. Содержание кислорода в современной атмосфере 21% на уровне моря, а в горах - 15% на уровне 3-4 километра. Бутейко пишет, что 10-15% кислорода в атмосфере оптимально для наших клеток. Не тому славу поём.
Ещё один факт в пользу углекислоты, связанный с исторической потерей её в атмосфере. В библейские времена люди жили гораздо дольше, об этом свидетельствует библия. Срок жизни тогда переваливал за 900.
Итак, углекислота нам не яд, а ценнейший источник жизни. Но большой избыток углекислоты вреден, как и избыток любого другого вещества. Во всём нужна норма. Однако, если слегка повысить содержание углекислоты во вдыхаемом воздухе, получается интересное явление: крепнет иммунная система, развивается сверхвыносливость, нервная система восстанавливается, болезни уходят.
Бутейко продолжает:
- «Холден ещё в сороковых годах 20го века установил, что организм регулирует уровень СО2 с точностью до 0,1% («порог регуляции СО2»). Раз с такой точностью осуществляется дозировка, значит углекислота очень важна для нашего организма. Для сравнения, только когда кислород уменьшается на 5% в лёгких, организм начинает его выравнивать. А на повышение кислорода организм никак не реагирует, так как не встречал такой аномалии на своём историческом пути.
Наш организм умеет самовостанавливаться. Многие симптомы заболеваний и есть включение этого механизма. Самый простой пример - это повышение температуры тела при простуде. Бутейко рассматривает, как защищается наш организм от глубокого дыхания, от потери углекислого газа в организме:
- Спазмы - сужение клапанов, выделение углекислоты.
- Снижение давления. От глубокого дыхания через 1-3 минуты развивается гипотония, падает давление, создается коллапс, наступает шок.
- Увеличение продукции холестерина вне зависимости от питания. Холестерин - биологический продукт, обладающий изоляционными свойствами. Он изолирует нервные волокна, клетки, оболочки сосудов от различных влияний, защищает организм от потери углекислоты. Довольно часто холестерин откладывается на веках (жёлтые пятна, бляшки). До сих пор их удаляли хирургическим путём, потому что сами они никогда не исчезали, только увеличивались. А в процессе уменьшения дыхания, эти бляшки рассасывались на наших глазах в течение 2-3 недель! Схожий процесс происходит и в сосудах. Процесс этот обратим однозначно.
- При потере СО2 усиливается секреция слизистых , усиливается проницаемость клеток, это приводит к отёкам, появлению мешков под глазами, одутловатости лица, хроническому насморку, отделению мокроты, усилению секреции в желудке. Все слизистые начинают пропускать свои «секреты». Отсюда понятно, что мокрота для астматиков и лёгочных больных полезна. Её нельзя откашливать, потому что она защищает лёгкие от выделения углекислоты.
- Гиперфункция щитовидной железы (усиливающей обмен веществ) тоже может развиваться от глубокого дыхания.
- Склероз сосудов, бронхов и легких является защитной реакцией от выделения углекислоты. Склероз - уплотнение ткани, защищающее её от ядовитой внешней среды. В этом его роль, его биологический смысл.
Вот краткий перечень защитных реакций организма от потери СО2. Переходя какую-то свою норму, они становятся реакцией повреждения; создают свою симптоматику глубокого дыхания и болезни. Спазм бронхов или сосудов уменьшает приток кислорода к тканям и вызывает кислородное голодание. Это истинное действие глубокого дыхания.
Чем глубже дыхание, тем меньше кислорода попадает в ткани мозга, сердца и почек из-за спазма сосудов и бронхов.
Спазм бронхов и сосудов наступает чтобы уменьшить выделение углекислоты, но этим же каналом движется кислород! Следовательно автоматически уменьшается приток кислорода. Поэтому глубокодышащие страдают вдвойне - у них нет ни углекислоты, ни кислорода! Эти два вещества совершенно разного действия. Углекислота - источник жизни и регенератор функции организма, а кислород - энергетик.
Глубокое дыхание уменьшает содержание углекислоты в организме и уменьшает содержание кислорода. Поэтому, чем меньше глубина дыхания, тем больше кислорода попадает в организм. Этот закон хорошо отражен в докторской диссертации Коваленко Игоря Александровича, защищённой в 1967 году в институте Парина. Он показывает эти зависимости на примере животных. Кстати, эта работа из университетской библиотеки исчезла, но можно почитать автореферат - говорит Бутейко.
И продолжает:
- Из-за глубокого дыхания формируется множество болезненных процессов, которые не имели ни теоретического обоснования, ни практического лечения! К сожалению, и это признают многие крупные медики, сейчас медицина по множеству заболеваний зашла в тупик. . . Фактически ничего не может вылечить! - это врач, медик говорит - астма неизлечима - это же говорят больному прямо в лицо! Гипертония практически неизлечима, язва желудка неизлечима, экзема навсегда, даже хронический насморк не могут вылечить. Все эти неизлечимые болезни возникают от глубокого дыхания. А больного учат ещё глубже дышать, усугубляя болезнь. Если глубину дыхания уменьшать, то приступ асатмы или хронического насморка может закончиться в тот же момент, потому что реакции о которых я говорил, происходят в течении 3-5 минут, а улучшение начинается уже через 10-20 секунд. Это мгновенные реакции.
На морозе разогреть руки, нос проще простого - уменьшить дыхание. Сосуды расширятся, и вы тут же согреетесь! Вы испуганы, возбуждены, вас бьёт нервная дрожь - затормозите дыхание и через 1-2 минуты наступит успокоение. Понимая эти механизмы, можно управлять собственным организмом!
Бессонница бывает у тех, кто глубоко надышался перед сном, в силу разных причин. Затормозив дыхание можно легко и спокойно уснуть за считанные минуты. Почему так просто? Дыхание - основная функция организма, изменение которой уже в течение 20-30 секунд влияет на весь организм, на все органы и системы.
Не все болезни от глубокого дыхания.
Возникла проблема - проверить, какая часть больных астмой, гипертонией и стенокардией страдают от глубокого дыхания. Как потом выяснилось 95%! Как можно сказать, что больной болел от глубокого дыхания? Вылечился, значит болел от глубокого дыхания.
Каков же принцип предупреждения и лечения болезней глубокого дыхания?
Не дать понизиться углекислоте в организме, держать её на уровне. Понизилась - поднять до нормы. Этим предупредим и вылечим болезнь!!!
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
Из с. 149. 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.
