Không khí trong khí quyển là hỗn hợp của nhiều loại khí khác nhau. Nó chứa các thành phần không đổi của khí quyển (oxy, nitơ, carbon dioxide), khí trơ(argon, heli, neon, krypton, hydro, xenon, radon), không số lượng lớn ozone, oxit nitơ, metan, iốt, hơi nước, cũng như với số lượng khác nhau tạp chất khác nhau nguồn gốc tự nhiên và ô nhiễm do hoạt động sản xuất người.
Oxy (O2) là thành phần quan trọng nhất của không khí đối với con người. Nó là cần thiết cho việc thực hiện các quá trình oxy hóa trong cơ thể. TRONG không khí trong khí quyển hàm lượng oxy là 20,95%, trong không khí mà một người thở ra - 15,4-16%. Giảm nó trong không khí trong khí quyển xuống 13-15% dẫn đến sự gián đoạn chức năng sinh lý, và lên tới 7-8% - tử vong.
Nitơ (N) - là chất chính phần không thể thiếu không khí khí quyển. Không khí mà một người hít vào và thở ra có chứa lượng nitơ xấp xỉ nhau - 78,97-79,2%. Vai trò sinh học Lợi ích chính của nitơ là nó là chất pha loãng oxy, vì oxy nguyên chất không thể tồn tại sự sống. Khi hàm lượng nitơ tăng lên 93% thì cái chết xảy ra.
Carbon dioxide (carbon dioxide), CO2, là chất điều hòa sinh lý của hô hấp. Hàm lượng trong không khí sạch là 0,03%, trong hơi thở của con người - 3%.
Việc giảm nồng độ CO2 trong không khí hít vào không gây nguy hiểm vì mức độ cần thiết trong máu được duy trì cơ chế điều tiết do được giải phóng trong quá trình trao đổi chất.
Nội dung tăng lên khí cacbonic trong không khí hít vào lên tới 0,2% khiến một người cảm thấy không khỏe, ở mức 3-4%, trạng thái phấn khích được quan sát thấy, đau đầu, ù tai, đánh trống ngực, mạch chậm và ở mức 8% xảy ra ngộ độc nặng, bất tỉnh và tử vong.
Vì gần đây Nồng độ carbon dioxide trong không khí của các thành phố công nghiệp đang gia tăng do ô nhiễm không khí nghiêm trọng do các sản phẩm đốt nhiên liệu. Sự gia tăng CO2 trong không khí trong khí quyển dẫn đến sự xuất hiện của sương mù độc hại và “ hiệu ứng nhà kính"liên quan đến việc giữ lại carbon dioxide bức xạ nhiệtđất.
Tăng hàm lượng CO2 vượt mức định mức được thiết lập cho thấy sự suy thoái chung điều kiện vệ sinh không khí, bởi vì cùng với carbon dioxide, chất khác chất độc hại, chế độ ion hóa có thể xấu đi, ô nhiễm bụi và vi khuẩn có thể tăng lên.
Ozon (O3). Số lượng chính của nó được quan sát thấy ở mức 20-30 km tính từ bề mặt Trái đất. Các lớp bề mặt của khí quyển chứa một lượng ozone không đáng kể - không quá 0,000001 mg/l. Ozone bảo vệ các sinh vật sống trên trái đất khỏi tác hại của bức xạ cực tím sóng ngắn, đồng thời hấp thụ bức xạ hồng ngoại sóng dài phát ra từ Trái đất, bảo vệ nó khỏi bị làm mát quá mức. Ozone có đặc tính oxy hóa nên nồng độ của nó trong không khí đô thị bị ô nhiễm thấp hơn ở khu vực nông thôn. Về vấn đề này, ozone được coi là một chỉ số về độ tinh khiết của không khí. Tuy nhiên, gần đây người ta đã xác định rằng ozon được hình thành do các phản ứng quang hóa trong quá trình hình thành sương mù, do đó việc phát hiện ozon trong không khí trong khí quyển các thành phố lớnđược coi là dấu hiệu cho thấy sự ô nhiễm của nó.
Khí trơ không có ý nghĩa vệ sinh và sinh lý rõ rệt.
Hoạt động kinh tế và sản xuất của con người là nguồn gây ô nhiễm không khí do nhiều nguyên nhân khác nhau tạp chất khí và các hạt lơ lửng. Hàm lượng các chất có hại trong khí quyển và không khí trong nhà tăng lên có ảnh hưởng xấu đến cơ thể con người. Về vấn đề này, nhiệm vụ vệ sinh quan trọng nhất là tiêu chuẩn hóa hàm lượng cho phép của chúng trong không khí.
Tình trạng vệ sinh và vệ sinh của không khí thường được đánh giá bằng nồng độ tối đa cho phép (MPC) của các chất có hại trong không khí của khu vực làm việc.
Nồng độ tối đa cho phép của các chất có hại trong không khí của khu vực làm việc là nồng độ mà trong thời gian làm việc 8 giờ hàng ngày nhưng không quá 41 giờ một tuần trong suốt thời gian làm việc không gây ra bệnh tật hoặc ảnh hưởng xấu đến sức khỏe. của thế hệ hiện tại và các thế hệ tiếp theo. Nồng độ trung bình hàng ngày và nồng độ tối đa cho phép một lần tối đa được thiết lập (có hiệu lực trong tối đa 30 phút trong không khí của khu vực làm việc). Nồng độ tối đa cho phép của cùng một chất có thể khác nhau tùy thuộc vào thời gian tiếp xúc với con người.
Trong các nhà máy thực phẩm, nguyên nhân chính gây ô nhiễm không khí là chất độc hạiđang vi phạm quy trình công nghệ Và tình huống khẩn cấp(nước thải, thông gió, v.v.).
Các mối nguy hiểm về vệ sinh trong không khí trong nhà bao gồm carbon monoxide, amoniac, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, bụi, v.v., cũng như ô nhiễm không khí do vi sinh vật.
Carbon monoxide (CO) là một loại khí không mùi và không màu xâm nhập vào không khí dưới dạng sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn chất lỏng và nhiên liệu rắn. Anh ấy gọi ngộ độc cấp tínhở nồng độ trong không khí 220-500 mg/m3 và ngộ độc mãn tính- khi hít liên tục, nồng độ là 20-30 mg/m3. Nồng độ carbon monoxide tối đa trung bình hàng ngày trong không khí trong khí quyển là 1 mg/m3, trong không khí của khu vực làm việc - từ 20 đến 200 mg/m3 (tùy thuộc vào thời gian làm việc).
Sulphur dioxide (S02) là tạp chất phổ biến nhất trong không khí trong khí quyển, vì lưu huỳnh có trong nhiều loại nhiên liệu. Khí này có tác dụng độc hại nói chung và gây ra các bệnh về đường hô hấp. Tác dụng kích thích của khí được phát hiện khi nồng độ của nó trong không khí vượt quá 20 mg/m3. Trong không khí trong khí quyển, nồng độ sulfur dioxide tối đa trung bình hàng ngày là 0,05 mg/m3, trong không khí của khu vực làm việc - 10 mg/m3.
Hydrogen sulfide (H2S) - thường đi vào không khí trong khí quyển cùng với chất thải từ các nhà máy hóa chất, lọc dầu và luyện kim, đồng thời cũng được hình thành và có thể gây ô nhiễm không khí trong nhà do chất thải thực phẩm và các sản phẩm protein thối rữa. Hydro sunfua có tác dụng độc hại nói chung và gây ra khó chịuở người ở nồng độ 0,04-0,12 mg/m3 và nồng độ trên 1000 mg/m3 có thể gây tử vong. Trong không khí khí quyển, nồng độ hydro sunfua tối đa trung bình hàng ngày là 0,008 mg/m3, trong không khí của khu vực làm việc - lên tới 10 mg/m3.
Amoniac (NH3) - tích tụ trong không khí của không gian kín trong quá trình thối rữa các sản phẩm protein, trục trặc đơn vị làm lạnh với khả năng làm mát bằng amoniac, trong trường hợp xảy ra tai nạn công trình thoát nước v.v. Độc hại cho cơ thể.
Acrolein là sản phẩm của quá trình phân hủy chất béo trong quá trình xử lý nhiệt và có thể gây ra điều kiện sản xuất bệnh dị ứng. MPC trong khu vực làm việc- 0,2 mg/m3.
Hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) - mối liên hệ của chúng với sự phát triển của các khối u ác tính đã được ghi nhận. Phổ biến nhất và hoạt động mạnh nhất trong số đó là 3-4-benzo(a)pyrene, chất này được giải phóng khi nhiên liệu bị đốt cháy: than đá, dầu, xăng, gas. Số lượng tối đa 3-4-benz(a)pyrene được giải phóng khi đốt than, rất ít - khi đốt khí. Trong các nhà máy chế biến thực phẩm, PAH có thể là nguồn gây ô nhiễm không khí. sử dụng lâu dài chất béo quá nóng. Nồng độ tuần hoàn tối đa trung bình cho phép hàng ngày hydrocacbon thơm trong không khí trong khí quyển không được vượt quá 0,001 mg/m3.
Tạp chất cơ học - bụi, hạt đất, khói, tro, bồ hóng. Mức độ bụi tăng lên do cảnh quan không đủ, đường vào kém, việc thu gom và loại bỏ chất thải sản xuất bị gián đoạn, cũng như vi phạm chế độ vệ sinh (giặt khô hoặc giặt ướt không thường xuyên, v.v.). Ngoài ra, độ bụi của cơ sở ngày càng tăng do các vi phạm trong thiết kế và vận hành hệ thống thông gió, các giải pháp quy hoạch (ví dụ: kho chứa rau không đủ cách ly với xưởng sản xuất, v.v.).
Tác động của bụi đến con người phụ thuộc vào kích thước của hạt bụi và trọng lượng riêng. Những hạt bụi nguy hiểm nhất đối với con người là những hạt có đường kính dưới 1 micron, bởi... chúng dễ dàng xâm nhập vào phổi và có thể gây ra bệnh mãn tính (bệnh bụi phổi). Bụi chứa hỗn hợp các hợp chất hóa học độc hại có tác dụng gây độc cho cơ thể.
Nồng độ tối đa cho phép của bồ hóng và bồ hóng được tiêu chuẩn hóa nghiêm ngặt do hàm lượng hydrocarbon gây ung thư (PAHs): nồng độ tối đa trung bình hàng ngày của bồ hóng là 0,05 mg/m3.
Trong các cửa hàng bánh kẹo công suất cao Không khí có thể bị bụi đường và bụi bột mì. Bụi bột ở dạng khí dung có thể gây kích ứng đường hô hấp, cũng như các bệnh dị ứng. Nồng độ bụi bột tối đa cho phép tại khu vực làm việc không được vượt quá 6 mg/m3. Trong giới hạn này (2-6 mg/m3), nồng độ tối đa cho phép của các loại bụi thực vật khác chứa không quá 0,2% hợp chất silicon được quy định.
Hơi thở là một dấu hiệu thiết yếu của sự sống. Chúng ta thở liên tục từ khi sinh ra cho đến khi chết. Chúng ta thở ngày và đêm trong giấc ngủ sâu, khi khỏe mạnh và bệnh tật.
Trong cơ thể con người và động vật, lượng oxy dự trữ có hạn. Vì vậy, cơ thể cần được cung cấp oxy liên tục từ môi trường. Carbon dioxide cũng phải được loại bỏ liên tục và liên tục khỏi cơ thể, chất này luôn được hình thành trong quá trình trao đổi chất và là hợp chất độc hại với số lượng lớn.
Hít thở là một quá trình phức tạp, liên tục, do đó thành phần khí của máu được cập nhật liên tục. Đây là bản chất của nó.
Cơ thể con người chỉ có thể hoạt động bình thường nếu được bổ sung năng lượng, năng lượng được tiêu thụ liên tục. Cơ thể nhận năng lượng thông qua quá trình oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp - protein, chất béo, carbohydrate. Đồng thời, năng lượng hóa học tiềm ẩn được giải phóng, là nguồn hoạt động sống còn của tế bào cơ thể, sự phát triển và tăng trưởng của chúng. Vì vậy, tầm quan trọng của hơi thở là duy trì mức độ tối ưu của quá trình oxy hóa khử trong cơ thể.
Trong quá trình thở, người ta thường phân biệt ba phần: bên ngoài, hoặc phổi, hô hấp, vận chuyển khí bằng máu và bên trong, hoặc mô, hô hấp.
Hô hấp bên ngoài là sự trao đổi khí giữa cơ thể và không khí trong khí quyển xung quanh. Hô hấp bên ngoài có thể được chia thành hai giai đoạn - trao đổi khí giữa không khí khí quyển và phế nang và trao đổi khí giữa máu của mao mạch phổi và không khí phế nang. Hô hấp bên ngoài được thực hiện do hoạt động của bộ máy hô hấp bên ngoài.
Bộ máy hô hấp bên ngoài bao gồm đường hô hấp, phổi, màng phổi, khung và cơ ngực và cơ hoành. Chức năng chính của bộ máy hô hấp bên ngoài là cung cấp oxy cho cơ thể và giải phóng lượng carbon dioxide dư thừa. Trạng thái chức năng của bộ máy hô hấp bên ngoài có thể được đánh giá bằng nhịp điệu, độ sâu, tần số thở, kích thước thể tích phổi, các chỉ số hấp thụ oxy và giải phóng carbon dioxide, v.v.
Việc vận chuyển khí được thực hiện bằng máu. Nó được tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất riêng phần (sức căng) của các khí dọc theo đường đi của chúng: oxy từ phổi đến các mô, carbon dioxide từ tế bào đến phổi.
Hô hấp bên trong hoặc mô cũng có thể được chia thành hai giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là sự trao đổi khí giữa máu và mô. Thứ hai là việc tiêu thụ oxy của tế bào và giải phóng carbon dioxide (hô hấp tế bào).
Thành phần của không khí hít vào, thở ra và phế nang
Một người hít thở không khí trong khí quyển có thành phần sau: 20,94% oxy, 0,03% carbon dioxide, 79,03% nitơ. Không khí thở ra chứa 16,3% oxy, 4% carbon dioxide và 79,7% nitơ.
Thành phần của không khí thở ra không cố định và phụ thuộc vào cường độ trao đổi chất, cũng như tần số và độ sâu của hơi thở. Ngay khi bạn nín thở hoặc thực hiện một số động tác thở sâu, thành phần của không khí thở ra sẽ thay đổi.
So sánh thành phần của không khí hít vào và thở ra là bằng chứng về sự tồn tại của hô hấp bên ngoài.
Không khí phế nang có thành phần khác với không khí trong khí quyển, điều này khá tự nhiên. Trong phế nang, khí được trao đổi giữa không khí và máu, trong khi oxy khuếch tán vào máu và carbon dioxide khuếch tán ra khỏi máu. Kết quả là hàm lượng oxy trong không khí phế nang giảm mạnh và lượng carbon dioxide tăng lên. Tỷ lệ khí riêng lẻ trong không khí phế nang: 14,2-14,6% oxy, 5,2-5,7% carbon dioxide, 79,7-80% nitơ. Không khí phế nang có thành phần khác với không khí thở ra. Điều này được giải thích là do không khí thở ra có chứa hỗn hợp khí từ phế nang và không gian có hại.
Ý nghĩa của hơi thở
Hơi thở là quan trọng quá trình cần thiết trao đổi khí liên tục giữa cơ thể và môi trường môi trường bên ngoài. Trong quá trình thở, con người hấp thụ oxy từ môi trường và thải ra carbon dioxide.
Hầu hết mọi thứ phản ứng phức tạp Sự biến đổi các chất trong cơ thể xảy ra sự tham gia bắt buộcôxy. Không có oxy, quá trình trao đổi chất là không thể và việc cung cấp oxy liên tục là cần thiết để duy trì sự sống. Trong tế bào và mô, do quá trình trao đổi chất, carbon dioxide được hình thành, chất này phải được loại bỏ khỏi cơ thể. Sự tích tụ một lượng đáng kể carbon dioxide bên trong cơ thể là nguy hiểm. Carbon dioxide được máu đưa đến các cơ quan hô hấp và thở ra. Oxy đi vào cơ quan hô hấp trong quá trình hít vào sẽ khuếch tán vào máu và được máu đưa đến các cơ quan và mô.
Không có nguồn dự trữ oxy trong cơ thể con người và động vật, do đó việc cung cấp oxy liên tục vào cơ thể là điều cần thiết. Nếu một người, trong những trường hợp cần thiết, có thể sống mà không cần ăn trong hơn một tháng, không có nước trong tối đa 10 ngày, thì khi thiếu oxy, những thay đổi không thể đảo ngược sẽ xảy ra trong vòng 5 - 7 phút.
Thành phần của không khí hít vào, thở ra và phế nang
Bằng cách luân phiên hít vào và thở ra, một người thông khí cho phổi, duy trì thành phần khí tương đối ổn định trong các túi phổi (phế nang). Một người hít thở không khí trong khí quyển có hàm lượng oxy cao (20,9%) và hàm lượng carbon dioxide thấp (0,03%) và thở ra không khí trong đó có 16,3% oxy và 4% carbon dioxide (Bảng 8).
Thành phần của không khí phế nang khác biệt đáng kể so với thành phần của không khí hít vào trong khí quyển. Nó chứa ít oxy hơn (14,2%) và số lượng lớn carbon dioxide (5,2%).
Nitơ và khí trơ tạo nên không khí không tham gia vào quá trình hô hấp và hàm lượng của chúng trong không khí hít vào, thở ra và phế nang gần như giống nhau.
Tại sao không khí thở ra chứa nhiều oxy hơn không khí phế nang? Điều này được giải thích là do khi bạn thở ra, không khí trong cơ quan hô hấp, trong đường thở, được trộn lẫn với không khí phế nang.
Áp suất riêng phần và sức căng của khí
Trong phổi, oxy từ không khí phế nang đi vào máu và carbon dioxide từ máu đi vào phổi. Sự chuyển đổi khí từ không khí sang lỏng và từ lỏng sang không khí xảy ra do sự chênh lệch áp suất riêng phần của các khí này trong không khí và chất lỏng. Áp suất riêng phần là phần của áp suất tổng chiếm tỷ lệ của một lượng khí nhất định trong hỗn hợp khí. Càng cao phần trăm khí trong hỗn hợp thì áp suất riêng phần của nó càng cao. Không khí trong khí quyển, như đã biết, là hỗn hợp các loại khí. Áp suất không khí 760 mm Hg. Nghệ thuật. Áp suất riêng phần của oxy trong không khí trong khí quyển là 20,94% của 760 mm, tức là 159 mm; nitơ - 79,03% của 760 mm, tức là khoảng 600 mm; Có rất ít carbon dioxide trong không khí trong khí quyển - 0,03%, do đó áp suất riêng phần của nó là 0,03% của 760 mm - 0,2 mm Hg. Nghệ thuật.
Đối với các chất khí hòa tan trong chất lỏng, thuật ngữ “điện áp” được sử dụng, tương ứng với thuật ngữ “áp suất riêng phần” được sử dụng cho các khí tự do. Độ căng của khí được biểu thị bằng đơn vị giống như áp suất (mmHg). Nếu áp suất riêng phần của khí trong môi trường cao hơn điện áp của khí này trong chất lỏng thì khí hòa tan trong chất lỏng.
Áp suất riêng phần của oxy trong không khí phế nang là 100-105 mm Hg. Nghệ thuật., Và trong máu chảy đến phổi, áp lực oxy trung bình là 60 mm Hg. Nghệ thuật., do đó, trong phổi, oxy từ không khí phế nang đi vào máu.
Sự chuyển động của chất khí xảy ra theo quy luật khuếch tán, theo đó khí lan từ môi trường có áp suất riêng phần cao sang môi trường có áp suất thấp hơn.
Trao đổi khí ở phổi
Sự chuyển oxy từ không khí phế nang vào máu trong phổi và dòng carbon dioxide từ máu vào phổi tuân theo các định luật mô tả ở trên.
Nhờ công trình của nhà sinh lý học vĩ đại người Nga Ivan Mikhailovich Sechenov, người ta đã có thể nghiên cứu thành phần khí của máu cũng như các điều kiện trao đổi khí ở phổi và các mô.
Trao đổi khí ở phổi xảy ra giữa không khí phế nang và máu bằng cơ chế khuếch tán. Các phế nang của phổi được đan xen với một mạng lưới mao mạch dày đặc. Thành phế nang và mao mạch rất mỏng tạo điều kiện cho khí từ phổi xâm nhập vào máu và ngược lại. Sự trao đổi khí phụ thuộc vào kích thước bề mặt mà qua đó khí khuếch tán và sự chênh lệch áp suất riêng phần (sức căng) của khí khuếch tán. Với một hơi thở sâu, phế nang căng ra và bề mặt của chúng đạt tới 100-105 m2. Diện tích bề mặt của các mao mạch trong phổi cũng lớn. Có và có sự khác biệt vừa đủ giữa áp suất riêng phần của khí trong không khí phế nang và sức căng của các khí này trong máu tĩnh mạch (Bảng 9).
Từ Bảng 9 cho thấy sự khác biệt giữa sức căng của khí trong máu tĩnh mạch và áp suất riêng phần của chúng trong không khí phế nang là 110 - 40 = 70 mm Hg đối với oxy. Art., và đối với carbon dioxide 47 - 40 = 7 mm Hg. Nghệ thuật.
Bằng thực nghiệm, có thể xác định được điều đó với sự chênh lệch áp suất oxy là 1 mm Hg. Nghệ thuật. ở người trưởng thành khi nghỉ ngơi, 25-60 ml oxy có thể vào máu trong 1 phút. Một người khi nghỉ ngơi cần khoảng 25-30 ml oxy mỗi phút. Do đó, chênh lệch áp suất oxy là 70 mmHg. st, đủ để cung cấp oxy cho cơ thể ở mức điều kiện khác nhau hoạt động của nó: khi công việc thể chất, bài tập thể thao, v.v.
Tốc độ khuếch tán carbon dioxide từ máu lớn hơn 25 lần so với oxy, do đó chênh lệch áp suất là 7 mm Hg. Nghệ thuật., carbon dioxide có thời gian để được giải phóng khỏi máu.
Vận chuyển khí bằng máu
Máu mang oxy và carbon dioxide. Trong máu, cũng như trong bất kỳ chất lỏng nào, khí có thể ở hai trạng thái: hòa tan về mặt vật lý và liên kết hóa học. Cả oxy và carbon dioxide đều hòa tan với số lượng rất nhỏ trong huyết tương. Hầu hết oxy và carbon dioxide được vận chuyển ở dạng liên kết hóa học.
Chất vận chuyển oxy chính là huyết sắc tố trong máu. 1 g huyết sắc tố liên kết với 1,34 ml oxy. Hemoglobin có khả năng kết hợp với oxy để tạo thành oxyhemoglobin. Áp suất riêng phần của oxy càng cao thì càng có nhiều oxyhemoglobin được hình thành. Trong không khí phế nang, áp suất riêng phần của oxy là 100-110 mm Hg. Nghệ thuật. Trong điều kiện như vậy, 97% huyết sắc tố trong máu liên kết với oxy. Máu mang oxy đến các mô dưới dạng oxyhemoglobin. Ở đây, áp suất riêng phần của oxy thấp và oxyhemoglobin - một hợp chất dễ vỡ - giải phóng oxy để các mô sử dụng. Sự liên kết oxy của huyết sắc tố cũng bị ảnh hưởng bởi sức căng của carbon dioxide. Carbon dioxide làm giảm khả năng liên kết oxy của hemoglobin và thúc đẩy sự phân ly oxyhemoglobin. Nhiệt độ tăng cũng làm giảm khả năng liên kết oxy của hemoglobin. Được biết, nhiệt độ trong các mô cao hơn trong phổi. Tất cả những điều kiện này giúp phân tách oxyhemoglobin, nhờ đó máu sẽ giải phóng oxy được giải phóng từ hợp chất hóa học vào dịch mô.
Đặc tính liên kết oxy của hemoglobin là rất quan trọng quan trọng cho cơ thể. Đôi khi người ta chết vì thiếu oxy trong cơ thể, được bao quanh bởi nhiều thứ nhất. không khí sạch. Điều này có thể xảy ra với một người đang ở trong điều kiện áp suất thấp (ở độ cao lớn), nơi bầu khí quyển mỏng có áp suất riêng phần oxy rất thấp. Ngày 15 tháng 4 năm 1875 bóng bay Zenit có ba người đi khinh khí cầu trên tàu, đã đạt đến độ cao 8000 m. Khi khinh khí cầu hạ cánh, chỉ còn một người sống sót. Nguyên nhân cái chết là do áp suất riêng phần của oxy giảm mạnh do độ cao. Ở độ cao lớn (7-8 km), máu động mạch có cách hoạt động riêng thành phần khí tiếp cận tĩnh mạch; tất cả các mô của cơ thể bắt đầu bị thiếu oxy cấp tính, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Leo lên độ cao trên 5000 m thường phải sử dụng các thiết bị oxy đặc biệt.
Với sự huấn luyện đặc biệt, cơ thể có thể thích nghi với hàm lượng oxy thấp trong không khí trong khí quyển. Hơi thở của một người được huấn luyện sẽ sâu hơn, số lượng hồng cầu trong máu tăng lên do sự hình thành ngày càng tăng của chúng trong các cơ quan tạo máu và nguồn cung cấp của chúng từ kho máu. Ngoài ra, các cơn co thắt của tim tăng lên, dẫn đến lượng máu trong phút tăng lên.
Buồng áp suất được sử dụng rộng rãi trong đào tạo.
Carbon dioxide được máu vận chuyển dưới dạng các hợp chất hóa học - natri và kali bicarbonate. Sự liên kết và giải phóng carbon dioxide vào máu phụ thuộc vào sức căng của nó trong các mô và máu.
Ngoài ra, huyết sắc tố có liên quan đến việc vận chuyển carbon dioxide. Trong mao mạch mô, huyết sắc tố đi vào hợp chất hóa học với carbon dioxide. Trong phổi, hợp chất này bị phân hủy để giải phóng carbon dioxide. Khoảng 25-30% lượng carbon dioxide thải ra trong phổi được vận chuyển bởi huyết sắc tố.
Người đàn ông thở không khí trong khí quyển, có thành phần sau: 20,94% oxy, 0,03% carbon dioxide, 79,03% nitơ. Trong không khí thở ra Phát hiện được 16,3% oxy, 4% carbon dioxide, 79,7% nitơ.
Khí phế nang thành phần của nó khác với thành phần của khí quyển. Trong không khí phế nang, hàm lượng oxy giảm mạnh và lượng carbon dioxide tăng lên. Phần trăm hàm lượng các khí riêng lẻ trong không khí phế nang: 14,2-14,6% oxy, 5,2-5,7% carbon dioxide, 79,7-80% nitơ.
CẤU TRÚC CỦA PHỔI.
Phổi - ghép đôi cơ quan hô hấp, nằm trong một thùng kín khoang ngực. Của họ đường hàng khôngđại diện bởi vòm họng, thanh quản, khí quản. Khí quản trong khoang ngực được chia thành hai phế quản - phải và trái, mỗi phế quản phân nhánh nhiều lần tạo thành cái gọi là cây phế quản. Các phế quản nhỏ nhất - tiểu phế quản ở hai đầu phát triển thành túi mù - phế nang phổi.
Trao đổi khí không xảy ra trong đường hô hấp và thành phần của không khí không thay đổi. Khoảng không gian bao bọc trong đường hô hấp được gọi là chết, hoặc có hại. Khi thở êm, thể tích không khí trong khoảng chết là 140-150ml.
Cấu trúc của phổi đảm bảo rằng chúng thực hiện chức năng hô hấp. Thành mỏng của phế nang bao gồm một biểu mô một lớp, dễ dàng thấm khí. Sự hiện diện của các yếu tố đàn hồi và các sợi cơ trơn đảm bảo sự giãn nở nhanh chóng và dễ dàng của phế nang, để chúng có thể chứa một lượng lớn không khí. Mỗi phế nang được bao phủ bởi một mạng lưới mao mạch dày đặc mà các nhánh động mạch phổi vào đó.
Mỗi phổi được bao phủ bên ngoài bằng một màng huyết thanh - màng phổi, gồm hai lá: đỉnh và phổi (nội tạng). Giữa các lớp màng phổi có khoảng cách hẹp chứa đầy chất dịch huyết thanh - khoang màng phổi.
Sự giãn nở và xẹp của phế nang phổi, cũng như sự chuyển động của không khí dọc theo đường thở, kèm theo sự xuất hiện của các âm thanh hô hấp, có thể được kiểm tra bằng cách nghe tim thai. (thính tim).
Áp lực khoang màng phổi và trung thất luôn bình thường tiêu cực. Do đó, phế nang luôn ở trạng thái căng ra. Áp lực âm trong lồng ngực đóng một vai trò quan trọng trong huyết động học, đảm bảo máu tĩnh mạch trở về tim và cải thiện lưu thông máu trong vòng phổi, đặc biệt là trong giai đoạn hít vào.
Chu kỳ thở.
Chu kỳ hô hấp bao gồm hít vào, thở ra và tạm dừng hô hấp. Khoảng thời gian hít phảiở người lớn từ 0,9 đến 4,7 giây, khoảng thời gian xông lên - 1,2-6 giây. Khoảng dừng thở có kích thước khác nhau và thậm chí có thể không có.
Các động tác thở được thực hiện với một động tác nhất định nhịp điệu và tần số, được xác định bởi số chuyến du ngoạn ngực trong 1 phút. Ở người trưởng thành, nhịp thở là 12-18 trong 1 phút.
Độ sâu của chuyển động thởđược xác định bởi biên độ di chuyển của ngực và sử dụng phương pháp đặc biệt cho phép nghiên cứu thể tích phổi.
Cơ chế hít vào. Việc hít vào được đảm bảo bằng sự giãn nở của lồng ngực do sự co lại của các cơ hô hấp - cơ liên sườn ngoài và cơ hoành. Luồng khí vào phổi phụ thuộc phần lớn vào áp lực tiêu cực trong khoang màng phổi.
Cơ chế thở ra. Thở ra (thở ra) xảy ra do sự thư giãn của các cơ hô hấp, cũng như do lực kéo đàn hồi của phổi, cố gắng chiếm giữ vị trí bắt đầu. Lực đàn hồi của phổi được biểu diễn bằng thành phần mô và lực sức căng bề mặt, cố gắng giảm bề mặt hình cầu của phế nang đến mức tối thiểu. Tuy nhiên, phế nang thường không bao giờ xẹp xuống. Lý do cho điều này là sự hiện diện của chất ổn định bề mặt trong thành phế nang - chất hoạt động bề mặtđược sản xuất bởi các tế bào phế nang.
THỂ LƯỢNG PHỔI. THÔNG KHÍ PHỔI.
Lượng thủy triều- lượng không khí mà một người hít vào và thở ra trong quá trình thở yên tĩnh. Khối lượng của nó là 300 - 700ml.
Thể tích dự trữ hít vào- lượng không khí có thể được đưa vào phổi nếu sau khi hít vào nhẹ nhàng, hít vào tối đa. Thể tích dự trữ hít vào bằng 1500-2000ml.
Thể tích dự trữ thở ra- thể tích không khí được đưa ra khỏi phổi nếu sau khi hít vào và thở ra bình tĩnh, thở ra tối đa. Nó lên tới 1500-2000ml.
Khối lượng còn lại- đây là thể tích không khí còn lại trong phổi sau khi thở ra sâu nhất. Khối lượng còn lại bằng 1000-1500ml không khí.
Thể tích khí lưu thông, thể tích dự trữ hít vào và thở ra
tạo thành cái gọi là năng lực sống.
Dung tích sống của phổi ở nam giới trẻ
lên tới 3,5-4,8 l, đối với phụ nữ - 3-3,5 l.
Tổng dung tích phổi bao gồm dung tích sống của phổi và thể tích không khí còn lại.
thông khí phổi- lượng không khí trao đổi trong 1 phút.
Thông khí phổi được xác định bằng cách nhân thể tích khí lưu thông với số lần thở mỗi phút (khối lượng thở phút).Ở người trưởng thành ở trạng thái nghỉ ngơi sinh lý tương đối, thông khí phổi được thực hiện 6-8 l mỗi 1 phút.
Thể tích phổi có thể được xác định bằng cách sử dụng thiết bị đặc biệt - máy đo phế dung và máy đo phế dung.
VẬN CHUYỂN KHÍ BẰNG MÁU.
Máu cung cấp oxy đến các mô và mang đi carbon dioxide.
Sự chuyển động của khí từ môi trường vào chất lỏng và từ chất lỏng vào môi trường được thực hiện do sự chênh lệch áp suất riêng phần của chúng. Khí luôn khuếch tán từ môi trường có huyết áp cao, vào môi trường có áp suất thấp hơn.
Áp suất riêng phần của oxy trong không khí 21,1 kPa (158 mmHg st.), trong không khí phế nang - 14,4-14,7 kPa (108-110 mm Hg. st.) và trong tĩnh mạch máu chảy về phổi - 5,33 kPa (40 mmHg st.). Trong mao mạch máu động mạch vòng tròn lớn lưu thông máu căng thẳng oxy là 13,6-13,9 kPa (102-104 mm Hg), trong dịch kẽ - 5,33 kPa (40 mm Hg), trong các mô - 2,67 kPa (20 mm Hg). Do đó, ở tất cả các giai đoạn chuyển động của oxy đều có sự khác biệt về áp suất riêng phần của nó, điều này góp phần vào sự khuếch tán khí.
Sự chuyển động của carbon dioxide xảy ra theo hướng ngược lại.Áp lực carbon dioxide trong các mô là 8,0 kPa trở lên (60 mm Hg trở lên), trong máu tĩnh mạch - 6,13 kPa (46 mm Hg), trong không khí phế nang - 0,04 kPa (0,3 mmHg). Kể từ đây, sự khác biệt về áp suất carbon dioxide dọc theo đường đi của nó gây ra sự khuếch tán khí từ các mô vào môi trường.
Vận chuyển oxy bằng máu. Oxy trong máu tồn tại ở hai trạng thái: sự hòa tan vật lý và trong liên kết hóa học với huyết sắc tố. Hemoglobin tạo thành một hợp chất rất dễ vỡ, dễ phân ly với oxy - oxyhemoglobin: 1g huyết sắc tố liên kết với 1,34 ml oxy. Lượng oxy tối đa có thể chứa trong 100ml máu là công suất oxy trong máu(18,76 ml hoặc 19 thể tích).
Độ bão hòa oxy của huyết sắc tố dao động từ 96 đến 98%. Mức độ bão hòa của hemoglobin với oxy và sự phân ly của oxyhemoglobin (sự hình thành hemoglobin giảm) không liên quan trực tiếp đến nhau. sự phụ thuộc tỷ lệ do căng thẳng oxy. Hai quá trình này không tuyến tính mà xảy ra dọc theo một đường cong, được gọi là đường cong liên kết hoặc phân ly oxyhemoglobin.
Cơm. 25. Đường cong phân ly của oxyhemoglobin trong dung dịch nước(I) và trong máu (II) ở áp suất carbon dioxide là 5,33 kPa (40 mm Hg) (theo Barcroft).
Ở mức căng thẳng oxy bằng 0, không có oxyhemoglobin trong máu. Ở áp suất riêng phần oxy thấp, tốc độ hình thành oxyhemoglobin thấp. Lượng huyết sắc tố tối đa (45-80%) liên kết với oxy khi sức căng của nó là 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). Áp suất oxy tăng thêm dẫn đến giảm tốc độ hình thành oxyhemoglobin (Hình 25).
Ái lực của hemoglobin với oxy giảm đáng kể khi phản ứng của máu chuyển sang phía axit, được quan sát thấy trong các mô và tế bào của cơ thể do sự hình thành carbon dioxide
Sự chuyển đổi của hemoglobin thành oxyhemoglobin và từ nó sang dạng khử cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở cùng áp suất riêng phần của oxy trong môi trường ở nhiệt độ 37-38 ° C, nó chuyển sang dạng khử số lớn nhất oxyhemoglobin,
Vận chuyển carbon dioxide bằng máu. Carbon dioxide được vận chuyển đến phổi dưới dạng bicacbonat và ở trạng thái kết nối hóa học với huyết sắc tố ( carbohemoglobin).
TRUNG TÂM HÔ HẤP.
Trình tự nhịp nhàng của việc hít vào và thở ra, cũng như những thay đổi về bản chất của chuyển động hô hấp, tùy thuộc vào trạng thái của cơ thể, được điều chỉnh trung tâm hô hấp nằm ở hành tủy.
Có hai nhóm tế bào thần kinh ở trung tâm hô hấp: truyền cảm hứng Và thở ra. Khi tế bào thần kinh hít vào bị kích thích, tạo cảm hứng, hoạt động của tế bào thần kinh thở ra tế bào thần kinh bị ức chế và ngược lại.
Ở đầu cầu ( cầu) xác định vị trí trung tâm điều hòa khí thở, điều khiển hoạt động của các trung tâm hít vào và thở ra phía dưới và cung cấp luân phiên đúng chu kỳ chuyển động hô hấp.
Trung tâm hô hấp nằm ở hành não, gửi xung động đến tế bào thần kinh vận động tủy sống , kích thích các cơ hô hấp. Cơ hoành được chi phối bởi các sợi trục của nơ-ron vận động nằm ở ngang mức Đoạn cổ tử cung III-IV tủy sống. Các tế bào thần kinh vận động, các quá trình hình thành các dây thần kinh liên sườn chi phối các cơ liên sườn, nằm ở vị trí ở sừng trước (III-XII) của đốt ngực tủy sống.
Không khí là hỗn hợp tự nhiên các loại khí khác nhau. Hầu hết nó chứa các nguyên tố như nitơ (khoảng 77%) và oxy, ít hơn 2% là argon, carbon dioxide và các khí trơ khác.
Oxy, hay O2 – nguyên tố thứ hai bảng tuần hoàn Và thành phần thiết yếu, nếu không có sự sống trên hành tinh này sẽ khó tồn tại. Anh ta tham gia vào các quá trình khác nhau, phụ thuộc vào hoạt động sống còn của mọi sinh vật.
Thành phần không khí
O2 thực hiện chức năng quá trình oxy hóa ở cơ thể con người , cho phép bạn giải phóng năng lượng cho cuộc sống bình thường. lúc nghỉ ngơi cơ thể con người yêu cầu về 350 ml oxy, đối với mức độ nghiêm trọng hoạt động thể chất giá trị này tăng ba đến bốn lần.
Có bao nhiêu phần trăm oxy trong không khí chúng ta hít thở? Chuẩn mực là 20,95% . Không khí thở ra chứa ít hơn O2 – 15,5-16%. Thành phần của không khí thở ra còn bao gồm carbon dioxide, nitơ và các chất khác. Việc giảm tỷ lệ oxy sau đó dẫn đến trục trặc và giá trị quan trọng 7-8% nguyên nhân cái chết.
Ví dụ, từ bảng này, bạn có thể hiểu rằng không khí thở ra chứa rất nhiều nitơ và các nguyên tố bổ sung, nhưng O2 chỉ còn 16,3%. Hàm lượng oxy trong không khí hít vào là khoảng 20,95%.
Điều quan trọng là phải hiểu một nguyên tố như oxy là gì. O2 – phổ biến nhất trên trái đất nguyên tố hóa học , không màu, không mùi, không vị. Anh ấy biểu diễn chức năng quan trọng nhất quá trình oxy hóa trong
Không có nguyên tố thứ tám của bảng tuần hoàn bạn không thể tạo ra lửa. Oxy khô cải thiện tính chất điện và bảo vệ của màng và giảm điện tích thể tích của chúng.
Nguyên tố này có trong các hợp chất sau:
- Silicat - chúng chứa khoảng 48% O2.
- (biển và tươi) – 89%.
- Không khí – 21%.
- Các hợp chất khác trong vỏ trái đất.
Không khí không chỉ chứa chất khí, nhưng cũng hơi và sol khí, cũng như các chất gây ô nhiễm khác nhau. Đây có thể là bụi, chất bẩn hoặc các mảnh vụn nhỏ khác. Nó chứa vi khuẩn, có thể gây ra nhiều bệnh khác nhau. Cúm, sởi, ho gà, dị ứng và các bệnh khác - đây chỉ là một danh sách nhỏ hậu quả tiêu cực, xuất hiện khi chất lượng không khí xấu đi và mức độ vi khuẩn gây bệnh tăng lên.
Phần trăm không khí là lượng của tất cả các nguyên tố tạo nên nó. Sẽ thuận tiện hơn khi thể hiện rõ ràng không khí bao gồm những gì, cũng như tỷ lệ phần trăm oxy trong không khí trên sơ đồ.
Biểu đồ cho thấy khí nào được tìm thấy nhiều hơn trong không khí. Các giá trị hiển thị trên đó sẽ hơi khác nhau đối với không khí hít vào và thở ra.
Sơ đồ - tỷ lệ không khí.
Có một số nguồn mà oxy được hình thành:
- Thực vật. Thêm từ khóa học sinh học biết rằng thực vật giải phóng oxy khi chúng hấp thụ carbon dioxide.
- Sự phân hủy quang hóa của hơi nước. Quá trình được quan sát dưới tác dụng bức xạ mặt trời V. lớp trên cùng bầu không khí.
- Sự trộn lẫn các luồng không khí ở các tầng khí quyển thấp hơn.
Chức năng của oxy trong khí quyển và đối với cơ thể
Dành cho nam giới tầm quan trọng lớn có cái gọi là áp suất riêng phần, mà khí có thể tạo ra nếu nó chiếm toàn bộ thể tích chiếm dụng của hỗn hợp. Áp suất riêng phần bình thường ở độ cao 0 mét so với mực nước biển là 160 milimet thủy ngân. Độ cao tăng làm giảm áp suất riêng phần. Chỉ số này rất quan trọng vì việc cung cấp oxy cho tất cả mọi người cơ quan quan trọng và trong .
Khí oxy thường được sử dụng để điều trị nhiều bệnh khác nhau . Bình oxy và ống hít giúp các cơ quan của con người hoạt động bình thường khi thiếu oxy.
Quan trọng! Thành phần của không khí bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, theo đó tỷ lệ oxy có thể thay đổi. Tiêu cực tình hình môi trường dẫn đến chất lượng không khí bị suy giảm. Ở các siêu đô thị và các khu định cư đô thị lớn, tỷ lệ carbon dioxide (CO2) sẽ lớn hơn ở các khu định cư nhỏ hoặc trong các khu rừng và khu bảo tồn. Độ cao cũng có tác động lớn - tỷ lệ oxy ở vùng núi sẽ thấp hơn. Bạn có thể xem xét ví dụ sau - trên đỉnh Everest, đạt độ cao 8,8 km, nồng độ oxy trong không khí sẽ thấp hơn 3 lần so với ở vùng đất thấp. Để giữ an toàn ở những đỉnh núi cao, bạn cần sử dụng mặt nạ dưỡng khí.
Thành phần của không khí đã thay đổi qua nhiều năm. Quá trình tiến hóa thiên tai dẫn đến những thay đổi trong , do đó tỷ lệ oxy đã giảm, cần thiết cho hoạt động bình thường của sinh vật. Một số giai đoạn lịch sử có thể được xem xét:
- Thời tiền sử. Lúc này nồng độ oxy trong khí quyển là khoảng 36%.
- 150 năm trước O2 chiếm 26% từ tổng thành phần không khí.
- Hiện nay nồng độ oxy trong không khí là chỉ dưới 21%.
Sự phát triển tiếp theo của thế giới xung quanh có thể dẫn đến thay đổi thêm thành phần không khí. Trong tương lai gần, nồng độ O2 khó có thể xuống dưới 14% vì điều này sẽ gây ra sự gián đoạn hoạt động của cơ thể.
Thiếu oxy dẫn đến hậu quả gì?
Lượng tiêu thụ thấp thường được quan sát thấy ở những nơi vận chuyển ngột ngạt, những khu vực thông gió kém hoặc ở độ cao . Nồng độ oxy trong không khí giảm có thể gây ra tác động tiêu cực trên cơ thể. Các cơ chế bị cạn kiệt và bị ảnh hưởng nhiều nhất hệ thần kinh. Có một số lý do khiến cơ thể bị thiếu oxy:
- Thiếu máu. Gọi điện trong trường hợp ngộ độc cacbon monoxit . Tình trạng tương tự làm giảm hàm lượng oxy trong máu. Điều này rất nguy hiểm vì máu ngừng cung cấp oxy cho huyết sắc tố.
- Thiếu tuần hoàn. Có thể đấy cho bệnh tiểu đường, suy tim. Trong tình huống như vậy, việc vận chuyển máu trở nên tồi tệ hơn hoặc không thể thực hiện được.
- Các yếu tố gây độc mô ảnh hưởng đến cơ thể có thể gây mất khả năng hấp thụ oxy. phát sinh trong trường hợp ngộ độc chất độc hoặc do tiếp xúc với môi trường nặng...
Một số triệu chứng cho thấy cơ thể cần O2. đầu tiên nhịp thở tăng lên. Nhịp tim cũng tăng lên. Những cái này chức năng bảo vệđược thiết kế để cung cấp oxy cho phổi và cung cấp máu và mô cho phổi.
Nguyên nhân thiếu oxy đau đầu, tăng buồn ngủ, suy giảm khả năng tập trung. Các trường hợp riêng lẻ không quá khủng khiếp; chúng khá dễ sửa. Để bình thường hóa suy hô hấp Bác sĩ kê toa thuốc giãn phế quản và các loại thuốc khác. Nếu tình trạng thiếu oxy xảy ra ở các dạng nghiêm trọng, chẳng hạn như mất sự phối hợp của con người hoặc thậm chí hôn mê thì việc điều trị sẽ trở nên phức tạp hơn.
Nếu phát hiện thấy các triệu chứng thiếu oxy, điều quan trọng là tham khảo ý kiến bác sĩ ngay lập tức và không tự điều trị, vì việc sử dụng cái này hay cái khác thuốc tùy thuộc vào nguyên nhân vi phạm. Hỗ trợ các trường hợp nhẹ điều trị bằng mặt nạ dưỡng khí và gối, tình trạng thiếu oxy trong máu cần được truyền máu và việc điều chỉnh các nguyên nhân tuần hoàn chỉ có thể thực hiện được bằng phẫu thuật tim hoặc mạch máu.
Hành trình đáng kinh ngạc của oxy trong cơ thể chúng ta
Phần kết luận
Oxy là quan trọng nhất thành phần không khí, nếu không có nó thì không thể thực hiện nhiều quá trình trên Trái đất. Thành phần không khíđã thay đổi qua hàng chục ngàn năm do quá trình tiến hóa, nhưng hiện tại lượng oxy trong khí quyển đã đạt tới trong 21%. Chất lượng không khí con người hít thở ảnh hưởng đến sức khỏe của anh ấy Vì vậy, cần phải theo dõi độ sạch sẽ của nó trong phòng và cố gắng giảm ô nhiễm môi trường.