Jak dwutlenek węgla wpływa na człowieka? Zatrucie dwutlenkiem węgla, wpływ dwutlenku węgla na organizm ludzki

Wszyscy wiedzą, że rośliny mają zdolność do wytwarzania energii w procesie fotosyntezy. duża liczba tlen, a w zamian pochłania dwutlenek węgla. Jest produktem wymiany powietrza wszystkich żywych istot na Ziemi, w tym roślin. Ponadto ma szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach życia, a także gromadzi się w szczelnie zamkniętych pomieszczeniach, co stwarza niebezpieczeństwo wdychania szkodliwych dla zdrowia dawek. Wysokie stężenia tej substancji powodują zatrucie dwutlenkiem węgla.

Dwutlenek węgla i jego zastosowania

Dwutlenek węgla to związek chemiczny dwutlenek węgla (CO2), który jest bezwodnikiem kwasu węglowego. W atmosferze występuje stale w ilości 0,03%, w powietrzu wydychanym przez człowieka jego stężenie wynosi około 4%.

W wyniku oddziaływania dwutlenku węgla z wodą powstaje niestabilny kwas węglowy. Gaz ma następujące właściwości:

• Nie ma prawie żadnego zapachu ani koloru, pod pewnym ciśnieniem może przejść w stan ciekły, a po odparowaniu zmienić się w śnieżnobiałą masę, która po sprasowaniu tworzy podstawę tzw. „suchego lodu”.
• Jest niepalny (co wykorzystuje się w urządzeniach przeciwpożarowych) i potrafi rozpuścić się w wodzie pod ciśnieniem (tak powstają napoje gazowane).

Różnorodne właściwości CO2 znalazły zastosowanie w hutnictwie i przemyśle chemicznym, w komorach chłodniczych, przy gaszeniu pożarów i podczas prac spawalniczych.

W wysokich stężeniach związek jest toksyczny i może powodować zatrucie.

Jak można zatruć się dwutlenkiem węgla?

W otaczającym powietrzu zawsze występuje niewielka ilość dwutlenku węgla. Stężenie bezpieczne dla człowieka w środowisku naturalnym wynosi 0,03-0,2%. Istnieją jednak pewne warunki, w których poziom CO2 może być podwyższony:

1. Na terenie kopalń ozokerytu i węgla. Tam dopuszczalne jest zwiększenie zawartości CO2 do poziomu 0,5%. Jeśli poziom wzrośnie, a poziom tlenu spadnie, zatrucie jest nieuniknione.
2. W pozostałych obiektach przemysłowych - wewnątrz kotłów nasycających w cukrowniach, studniach rewizyjnych sieci kanalizacyjnych i wodociągowych, wydziałach fermentacyjnych browarów. Pracownicy takich przedsiębiorstw częściej niż inni są narażeni na zatrucie.
3. Przy częstym kontakcie z „suchym lodem” w związku z działalnością zawodową.
4. W przypadku naruszenia technologii podczas montażu systemów wymiany powietrza w łodziach podwodnych, obiektach metra, na podwodnych stacjach oceanograficznych, w sprzęcie nurków.
5. W rzadko wentylowanych pomieszczeniach, w których przebywa duża liczba osób (na przykład w klasach szkolnych lub w dusznych biurach, szczególnie z plastikowymi ramami w oknach) może wystąpić łagodny stopień zatrucia.

Wysoka dawka CO2 uszkadza układ oddechowy, ale może też podrażniać błony śluzowe i skórę (np. dotknięcie suchego lodu może spowodować poważne oparzenia).

Objawy ostrego zatrucia mogą się różnić w zależności od stopnia zatrucia i stężenia dwutlenku węgla.

Objawy ostrego zatrucia dwutlenkiem węgla

Nasilenie objawów zatrucia dwutlenkiem węgla zależy od poziomu gazu we wdychanym powietrzu.

Łagodny stopień

Gdy stężenie gazu przekracza 2%, zatrucie objawia się:

• ogólna słabość;
• zwiększona senność;
• ból głowy.

Średni stopień

Przy zawartości od 5 do 8% błony śluzowe dróg oddechowych i narządy wzroku ulegają podrażnieniu, spada temperatura ciała, wzrasta ciśnienie krwi, oddech staje się częstszy i pogłębiony. Wszystko to towarzyszy:

• mdłości;
• duszność;
• bicie serca;
• uczucie ciepła;
• ból głowy;
• zawroty głowy;
• nadmierna pobudliwość;
• szum w uszach.

Ciężki stopień

Stężenia CO2 większe niż 3% w zamkniętym środowisku o zawartości tlenu 13,6% mogą powodować uduszenie, a wyższe dawki są uważane za śmiertelne i mogą skutkować śmiercią w wyniku zatrzymania oddechu. Jeśli jednak ofierze zostaną udzielone natychmiastowe środki pomocy, nawet przy poważnym stopniu zatrucia, wyzdrowienie z tego stanu jest możliwe, aczkolwiek z poważnymi konsekwencjami. Zwykle pojawiają się:

• amnezja wsteczna;
• uczucie ucisku w klatce piersiowej;
• ogólna słabość;
• ból głowy i inne skutki uboczne.

Konsekwencją ciężkiego zatrucia jest często zapalenie płuc lub oskrzeli.

Jak pomóc ofierze

Aby zapobiec śmierci, należy udzielić pierwszej pomocy w przypadku zatrucia dwutlenkiem węgla w następujący sposób:

1. W pierwszej kolejności należy wyprowadzić poszkodowanego z wyraźnymi oznakami nietrzeźwości na świeże powietrze i uwolnić go od odzieży utrudniającej oddychanie.
2. W ciężkich przypadkach może być konieczne wdychanie czystego tlenu.
3. Jeśli u zatrutej osoby występuje tachykardia i inne zaburzenia pracy serca, konieczne jest leczenie objawowe lekami na układ sercowo-naczyniowy.
4. W przypadku zatrzymania oddechu na skutek zatrucia gazem konieczne staje się sztuczne oddychanie.

Śmiertelne przypadki zatrucia CO2 są niezwykle rzadkie i zwykle związane są z naruszeniami bezpieczeństwa podczas wykonywania niebezpiecznych prac.

Jak zapobiegać zatruciu dwutlenkiem węgla

Najważniejszym warunkiem zapobiegania zatruciu jest regularna wentylacja potencjalnie niebezpiecznych pomieszczeń, w których może gromadzić się dwutlenek węgla:

• piwnice i piwnice;
• kadzie i doły przeznaczone do przechowywania warzyw lub owoców;
• wszelkie zamknięte pojemniki lub studnie.

Aby uniknąć gromadzenia się niebezpiecznych gazów, piwnice, piwnice i inne pomieszczenia podziemne powinny być wyposażone w systemy wentylacyjne (przynajmniej proste otwory wentylacyjne lub rury wydechowe).

Zapobieganie zatruciom CO2

Podczas pracy w studniach wodociągowych lub kanalizacyjnych należy przestrzegać następujących zasad bezpieczeństwa:

• Do studni schodź tylko w specjalnym sprzęcie (masce gazowej).
• Podczas schodzenia do studni co najmniej jeden pracownik lub druga osoba musi pozostać na górze, zdolna do wezwania ratowników i w razie potrzeby udzielenia pomocy medycznej.
• Przy pierwszych oznakach braku powietrza pracownicy pozostający na ziemi powinni poinformować nurków i nurków o konieczności zwiększenia dopływu powietrza do sprzętu, a w przypadku wystąpienia objawów uduszenia przerwać pracę i wymagać podniesienia.
• Osoby odpowiedzialne za klimatyzację w pomieszczeniach o dużej liczbie osób (nauczyciele, osoby odpowiedzialne za sprzątanie, personel medyczny) mają obowiązek zapewnić regularną i odpowiednią wentylację sal lekcyjnych, biur, audytoriów i oddziałów szpitalnych.

Nowoczesne sposoby radzenia sobie z nadmiarem CO2 w życiu codziennym

Nowoczesne technologie energooszczędne, które nie pozwalają na częste wietrzenie pomieszczeń (na przykład stosowanie klimatyzatorów „zima-lato”) zmusiły zachodnich wynalazców do znalezienia nowych sposobów usuwania nadmiaru dwutlenku węgla z dusznych pomieszczeń. Dzięki badaniom, które potwierdziły szkodliwy wpływ tego gazu na zdolność do pracy i ogólne samopoczucie człowieka, ustalono maksymalne dopuszczalne stężenia CO2 w pomieszczeniach zamkniętych.

Później wynaleziono pochłaniacze (lub pochłaniacze) CO2, które są obecnie aktywnie wykorzystywane i mogą znacznie obniżyć jego poziom. Taki absorbent zamontowany w dusznym pomieszczeniu wymaga minimalnej konserwacji, zużywa niewiele prądu, ale gwarantuje, że obsługiwany obszar będzie miał zdrowe, oczyszczone powietrze przez 15 lat.

Jak już wspomniano, przypadki śmierci z powodu zatrucia dwutlenkiem węgla są niezwykle rzadkie, ale nie oznacza to, że jest to bezpieczne. Dlatego należy zachować środki ostrożności podczas pracy z tą substancją lub w obszarach, w których może się ona gromadzić.

Soda, wulkan, Wenus, lodówka – co je łączy? Dwutlenek węgla. Zebraliśmy dla Was najciekawsze informacje na temat jednego z najważniejszych związków chemicznych na Ziemi.

Co to jest dwutlenek węgla

Dwutlenek węgla znany jest głównie w stanie gazowym, tj. jako dwutlenek węgla o prostym wzorze chemicznym CO2. W tej formie istnieje w normalnych warunkach - pod ciśnieniem atmosferycznym i „zwykłymi” temperaturami. Jednak przy podwyższonym ciśnieniu, powyżej 5850 kPa (takim jak np. ciśnienie na głębokości morza około 600 m), gaz ten zamienia się w ciecz. Natomiast po mocnym schłodzeniu (minus 78,5°C) krystalizuje i staje się tzw. suchym lodem, który jest szeroko stosowany w handlu do przechowywania mrożonek w lodówkach.

Ciekły dwutlenek węgla i suchy lód są produkowane i wykorzystywane w działalności człowieka, ale formy te są niestabilne i łatwo się rozpadają.

Jednak dwutlenek węgla jest wszechobecny: uwalnia się podczas oddychania zwierząt i roślin i stanowi ważną część składu chemicznego atmosfery i oceanów.

Właściwości dwutlenku węgla

Dwutlenek węgla CO2 jest bezbarwny i bezwonny. W normalnych warunkach nie ma smaku. Jeśli jednak wdychasz duże stężenia dwutlenku węgla, możesz odczuwać kwaśny smak w ustach, spowodowany rozpuszczaniem się dwutlenku węgla na błonach śluzowych i ślinie, tworząc słaby roztwór kwasu węglowego.

Nawiasem mówiąc, to zdolność dwutlenku węgla do rozpuszczania się w wodzie jest wykorzystywana do produkcji wody gazowanej. Bąbelki lemoniady to ten sam dwutlenek węgla. Pierwsze urządzenie do nasycania wody CO2 wynaleziono już w 1770 roku, a już w 1783 roku przedsiębiorczy Szwajcar Jacob Schweppes rozpoczął przemysłową produkcję sody (marka Schweppes istnieje do dziś).

Dwutlenek węgla jest 1,5 razy cięższy od powietrza, dlatego przy złej wentylacji pomieszczenia ma tendencję do „osiadania” w dolnych warstwach. Znany jest efekt „psiej jaskini”, gdzie CO2 uwalnia się bezpośrednio z ziemi i gromadzi się na wysokości około pół metra. Osoba dorosła wchodząc do takiej jaskini, w szczytowym okresie swojego wzrostu, nie odczuwa nadmiaru dwutlenku węgla, natomiast psy znajdują się bezpośrednio w grubej warstwie dwutlenku węgla i zostają zatrute.

CO2 nie wspomaga spalania, dlatego wykorzystuje się go w gaśnicach i systemach przeciwpożarowych. Sztuczka zgaszenia płonącej świecy zawartością rzekomo pustej szklanki (ale w rzeczywistości dwutlenkiem węgla) opiera się właśnie na tej właściwości dwutlenku węgla.

Dwutlenek węgla w przyrodzie: źródła naturalne

Dwutlenek węgla powstaje w przyrodzie z różnych źródeł:

• Oddychanie zwierząt i roślin.
  Każdy uczeń wie, że rośliny pochłaniają dwutlenek węgla CO2 z powietrza i wykorzystują go w procesach fotosyntezy. Niektóre gospodynie domowe próbują nadrobić niedociągnięcia dużą ilością roślin domowych. Jednak rośliny nie tylko pochłaniają, ale także uwalniają dwutlenek węgla przy braku światła - jest to część procesu oddychania. Dlatego dżungla w słabo wentylowanej sypialni nie jest dobrym pomysłem: w nocy poziom CO2 wzrośnie jeszcze bardziej.
• Aktywność wulkaniczna.
  Dwutlenek węgla jest częścią gazów wulkanicznych. Na obszarach o dużej aktywności wulkanicznej CO2 może być uwalniany bezpośrednio z gruntu – poprzez pęknięcia i szczeliny zwane mofetami. Stężenie dwutlenku węgla w dolinach z mofetami jest tak wysokie, że wiele małych zwierząt umiera, gdy tam dotrą.
• Rozkład materii organicznej.
  Dwutlenek węgla powstaje podczas spalania i rozkładu materii organicznej. Pożarom lasów towarzyszą duże naturalne emisje dwutlenku węgla.

Dwutlenek węgla jest „magazynowany” w przyrodzie w postaci związków węgla w minerałach: węglu, ropie, torfie, wapieniu. Ogromne rezerwy CO2 występują w postaci rozpuszczonej w oceanach świata.

Uwolnienie dwutlenku węgla z otwartego zbiornika może doprowadzić do katastrofy limnologicznej, jak miało to miejsce na przykład w latach 1984 i 1986. w jeziorach Manoun i Nyos w Kamerunie. Obydwa jeziora powstały na miejscu kraterów wulkanicznych - obecnie wymarły, ale w głębinach magma wulkaniczna nadal uwalnia dwutlenek węgla, który unosi się do wód jezior i rozpuszcza się w nich. W wyniku szeregu procesów klimatycznych i geologicznych stężenie dwutlenku węgla w wodach przekroczyło wartość krytyczną. Do atmosfery wyemitowano ogromną ilość dwutlenku węgla, który niczym lawina spłynęła po zboczach gór. Około 1800 osób stało się ofiarami katastrof limnologicznych na jeziorach kameruńskich.

Sztuczne źródła dwutlenku węgla

Głównymi antropogenicznymi źródłami dwutlenku węgla są:

• emisje przemysłowe związane z procesami spalania;
• transport samochodowy.

Pomimo tego, że udział transportu przyjaznego dla środowiska na świecie rośnie, zdecydowana większość ludności świata nie będzie miała wkrótce możliwości (ani chęci) przesiadki na nowe samochody.

Aktywne wylesianie na cele przemysłowe prowadzi także do wzrostu stężenia dwutlenku węgla CO2 w powietrzu.

CO2 jest jednym z końcowych produktów metabolizmu (rozkładu glukozy i tłuszczów). Jest wydzielany w tkankach i transportowany przez hemoglobinę do płuc, przez które jest wydychany. Powietrze wydychane przez człowieka zawiera około 4,5% dwutlenku węgla (45 000 ppm) – 60-110 razy więcej niż powietrze wdychane.

Dwutlenek węgla odgrywa dużą rolę w regulacji przepływu krwi i oddychania. Wzrost poziomu CO2 we krwi powoduje rozszerzenie naczyń włosowatych, co umożliwia przepływ większej ilości krwi, która dostarcza tlen do tkanek i usuwa dwutlenek węgla.

Układ oddechowy jest również pobudzany przez wzrost dwutlenku węgla, a nie przez brak tlenu, jak mogłoby się wydawać. W rzeczywistości organizm długo nie odczuwa braku tlenu i jest całkiem możliwe, że w rozrzedzonym powietrzu człowiek straci przytomność, zanim poczuje brak powietrza. Pobudzającą właściwość CO2 wykorzystuje się w urządzeniach do sztucznego oddychania: gdzie dwutlenek węgla miesza się z tlenem, aby „uruchomić” układ oddechowy.

Dwutlenek węgla i my: dlaczego CO2 jest niebezpieczny

Dwutlenek węgla jest niezbędny dla organizmu człowieka tak samo jak tlen. Jednak podobnie jak w przypadku tlenu, nadmiar dwutlenku węgla szkodzi naszemu samopoczuciu.

Wysokie stężenie CO2 w powietrzu prowadzi do zatrucia organizmu i powoduje stan hiperkapnii. W przypadku hiperkapnii osoba doświadcza trudności w oddychaniu, nudności, bólu głowy, a nawet może stracić przytomność. Jeśli zawartość dwutlenku węgla nie spadnie, nastąpi głód tlenu. Faktem jest, że zarówno dwutlenek węgla, jak i tlen przemieszczają się po organizmie w tym samym „transporcie” – hemoglobinie. Zwykle „podróżują” razem, przyłączając się do różnych miejsc cząsteczki hemoglobiny. Jednakże zwiększone stężenie dwutlenku węgla we krwi zmniejsza zdolność tlenu do wiązania się z hemoglobiną. Ilość tlenu we krwi zmniejsza się i następuje niedotlenienie.

Takie niezdrowe skutki dla organizmu powstają przy wdychaniu powietrza o zawartości CO2 przekraczającej 5000 ppm (może to być np. powietrze w kopalniach). Prawdę mówiąc, w codziennym życiu praktycznie nigdy nie spotykamy się z takim powietrzem. Jednak znacznie niższe stężenie dwutlenku węgla nie wpływa najlepiej na zdrowie.

Według niektórych wyników nawet 1000 ppm CO2 powoduje zmęczenie i bóle głowy u połowy badanych. Wiele osób zaczyna odczuwać duszność i dyskomfort jeszcze wcześniej. Przy dalszym wzroście stężenia dwutlenku węgla do krytycznego poziomu 1500 – 2500 ppm mózg staje się „leniwy” w przejmowaniu inicjatywy, przetwarzaniu informacji i podejmowaniu decyzji.

A jeśli poziom 5000 ppm jest prawie niemożliwy w życiu codziennym, to 1000, a nawet 2500 ppm może z łatwością stać się częścią rzeczywistości współczesnego człowieka. Nasze badanie wykazało, że w rzadko wentylowanych salach lekcyjnych poziom CO2 przez większość czasu utrzymuje się na poziomie powyżej 1500 ppm, a czasami przekracza 2000 ppm. Są podstawy sądzić, że podobnie jest w wielu biurach, a nawet mieszkaniach.

Fizjolodzy uważają, że 800 ppm jest bezpiecznym poziomem dwutlenku węgla dla dobrego samopoczucia człowieka.

Inne badanie wykazało związek między poziomem CO2 a stresem oksydacyjnym: im wyższy poziom dwutlenku węgla, tym bardziej cierpimy na stres oksydacyjny, który uszkadza komórki naszego organizmu.

Dwutlenek węgla w atmosferze ziemskiej

W atmosferze naszej planety znajduje się zaledwie około 0,04% CO2 (jest to około 400 ppm), a ostatnio było jeszcze mniej: poziom dwutlenku węgla przekroczył granicę 400 ppm dopiero jesienią 2016 roku. Naukowcy przypisują wzrost poziomu CO2 w atmosferze industrializacji: w połowie XVIII wieku, w przededniu rewolucji przemysłowej, było to zaledwie około 270 ppm.

Już w ubiegłym stuleciu prowadzono różne badania nad wpływem CO 2 na organizm ludzki. W latach 60. naukowiec O.V. Eliseeva w swojej rozprawie doktorskiej przeprowadziła szczegółowe badania wpływu dwutlenku węgla w stężeniach od 0,1% (1000 ppm) do 0,5% (5000 ppm) na organizm ludzki i doszła do wniosku, że krótkotrwałe wdychanie dwutlenku węgla w tych stężeniach przez osoby zdrowe powoduje wyraźne zmiany w funkcji oddychania zewnętrznego, krążenia krwi i znaczne pogorszenie aktywności elektrycznej mózgu. Zgodnie z jej zaleceniami zawartość CO 2 w powietrzu budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej nie powinna przekraczać 0,1% (1000 ppm), a średnia zawartość CO 2 powinna wynosić około 0,05% (500 ppm).

Eksperci wiedzą, że istnieje bezpośredni związek pomiędzy stężeniem CO 2 a uczuciem duszności. U zdrowego człowieka uczucie to występuje już na poziomie 0,08% (tj. 800 ppm). Chociaż w nowoczesnych biurach bardzo często jest to 2000 ppm i więcej. A człowiek może nie odczuwać niebezpiecznych skutków CO 2 . Kiedy mówimy o osobie chorej, próg jego wrażliwości wzrasta jeszcze bardziej.

Zależność objawów fizjologicznych od zawartości CO2 w powietrzu przedstawiono w tabeli:

Poziom CO2, ppm	Objawy fizjologiczne u ludzi
Powietrze atmosferyczne 380-400	Idealny dla zdrowia i dobrego samopoczucia.
400-600	Normalna ilość. Polecana do pokojów dziecięcych, sypialni, pomieszczeń biurowych, szkół i przedszkoli.
600-1000	Pojawiają się skargi na jakość powietrza. Osoby chore na astmę mogą mieć częstsze ataki.
Powyżej 1000	Ogólny dyskomfort, osłabienie, ból głowy, koncentracja spada o jedną trzecią, a liczba błędów w pracy wzrasta. Może prowadzić do negatywnych zmian we krwi, mogą pojawić się także problemy z układem oddechowym i krążeniowym.
Powyżej 2000	Liczba błędów w pracy znacznie wzrasta, 70% pracowników nie może skoncentrować się na pracy.

Główne zmiany podczas wdychania podwyższonych stężeń dwutlenku węgla (hiperkapnia) zachodzą w ośrodkowym układzie nerwowym i mają charakter fazowy: najpierw wzrost, a następnie spadek pobudliwości formacji nerwowych. Pogorszenie aktywności odruchu warunkowego obserwuje się przy stężeniach bliskich 2% - zmniejsza się pobudliwość ośrodka oddechowego mózgu, zmniejsza się funkcja wentylacyjna płuc, homeostaza (równowaga środowiska wewnętrznego) organizmu zostaje zakłócona przez albo uszkodzenie komórek lub poprzez podrażnienie receptorów niewystarczającym poziomem danej substancji. A gdy zawartość dwutlenku węgla wynosi do 5%, następuje znaczny spadek amplitudy potencjałów wywołanych mózgu, desynchronizacja rytmów spontanicznego elektroencefalogramu z dalszym hamowaniem aktywności elektrycznej mózgu.

Co dokładnie dzieje się, gdy wzrasta stężenie CO 2 w powietrzu wnikającym do organizmu? Wzrasta ciśnienie cząstkowe CO 2 w pęcherzykach płucnych, wzrasta jego rozpuszczalność we krwi i powstaje słaby kwas węglowy (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), który z kolei rozkłada się na H + i HCCO3- . Krew staje się kwaśna, co naukowo nazywa się kwasicą gazową. Im wyższe stężenie CO 2 w powietrzu, którym oddychamy, tym niższe pH krwi i tym bardziej kwaśna.

Kiedy zaczyna się kwasica, organizm w pierwszej kolejności broni się zwiększając stężenie wodorowęglanów w osoczu krwi, o czym świadczą liczne badania biochemiczne. Aby zrekompensować kwasicę, nerki intensywnie wydzielają H+ i zatrzymują HCSO 3 -. Włączane są wtedy inne układy buforowe i wtórne reakcje biochemiczne organizmu. Ponieważ słabe kwasy, w tym kwas węglowy (H 2 CO 3), mogą tworzyć słabo rozpuszczalne związki (CaCO 3) z jonami metali, odkładają się one w postaci kamieni, głównie w nerkach.

Carl Schafer, członek laboratorium badań medycznych Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, badał wpływ różnych stężeń dwutlenku węgla na świnki morskie. Gryzonie karmiono 0,5% CO2 przez osiem tygodni (tlen był w normie i wynosił 21%), po czym wykazywały znaczne zwapnienie nerek. Zaobserwowano to nawet po długotrwałym narażeniu świnek morskich na niższe stężenia - 0,3% CO 2 (3000 ppm). Ale to nie wszystko. Shafer i jego współpracownicy odkryli demineralizację kości u świń po ośmiu tygodniach ekspozycji na 1% CO 2 , a także zmiany strukturalne w płucach. Naukowcy uznali te choroby za adaptację organizmu do przewlekłego narażenia na podwyższony poziom CO 2 .

Cechą charakterystyczną długotrwałej hiperkapnii (podwyższonego poziomu CO 2 ) są jej długoterminowe negatywne konsekwencje. Pomimo normalizacji oddychania atmosferycznego, od dawna obserwuje się w organizmie człowieka zmiany w składzie biochemicznym krwi, obniżenie stanu odporności, odporność na stres fizyczny i inne wpływy zewnętrzne.

Wniosek - aby uniknąć negatywnych konsekwencji, należy monitorować zawartość dwutlenku węgla we wdychanym powietrzu. Doskonale sprawdzi się w tym celu nowoczesne i niezawodne urządzenie.

Zainteresowanie oddychaniem doprowadziło do powstania ogromnej liczby prądów i regulatorów oddychania: od „zarządzania” równowagą kwasowo-zasadową, po orientalne systemy oddechowe, po wiele plastikowych urządzeń, którymi ludzie oddychają i szukają w nich szczęścia. Niestety większość tych mechanizmów to szarlataneria, choć zawierają racjonalne ziarno. Ten artykuł jest początkiem serii o dwutlenku węgla.

Przyzwyczailiśmy się do tego, że wydychany przez nas dwutlenek węgla jest substancją zbędną dla organizmu człowieka i zwierzęcia, która ma negatywny wpływ i jedynie szkodzi organizmowi. W rzeczywistości nie jest to prawdą. Dwutlenek węgla jest potężnym regulatorem. Jednak zarówno jego nadmiar, jak i niedobór są szkodliwe dla naszego zdrowia. Niestety, prawie nigdy nie jest to zauważane, co prowadzi do rozwoju chorób i stanów patologicznych. Tymczasem przyczyny leżą na powierzchni!

U stosunkowo zdrowych ludzi występują dwa główne problemy związane z dwutlenkiem węgla. Przypominam, że nie będziemy rozmawiać o chorobach!

1. Zwiększony poziom kwasu węglowego we krwi.

2. Zmniejszenie poziomu kwasu węglowego we krwi.

Stan ten nazywany jest hipokapnią i najczęściej występuje podczas zbyt szybkiego oddychania (hiperwentylacja). Prowadzi to do rozwoju zasadowicy gazowej (oddechowej) - naruszenia regulacji równowagi kwasowo-zasadowej. Dochodzi do niego w wyniku hiperwentylacji płuc, prowadzącej do nadmiernego usuwania CO 2 z organizmu i spadku ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla we krwi tętniczej poniżej 35 mm Hg. Art., czyli hipokapnia.

Chciałbym podkreślić, że hiperwentylacja jest częścią reakcji na stres. Pamiętaj, jak często sportowiec oddycha przed wyścigiem! I to naprawdę pomoże jego mięśniom! Hiperwentylacja ma początkowo charakter adaptacyjny i stanowi ewolucyjnie rozwiniętą reakcję „początkową” w odpowiedzi na stres, zorientowaną na działanie fizyczne.

Zatem w populacji pierwotnej człowiek w bezpośredniej konfrontacji z naturą podlegał potężnym wpływom fizycznym i biologicznym i nie był chroniony niczym innym jak tylko naturalnymi siłami organizmu, zapewniającymi gotowość do aktywności fizycznej o różnym natężeniu (obrona, agresja, ucieczka przed niebezpieczeństwem). W tym celu opracowano i utrwalono w sposób ewolucyjny hiperwentylację, której główne mechanizmy mają na celu zapewnienie silnego napięcia mięśni!

Rzeczywiście, hipokapnia redystrybuuje przepływ krwi, kierując ją do mięśni, zmniejszając przepływ krwi w sercu, mózgu, przewodzie pokarmowym, wątrobie i nerkach. Zasadowica i sympatykoenergia (podwyższony poziom adrenaliny!) prowadzą do wzrostu wewnątrzkomórkowego zjonizowanego Ca++ – głównego naturalnego aktywatora właściwości skurczowych komórek mięśniowych. Hiperwentylacja sprawia zatem, że reakcja motoryczna na stres jest szybsza, intensywniejsza i doskonalsza.

Hiperwentylacja wywołana stresem sytuacyjnym u osoby zdrowej zatrzymuje się wraz z końcem stresu.

Jednak przy długotrwałym stresie psycho-emocjonalnym wiele osób doświadcza rozregulowania oddechu, a wzorzec oddychania hiperwentylacyjnego może się utrwalić, powodując zjawisko przewlekłej hiperwentylacji neurogennej. Nadmierne oddychanie w takich przypadkach staje się trwałą cechą pacjenta, utrwalając hiperwentylacyjne zaburzenia homeostazy – hipokapnię i zasadowicę, które w naturalny sposób mogą przekształcić się w choroby somatyczne. Porozmawiamy o tym później.

Tymczasem na początek rola dwutlenku węgla w organizmie:

1. Dwutlenek węgla jest jednym z najważniejszych mediatorów w regulacji przepływu krwi. Jest silnym środkiem rozszerzającym naczynia krwionośne (rozszerzenie naczyń krwionośnych). Odpowiednio, jeśli poziom dwutlenku węgla w tkankach lub krwi wzrasta (na przykład w wyniku intensywnego metabolizmu - spowodowanego np. wysiłkiem fizycznym, stanem zapalnym, uszkodzeniem tkanek lub z powodu utrudnienia przepływu krwi, niedokrwienia tkanki), wówczas naczynia włosowate rozszerzają się co prowadzi do zwiększonego przepływu krwi, a co za tym idzie, do zwiększenia dostarczania tlenu do tkanek i transportu zakumulowanego dwutlenku węgla z tkanek. Gdy CO2 spadnie o 1 mm Hg. we krwi następuje zmniejszenie przepływu mózgowego o 3-4%, a sercowego o 0,6-2,4%. Gdy CO2 spadnie do 20 mm Hg. we krwi (połowa oficjalnej normy) dopływ krwi do mózgu zmniejsza się o 40% w porównaniu do normalnych warunków.

2. Wzmacnia skurcze mięśni (serca i mięśni). Dwutlenek węgla w określonych stężeniach (zwiększonych, ale jeszcze nie osiągających wartości toksycznych) działa dodatnio inotropowo i chronotropowo na mięsień sercowy i zwiększa jego wrażliwość na adrenalinę, co prowadzi do wzrostu siły i częstotliwości skurczów serca, wielkości skurczów serca rzut, a w konsekwencji udar i minutowa objętość krwi. Pomaga to również skorygować niedotlenienie tkanek i hiperkapnię (podwyższony poziom dwutlenku węgla).

3. Wpływa na tlen. Dopływ tlenu do tkanek zależy od zawartości dwutlenku węgla we krwi (efekt Verigo-Bohra). Hemoglobina przyjmuje i uwalnia tlen w zależności od zawartości tlenu i dwutlenku węgla w osoczu krwi. Wraz ze spadkiem ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym i krwi wzrasta powinowactwo tlenu do hemoglobiny, co komplikuje przejście tlenu z naczyń włosowatych do tkanek.

4. Utrzymuje równowagę kwasowo-zasadową. Jony wodorowęglanowe są bardzo ważne dla regulacji pH krwi i utrzymania prawidłowej równowagi kwasowo-zasadowej. Częstotliwość oddychania wpływa na zawartość dwutlenku węgla we krwi. Słaby lub powolny oddech powoduje kwasicę oddechową, natomiast szybki i nadmiernie głęboki oddech prowadzi do hiperwentylacji i rozwoju zasadowicy oddechowej.

5. Bierze udział w regulacji oddychania. Chociaż nasz organizm potrzebuje tlenu do metabolizmu, niski poziom tlenu we krwi lub tkankach zwykle nie stymuluje oddychania (a raczej stymulujący wpływ niskiego poziomu tlenu na oddychanie jest zbyt słaby i „włącza się” późno, przy bardzo niskim poziomie tlenu w organizmie). krew, przy której często człowiek już traci przytomność). Zwykle oddychanie jest stymulowane przez wzrost poziomu dwutlenku węgla we krwi. Ośrodek oddechowy jest znacznie bardziej wrażliwy na podwyższony poziom dwutlenku węgla niż na brak tlenu.

Źródła:

0

Badanie wpływu toksycznego działania CO 2 na organizm ludzki ma duże znaczenie praktyczne w biologii i medycynie.

Źródłem CO 2 w środowisku gazowym hermetycznej kabiny jest przede wszystkim człowiek, ponieważ CO 2 jest jednym z głównych produktów końcowych metabolizmu powstających podczas metabolizmu w organizmie ludzi i zwierząt. W spoczynku człowiek emituje około 400 litrów CO 2 dziennie, podczas pracy fizycznej znacznie wzrasta powstawanie CO 2 i odpowiednio jego uwalnianie z organizmu. Ponadto należy pamiętać, że CO 2 powstaje w sposób ciągły podczas procesu gnicia i fermentacji. Dwutlenek węgla jest bezbarwny, ma słaby zapach i kwaśny smak. Pomimo tych właściwości, gdy CO 2 gromadzi się w IHA do kilku procent, jego obecność jest niewidoczna dla człowieka, ponieważ wspomniane właściwości (zapach i smak) najwyraźniej można wykryć dopiero przy bardzo wysokich stężeniach CO 2.

Badania Breslava, w których badani dokonywali „wolnego wyboru” środowiska gazowego, wykazały, że ludzie zaczynają unikać IGA dopiero w przypadkach, gdy PCO 2 w nim przekracza 23 mm Hg. Sztuka. Jednocześnie reakcja wykrycia CO 2 nie jest związana z zapachem i smakiem, ale z przejawem jego wpływu na organizm, przede wszystkim ze wzrostem wentylacji płuc i spadkiem wydolności fizycznej.

Atmosfera ziemska zawiera niewielką ilość CO 2 (0,03%), co wynika z jego udziału w obiegu substancji. Dziesięciokrotny wzrost CO 2 we wdychanym powietrzu (do 0,3%) nie ma jeszcze zauważalnego wpływu na życie i wydajność człowieka. Człowiek może przebywać w takim środowisku gazowym bardzo długo, zachowując normalne zdrowie i wysoki poziom wydajności. Prawdopodobnie wynika to z faktu, że w ciągu życia powstawanie CO 2 w tkankach podlega znacznym wahaniom, przekraczającym dziesięciokrotne zmiany zawartości tej substancji we wdychanym powietrzu. Znaczący wzrost P CO 2 w IGA powoduje naturalne zmiany stanu fizjologicznego. Zmiany te spowodowane są przede wszystkim zmianami funkcjonalnymi zachodzącymi w ośrodkowym układzie nerwowym, oddychaniu, krążeniu krwi, a także zmianami równowagi kwasowo-zasadowej i zaburzeniami metabolizmu minerałów. O charakterze zmian czynnościowych w przebiegu hiperkapni decyduje wartość PCO 2 w wdychanej mieszaninie gazów oraz czas ekspozycji tego czynnika na organizm.

Nawet Claude Bernard wykazał w ubiegłym stuleciu, że główną przyczyną rozwoju ciężkich stanów patologicznych u zwierząt podczas długiego przebywania w hermetycznie zamkniętych, niewentylowanych pomieszczeniach jest wzrost zawartości CO 2 we wdychanym powietrzu. W badaniach na zwierzętach badano mechanizm fizjologicznego i patologicznego działania CO 2 .

Fizjologiczny mechanizm wpływu hiperkapni można ocenić ogólnie na podstawie diagramu pokazanego na ryc. 19.

Należy pamiętać, że w przypadku długotrwałego pobytu w IGA, w którym P CO 2 wzrasta do 60-70 mm Hg. Sztuka. ponadto istotnie zmienia się charakter reakcji fizjologicznych, a przede wszystkim reakcji ośrodkowego układu nerwowego. W tym drugim przypadku zamiast efektu stymulującego, jak pokazano na ryc. 19, hiperkapnia ma działanie depresyjne i już prowadzi do rozwoju stanu narkotycznego. Dzieje się to szybko w przypadkach, gdy P CO 2 wzrasta do 100 mm Hg. Sztuka. i wyżej.

Zwiększona wentylacja płuc ze wzrostem P CO 2 w IHA do 10-15 mm Hg. Sztuka. i wyższy jest determinowany przez co najmniej dwa mechanizmy: odruchową stymulację ośrodka oddechowego od chemoreceptorów stref naczyniowych, a przede wszystkim sino-koroticznych oraz pobudzenie ośrodka oddechowego od centralnych chemoreceptorów. Zwiększenie wentylacji płuc podczas hiperkapnii jest główną reakcją adaptacyjną organizmu mającą na celu utrzymanie Pa CO 2 na normalnym poziomie. Skuteczność tej reakcji maleje wraz ze wzrostem P CO 2 w IHA, ponieważ pomimo rosnącego wzrostu wentylacji płuc, Pa CO 2 również stale wzrasta.

Wzrost Pa CO 2 działa antagonistycznie na ośrodkowe i obwodowe mechanizmy regulujące napięcie naczyniowe. Stymulujące działanie CO 2 na ośrodek naczynioruchowy i współczulny układ nerwowy warunkuje działanie zwężające naczynia i prowadzi do wzrostu oporu obwodowego, zwiększenia częstości akcji serca i zwiększenia pojemności minutowej serca. Jednocześnie CO 2 oddziałuje bezpośrednio na ścianę mięśniową naczyń krwionośnych, sprzyjając ich rozszerzaniu.

Ryż. 19. Mechanizmy fizjologicznego i patofizjologicznego oddziaływania CO 2 na organizm zwierząt i człowieka (wg Malkina)

Interakcja tych antagonistycznych wpływów ostatecznie determinuje reakcje układu sercowo-naczyniowego podczas hiperkapni. Z powyższego możemy wywnioskować, że w przypadku gwałtownego zmniejszenia efektu zwężenia naczyń ośrodkowego, hiperkapnia może prowadzić do rozwoju reakcji kolaptoidalnych, które zaobserwowano w doświadczeniu na zwierzętach w warunkach znacznego wzrostu zawartości CO2 w organizmie IGA.

Przy dużym wzroście P CO 2 w tkankach, który nieuchronnie występuje w warunkach znacznego wzrostu P CO 2 w IGA, obserwuje się rozwój stanu narkotycznego, któremu towarzyszy wyraźnie wyraźny spadek poziomu metabolizmu . Reakcję tę można ocenić jako adaptacyjną, gdyż prowadzi ona do gwałtownego zmniejszenia powstawania CO 2 w tkankach w okresie, gdy systemy transportowe, w tym układy buforowe krwi, nie są już w stanie utrzymać Pa CO 2 – najważniejszej stałej środowisko wewnętrzne na poziomie zbliżonym do normalnego.

Ważne jest, aby próg reakcji różnych układów funkcjonalnych podczas rozwoju ostrej hiperkapnii nie był taki sam.

Zatem rozwój hiperwentylacji objawia się już wzrostem P CO 2 w IGA do 10-15 mm Hg. Art. i przy 23 mm Hg. Sztuka. reakcja ta staje się dość wyraźna - wentylacja wzrasta prawie 2 razy. Rozwój tachykardii i podwyższonego ciśnienia krwi pojawia się, gdy P CO 2 wzrasta w IHA do 35-40 mm Hg. Sztuka. Działanie narkotyczne odnotowano przy jeszcze wyższych wartościach P CO 2 w IGA, około 100-150 mm Hg. Art., natomiast stymulujący wpływ CO 2 na neurony kory mózgowej odnotowano przy P CO 2 rzędu 10-25 mm Hg. Sztuka.

Teraz pokrótce rozważymy wpływ różnych wartości P CO 2 w IHA na organizm zdrowego człowieka.

Duże znaczenie dla oceny odporności człowieka na hiperkapnię i normalizacji CO 2 mają badania, w których osoby praktycznie zdrowe znajdowały się w stanach IHA z nadmiernymi wartościami P CO 2 . W badaniach tych ustalono charakter i dynamikę reakcji ośrodkowego układu nerwowego, oddychania i krążenia krwi, a także zmiany wydajności przy różnych wartościach P CO 2 w IHA.

Podczas stosunkowo krótkotrwałego pobytu osoby w warunkach IHA z P CO 2 do 15 mm Hg. Art. pomimo rozwoju łagodnej kwasicy oddechowej nie stwierdzono istotnych zmian w stanie fizjologicznym. Osoby przebywające w takim środowisku przez kilka dni utrzymywały prawidłową sprawność intelektualną i nie zgłaszały żadnych dolegliwości wskazujących na pogorszenie stanu zdrowia; tylko przy P CO 2 równym 15 mm Hg. Art., u niektórych osób zaobserwowano spadek wydolności fizycznej, zwłaszcza przy wykonywaniu ciężkiej pracy.

Wraz ze wzrostem P CO 2 w IGA do 20-30 mm Hg. Sztuka. U osób badanych stwierdzono wyraźnie kwasicę oddechową i wzmożenie wentylacji płuc. Po stosunkowo krótkotrwałym wzroście szybkości wykonywania testów psychologicznych zaobserwowano spadek poziomu sprawności intelektualnej. Wyraźnie obniżona została także zdolność do wykonywania ciężkiej pracy fizycznej. Stwierdzono zaburzenia snu nocnego. Wiele osób skarżyło się na bóle i zawroty głowy, duszność i uczucie braku powietrza podczas wykonywania pracy fizycznej.

Ryż. 20. Klasyfikacja różnych skutków toksycznego działania CO 2 w zależności od wartości P CO 2 w IGA (opracowana przez Roth i Billings na podstawie danych Schaeffer, King, Nevison)

I - strefa obojętna;

L - strefa drobnych zmian fizjologicznych;

III - strefa silnego dyskomfortu;

IV - strefa głębokich zaburzeń funkcjonalnych, utrata

świadomość A - strefa obojętna;

B - strefa początkowych zaburzeń czynnościowych;

W - eon głębokich naruszeń

Wraz ze wzrostem P CO 2 w IGA do 35-40 mm Hg. Sztuka. U badanych wentylacja płuc wzrosła 3-krotnie lub więcej. W układzie krążenia pojawiły się zmiany funkcjonalne: przyspieszenie akcji serca, podwyższenie ciśnienia krwi. Po krótkim pobycie w takim IHA badani skarżyli się na bóle głowy, zawroty głowy, zaburzenia widzenia i utratę orientacji przestrzennej. Wykonywanie nawet lekkiej aktywności fizycznej wiązało się z dużymi trudnościami i prowadziło do rozwoju silnej duszności. Wykonywanie testów psychologicznych również było utrudnione, a wydajność intelektualna była zauważalnie obniżona. Wraz ze wzrostem P CO 2 w IGA o ponad 45-50 mm Hg. Sztuka. ostre zaburzenia hiperkapnii wystąpiły bardzo szybko - w ciągu 10-15 minut.

Uogólnienie publikowanych w literaturze danych dotyczących odporności człowieka na toksyczne działanie CO 2, a także ustalenie maksymalnego dopuszczalnego czasu przebywania człowieka w IGA o wysokiej zawartości CO 2, natrafia na pewne trudności. Wynikają one przede wszystkim z faktu, że odporność człowieka na hiperkapnię w dużej mierze zależy od stanu fizjologicznego, a przede wszystkim od ilości wykonywanej pracy fizycznej. W większości znanych prac przeprowadzono badania na osobach znajdujących się w warunkach względnego odpoczynku i jedynie okresowo poddawanych różnym testom psychologicznym.

Na podstawie uogólnienia wyników uzyskanych w tych pracach zaproponowano warunkowe wyodrębnienie czterech różnych stref toksycznego działania hiperkapnii w zależności od wartości P CO 2 w IHA (ryc. 20).

Duże znaczenie dla powstawania reakcji fizjologicznych i odporności człowieka na hiperkapnię ma tempo wzrostu wartości PCO 2 w wdychanej mieszaninie gazów. W przypadku umieszczenia osoby w IGA z wysokim PCO 2 , a także przestawieniu na oddychanie mieszaniną gazów wzbogaconą w CO 2 , szybkiemu wzrostowi RA CO 2 towarzyszy ostrzejszy przebieg zaburzeń hiperkapnii niż w przypadku powolny wzrost P CO 2 w IHA. Na szczęście to drugie jest bardziej typowe dla toksycznego działania CO 2 w warunkach lotów kosmicznych, gdyż stale rosnąca objętość kabin statków kosmicznych determinuje stosunkowo powolny wzrost P CO 2 w IGA w przypadku awarii układu regeneracji powietrza. Bardziej ostry przebieg hiperkapnii może wystąpić, gdy zawiedzie system regeneracji skafandra. W ostrej hiperkapnii trudność w dokładnym wyznaczeniu stref, które określają jakościowo różne objawy toksycznego działania CO 2, w zależności od wartości P CO 2, wiąże się z obecnością fazy „pierwotnej adaptacji”, której czas trwania wynosi dłużej, tym wyższe stężenie CO2. Chodzi o to, że po szybkim wejściu osoby do IHA zawierającego wysokie stężenie CO 2, w organizmie zachodzą wyraźne zmiany, którym z reguły towarzyszą skargi na ból głowy, zawroty głowy, utratę orientacji przestrzennej, zaburzenia widzenia, nudności , brak powietrza , ból w klatce piersiowej. Wszystko to doprowadziło do tego, że badanie często kończyło się po 5-10 minutach. po przejściu pacjenta na hiperkapniczną IHA.

Z opublikowanych badań wynika, że ​​wraz ze wzrostem P CO 2 w IGA do 76 mm Hg. Sztuka. taki stan niestabilny stopniowo mija i pojawia się częściowa adaptacja do zmienionego środowiska gazowego. Badani wykazują pewną normalizację sprawności intelektualnej, a jednocześnie dolegliwości związane z bólem głowy, zawrotami głowy, zaburzeniami widzenia itp. stają się bardziej umiarkowane.Czas trwania stanu niestabilnego zależy od czasu, w którym wzrasta RA CO 2 i ciągłego wzrostu obserwuje się wentylację płuc. Wkrótce po ustabilizowaniu się nowego poziomu RA CO 2 i wentylacji płuc obserwuje się rozwój częściowej adaptacji, której towarzyszy poprawa samopoczucia i stanu ogólnego badanych. Taka dynamika rozwoju ostrej hiperkapnii przy dużych wartościach PCO 2 w IGA była przyczyną znacznych rozbieżności w ocenie przez różnych badaczy możliwego czasu przebywania człowieka w tych warunkach.

Na ryc. 20, przy ocenie wpływu różnych wartości PCO 2, choć uwzględnia się „adaptację pierwotną” w czasie, nie wskazano, że stan fizjologiczny człowieka jest różny w różnych okresach pobytu w IGA z wysoka zawartość CO2. Jeszcze raz warto zauważyć, że wyniki zaprezentowane na ryc. 20 uzyskano w badaniach, podczas których badani przebywali w spoczynku. W związku z tym dane uzyskane bez odpowiedniej korelacji nie mogą służyć do przewidywania zmian stanu fizjologicznego astronautów w przypadku akumulacji CO 2 w IGA, gdyż podczas lotu może zaistnieć konieczność wykonywania pracy fizycznej o różnym natężeniu.

Ustalono, że odporność człowieka na toksyczne działanie CO 2 maleje wraz ze wzrostem wykonywanej przez niego aktywności fizycznej. Duże znaczenie praktyczne mają w tym względzie badania, w których badane byłoby toksyczne działanie CO 2 u praktycznie zdrowych osób wykonujących pracę fizyczną o różnym nasileniu. Niestety w literaturze nie ma takich informacji, dlatego zagadnienie to wymaga dalszych badań. Niemniej jednak na podstawie dostępnych danych uznaliśmy za stosowne, z pewnym przybliżeniem, wskazać możliwość przebywania i wykonywania różnych aktywności fizycznych na terenie IGA, w zależności od zawartości w nim P CO 2 .

Jak widać z danych podanych w tabeli. 6, ze wzrostem P CO 2 do 15 mm Hg. Sztuka. długotrwałe wykonywanie ciężkiej pracy fizycznej jest trudne; gdy P CO 2 wzrasta do 25 mm Hg. Sztuka. Możliwość wykonywania średnio ciężkich prac jest już ograniczona, a wykonywanie ciężkich prac jest zauważalnie utrudnione. Wraz ze wzrostem P CO 2 do 35-40 mm Hg. Sztuka. możliwość wykonywania nawet lekkich prac jest ograniczona. Gdy P CO 2 wzrasta do 60 mm Hg. Sztuka. co więcej, pomimo tego, że osoba odpoczywająca może jeszcze przez jakiś czas przebywać w takim IHA, to już okazuje się, że jest ona praktycznie niezdolna do wykonywania jakiejkolwiek pracy. Aby złagodzić negatywne skutki ostrej hiperkapnii, najlepszym lekarstwem jest przeniesienie ofiary do „normalnej” atmosfery.

Wyniki badań wielu autorów pokazują, że szybkie przestawienie się u osób długotrwale przebywających w IHA z podwyższonym PCO 2 na oddychanie czystym tlenem lub powietrzem często powoduje pogorszenie ich samopoczucia i kondycji ogólnej. Zjawisko to, wyrażone w ostrej formie, zostało po raz pierwszy odkryte w doświadczeniach na zwierzętach i opisane przez P. M. Albitsky'ego, który nadał mu nazwę odwrotnego efektu CO2. W związku z powyższym, u osób, u których rozwinie się zespół hiperkapnii, należy je stopniowo odstawiać od IGA wzbogaconego w CO 2, relatywnie powoli redukując w nim P CO 2. Próby zahamowania zespołu hiperkapnii poprzez wprowadzenie zasad – buforu Tris, sody itp. – nie dały trwałych pozytywnych rezultatów, pomimo częściowej normalizacji pH krwi.

Pewne znaczenie praktyczne ma badanie stanu fizjologicznego i wydajności człowieka w przypadkach, gdy w wyniku awarii jednostki regeneracyjnej w IGA, P O 2 jednocześnie spadnie, a P CO 2 wzrośnie.

Przy znacznym tempie wzrostu CO 2 i odpowiednim tempie spadku O 2, które występuje podczas oddychania w zamkniętej, małej objętości, jak wykazały badania Holdena i Smitha, następuje gwałtowne pogorszenie stanu fizjologicznego i samopoczucia badanych stwierdza się wzrost zawartości CO 2 w wdychanej mieszaninie gazów do 5-6% (P CO 2 -38-45 mm Hg), mimo że spadek zawartości O 2 w tym okresie był wciąż stosunkowo niewielka. Wraz z wolniejszym rozwojem hiperkapni i niedotlenienia, jak wskazuje wielu autorów, zauważalne pogorszenie wydajności i pogorszenie stanu fizjologicznego obserwuje się, gdy P CO 2 wzrasta do 25-30 mm Hg. Sztuka. i odpowiedni spadek PO 2 do 110-120 mm Hg. Sztuka. Według Karlin i wsp., po 3-dniowej ekspozycji na IGA zawierającą 3% CO 2 (22,8 mm Hg) i 17% O 2, wydajność badanych uległa zauważalnemu obniżeniu. Dane te stoją w pewnej sprzeczności z wynikami badań, które wykazały stosunkowo niewielkie zmiany w wydajności nawet przy bardziej znaczącym (do 12%) spadku O 2 w IGA i wzroście CO 2 w nim do 3%.

Przy równoczesnym rozwoju hiperkapnii i niedotlenienia głównym objawem toksyczności jest duszność. Ilość wentylacji płuc w tym przypadku okazuje się bardziej znacząca niż w przypadku hiperkapni o tej samej wielkości. Zdaniem wielu badaczy o tak znaczącym wzroście wentylacji płuc decyduje fakt, że niedotlenienie zwiększa wrażliwość ośrodka oddechowego na CO 2, co skutkuje łącznym efektem nadmiaru CO 2 i braku O 2

w IHA nie prowadzi do addytywnego oddziaływania tych czynników, lecz do ich nasilenia. Można to ocenić, ponieważ wielkość wentylacji płuc okazuje się większa niż wielkość wentylacji, jaka powinna być, gdyby po prostu zsumować efekt zmniejszenia RA O 2 i wzrostu RA CO 2.

Na podstawie tych danych oraz charakteru zaobserwowanych zaburzeń stanu fizjologicznego można stwierdzić, że wiodącą rolę w początkowym okresie rozwoju stanów patologicznych w sytuacjach, gdy dochodzi do całkowitej niewydolności układu regeneracji, odgrywa hiperkapnia.

PRZEWLEKŁE SKUTKI HIPERKAPNII

Badanie długoterminowego wpływu podwyższonych poziomów na organizm ludzki i zwierzęta; Wartości P CO 2 w IGA pozwoliły ustalić, że pojawienie się objawów klinicznych przewlekłego toksycznego działania CO 2 poprzedzone jest naturalnymi zmianami równowagi kwasowo-zasadowej - rozwojem kwasicy oddechowej, prowadzącej do zaburzeń metabolicznych. W tym przypadku zachodzą zmiany w metabolizmie minerałów, które najwyraźniej mają charakter adaptacyjny, ponieważ przyczyniają się do zachowania równowagi kwasowo-zasadowej. Zmiany te można ocenić na podstawie okresowego wzrostu stężenia wapnia we krwi oraz zmian poziomu wapnia i fosforu w tkance kostnej. Ze względu na to, że wapń wchodzi w związki z CO 2, wraz ze wzrostem Pa CO 2 wzrasta ilość CO 2 związanego z wapniem w kościach. W wyniku zmian w metabolizmie minerałów powstaje sytuacja sprzyjająca tworzeniu się soli wapnia w układzie wydalniczym, co może skutkować rozwojem kamieni nerkowych. O słuszności tego wniosku świadczą wyniki badania na gryzoniach, w którym po długotrwałym przechowywaniu w IGA o ciśnieniu PCO 2 równym 21 mm Hg. Sztuka. i powyżej stwierdzono kamienie nerkowe.

W badaniach na ludziach stwierdzono także, że w przypadku długotrwałego pobytu w IHA stężenie PCO 2 przekracza 7,5-10 mm Hg. Art., pomimo pozornego zachowania prawidłowego stanu fizjologicznego i sprawności, u osób badanych wystąpiły zmiany metaboliczne spowodowane rozwojem umiarkowanej kwasicy gazowej.

Zatem podczas Operacji Hideout badani spędzili 42 dni na łodzi podwodnej w warunkach IGA zawierających 1,5% CO 2 (P CO 2 - 11,4 mm Hg). Podstawowe parametry fizjologiczne, takie jak masa i temperatura ciała, ciśnienie krwi i tętno, pozostały bez istotnych zmian. Jednak badając oddychanie, równowagę kwasowo-zasadową i metabolizm wapniowo-fosforowy, odkryto zmiany o charakterze adaptacyjnym. Na podstawie zmian pH moczu i krwi stwierdzono, że od około 24. dnia pobytu w IGA zawierającego 1,5% CO 2 u pacjentów rozwinęła się niewyrównana kwasica gazowa. Kiedy młodzi zdrowi mężczyźni spędzili miesiąc w IHA zawierającym 1% CO 2, według S. G. Zharov i wsp., nie stwierdzono u badanych żadnych zmian w pH krwi, pomimo niewielkiego wzrostu RA CO 2 i wzrostu o 8-12%. w wentylacji płuc, co wskazuje na lekką, wyrównaną kwasicę gazową.

Długi pobyt (30 dni) pacjentów w IHA o zawartości CO 2 zwiększonej do 2% prowadził do obniżenia pH krwi, wzrostu PA CO 2 i wzrostu wentylacji płuc o 20-25%. W warunkach spoczynku badani czuli się dobrze, jednak w trakcie wykonywania intensywnej aktywności fizycznej część z nich skarżyła się na bóle głowy i szybkie męczenie się.

Podczas pobytu w IGA z 3% CO 2 (P CO 2 - 22,8 mm Hg) większość badanych zauważyła pogorszenie stanu zdrowia. W tym przypadku zmiany pH krwi wskazują na szybki rozwój niewyrównanej kwasicy gazowej. Przebywanie w takim środowisku, choć możliwe przez wiele dni, zawsze wiąże się z rozwojem dyskomfortu i postępującym spadkiem wydajności.

W wyniku tych badań stwierdzono, że długotrwały (wielomiesięczny) pobyt osoby w IGA przy ciśnieniu P CO 2 przekraczającym 7,5 mm Hg. Art., jest niepożądane, ponieważ może prowadzić do przejawów chronicznego toksycznego działania CO 2. Niektórzy badacze wskazują, że gdy człowiek przebywa w IGA 3-4 miesiące, wartość P CO 2 nie powinna przekraczać 3-6 mm Hg. Sztuka..

Oceniając zatem ogólny efekt przewlekłego wpływu hiperkapnii, można zgodzić się z opinią K. Schaefera co do celowości wyodrębnienia w IGA trzech głównych poziomów wzrostu PCO 2, które determinują różną tolerancję hiperkapnii na osoba. Pierwszy poziom odpowiada wzrostowi P CO 2 w IGA do 4-6 mm Hg. Sztuka.; charakteryzuje się brakiem znaczącego wpływu na organizm. Drugi poziom odpowiada wzrostowi P CO 2 w IGA do 11 mm Hg. Sztuka. W tym przypadku podstawowe funkcje fizjologiczne i wydajność nie ulegają znaczącym zmianom, jednakże następuje powolny rozwój zmian w oddychaniu, regulacji

równowagę kwasowo-zasadową i metabolizm elektrolitów, co może skutkować zmianami patologicznymi.

Trzeci poziom to wzrost P CO 2 do 22 mm Hg. Sztuka. i wyższe - prowadzi do spadku wydajności, wyraźnych zmian w funkcjach fizjologicznych i rozwoju stanów patologicznych w różnych okresach czasu.

Pobierz streszczenie: Nie masz dostępu do pobierania plików z naszego serwera.