تبادل الغازات في الرئتين - تبادل الغازات بالانتشار بين الهواء السنخي والدم. هذه مجموعة من العمليات في الحويصلات الهوائية وعناصر المنطقة الانتقالية من الجهاز التنفسي الأقرب إليها: القصيبات ، والأكياس السنخية.
يحتوي الهواء الجوي على ما يقرب من 21٪ أكسجين ، وحوالي 79٪ نيتروجين ، وحوالي 0.03٪ ثاني أكسيد الكربون ، وكمية صغيرة من بخار الماء والغازات الخاملة. هذا هو الهواء الذي نتنفسه ، ونحن نسميه استنشق.يسمى الهواء الذي نخرجه الزفير.يختلف تركيبه عن الهواء المستنشق: 16.3٪ أكسجين ، حوالي 79٪ نيتروجين ، حوالي 4٪ ثاني أكسيد الكربون ، إلخ. المحتوى المختلف للأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الهواء المستنشق والزفير يفسر بتبادل الغازات في رئتين.
يحدث تبادل الغازات في الرئتين عندما انتشارالغازات من خلال جدران الحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية بسبب الاختلاف بينهما ضغط جزئي O2 و CO2 في الهواء والدم السنخي.
الضغط الجزئي لأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الهواء والدم السنخي
للتبادل السريع للغازات في الرئتين ، يكون الفرق بين الضغط الجزئي للغازات في الهواء السنخي وتوترها في الدم حوالي 70 ملم زئبق بالنسبة إلى O2. سانت لثاني أكسيد الكربون - حوالي 7 ملم زئبق. فن.
نقل الغاز- نقل O2 من الرئتين إلى الخلايا وثاني أكسيد الكربون من الخلايا إلى الرئتين.
يتم تنفيذ هذه المرحلة عن طريق الدورة الدموية ، والمركبة عبارة عن دم. تختلف معاملات الذوبان لغازات الجهاز التنفسي (O2 - 0.022 ، CO2 - 0.53) ، لذلك يتم نقلها بشكل مختلف. نقل الأكسجينيتم توفيره بواسطة الناقل الرئيسي للأكسجين - الهيموجلوبين في الدم ، وجزء صغير جدًا من O2 يذوب في البلازما. يحتوي جزيء الهيموغلوبين على جزيء غلوبين واحد و 4 جزيئات هيم ، يحتوي كل منها على ذرة حديد حديدية واحدة ، ويربط جزيء أكسجين واحد: Hb + 4O2 = HbO8. تحدث إضافة الأكسجين إلى الهيموغلوبين مع تكوين أوكسي هيموغلوبين عند ضغط جزئي من 70-73 ملم زئبق. فن. يمكن أن يضيف غرام واحد من الهيموجلوبين 1.34 مل. الأكسجين. ل نقل ثاني أكسيد الكربونهناك ثلاث طرق لنقل ثاني أكسيد الكربون عن طريق الدم: 1) في حالة مذابة - 5٪ ؛ 2) على شكل كاربيموجلوبين - 10-20٪ ؛ 3) على شكل كربونات (بيكربونات الصوديوم والبوتاسيوم بشكل رئيسي) - 85٪.
تبادل الغازات في الأنسجةتبادل الغازات بالانتشار بين الدم والأنسجة في الشعيرات الدموية. هذه المرحلة ناتجة عن توتر الغازات في الدم والأنسجة (بالنسبة للأكسجين - حوالي 70 ملم زئبق ، بالنسبة لثاني أكسيد الكربون - حوالي 7 ملم زئبق) ويتم تنفيذها أيضًا بسبب الانتشار. في الأنسجة ، يتم الحفاظ على فرق الجهد من خلال عملية مستمرة من الأكسدة البيولوجية.
تنفس الأنسجة- استهلاك 02 للخلايا وإطلاقها لثاني أكسيد الكربون. هذه عملية إنزيمية متعددة المراحل لاستخدام الأكسجين بواسطة الخلايا لأكسدة المركبات العضوية بتكوين ثاني أكسيد الكربون و H2O والحصول على الطاقة مدى الحياة. في الخلايا ، يتم توصيل الأكسجين إلى الميتوكوندريا ، حيث تحدث أكسدة المركبات العضوية وتكوين الـ ATP. تتم دراسة التنفس الخلوي بمزيد من التفصيل عن طريق الكيمياء الحيوية.
المؤشرات الرئيسية للتنفس
هناك العديد من المؤشرات التي تميز الحالة الوظيفية للرئتين ، ويتم قياسها باستخدام جهاز خاص يسمى مقياس التنفس. تحديد السعة الحيوية للرئتين (VC) بشكل أساسي. القدرة الحيوية للرئتينهو أكبر كمية هواء يمكن للشخص أن يزفرها بعد أن يأخذ نفسًا عميقًا. يتكون هذا المؤشر من أحجام مثل:
1) حجم المد والجزر (قبل ) - حجم الهواء الذي يستنشقه الشخص ويزفره أثناء التنفس الهادئ (حوالي 500 مل)
2) حجم إضافي (TRP)، أو حجم الشهيق الاحتياطيالحد الأقصى لحجم الهواء الذي يمكن استنشاقه بعد نهاية التنفس الهادئ (حوالي 1500-2000 مل)
3) حجم احتياطي الزفير (RO ) - الحد الأقصى لحجم الهواء الزفير بعد زفير هادئ (1000-1500 مل)
VC = ل(0.5 لتر) + TRP(1.5-2 لتر) + RO(1.5 لتر) = 3.5-4 لتر
عادة ، يكون VC حوالي 3/4 من إجمالي سعة الرئة ويميز الحجم الأقصى الذي يمكن للشخص أن يغير فيه عمق تنفسه. يعتمد VC على عمر(يتناقص مع تقدم العمر بسبب انخفاض مرونة الرئة) ، جنس (الخامسالنساء - 3-3.5 لتر ، الرجال - 3.5-4.8 لتر) ، التطور البدني(للأشخاص المدربين جسديًا - 6-7 لترات) ، وضع الجسم(عموديًا أكثر) نمو(بالنسبة للشباب ، يتم التعبير عن هذا الاعتماد بالصيغة: VC = 2.5 × الارتفاع بالأمتار) ، إلخ.
معا مع حجم المتبقية،أي حجم الهواء الذي يبقى في الرئتين بعد زفير عميق ، يتشكل VC مجموع قدرة الرئة(أخضر).
المكونات الرئيسية للهواء الجوي هي الأكسجين (حوالي 21٪) ، النيتروجين (78٪) ، ثاني أكسيد الكربون (0.03-0.04٪) ، بخار الماء ، الغازات الخاملة ، الأوزون ، بيروكسيد الهيدروجين (حوالي 1٪).
الأكسجين هو الجزء الأكثر تكاملاً في الهواء. بمشاركتها المباشرة ، تستمر جميع العمليات المؤكسدة في جسم الإنسان والحيوان. في حالة الراحة ، يستهلك الشخص حوالي 350 مل من الأكسجين في الدقيقة ، وأثناء العمل البدني الشاق ، تزداد كمية الأكسجين المستهلكة عدة مرات.
يحتوي الهواء المستنشق على 20.7-20.9٪ أكسجين ، وهواء الزفير يحتوي على حوالي 15-16٪. وهكذا ، تمتص أنسجة الجسم حوالي ربع الأكسجين الموجود في تكوين الهواء المستنشق.
في الغلاف الجوي ، لا يتغير محتوى الأكسجين بشكل كبير. تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون وتفككه لامتصاص الكربون ، بينما يتم إطلاق الأكسجين المنطلق في الغلاف الجوي. مصدر تكوين الأكسجين هو أيضًا التحلل الكيميائي الضوئي لبخار الماء في الغلاف الجوي العلوي تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس. لضمان تكوين ثابت للهواء الجوي ، من المهم أيضًا خلط تدفقات الهواء في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي. الاستثناء هو الغرف المغلقة بإحكام ، حيث يمكن أن ينخفض محتوى الأكسجين بشكل كبير بسبب الإقامة الطويلة للأشخاص (الغواصات والملاجئ وكبائن الطائرات المضغوطة وما إلى ذلك).
بالنسبة للجسم ، فإن الضغط الجزئي * للأكسجين مهم ، وليس محتواه المطلق في الهواء المستنشق. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن انتقال الأكسجين من الهواء السنخي إلى الدم ومن الدم إلى سائل الأنسجة يحدث تحت تأثير اختلاف الضغط الجزئي. يتناقص الضغط الجزئي للأكسجين مع زيادة الارتفاع فوق مستوى سطح البحر (الجدول 1).
الجدول 1. الضغط الجزئي للأكسجين على ارتفاعات مختلفة
من الأهمية بمكان استخدام الأكسجين لعلاج الأمراض المصحوبة بتجويع الأكسجين (خيام الأكسجين ، أجهزة الاستنشاق).
ثاني أكسيد الكربون. محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ثابت إلى حد ما. يفسر هذا الثبات من خلال تداوله في الطبيعة. على الرغم من حقيقة أن عمليات التحلل والنشاط الحيوي للكائن الحي مصحوبة بإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، لا تحدث زيادة كبيرة في محتواه في الغلاف الجوي ، حيث تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون. في الوقت نفسه ، يذهب الكربون إلى بناء المواد العضوية ، ويدخل الأكسجين إلى الغلاف الجوي. يحتوي هواء الزفير على ما يصل إلى 4.4٪ من ثاني أكسيد الكربون.
ثاني أكسيد الكربون هو عامل مسبب فسيولوجي لمركز الجهاز التنفسي ، لذلك ، أثناء التنفس الاصطناعي ، يضاف بكميات صغيرة إلى الهواء. بكميات كبيرة ، يمكن أن يكون لها تأثير مخدر وتسبب الوفاة.
يحتوي ثاني أكسيد الكربون أيضًا على أهمية صحية. وفقًا لمحتواها ، يتم الحكم على نقاء الهواء في المباني السكنية والعامة (أي المباني التي يتواجد فيها الأشخاص). مع تراكم الناس في غرف سيئة التهوية ، بالتوازي مع تراكم ثاني أكسيد الكربون في الهواء ، يزداد محتوى نفايات الإنسان الأخرى ، وترتفع درجة حرارة الهواء وتزداد رطوبته.
ثبت أنه إذا تجاوز محتوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء الداخلي 0.07-0.1٪ ، فإن الهواء يكتسب رائحة كريهة ويمكن أن يعطل الحالة الوظيفية للجسم.
إن توازي التغييرات في الخصائص المدرجة للهواء في المباني السكنية وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون ، فضلاً عن بساطة تحديد محتواه ، يجعل من الممكن استخدام هذا المؤشر للتقييم الصحي لجودة الهواء وكفاءة التهوية في الأماكن العامة.
النيتروجين والغازات الأخرى. النيتروجين هو المكون الرئيسي للهواء الجوي. في الجسم ، يكون في حالة مذابة في سوائل الدم والأنسجة ، لكنه لا يشارك في التفاعلات الكيميائية.
في الوقت الحاضر ، ثبت تجريبيًا أنه في ظل ظروف الضغط المتزايد ، يتسبب نيتروجين الهواء في الحيوانات في اضطراب التنسيق العصبي العضلي ، والإثارة اللاحقة ، والحالة المخدرة. لاحظ الباحثون ظواهر مماثلة في الغواصين. يتيح استخدام مزيج الهيليوم والأكسجين لتنفس الغواصين زيادة عمق الهبوط إلى 200 متر دون ظهور أعراض تسمم واضحة.
أثناء تفريغ البرق الكهربائي وتحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية للشمس ، تتشكل كمية صغيرة من الغازات الأخرى في الهواء. قيمتها الصحية صغيرة نسبيًا.
* الضغط الجزئي للغاز في خليط الغازات هو الضغط الذي سينتجه غاز معين إذا احتل الحجم الكامل للخليط.
نعلم جميعًا جيدًا أنه لا يوجد كائن حي واحد يمكنه العيش على الأرض بدون هواء. الهواء حيوي لنا جميعاً. يعلم الجميع من الأطفال إلى الكبار أنه من المستحيل العيش بدون هواء ، ولكن لا يعرف الجميع ما هو الهواء ومكوناته. إذن ، الهواء عبارة عن مزيج من الغازات التي لا يمكن رؤيتها أو لمسها ، لكننا جميعًا نعلم جيدًا أنه موجود حولنا ، على الرغم من أننا لا نلاحظ ذلك عمليًا. لإجراء أبحاث ذات طبيعة مختلفة ، بما في ذلك ، من الممكن في مختبرنا.
لا يمكننا أن نشعر بالهواء إلا عندما نشعر برياح قوية أو عندما نكون بالقرب من المروحة. مما يتكون منه الهواء ، ويتكون من النيتروجين والأكسجين ، وجزء صغير فقط من الأرجون والماء والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. إذا أخذنا في الاعتبار تكوين الهواء كنسبة مئوية ، فإن النيتروجين هو 78.08٪ ، والأكسجين 20.94٪ ، والأرجون 0.93٪ ، وثاني أكسيد الكربون 0.04٪ ، ونيون 1.82 * 10-3٪ ، والهيليوم 4.6 * 10-4٪ ، والميثان 1.7 * 10 -4 في المائة ، الكريبتون 1.14 * 10-4 في المائة ، الهيدروجين 5 * 10-5 في المائة ، زينون 8.7 * 10-6 في المائة ، أكسيد النيتروز 5 * 10-5 في المائة.
محتوى الأكسجين في الهواء مرتفع جدًا لأنه أكسجين ضروري لحياة جسم الإنسان. الأكسجين ، الذي يتم ملاحظته في الهواء أثناء التنفس ، يدخل إلى خلايا جسم الإنسان ، ويشارك في عملية الأكسدة ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الطاقة اللازمة للحياة. كما أن الأكسجين الموجود في الهواء ضروري أيضًا لحرق الوقود الذي ينتج الحرارة ، وكذلك للحصول على الطاقة الميكانيكية في محركات الاحتراق الداخلي.
يتم أيضًا استخلاص الغازات الخاملة من الهواء أثناء التسييل. مقدار الأكسجين الموجود في الهواء ، إذا نظرت إلى النسبة المئوية ، فإن الأكسجين والنيتروجين في الهواء هو 98 بالمائة. مع معرفة إجابة هذا السؤال ، يظهر سؤال آخر ، وهو ما هي المواد الغازية التي لا تزال جزءًا من الهواء.
لذلك ، في عام 1754 ، أكد عالم يُدعى جوزيف بلاك أن الهواء يتكون من خليط من الغازات ، وليس مادة متجانسة ، كما كان يعتقد سابقًا. يتضمن تكوين الهواء على الأرض الميثان ، والأرجون ، وثاني أكسيد الكربون ، والهيليوم ، والكريبتون ، والهيدروجين ، والنيون ، والزينون. تجدر الإشارة إلى أن نسبة الهواء يمكن أن تختلف قليلاً حسب المكان الذي يعيش فيه الناس.
لسوء الحظ ، ستكون النسبة المئوية لثاني أكسيد الكربون في المدن الكبيرة أعلى منها ، على سبيل المثال ، في القرى أو الغابات. السؤال الذي يطرح نفسه هو كم نسبة الأكسجين الموجودة في الهواء في الجبال. الجواب بسيط ، الأكسجين أثقل بكثير من النيتروجين ، لذلك سيكون أقل بكثير في الهواء في الجبال ، وذلك لأن كثافة الأكسجين تتناقص مع الارتفاع.
معدل الأكسجين في الهواء
لذلك ، فيما يتعلق بنسبة الأكسجين في الهواء ، هناك معايير معينة ، على سبيل المثال ، لمنطقة العمل. لكي يتمكن الشخص من العمل بشكل كامل ، يتراوح معدل الأكسجين في الهواء من 19 إلى 23 بالمائة. عند تشغيل المعدات في المؤسسات ، من الضروري مراقبة مدى ضيق الأجهزة ، وكذلك الأجهزة المختلفة. إذا كان مؤشر الأكسجين أقل من 19 في المائة عند اختبار الهواء في غرفة يعمل فيها الأشخاص ، فمن الضروري مغادرة الغرفة وتشغيل التهوية في حالات الطوارئ. يمكنك التحكم في مستوى الأكسجين في الهواء في مكان العمل من خلال دعوة مختبر EcoTestExpress والبحث.
دعنا الآن نحدد ما هو الأكسجين.
الأكسجين عنصر كيميائي في الجدول الدوري لعناصر منديليف ، والأكسجين ليس له رائحة ولا طعم ولا لون. الأكسجين الموجود في الهواء ضروري للتنفس البشري ، وكذلك للاحتراق ، لأنه لا يخفى على أحد أنه إذا لم يكن هناك هواء ، فلن تحترق أي مواد. يتضمن تكوين الأكسجين مزيجًا من ثلاثة نوكليدات مستقرة ، بأعداد كتلتها 16 و 17 و 18.
إذن ، الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعًا على وجه الأرض ، فيما يتعلق بنسبة الأكسجين ، فإن النسبة الأكبر موجودة في السيليكات ، وهي حوالي 47.4 في المائة من كتلة قشرة الأرض الصلبة. أيضا في البحر والمياه العذبة للأرض كلها تحتوي على كمية كبيرة من الأكسجين ، وهي 88.8 في المائة ، أما بالنسبة لكمية الأكسجين في الهواء فهي 20.95 في المائة فقط. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن الأكسجين جزء من أكثر من 1500 مركب في القشرة الأرضية.
أما بالنسبة لإنتاج الأكسجين ، فيتم الحصول عليه بفصل الهواء عند درجات حرارة منخفضة. تحدث هذه العملية على النحو التالي ، في البداية يقومون بضغط الهواء بمساعدة ضاغط ، أثناء ضغط الهواء ، يبدأ في التسخين. يُسمح للهواء المضغوط بالتبريد إلى درجة حرارة الغرفة ، وبعد التبريد ، يُسمح له بالتمدد بحرية.
عندما يحدث التمدد ، تبدأ درجة حرارة الغاز في الانخفاض بشكل حاد ، وبعد أن يبرد الهواء ، يمكن أن تنخفض درجة حرارته بعشرات الدرجات عن درجة حرارة الغرفة ، ويتعرض هذا الهواء للضغط مرة أخرى ويتم التخلص من الحرارة المنبعثة. بعد عدة مراحل من ضغط الهواء والتبريد ، يتم تنفيذ عدد من الإجراءات نتيجة لذلك يتم فصل الأكسجين النقي دون أي شوائب.
وهنا يطرح سؤال آخر وهو الأوكسجين الثقيل أو ثاني أكسيد الكربون. الجواب ببساطة هو بالطبع أن ثاني أكسيد الكربون سيكون أثقل من الأكسجين. تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون 1.97 كجم / م 3 ، بينما تبلغ كثافة الأكسجين 1.43 كجم / م 3. أما بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، فقد اتضح أنه يلعب أحد الأدوار الرئيسية في حياة جميع أشكال الحياة على الأرض ، وله أيضًا تأثير على دورة الكربون في الطبيعة. لقد ثبت أن ثاني أكسيد الكربون له دور في تنظيم التنفس ، وكذلك الدورة الدموية.
ما هو ثاني أكسيد الكربون؟
الآن دعنا نحدد بمزيد من التفصيل ما هو ثاني أكسيد الكربون ، ونشير أيضًا إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون. إذن ، ثاني أكسيد الكربون بعبارة أخرى هو ثاني أكسيد الكربون ، إنه غاز عديم اللون ذو رائحة وطعم حامضين قليلاً. أما الهواء فيبلغ تركيز ثاني أكسيد الكربون فيه 0.038٪. تتمثل الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون في أنه لا يوجد في حالة سائلة عند الضغط الجوي العادي ، ولكنه ينتقل على الفور من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية.
يسمى ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة أيضًا بالثلج الجاف. حتى الآن ، يعتبر ثاني أكسيد الكربون مشاركًا في ظاهرة الاحتباس الحراري. ينتج ثاني أكسيد الكربون عن طريق حرق مواد مختلفة. وتجدر الإشارة إلى أنه في الإنتاج الصناعي لثاني أكسيد الكربون ، يتم ضخه في أسطوانات. يتم استخدام ثاني أكسيد الكربون الذي يتم ضخه في الأسطوانات كطفايات حريق ، وكذلك في إنتاج المياه الغازية ، ويستخدم أيضًا في الأسلحة الهوائية. وكذلك في صناعة المواد الغذائية كمادة حافظة.
تكوين الهواء المستنشق والزفير
الآن دعونا نحلل تكوين الهواء المستنشق والزفير. أولاً ، دعنا نحدد ما هو التنفس. التنفس هو عملية مستمرة معقدة يتم من خلالها تحديث تركيبة الغاز في الدم باستمرار. يتكون الهواء الذي نتنفسه من 20.94٪ أكسجين و 0.03٪ ثاني أكسيد الكربون و 79.03٪ نيتروجين. لكن تكوين هواء الزفير يتكون بالفعل من 16.3 في المائة فقط من الأكسجين ، و 4 في المائة من ثاني أكسيد الكربون و 79.7 في المائة من النيتروجين.
يمكن ملاحظة أن الهواء المستنشق يختلف عن هواء الزفير في محتوى الأكسجين ، وكذلك كمية ثاني أكسيد الكربون. هذه هي المواد التي يتكون منها الهواء الذي نتنفسه ونزفره. وبالتالي ، فإن جسمنا مشبع بالأكسجين ويطلق كل ثاني أكسيد الكربون غير الضروري إلى الخارج.
يعمل الأكسجين الجاف على تحسين الخصائص الكهربائية والوقائية للأغشية بسبب عدم وجود الماء ، فضلاً عن ضغطها وتقليل شحنة الفضاء. أيضًا ، لا يمكن للأكسجين الجاف في الظروف العادية أن يتفاعل مع الذهب أو النحاس أو الفضة. لإجراء تحليل كيميائي للهواء أو غيرها من الأبحاث المختبرية ، بما في ذلك ، يمكنك في مختبرنا "EcoTestExpress".
الهواء هو الغلاف الجوي للكوكب الذي نعيش عليه. ولدينا دائمًا سؤال حول ما هو جزء من الهواء ، والإجابة هي ببساطة مجموعة من الغازات ، كما سبق وصفها أعلاه ، أي الغازات وبأي نسبة موجودة في الهواء. بالنسبة لمحتوى الغازات في الهواء ، كل شيء سهل وبسيط هنا ، النسبة المئوية لجميع مناطق كوكبنا تقريبًا هي نفسها.
تكوين وخصائص الهواء
لا يتألف الهواء من مزيج من الغازات فحسب ، بل يتكون أيضًا من مختلف الهباء الجوي والأبخرة. النسبة المئوية لتكوين الهواء هي نسبة النيتروجين إلى الأكسجين والغازات الأخرى في الهواء. إذن ، كم هو الأكسجين الموجود في الهواء ، الإجابة البسيطة هي 20 بالمائة فقط. التركيب المكون للغاز ، كما هو الحال بالنسبة للنيتروجين ، فهو يحتوي على نصيب الأسد من كل الهواء ، وتجدر الإشارة إلى أنه عند الضغط المرتفع ، يبدأ النيتروجين في الحصول على خصائص مخدرة.
هذا ليس له أهمية صغيرة ، لأنه عندما يعمل الغواصون ، غالبًا ما يتعين عليهم العمل في الأعماق تحت ضغط هائل. لقد قيل الكثير بالفعل عن الأكسجين ، لأنه ذو أهمية كبيرة لحياة الإنسان على كوكبنا. وتجدر الإشارة إلى أن استنشاق الهواء مع زيادة الأكسجين من قبل الشخص في فترة قصيرة لا يؤثر سلبًا على الشخص نفسه.
ولكن إذا استنشق الشخص الهواء بمستوى أعلى من الأكسجين لفترة طويلة ، فسيؤدي ذلك إلى تغيرات مرضية في الجسم. مكون رئيسي آخر للهواء ، والذي قيل الكثير عنه بالفعل ، هو ثاني أكسيد الكربون ، كما اتضح ، لا يمكن لأي شخص أن يعيش بدونه وكذلك بدون أكسجين.
إذا لم يكن هناك هواء على الأرض ، فلن يتمكن كائن حي واحد من العيش على كوكبنا ، ناهيك عن العمل بطريقة ما. لسوء الحظ ، في العالم الحديث ، هناك عدد كبير من المنشآت الصناعية التي تلوث هوائنا تطالب بشكل متزايد بضرورة حماية البيئة ، وكذلك مراقبة نقاء الهواء. لذلك ، يجب إجراء قياسات متكررة للهواء لتحديد مدى نظافته. إذا بدا لك أن الهواء في غرفتك ليس نظيفًا بدرجة كافية وهناك عوامل خارجية يمكن إلقاء اللوم عليها ، فيمكنك دائمًا الاتصال بمختبر EcoTestExpress ، والذي سيجري جميع الاختبارات اللازمة (والبحث) وإعطاء استنتاج حول نقاء الهواء الذي تتنفسه.
التنفس هو علامة أساسية للحياة. نتنفس باستمرار منذ الولادة وحتى الموت. نتنفس ليلا ونهارا أثناء النوم العميق ، في حالة صحية ومرض.
في البشر والحيوانات ، احتياطيات الأكسجين محدودة. لذلك ، يحتاج الجسم إلى إمداد مستمر بالأكسجين من البيئة. يجب أيضًا إزالة ثاني أكسيد الكربون ، الذي يتشكل دائمًا في عملية التمثيل الغذائي وبكميات كبيرة ، من الجسم بشكل مستمر ومستمر.
التنفس هو عملية مستمرة معقدة ، ونتيجة لذلك يتم تحديث تركيبة الغاز في الدم باستمرار. هذا هو جوهرها.
لا يمكن الأداء الطبيعي لجسم الإنسان إلا إذا تم تجديده بالطاقة ، والتي يتم استهلاكها باستمرار. يتلقى الجسم الطاقة من خلال أكسدة المواد العضوية المعقدة - البروتينات والدهون والكربوهيدرات. في الوقت نفسه ، يتم إطلاق الطاقة الكيميائية الكامنة ، والتي تعد مصدر النشاط الحيوي لخلايا الجسم وتطورها ونموها. وبالتالي ، فإن أهمية التنفس هي الحفاظ على المستوى الأمثل لعمليات الأكسدة والاختزال في الجسم.
في عملية التنفس ، من المعتاد التمييز بين ثلاث روابط: التنفس الخارجي ، أو الرئوي ، والتنفس ، ونقل الغازات عن طريق الدم ، والتنفس الداخلي أو التنفسي.
التنفس الخارجي هو تبادل الغازات بين الجسم والهواء الجوي المحيط. يمكن تقسيم التنفس الخارجي إلى مرحلتين - تبادل الغازات بين الهواء الجوي والسنخي وتبادل الغازات بين دم الشعيرات الدموية الرئوية والهواء السنخي. يتم إجراء التنفس الخارجي بسبب نشاط جهاز التنفس الخارجي.
يشمل الجهاز التنفسي المجاري الهوائية والرئتين والجنبة والهيكل العظمي للصدر والعضلات والحجاب الحاجز. تتمثل الوظيفة الرئيسية لجهاز التنفس الخارجي في تزويد الجسم بالأكسجين وإطلاقه من ثاني أكسيد الكربون الزائد. يمكن الحكم على الحالة الوظيفية لجهاز التنفس الخارجي من خلال الإيقاع والعمق وتكرار التنفس وقيمة أحجام الرئة ومؤشرات امتصاص الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون ، إلخ.
يتم نقل الغازات عن طريق الدم. يتم توفيره من خلال الاختلاف في الضغط الجزئي (الجهد) للغازات على طول مسارها: الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة ، وثاني أكسيد الكربون من الخلايا إلى الرئتين.
يمكن أيضًا تقسيم التنفس الداخلي أو تنفس الأنسجة إلى مرحلتين. المرحلة الأولى هي تبادل الغازات بين الدم والأنسجة. والثاني هو استهلاك الأكسجين للخلايا وإطلاق ثاني أكسيد الكربون بواسطتها (التنفس الخلوي).
تكوين الهواء المستنشق والزفير والسنخي
يتنفس الإنسان هواء الغلاف الجوي الذي يحتوي على التركيب التالي: 20.94٪ أكسجين ، 0.03٪ ثاني أكسيد الكربون ، 79.03٪ نيتروجين. يحتوي هواء الزفير على 16.3٪ أكسجين ، 4٪ ثاني أكسيد الكربون ، 79.7٪ نيتروجين.
تكوين هواء الزفير ليس ثابتًا ويعتمد على كثافة التمثيل الغذائي ، وكذلك على تواتر وعمق التنفس. بمجرد أن تحبس أنفاسك أو تأخذ أنفاسًا عميقة قليلة ، يتغير تكوين هواء الزفير.
مقارنة بين تكوين الهواء المستنشق والزفير بمثابة دليل على وجود التنفس الخارجي.
يختلف الهواء السنخي في تكوينه عن هواء الغلاف الجوي ، وهو أمر طبيعي تمامًا. في الحويصلات الهوائية ، يتم تبادل الغازات بين الهواء والدم ، بينما ينتشر الأكسجين في الدم ، وينتشر ثاني أكسيد الكربون من الدم. نتيجة لذلك ، ينخفض محتوى الأكسجين في الهواء السنخي بشكل حاد وتزيد كمية ثاني أكسيد الكربون. النسبة المئوية للغازات الفردية في الهواء السنخي: 14.2-14.6٪ أكسجين ، 5.2-5.7٪ ثاني أكسيد الكربون ، 79.7-80٪ نيتروجين. يختلف الهواء السنخي في التكوين ومن هواء الزفير. وذلك لأن هواء الزفير يحتوي على خليط من الغازات من الحويصلات الهوائية والفضاء الضار.
الغلاف الجوي عبارة عن غلاف هوائي لسطح الأرض ، ويتكون من خليط من الغازات ذات كثافات مختلفة عند ارتفاعات مختلفة. هذا الظرف بسبب الجاذبية. عندما نبتعد عن سطح الأرض ، تقل كثافة الغلاف الجوي وتتساوى في النهاية مع كثافة الفضاء بين النجوم.
يحتوي تكوين الغلاف الجوي على معظم النيتروجين ، يليه الأكسجين ، ثم ثاني أكسيد الكربون وعدد من الغازات المحايدة (الأرجون ، والنيون ، والهيليوم ، وما إلى ذلك). هناك أيضًا كميات متفاوتة من بخار الماء في الهواء. أخيرًا ، في بعض الأحيان يحتوي الهواء الخارجي على الأوزون وبيروكسيد الهيدروجين ، ومع ذلك ، فهي شوائب مؤقتة في تكوين الغاز في الهواء. يمكن الحكم على تكوين الهواء المستنشق (الغلاف الجوي) والزفير من الشكل. 1.
أرز. 1. التركيب الكيميائي للهواء المستنشق والزفير.
يتضح من الرسم التخطيطي أن تكوين هواء الزفير يختلف اختلافًا كبيرًا عن تكوين الهواء المستنشق. إذا كانت كمية الأكسجين في الهواء المستنشق 20.94٪ ، فإن ما يقرب من 15-16٪ يبقى في هواء الزفير ، وبالتالي ، يكون الانخفاض حوالي 25٪. تظل النسب الكمية للنيتروجين كما هي تقريبًا. يخضع ثاني أكسيد الكربون لأبرز التغييرات ، حيث تزداد الكمية من 0.03-0.04٪ في الهواء المستنشق إلى 4٪ في هواء الزفير ، أي أنه يزيد 100 مرة. يختلف هواء الزفير أيضًا في خصائصه الفيزيائية: تزداد درجة حرارته بشكل كبير (حتى 38 درجة) ، وتقترب الرطوبة النسبية من 100٪. مما سبق ، يتضح أن هواء الزفير له تركيبة كيميائية غير مواتية وخصائص فيزيائية ، وبما أن الرئتين تمر من 350-450 إلى 3800 لتر / ساعة من الهواء أثناء العمل الشاق ، يتضح سبب هذا الهواء (إذا كان هناك عدم وجود تدفق للهواء النقي) يمكن أن يسبب مشاكل صحية للشخص وله تأثير سلبي على صحته.
دعونا نتحدث بمزيد من التفصيل عن الأهمية الفسيولوجية والصحية للمكونات الفردية لتكوين الغاز لخليط الهواء.
يلعب الأكسجين أهم دور في حياة الكائن الحي. يؤدي عدم كفاية تزويد الأنسجة بالأكسجين إلى حدوث اضطرابات في النشاط الحيوي للكائن الحي ، والتي تظهر عندما ينخفض محتوى الأكسجين في الهواء المستنشق إلى 7-8٪. يؤدي الانخفاض الإضافي إلى عواقب أكثر خطورة ، ومع تجويع الأكسجين الواضح ، إلى الوفاة بسبب تلف الجهاز العصبي المركزي ، والذي يحتاج بشكل خاص إلى إمداد مستمر بالأكسجين (على وجه الخصوص ، نتيجة لشلل الجهاز التنفسي مركز).
في بيئة الهواء ، تحدث دورة الأكسجين طوال الوقت. يتم استهلاك كميات هائلة من هذا الغاز عن طريق تنفس الناس والحيوانات ، واحتراق الوقود ، وأكسدة المواد العضوية ، وما إلى ذلك. يحدث استعادة هذا الاستهلاك المستمر للأكسجين بشكل أساسي بسبب إطلاقه بواسطة أجزاء الكلوروفيل الخضراء من النباتات ، والتي ، تحت تأثير الإشعاع الشمسي ، تمتص ثاني أكسيد الكربون في الهواء وفي وجود الرطوبة تحللها لتكوين الأكسجين. بسبب هذا التوازن ، فإن تركيز الأكسجين في الهواء الجوي بالكاد يتغير (التغييرات تصل إلى 0.1-0.2 ٪ فقط). هذا ما يفسر حقيقة أنه في ظل الظروف العادية لحياة الإنسان لا يوجد نقص في الأكسجين. الاستثناءات الوحيدة هي تلك الحالات عندما يكون الوصول إلى الأكسجين محدودًا (على سبيل المثال ، في المناجم العميقة ، والغواصات ، وما إلى ذلك) ، وأيضًا عندما ينخفض الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء بشكل كبير (على ارتفاعات جبلية من أكثر من 2000 متر فوق مستوى سطح البحر ، عند الطيران على ارتفاعات عالية). ومع ذلك ، في هذه الحالات ، يكون جسم الإنسان ، باستخدام آليات تعويضية (زيادة حجم التهوية الرئوية ، وزيادة عدد خلايا الدم الحمراء) ، قادرًا على التكيف مع مثل هذا الانخفاض في الضغط الجزئي للأكسجين ، بالطبع ، ضمن حدود معينة.