אחוז החמצן באוויר שאנו נושמים. דרישות להרכב הגז של האוויר

חילופי גזים בריאות - חילופי גזים על ידי דיפוזיה בין אוויר מכתשית ודם. זוהי קבוצה של תהליכים במככיות ובאלמנטים של אזור המעבר של דרכי הנשימה הקרובים אליהם: ברונכיולים, שקיות מכתשית.

האוויר האטמוספרי מכיל כמעט 21% חמצן, כ-79% חנקן, כ-0.03% פחמן דו חמצני, כמות קטנה של אדי מים וגזים אינרטיים. זה האוויר שאנו נושמים, ואנחנו קוראים לו בשאיפה.האוויר שאנו נושפים נקרא נשף.הרכבו שונה בהשוואה לאוויר הנשאף: 16.3% חמצן, כ-79% חנקן, כ-4% פחמן דו חמצני וכו'. התכולה השונה של חמצן ופחמן דו חמצני באוויר הנשאף והנשוף מוסברת על ידי חילופי גזים באוויר. ריאות.

חילופי גזים בריאות מתרחשים כאשר ריכוךגזים דרך דפנות המכתשות ונימי הדם עקב ההבדל בין לחץ חלקי O2 ו-CO2 באוויר ובדם המכתשית.

לחץ חלקי של O2 ו-CO2 באוויר המכתשי ובדם

לחילופי גזים מהירים בריאות, ההבדל בין הלחץ החלקי של גזים באוויר המכתשית לבין המתח שלהם בדם הוא כ-70 מ"מ כספית עבור O2. St, עבור CO2 - כ-7 מ"מ כספית. אומנות.

הובלת גז- העברת O2 מהריאות לתאים ו-CO2 מהתאים לריאות.

שלב זה מתבצע על ידי מערכת הדם, והרכב הוא דם. מקדמי המסיסות של גזי נשימה שונים (O2 - 0.022, CO2 - 0.53), ולכן הם מועברים בצורה שונה. הובלת חמצןמסופק על ידי נושא החמצן העיקרי - המוגלובין בדם, וחלק קטן מאוד של O2 מומס בפלזמה. מולקולת המוגלובין מכילה מולקולת גלובין אחת ו-4 מולקולות heme, שלכל אחת מהן אטום ברזל ברזל אחד, קושרת מולקולת חמצן אחת: Hb + 4O2 = HbO8. הוספת חמצן להמוגלובין עם היווצרות אוקסיהמוגלובין מתרחשת בלחץ חלקי של 70-73 מ"מ כספית. אומנות. גרם אחד של המוגלובין יכול להוסיף 1.34 מ"ל. חַמצָן. ל הובלת פחמן דו חמצניישנן שלוש דרכים להעברת פחמן דו חמצני בדם: 1) במצב מומס - 5%; 2) בצורה של קרב המוגלובין - 10-20%; 3) בצורה של קרבונטים (בעיקר נתרן ואשלגן ביקרבונטים) - 85%.

חילופי גזים ברקמותחילופי גזים על ידי דיפוזיה בין דם ורקמות בנימים. שלב זה נובע ממתח הגזים בדם וברקמות (עבור O2 - כ-70 מ"מ כספית, עבור CO2 - כ-7 מ"מ כספית. St.) והוא מתבצע גם עקב דיפוזיה. ברקמות, הפרש המתח נשמר על ידי תהליך מתמשך של חמצון ביולוגי.

נשימה של רקמות- צריכה של 02 על ידי תאים ושחרור CO2 שלהם. זהו תהליך אנזימטי רב-שלבי של שימוש בחמצן על ידי תאים לחמצון תרכובות אורגניות עם יצירת CO2 ו-H2O והשגת אנרגיה לחיים. בתאים, חמצן מועבר למיטוכונדריה, שם מתרחשת החמצון של תרכובות אורגניות וסינתזה של ATP. נשימה תאית נחקרת ביתר פירוט על ידי ביוכימיה.

האינדיקטורים העיקריים לנשימה

ישנם מספר אינדיקטורים המאפיינים את המצב התפקודי של הריאות, הם נמדדים באמצעות מכשיר מיוחד הנקרא ספירומטר. בעצם לקבוע את היכולת החיונית של הריאות (VC). קיבולת חיונית של הריאותהוא נפח האוויר הגדול ביותר שאדם יכול לנשוף לאחר נטילת הנשימה העמוקה ביותר האפשרית. מחוון זה מורכב מנפחים כגון:

1) נפח גאות ושפל (לפני ) - נפח האוויר שאדם שואף ונושף במהלך נשימה שקטה (כ-500 מ"ל)

2) נפח נוסף (TRP), או נפח מילואים השראהנפח האוויר המרבי שניתן לשאוף לאחר תום נשימה שקטה (כ-1500-2000 מ"ל)

3) נפח רזרבה בנשיפה (RO ) - הנפח המרבי של אוויר שנשף לאחר נשיפה שקטה (1000-1500 מ"ל)

VC = ל(0.5 ליטר) + TRP(1.5-2 ליטר) + RO(1.5 ליטר) = 3.5-4 ליטר

בדרך כלל, VC הוא כ-3/4 מקיבולת הריאות הכוללת ומאפיין את הנפח המקסימלי שבתוכו אדם יכול לשנות את עומק נשימתו. VC תלוי גיל(יורד עם הגיל, עקב ירידה בגמישות הריאות), מִין (Vנשים - 3-3.5 ליטר, גברים - 3.5-4.8 ליטר), התפתחות פיזית(לאנשים מאומנים פיזית - 6-7 ליטר), תנוחת הגוף(מאונך יותר) צְמִיחָה(עבור צעירים, תלות זו מתבטאת בנוסחה: VC = 2.5 × גובה במטרים) וכו'.

ביחד עם נפח שיורי,כלומר, נפח האוויר שנשאר בריאות לאחר נשיפה עמוקה, נוצר VC קיבולת ריאות כוללת(ירוק).

המרכיבים העיקריים של האוויר האטמוספרי הם חמצן (כ-21%), חנקן (78%), פחמן דו חמצני (0.03-0.04%), אדי מים, גזים אינרטיים, אוזון, מי חמצן (כ-1%).

חמצן הוא החלק האינטגרלי ביותר באוויר. בהשתתפותו הישירה, כל תהליכי החמצון בגוף האדם והחי ממשיכים. במנוחה אדם צורך כ-350 מ"ל חמצן בדקה, ובעבודה פיזית כבדה כמות החמצן הנצרכת עולה פי כמה.

האוויר הנשאף מכיל 20.7-20.9% חמצן, והאוויר הנשוף מכיל כ-15-16%. כך, רקמות הגוף סופגות כ-1/4 מהחמצן הקיים בהרכב האוויר הנשאף.

באטמוספירה, תכולת החמצן אינה משתנה באופן משמעותי. צמחים סופגים פחמן דו חמצני ומפרקים אותו לקליטת פחמן, בעוד שהחמצן המשוחרר משתחרר לאטמוספירה. מקור היווצרות החמצן הוא גם פירוק פוטוכימי של אדי מים באטמוספרה העליונה בהשפעת קרינה אולטרה סגולה מהשמש. בהבטחת הרכב קבוע של האוויר האטמוספרי, ישנה חשיבות גם לערבוב זורם האוויר בשכבות התחתונות של האטמוספירה. היוצא מן הכלל הוא חדרים אטומים הרמטית, שבהם, עקב השהות הארוכה של אנשים, תכולת החמצן יכולה לרדת באופן משמעותי (צוללות, מקלטים, תאי מטוסים בלחץ וכו').

לגוף חשוב הלחץ החלקי* של החמצן, ולא התוכן המוחלט שלו באוויר הנשאף. זאת בשל העובדה שהמעבר של חמצן מהאוויר המכתשית לדם ומהדם לנוזל הרקמה מתרחש בהשפעת הבדל בלחץ החלקי. הלחץ החלקי של החמצן יורד עם העלייה בגובה מעל פני הים (טבלה 1).

טבלה 1. לחץ חלקי של חמצן בגבהים שונים

חשיבות רבה היא לשימוש בחמצן לטיפול במחלות המלוות ברעב חמצן (אוהלי חמצן, משאפים).

פחמן דו חמצני. תכולת הפחמן הדו חמצני באטמוספירה קבועה למדי. קביעות זו מוסברת על ידי המחזור שלה בטבע. למרות העובדה שתהליכי הריקבון והפעילות החיונית של האורגניזם מלווים בשחרור פחמן דו חמצני, עלייה משמעותית בתכולתו באטמוספירה אינה מתרחשת, שכן פחמן דו חמצני נספג בצמחים. במקביל, פחמן הולך לבנייה של חומרים אורגניים, וחמצן נכנס לאטמוספירה. אוויר נשוף מכיל עד 4.4% פחמן דו חמצני.

פחמן דו חמצני הוא גורם סיבתי פיזיולוגי של מרכז הנשימה, ולכן, במהלך נשימה מלאכותית, הוא מתווסף בכמויות קטנות לאוויר. בכמויות גדולות זה יכול להיות בעל השפעה נרקוטית ולגרום למוות.

לפחמן דו חמצני יש גם משמעות היגיינית. על פי תוכנו, נשפט טוהר האוויר בחצרים מגורים וציבוריים (כלומר בחצרים שבהם נמצאים אנשים). עם הצטברות של אנשים בחדרים לא מאווררים, במקביל להצטברות של פחמן דו חמצני באוויר, תכולת שאר מוצרי הפסולת האנושיים עולה, טמפרטורת האוויר עולה והלחות שלו עולה.

נקבע כי אם תכולת הפחמן הדו חמצני באוויר הפנימי עולה על 0.07-0.1%, אז האוויר רוכש ריח לא נעים ויכול לשבש את המצב התפקודי של הגוף.

ההקבלה לשינויים במאפייני האוויר המפורטים בחצרים למגורים ועלייה בריכוז הפחמן הדו חמצני, כמו גם הפשטות של קביעת תכולתו, מאפשרות להשתמש במדד זה להערכה היגיינית של איכות האוויר והיעילות של אוורור בחצרים ציבוריים.

חנקן וגזים אחרים. חנקן הוא המרכיב העיקרי באוויר האטמוספרי. בגוף הוא נמצא במצב מומס בדם ובנוזלי הרקמה, אך אינו לוקח חלק בתגובות כימיות.

נכון לעכשיו, הוכח בניסוי כי בתנאים של לחץ מוגבר, חנקן אוויר גורם בבעלי חיים להפרעה בקואורדינציה הנוירו-שרירית, לעירור לאחר מכן ולמצב נרקוטי. חוקרים צפו בתופעות דומות בצוללנים. השימוש בתערובת הליום-חמצן לנשימה של צוללנים מאפשר להגדיל את עומק הירידה ל-200 מ' ללא תסמינים בולטים של שכרות.

במהלך פריקות ברק חשמלי ובהשפעת קרני השמש האולטרה סגולות, נוצרת כמות קטנה של גזים אחרים באוויר. הערך ההיגייני שלהם קטן יחסית.

* הלחץ החלקי של גז בתערובת גזים הוא הלחץ שגז נתון היה מייצר לו היה תופס את כל נפח התערובת.

כולנו יודעים היטב שאף יצור חי אחד לא יכול לחיות על פני כדור הארץ ללא אוויר. האוויר חיוני לכולנו. כולם מילדים ועד מבוגרים יודעים שאי אפשר לשרוד בלי אוויר, אבל לא כולם יודעים מה זה אוויר וממה הוא מורכב. אז, אוויר הוא תערובת של גזים שאי אפשר לראות או לגעת בהם, אבל כולנו יודעים היטב שהוא נמצא סביבנו, למרות שאנחנו כמעט ולא שמים לב אליו. לערוך מחקר בעל אופי שונה, כולל, אפשר במעבדה שלנו.

אנו יכולים להרגיש את האוויר רק כאשר אנו מרגישים רוח חזקה או שאנו נמצאים ליד המאוורר. ממה מורכב האוויר, והוא מורכב מחנקן וחמצן, ורק חלק קטן מארגון, מים, מימן ופחמן דו חמצני. אם ניקח בחשבון את הרכב האוויר כאחוז, אז חנקן הוא 78.08 אחוז, חמצן 20.94%, ארגון 0.93 אחוז, פחמן דו חמצני 0.04 אחוז, ניאון 1.82*10-3 אחוז, הליום 4.6*10-4 אחוז, מתאן 1.7*10 -4 אחוז, קריפטון 1.14*10-4 אחוז, מימן 5*10-5 אחוז, קסנון 8.7*10-6 אחוז, תחמוצת חנקן 5*10-5 אחוז.

תכולת החמצן באוויר גבוהה מאוד מכיוון שמדובר בחמצן הכרחי לחיי גוף האדם. חמצן, הנצפה באוויר בזמן הנשימה, חודר לתאי גוף האדם, ומשתתף בתהליך החמצון, כתוצאה ממנו משתחררת אנרגיה הדרושה לחיים. כמו כן, חמצן הנמצא באוויר נדרש גם לשריפת דלק, המייצר חום, וכן להשגת אנרגיה מכנית במנועי בעירה פנימית.

גם גזים אינרטיים מופקים מהאוויר במהלך ההנזלה. כמה חמצן יש באוויר, אם מסתכלים על האחוז, אז חמצן וחנקן באוויר הם 98 אחוז. לדעת את התשובה לשאלה זו, עולה עוד אחת, אילו חומרים גזים הם עדיין חלק מהאוויר.

אז, בשנת 1754, מדען בשם ג'וזף בלאק אישר שהאוויר מורכב מתערובת של גזים, ולא מחומר הומוגני, כפי שחשבו בעבר. הרכב האוויר על פני כדור הארץ כולל מתאן, ארגון, פחמן דו חמצני, הליום, קריפטון, מימן, ניאון, קסנון. ראוי לציין שאחוז האוויר יכול להשתנות מעט בהתאם למקום מגורי האנשים.

למרבה הצער, בערים גדולות אחוז הפחמן הדו-חמצני יהיה גבוה יותר מאשר, למשל, בכפרים או ביערות. נשאלת השאלה כמה אחוזי חמצן יש באוויר בהרים. התשובה פשוטה, החמצן הרבה יותר כבד מחנקן, אז הוא יהיה הרבה פחות באוויר בהרים, זה בגלל שצפיפות החמצן יורדת עם הגובה.

קצב החמצן באוויר

אז, לגבי יחס החמצן באוויר, ישנם תקנים מסוימים, למשל, עבור אזור העבודה. על מנת שאדם יוכל לעבוד במלואו, הנורמה של חמצן באוויר היא בין 19 ל-23 אחוזים. בעת הפעלת ציוד בארגונים, הכרחי לפקח על אטימות המכשירים, כמו גם מכונות שונות. אם, כאשר בודקים את האוויר בחדר בו עובדים, מחוון החמצן נמוך מ-19 אחוז, אזי חובה לצאת מהחדר ולהפעיל אוורור חירום. אתה יכול לשלוט ברמת החמצן באוויר במקום העבודה על ידי הזמנת מעבדת EcoTestExpress ומחקר.

כעת נגדיר מהו חמצן.

חמצן הוא יסוד כימי בטבלה המחזורית של היסודות של מנדלייב, לחמצן אין ריח, אין טעם, אין צבע. החמצן באוויר חיוני לנשימה של האדם, כמו גם לבעירה, כי זה לא סוד לאף אחד שאם אין אוויר, אז שום חומרים לא יישרפו. הרכב החמצן כולל תערובת של שלושה נוקלידים יציבים, שמספרי המסה שלהם הם 16, 17 ו-18.

לכן, חמצן הוא היסוד הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ, בהתייחס לאחוז החמצן, האחוז הגדול ביותר נמצא בסיליקטים, שהם כ-47.4 אחוזים מהמסה של קרום כדור הארץ המוצק. כמו כן בים ובמים המתוקים של כדור הארץ כולו מכיל כמות עצומה של חמצן, כלומר 88.8 אחוז, באשר לכמות החמצן באוויר, היא רק 20.95 אחוז. יש לציין גם שחמצן הוא חלק מיותר מ-1500 תרכובות בקרום כדור הארץ.

באשר לייצור חמצן, הוא מתקבל על ידי הפרדת אוויר בטמפרטורות נמוכות. תהליך זה מתרחש באופן הבא, בהתחלה הם דוחסים את האוויר בעזרת מדחס, תוך כדי דחיסת האוויר הוא מתחיל להתחמם. נותנים לאוויר הדחוס להתקרר לטמפרטורת החדר, ולאחר הקירור נותנים לו להתפשט בחופשיות.

כאשר מתרחשת התפשטות, טמפרטורת הגז מתחילה לרדת בחדות, לאחר שהאוויר התקרר, הטמפרטורה שלו יכולה להיות נמוכה בכמה עשרות מעלות מטמפרטורת החדר, אוויר כזה נתון שוב לדחיסה והחום המשוחרר נלקח. לאחר מספר שלבים של דחיסת אוויר וקירור, מתבצעים מספר הליכים שכתוצאה מהם מופרד חמצן טהור ללא כל זיהומים.

וכאן עולה שאלה נוספת מהו חמצן או פחמן דו חמצני כבד יותר. התשובה היא פשוט כמובן שפחמן דו חמצני יהיה כבד יותר מחמצן. צפיפות הפחמן הדו חמצני היא 1.97 ק"ג/מ"ק, בעוד שצפיפות החמצן היא 1.43 ק"ג/מ"ק. באשר לפחמן דו חמצני, כפי שמתברר, הוא ממלא את אחד התפקידים העיקריים בחיי כל החיים על פני כדור הארץ, ויש לו גם השפעה על מחזור הפחמן בטבע. הוכח כי פחמן דו חמצני מעורב בוויסות הנשימה, כמו גם במחזור הדם.

מהו פחמן דו חמצני?

עכשיו בואו נגדיר ביתר פירוט מהו פחמן דו חמצני, וגם נסמן את הרכב הפחמן הדו חמצני. אז, פחמן דו חמצני במילים אחרות הוא פחמן דו חמצני, זהו גז חסר צבע עם ריח וטעם מעט חמצמץ. באשר לאוויר, ריכוז הפחמן הדו חמצני בו הוא 0.038 אחוז. התכונות הפיזיקליות של פחמן דו חמצני הן שהוא אינו קיים במצב נוזלי בלחץ אטמוספרי רגיל, אלא עובר מיד ממצב מוצק למצב גזי.

פחמן דו חמצני במצב מוצק נקרא גם קרח יבש. עד כה, פחמן דו חמצני משתתף בהתחממות הגלובלית. פחמן דו חמצני מיוצר על ידי שריפת חומרים שונים. יש לציין כי בייצור תעשייתי של פחמן דו חמצני, הוא נשאב לתוך צילינדרים. פחמן דו חמצני הנשאב לגלילים משמש כמטפי כיבוי, וכן בייצור מי סודה, ומשמש גם בנשק פנאומטי. וגם בתעשיית המזון כחומר משמר.

הרכב אוויר בשאיפה ובנשיפה

עכשיו בואו ננתח את הרכב האוויר הנשאף והנשוף. ראשית, בואו נגדיר מהי נשימה. נשימה היא תהליך מתמשך מורכב שבו הרכב הגזים של הדם מתעדכן כל הזמן. הרכב האוויר שאנו נושמים הוא 20.94 אחוז חמצן, 0.03 אחוז פחמן דו חמצני ו-79.03 אחוז חנקן. אבל הרכב האוויר הנשוף הוא כבר רק 16.3 אחוז חמצן, עד 4 אחוז פחמן דו חמצני ו-79.7 אחוז חנקן.

ניתן לראות שהאוויר הנשאף שונה מהנשוף בתכולת החמצן, כמו גם בכמות הפחמן הדו חמצני. אלו החומרים המרכיבים את האוויר שאנו נושמים ונושפים. כך, הגוף שלנו רווי בחמצן ומשחרר החוצה את כל הפחמן הדו חמצני המיותר.

חמצן יבש משפר את התכונות החשמליות והמגן של הסרטים בשל היעדר מים, כמו גם דחיסה שלהם והפחתת מטען החלל. כמו כן, חמצן יבש בתנאים רגילים אינו יכול להגיב עם זהב, נחושת או כסף. כדי לבצע ניתוח כימי של אוויר או מחקר מעבדה אחר, כולל, אתה יכול במעבדה שלנו "EcoTestExpress".

אוויר הוא האטמוספירה של כוכב הלכת עליו אנו חיים. ותמיד יש לנו את השאלה מה זה חלק מהאוויר, התשובה היא פשוט קבוצה של גזים, כפי שכבר תואר לעיל, אילו גזים ובאיזה פרופורציה נמצאים באוויר. לגבי תכולת הגזים באוויר, הכל קל ופשוט כאן, היחס באחוזים כמעט לכל אזורי הפלנטה שלנו זהה.

הרכב ותכונות האוויר

האוויר מורכב לא רק מתערובת של גזים, אלא גם מאירוסולים ואדים שונים. אחוז הרכב האוויר הוא היחס בין חנקן לחמצן וגזים אחרים באוויר. אז, כמה חמצן יש באוויר, התשובה הפשוטה היא רק 20 אחוז. הרכב המרכיבים של הגז, באשר לחנקן, הוא מכיל את חלק הארי מכל האוויר, וראוי לציין כי בלחץ מוגבר, לחנקן מתחיל להיות תכונות נרקוטיות.

יש לכך חשיבות לא קטנה, מכיוון שכאשר צוללנים עובדים, הם צריכים לא פעם לעבוד בעומקים בלחץ עצום. הרבה כבר נאמר על חמצן, כי יש לו חשיבות רבה לחיי האדם על הפלנטה שלנו. ראוי לציין כי שאיפת אוויר עם חמצן מוגבר על ידי אדם בתקופה קצרה אינה משפיעה לרעה על האדם עצמו.

אבל אם אדם שואף אוויר עם רמה מוגברת של חמצן במשך זמן רב, זה יוביל לשינויים פתולוגיים בגוף. מרכיב עיקרי נוסף של האוויר, עליו כבר נאמר רבות, הוא פחמן דו חמצני, כפי שמתברר, אדם לא יכול לחיות בלעדיו ובלי חמצן.

אם לא היה אוויר על פני כדור הארץ, אז אף אורגניזם חי אחד לא יכול היה לחיות על הפלנטה שלנו, ופחות לתפקד איכשהו. למרבה הצער, בעולם המודרני, מספר עצום של מתקנים תעשייתיים המזהמים את האוויר שלנו דורשים לאחרונה יותר ויותר את הצורך להגן על הסביבה, כמו גם לנטר את טוהר האוויר. לכן, יש לבצע מדידות אוויר תכופות כדי לקבוע עד כמה הוא נקי. אם נראה לכם שהאוויר בחדר שלכם אינו נקי מספיק ויש גורמים חיצוניים להאשים, תמיד תוכלו לפנות למעבדת EcoTestExpress, שתערוך את כל הבדיקות הנדרשות (, מחקרים) ותיתן מסקנה לגבי טהרת האוויר שאתה נושם.

נשימה היא סימן חיוני לחיים. אנו נושמים ברציפות מלידה ועד מוות. אנו נושמים יום ולילה במהלך שינה עמוקה, במצב של בריאות וחולי.

בבני אדם ובבעלי חיים, מאגרי החמצן מוגבלים. לכן, הגוף זקוק לאספקה ​​רציפה של חמצן מהסביבה. גם פחמן דו חמצני, שנוצר תמיד בתהליך חילוף החומרים ובכמויות גדולות הוא תרכובת רעילה, יש להסיר כל הזמן ורציף מהגוף.

הנשימה היא תהליך מתמשך מורכב, וכתוצאה מכך הרכב הגזים של הדם מתעדכן כל הזמן. זו המהות שלו.

תפקוד תקין של גוף האדם אפשרי רק אם הוא מתחדש באנרגיה, הנצרכת ללא הרף. הגוף מקבל אנרגיה באמצעות חמצון של חומרים אורגניים מורכבים - חלבונים, שומנים, פחמימות. במקביל משתחררת אנרגיה כימית סמויה המהווה את המקור לפעילות חיונית של תאי הגוף, התפתחותם וצמיחתם. לפיכך, חשיבות הנשימה היא לשמור על רמה מיטבית של תהליכי חיזור בגוף.

בתהליך הנשימה נהוג להבחין בשלושה חוליות: נשימה חיצונית, או ריאתית, הובלת גזים בדם ונשימה פנימית או רקמה.

נשימה חיצונית היא חילופי גזים בין הגוף לאוויר האטמוספרי שמסביב. ניתן לחלק את הנשימה החיצונית לשני שלבים - חילופי גזים בין אוויר אטמוספרי למכתשית וחילופי גזים בין דם נימי הריאה לאוויר המכתשית. הנשימה החיצונית מתבצעת עקב פעילות מנגנון הנשימה החיצוני.

מנגנון הנשימה כולל את דרכי הנשימה, הריאות, הצדר, שלד החזה והשרירים ואת הסרעפת. תפקידו העיקרי של מנגנון הנשימה החיצוני הוא לספק לגוף חמצן ולשחרר אותו מעודף פחמן דו חמצני. ניתן לשפוט את המצב התפקודי של מנגנון הנשימה החיצוני לפי הקצב, העומק, תדירות הנשימה, לפי ערך נפחי הריאות, לפי האינדיקטורים של ספיגת חמצן ושחרור פחמן דו חמצני וכו'.

הובלת הגזים מתבצעת על ידי הדם. הוא מסופק על ידי ההבדל בלחץ החלקי (מתח) של גזים לאורך דרכם: חמצן מהריאות לרקמות, פחמן דו חמצני מהתאים לריאות.

ניתן לחלק גם נשימה פנימית או רקמה לשני שלבים. השלב הראשון הוא חילופי גזים בין הדם לרקמות. השני הוא צריכת חמצן על ידי תאים ושחרור פחמן דו חמצני על ידם (נשימה תאית).

הרכב אוויר בשאיפה, בנשיפה ובמכתשית

אדם נושם אוויר אטמוספרי, בעל ההרכב הבא: 20.94% חמצן, 0.03% פחמן דו חמצני, 79.03% חנקן. אוויר נשוף מכיל 16.3% חמצן, 4% פחמן דו חמצני, 79.7% חנקן.

הרכב האוויר הנשוף אינו קבוע ותלוי בעוצמת חילוף החומרים, כמו גם בתדירות ובעומק הנשימה. ברגע שאתה עוצר את הנשימה או נושם כמה נשימות עמוקות, הרכב האוויר הנשוף משתנה.

השוואה בין הרכב האוויר הנשאף והנשוף משמשת הוכחה לקיומה של נשימה חיצונית.

אוויר Alveolar שונה בהרכבו מאוויר אטמוספרי, וזה די טבעי. במכתשות, גזים מוחלפים בין אוויר לדם, בעוד חמצן מתפזר לדם, ופחמן דו חמצני מתפזר החוצה מהדם. כתוצאה מכך, תכולת החמצן באוויר המכתשית יורדת בחדות וכמות הפחמן הדו חמצני עולה. אחוז הגזים הבודדים באוויר המכתשית: 14.2-14.6% חמצן, 5.2-5.7% פחמן דו חמצני, 79.7-80% חנקן. האוויר המכתשי שונה בהרכבו ומאוויר נשוף. הסיבה לכך היא שהאוויר הנשוף מכיל תערובת של גזים מהאלוואולי וחלל מזיק.

האטמוספירה היא מעטפת אוויר של פני כדור הארץ, המורכבת מתערובת של גזים, בעלת צפיפות שונה בגבהים שונים. מצב זה נובע מכוח הכבידה. ככל שאנו מתרחקים מפני השטח של כדור הארץ, צפיפות מעטפת האוויר פוחתת ובסופו של דבר משתווה לצפיפות החלל הבין-כוכבי.

ההרכב של מעטפת האוויר מכיל הכי הרבה חנקן, ואחריו חמצן, ולאחר מכן פחמן דו חמצני ומספר גזים ניטרליים כביכול (ארגון, ניאון, הליום וכו'). יש גם כמויות שונות של אדי מים באוויר. לבסוף, לפעמים האוויר החיצוני מכיל אוזון ומי חמצן, שהם, לעומת זאת, זיהומים זמניים בהרכב הגז של האוויר. ניתן לשפוט את הרכב האוויר הנשאף (אטמוספרי) והנשוף לפי איור. 1.

אורז. 1. הרכב כימי של אוויר בשאיפה ובנשיפה.

ניתן לראות מהתרשים שהרכב האוויר הנשוף שונה משמעותית מהרכב האוויר הנשאף. אם כמות החמצן באוויר הנשאף היא 20.94%, אזי נשארו כ-15-16% באוויר הנשוף, לכן הירידה היא כ-25%. היחסים הכמותיים של חנקן נשארים בערך זהים. הפחמן הדו חמצני עובר את השינויים הבולטים ביותר, שכמותם עולה מ-0.03-0.04% באוויר הנשאף ל-4% באוויר הנשוף, כלומר עולה פי 100. אוויר נשוף שונה גם בתכונותיו הפיזיקליות: הטמפרטורה שלו עולה באופן משמעותי (עד 38 מעלות), והלחות היחסית מתקרבת ל-100%. מהאמור לעיל, ברור כי לאוויר הנשוף יש הרכב כימי ותכונות פיזיקליות שליליות, ומכיוון שהריאות עוברות מ-350-450 ל-3800 ליטר/שעה אוויר במהלך עבודה קשה, מתברר מדוע אוויר כזה (אם יש אין זרימת אוויר צח) יכול לגרום לבעיות בריאותיות לאדם ולהשפיע לרעה על בריאותו.

הבה נתעכב ביתר פירוט על המשמעות הפיזיולוגית וההיגיינית של המרכיבים האישיים של הרכב הגז של תערובת האוויר.

החמצן ממלא את התפקיד המשמעותי ביותר בחייו של האורגניזם. אספקה ​​לא מספקת של רקמות עם חמצן גורמת להפרעות בפעילות החיונית של האורגניזם, המתבטאות כאשר תכולת החמצן באוויר הנשאף יורדת ל-7-8%. ירידה נוספת מובילה להשלכות חמורות יותר, ועם רעב חמצן מובהק, למוות עקב פגיעה במערכת העצבים המרכזית, הזקוקה במיוחד לאספקה ​​מתמדת של חמצן (בפרט, כתוצאה משיתוק של מערכת הנשימה. מֶרְכָּז).

בסביבת האוויר מתרחש כל הזמן מחזור החמצן. כמויות אדירות של גז זה נצרכות על ידי נשימה של אנשים ובעלי חיים, שריפת דלק, חמצון של חומרים אורגניים וכו'. החזרת צריכה קבועה זו של חמצן מתרחשת בעיקר בשל שחרורו על ידי חלקי הכלורופיל הירוק של הצמחים, אשר בהשפעת קרינת השמש מטמיעים פחמן דו חמצני באוויר ובנוכחות לחות מפרק אותו ליצירת חמצן. בשל איזון זה, ריכוז החמצן באוויר האטמוספרי כמעט ולא משתנה (השינויים מגיעים רק ל-0.1-0.2%). זה מסביר את העובדה שלמעשה בתנאים רגילים של חיי אדם אין חוסר חמצן. החריגים היחידים הם תנאים כאלה כאשר הגישה לחמצן מוגבלת (למשל במכרות עמוקים, צוללות וכו'), וגם כאשר, עקב תנאים טבעיים, הלחץ החלקי של החמצן באוויר מופחת באופן משמעותי (בגובה הררי של יותר מ-2000 מ' מעל פני הים, כאשר טסים בגובה רב). עם זאת, במקרים אלו, גוף האדם, באמצעות מנגנוני פיצוי (עלייה בנפח האוורור הריאתי, עלייה במספר כדוריות הדם האדומות), מסוגל להסתגל לירידה כזו בלחץ החלקי של החמצן, של כמובן, בגבולות מסוימים.