чем мы дышим и опасно ли наше дыхание для окружающих – Москва 24, 16.03.2015
16 марта 2015, 17:45
Наука
Иллюстрация: Ольга Денисова
Ежеминутно мы делаем около 14 вдохов. Это порядка 840 вдохов в час и 20 160 вдохов сутки. Но что же именно вдыхает человек, и может ли он навредит своим дыханием другим? Об этом мы спросили младшего научного сотрудника Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Анну Сильченко.
Воздух, которым мы дышим, на 78% состоит из азота, на 21% — из кислорода и на 0,03% — из углекислого газа. Оставшийся процент приходится на водяные пары, водород, благородные газы и другие примеси. С точки зрения физиологии для нас важны только кислород и углекислый газ. Остальные элементы, хоть и растворены в нашей крови, не влияют на жизнедеятельность организма.
В альвеолах легких происходит газообмен: кислород из воздуха растворяется в крови, а углекислый газ, наоборот, выделяется наружу. В итоге в выдыхаемом воздухе содержится примерно 16-17% кислорода и 4% углекислого газа, а также повышается концентрация водяных паров.
В проветриваемых помещениях дыхание других людей не представляет для нас опасности.
Другое дело – если вы оказались заперты в подводной лодке со сломанной системой жизнеобеспечения. В таком случае дыхание экипажа будет приводить к постепенному увеличению концентрации углекислого газа. Если воздух на 2-4% состоит из углекислого газа, человек начинает чувствовать сонливость и слабость. Опасной считается концентрация около 7-10%, при которых развиваются удушье, головная боль, происходит потеря сознания. Смертельной считается концентрация 30-35%.
Что касается азота, опасность для нас он представляет только при высоких давлениях — например, глубоко под водой. Азот в высокой концентрации также представляет угрозу при резком уменьшении давления, так как при этом развивается кессонная болезнь.
А.В.Сильченко, младший научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, преподаватель образовательного центра для школьников «Improvement». В образовательном центре ведет группы по физике и математике.
О «Физике города»
Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?
Мы предложили ученым дать ответы на наши вопросы и разъяснить, чем опасно обилие городского освещения, как наше дыхание может навредить окружающим и из-за чего люди болеют зимой. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.
наука ученые город смерть воздух сон кровь эксперименты опасность кислород подводные лодки спецпроекты читать физиология
Новости СМИ2
Содержание кислорода в атмосфере. Информация для газоспасателей
Качество воздуха, необходимого для поддержания жизненных процессов всех живых организмов на Земле, определяется содержанием в нем кислорода.
Зависимость качества воздуха от процентного содержания в нем кислорода рассмотрим на примере рисунка 1.
Рис. 1 Процентное содержание кислорода в воздухе
Благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 1-2: такой уровень содержания кислорода характерен для экологически чистых районов, лесных массивов. Содержание кислорода в воздухе на берегу океана может достигать 21,9%
Уровень комфортного содержания кислорода в воздухе
Зона 3-4: ограничена законодательно утвержденным стандартом минимального содержания кислорода в воздухе для помещений (20,5%) и «эталоном» свежего воздуха (21%). Для городского воздуха нормальным считается содержание кислорода 20,8%.
Недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 5-6: ограничена минимально допустимым уровнем содержания кислорода, когда человек может находиться без дыхательного аппарата (18%).
Пребывание человека в помещениях с таким воздухом сопровождается быстрой утомляемостью, сонливостью, снижением умственной активности, головными болями.
Опасно низкий уровень содержания кислорода в воздухе
Зона 7 и далее: при содержании кислорода 16% наблюдается головокружение, учащенное дыхание, 13% — потеря сознания, 12% — необратимые изменения функционирования организма, 7% — смерть.
Непригодная для дыхания атмосфера также характеризуется не только превышением предельно-допустимых концентраций вредных веществ в воздухе, но и недостаточным содержанием кислорода.
В связи с различными определениями, которые даются понятию «недостаточное содержание кислорода» газоспасатели очень часто допускают ошибки при описании газоспасательных работа. Это происходит, в том числе и в результате изучения уставов, инструкций, стандартов и других документов, содержащих указание на содержание кислорода в атмосфере.
Рассмотрим отличия в процентном содержании кислорода в основных регламентирующих документах.
1.Содержание кислорода менее 20%.
Газоопасные работы проводятся при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны
- Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ (утв. Госгортехнадзором СССР 20 февраля 1985 г.):
1.5. К газоопасным относятся работы … при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже 20%).
- Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ на предприятиях нефтепродуктообеспечения ТОИ Р-112-17-95 (утв. приказом Министерства топлива и энергетики РФ от 4 июля 1995 г. N 144):
1.3. К газоопасным относятся работы … при содержании кислорода в воздухе менее 20% по объему.
- Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55892-2013 «Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа.
К.1 К газоопасным относят работы… при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны менее 20%.
2. Содержание кислорода менее 18%.
Газоспасательные работы проводятся при содержании кислорода менее 18%.
- Положение о газоспасательном формировании (утверждено и введено в действие первым заместителем Министра промышленности, науки и технологий Свинаренко А.Г. 05.06.2003 г.; согласовано: Федеральный горный и промышленный надзор Российской Федерации 16.05.2003 г. N АС 04-35/373).
- Руководство по организации и ведению аварийно-спасательных работ на предприятиях химического комплекса (утверждено ОАК №5/6 протокол №2 от 11.
07.2015 г.).2. Газоспасательные работы … в условиях недостаточного (менее 18%) содержания кислорода…
- ГОСТ Р 22.9.02-95 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Режимы деятельности спасателей, использующих средства индивидуальной защиты при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах. Общие требования (принят в качестве межгосударственного стандарта ГОСТ 22.9.02-97)
3. Содержание кислорода менее 17%.
Запрещается применение фильтрующих СИЗОД при содержании кислорода менее 17%.
- ГОСТ Р 12.4.233-2012 (ЕН 132:1998) Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Термины, определения и обозначения (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г.
2.87… атмосфера с дефицитом кислорода: Окружающий воздух, содержащий менее 17% кислорода по объему, в котором нельзя использовать фильтрующие СИЗОД.
- Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.4.299-2015 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Рекомендации по выбору, применению и техническому обслуживанию (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2015 г. N 792-ст)
- Решение Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. N 878 О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности средств индивидуальной защиты»
7) …не допускается использование фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания при содержании во вдыхаемом воздухе кислорода менее 17 процентов
- Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.
1 …фильтрующие средства индивидуальной защиты органов дыхания предназначенные для защиты от вредных для здоровья аэрозолей, газов и паров и их сочетаний в окружающем воздухе при условии содержания в нем кислорода не менее 17 об. %.
расчеткислород
Химический состав выдыхаемого из легких человека воздуха
Обновлено 26 апреля 2018 г.
Автор: Дуг Джонсон
Людям как виду нужен воздух, чтобы выжить; потребность, которую он разделяет с большинством других членов Королевства Animalia. После того, как человек вдыхает земной воздух (примерно 78 процентов азота и 21 процент кислорода), он или она выдыхает смесь соединений, аналогичную вдыхаемому воздуху: 78 процентов азота, 16 процентов кислорода, 0,09 процента аргона и четыре процента углекислого газа.
Некоторые ученые предполагают, что выдыхаемый воздух содержит до 3500 соединений, большинство из которых находится в микроскопических количествах. Однако в этом есть некоторая вариативность. Качество воздуха может влиять как на содержание того, что люди вдыхают, так и выдыхают, что беспокоит некоторых защитников природы, когда речь идет о промышленности и автомобилях, выделяющих потенциально вредные газы. Точно так же некоторые врачи предполагают, что мониторинг химического состава воздуха, выдыхаемого человеком, может быть полезным диагностическим инструментом при выявлении респираторных заболеваний.
TL;DR (слишком длинно, не читал)
Людям и многим другим видам для жизни нужен воздух. Они вдыхают сочетание элементов и соединений и выдыхают аналогичный набор с разными пропорциями. Выдыхаемый воздух состоит из 78 процентов азота, 16 процентов кислорода, 4 процентов углекислого газа и потенциально тысяч других соединений.
Взгляд на дыхание
Люди, как и многие другие животные, вдыхают воздух через рот в легкие.
Грудная полость, содержащая легкие, расширяется и сжимается вместе с диафрагмой, когда она движется вниз и вверх. Внутри легких маленькие мешочки, называемые альвеолами, заполняются воздухом. Оттуда кислород воздуха переходит через тонкие стенки альвеол в кровь, где он используется в аэробном дыхании — процессе, посредством которого клетки превращают кислород и сахар в химическую энергию, углекислый газ и воду. Затем кровь переносит оставшийся углекислый газ обратно в легкие, и человек выдыхает его вместе с другими ненужными для жизни человека частями воздуха, такими как азот. В среднем люди используют и поглощают около 4 процентов кислорода, который они получают из воздуха.
Что в дыхании?
Азот составляет большую часть (78 процентов) воздуха, которым люди вдыхают и выдыхают, учитывая, что человеческий организм не использует его. Второе место принадлежит кислороду (21 процент на входе, 16 процентов на выходе) и на далеком третьем углекислом газе (0,04 процента на входе, 4 процента на выходе).
В выдыхаемом воздухе присутствуют и другие микроэлементы, такие как аргон (0,09% в обоих направлениях, опять же потому, что люди его не используют). Люди также выдыхают водяной пар, побочный продукт клеточного дыхания, со скоростью, которая варьируется в зависимости от человека, его здоровья и других факторов.
В воздухе, который люди вдыхают и выдыхают, могут содержаться другие химические вещества, некоторые из которых могут нанести вред здоровью человека. Твердые частицы промышленных предприятий, сигаретный дым и другие химические вещества, такие как оксиды серы и азота, могут нанести вред легким. Некоторые формы опасных веществ, такие как микробы и частицы, попадают в волосовидные наросты, выстилающие проход в горло человека. Называемые ресничками, они помогают защитить людей от этих элементов в земном воздухе, но это не идеальная система, и иногда вещества могут достигать остальных частей легких и попадать в альвеолы. Микробы, например, потенциально могут вызывать инфекции.
Легкие и дыхательная система (для подростков)
Что такое легкие и дыхательная система?
Легкие и дыхательная система позволяют нам дышать. Они приносят кислород в наши тела (называемый вдохом или вдохом) и выделяют углекислый газ (называемый выдохом или выдохом).
Этот обмен кислорода и углекислого газа называется дыханием.
Какие части дыхательной системы?
Дыхательная система включает нос, рот, горло, голосовой аппарат, дыхательное горло и легкие.
Воздух попадает в дыхательную систему через нос или рот. Если он попадает в ноздри (также называемые ноздрями), воздух нагревается и увлажняется. Крошечные волоски, называемые ресничками (произносится: SIL-ee-uh), защищают носовые ходы и другие части дыхательных путей, отфильтровывая пыль и другие частицы, попадающие в нос с вдыхаемым воздухом.
Два отверстия дыхательных путей (носовая полость и рот) встречаются в глотке (произносится: FAR-чернила) или горле, в задней части носа и рта.
Глотка является частью пищеварительной системы, а также дыхательной системы, потому что она переносит как пищу, так и воздух.
На дне глотки этот путь делится на два: один для пищи — пищевод (произносится: их-САХ-фух-гус), который ведет к желудку, а другой — для воздуха. Надгортанник (произносится: eh-pih-GLAH-tus), небольшой лоскут ткани, закрывает проход только для воздуха, когда мы глотаем, не давая пище и жидкости попадать в легкие.
Гортань, или голосовой ящик, представляет собой верхнюю часть воздуховодной трубы. Эта короткая трубка содержит пару голосовых связок, которые вибрируют, издавая звуки.
Трахея, или дыхательное горло, является продолжением дыхательных путей ниже гортани. Стенки трахеи (произносится: TRAY-kee-uh) укреплены жесткими кольцами из хрящ, чтобы держать его открытым. Трахея также выстлана ресничками, которые удаляют жидкость и инородные частицы из дыхательных путей, чтобы они не попали в легкие.
На нижнем конце трахея делится на левую и правую воздуховоды, называемые бронхами (произносится: БРАН-кье), которые соединяются с легкими.
В легких бронхи разветвляются на более мелкие бронхи и еще более мелкие трубки, называемые бронхиолами (произносится: БРАН-ки-олз). Бронхиолы заканчиваются крошечными воздушными мешочками, называемыми альвеолами, где фактически происходит обмен кислорода и углекислого газа. У каждого человека в легких сотни миллионов альвеол. Эта сеть альвеол, бронхиол и бронхов известна как бронхиальное дерево.
Легкие также содержат эластичные ткани, которые позволяют им надуваться и сдуваться, не теряя формы. Они покрыты тонкой оболочкой, называемой плеврой (произносится: PLUR-а).
Полость грудной клетки, или грудная клетка (произносится: ТОР-акс), представляет собой воздухонепроницаемую коробку, в которой находятся бронхиальное дерево, легкие, сердце и другие структуры. Верхняя и боковые стороны грудной клетки образованы ребрами и прикрепленными мышцами, а нижняя часть образована большой мышцей, называемой диафрагмой (произносится: ДИ-э-фрам). Стенки грудной клетки образуют защитную клетку вокруг легких и другого содержимого грудной полости.
Как работают легкие и дыхательная система?
Клетки нашего тела нуждаются в кислороде, чтобы выжить. Углекислый газ вырабатывается в нашем организме, когда клетки выполняют свою работу.
Легкие и дыхательная система позволяют кислороду воздуха поступать в организм, а также позволяют организму избавляться от углекислого газа, содержащегося в выдыхаемом воздухе.
Когда вы вдыхаете, диафрагма движется вниз к животу, а реберные мышцы тянут ребра вверх и наружу. Это увеличивает грудную полость и втягивает воздух через нос или рот в легкие.
При выдохе диафрагма поднимается вверх, а мышцы грудной клетки расслабляются, в результате чего грудная полость сужается и выталкивает воздух из дыхательной системы через нос или рот.
Каждые несколько секунд при каждом вдохе воздух заполняет большую часть из миллионов альвеол. В процессе, называемом диффузией, кислород перемещается из альвеол в кровь через капилляры (крошечные кровеносные сосуды), выстилающие альвеолярные стенки.
Leave A Comment