องค์ประกอบทางเคมีของอากาศและความสำคัญด้านสุขอนามัย คน ๆ หนึ่งหายใจออกจากปอดอะไรกันแน่?

บรรยากาศเป็นเปลือกอากาศของพื้นผิวโลกที่ประกอบด้วยก๊าซผสมซึ่งมีความหนาแน่นต่างกันที่ระดับความสูงต่างกัน เหตุการณ์นี้เกิดจากแรงโน้มถ่วง เมื่อคุณเคลื่อนออกจากพื้นผิวโลก ความหนาแน่นของเปลือกอากาศจะลดลง และในที่สุดความหนาแน่นของอวกาศระหว่างดวงดาวก็จะทำให้เท่ากัน

เปลือกอากาศประกอบด้วยไนโตรเจนมากที่สุด รองลงมาคือออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซเป็นกลางอีกจำนวนหนึ่ง (อาร์กอน นีออน ฮีเลียม ฯลฯ) นอกจากนี้ยังมีปริมาณไอน้ำในอากาศที่แตกต่างกันอยู่เสมอ ในที่สุด บางครั้งอากาศภายนอกก็ประกอบด้วยโอโซนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนชั่วคราวในองค์ประกอบก๊าซในอากาศ องค์ประกอบของอากาศเข้า (บรรยากาศ) และอากาศออกสามารถตัดสินได้จากรูปที่ 1 1.

ข้าว. 1. องค์ประกอบทางเคมีของอากาศเข้าและออก

แผนภาพแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของอากาศที่หายใจออกแตกต่างอย่างมากจากองค์ประกอบของอากาศที่หายใจเข้า หากปริมาณออกซิเจนในอากาศที่หายใจเข้าไปคือ 20.94% ก็จะยังคงอยู่ในอากาศหายใจออกประมาณ 15-16% ดังนั้นปริมาณออกซิเจนที่ลดลงจึงอยู่ที่ประมาณ 25% อัตราส่วนเชิงปริมาณของไนโตรเจนยังคงเท่าเดิม คาร์บอนไดออกไซด์มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนที่สุด โดยปริมาณจะเพิ่มขึ้นจาก 0.03-0.04% ในอากาศที่หายใจเข้าเป็น 4% ในอากาศที่หายใจออก เช่น เพิ่มขึ้น 100 เท่า อากาศที่หายใจออกยังมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน กล่าวคือ อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (สูงถึง 38°) และความชื้นสัมพัทธ์เข้าใกล้ 100% จากที่กล่าวมาข้างต้น เป็นที่ชัดเจนว่าอากาศที่หายใจออกมีองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพที่ไม่เอื้ออำนวย และเนื่องจากปอดเมื่อทำงานหนักจะผ่านอากาศจาก 350-450 ถึง 3800 ลิตร/ชั่วโมง จึงชัดเจนว่าเหตุใดจึงมีอากาศเช่นนี้ (ถ้า ไม่มีอากาศบริสุทธิ์ไหลเข้ามา) อาจทำให้เกิดปัญหาสุขภาพบุคคลและส่งผลเสียต่อสุขภาพได้

ให้เราดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสำคัญทางสรีรวิทยาและสุขอนามัยของส่วนประกอบแต่ละส่วนขององค์ประกอบก๊าซของส่วนผสมในอากาศ

ออกซิเจนมีบทบาทสำคัญที่สุดในชีวิตของร่างกาย การจัดหาออกซิเจนไม่เพียงพอไปยังเนื้อเยื่อทำให้เกิดการรบกวนในการทำงานที่สำคัญของร่างกาย ซึ่งจะแสดงออกมาเมื่อปริมาณออกซิเจนในอากาศที่สูดเข้าไปลดลงเหลือ 7-8% การลดลงเพิ่มเติมนำไปสู่ผลกระทบที่รุนแรงยิ่งขึ้นและในกรณีของภาวะขาดออกซิเจนอย่างรุนแรง - ถึงแก่ชีวิตเนื่องจากความเสียหายต่อระบบประสาทส่วนกลางซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องการออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง (โดยเฉพาะอย่างยิ่งอันเป็นผลมาจากอัมพาตของระบบทางเดินหายใจ ศูนย์).

วัฏจักรของออกซิเจนเกิดขึ้นในอากาศตลอดเวลา ก๊าซนี้ปริมาณมหาศาลถูกใช้ไปในการหายใจของคนและสัตว์ การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง การออกซิเดชั่นของสารอินทรีย์ ฯลฯ การฟื้นฟูการใช้ออกซิเจนอย่างต่อเนื่องนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการปล่อยของส่วนคลอโรฟิลล์สีเขียวของพืช ซึ่ง ภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ ดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ และเมื่อมีความชื้นสลายตัวให้กลายเป็นออกซิเจน ด้วยความสมดุลนี้ ความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศในบรรยากาศจึงแทบไม่เปลี่ยนแปลง (การเปลี่ยนแปลงมีเพียง 0.1-0.2%) สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าในทางปฏิบัติแล้วภายใต้สภาพความเป็นอยู่ของมนุษย์ปกตินั้นไม่มีภาวะขาดออกซิเจน ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือเงื่อนไขที่การเข้าถึงออกซิเจนมีจำกัด (เช่น ในเหมืองลึก เรือดำน้ำ ฯลฯ) และเมื่อเนื่องจากสภาพธรรมชาติ ความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (ที่ระดับความสูงของภูเขา) มากกว่า 2,000 ม. เหนือระดับน้ำทะเล เมื่อบินที่ระดับความสูง) อย่างไรก็ตามในกรณีเหล่านี้ร่างกายมนุษย์โดยใช้กลไกการชดเชย (เพิ่มปริมาตรของการระบายอากาศในปอดเพิ่มจำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดง) สามารถปรับตัวให้เข้ากับการลดความดันบางส่วนของออกซิเจนได้แน่นอนภายในระยะเวลาหนึ่ง ขีดจำกัด

เราทุกคนรู้ดีว่าหากไม่มีอากาศ ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดสามารถมีชีวิตอยู่บนโลกนี้ได้ อากาศมีความสำคัญสำหรับเราทุกคน ทุกคนตั้งแต่เด็กจนถึงผู้ใหญ่รู้ดีว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะมีชีวิตอยู่ได้โดยปราศจากอากาศ แต่ไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่าอากาศคืออะไรและประกอบด้วยอะไรบ้าง ดังนั้น อากาศจึงเป็นส่วนผสมของก๊าซที่ไม่สามารถมองเห็นหรือสัมผัสได้ แต่เราทุกคนรู้ดีว่ามันอยู่รอบตัวเรา แม้ว่าในทางปฏิบัติแล้วเราไม่ได้สังเกตเห็นก็ตาม เพื่อทำการวิจัยประเภทต่าง ๆ รวมถึงคุณสามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการของเรา

เราจะสัมผัสอากาศได้ก็ต่อเมื่อเรารู้สึกถึงลมแรงหรืออยู่ใกล้พัดลมเท่านั้น อากาศประกอบด้วยอะไรบ้าง ประกอบด้วยไนโตรเจน และออกซิเจน และมีเพียงส่วนเล็กๆ ของอาร์กอน น้ำ ไฮโดรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ หากเราพิจารณาองค์ประกอบของอากาศเป็นเปอร์เซ็นต์ ไนโตรเจนคือ 78.08 เปอร์เซ็นต์ ออกซิเจน 20.94% อาร์กอน 0.93 เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนไดออกไซด์ 0.04 เปอร์เซ็นต์ นีออน 1.82 * 10-3 เปอร์เซ็นต์ ฮีเลียม 4.6 * 10-4 เปอร์เซ็นต์ มีเทน 1.7 * 10- 4 เปอร์เซ็นต์ คริปทอน 1.14*10-4 เปอร์เซ็นต์ ไฮโดรเจน 5*10-5 เปอร์เซ็นต์ ซีนอน 8.7*10-6 เปอร์เซ็นต์ ไนตรัสออกไซด์ 5*10-5 เปอร์เซ็นต์

ปริมาณออกซิเจนในอากาศสูงมากเนื่องจากเป็นออกซิเจนที่จำเป็นต่อการทำงานของร่างกายมนุษย์ ออกซิเจนซึ่งสังเกตได้ในอากาศระหว่างการหายใจจะเข้าสู่เซลล์ของร่างกายมนุษย์และมีส่วนร่วมในกระบวนการออกซิเดชั่นซึ่งเป็นผลมาจากการที่พลังงานที่จำเป็นสำหรับชีวิตถูกปล่อยออกมา นอกจากนี้ ออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศยังจำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงซึ่งก่อให้เกิดความร้อน เช่นเดียวกับการผลิตพลังงานกลในเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ก๊าซเฉื่อยยังถูกสกัดจากอากาศในระหว่างการทำให้เป็นของเหลว ปริมาณออกซิเจนในอากาศ ถ้าคุณมองเป็นเปอร์เซ็นต์ ออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศก็เท่ากับ 98 เปอร์เซ็นต์ เมื่อทราบคำตอบสำหรับคำถามนี้ ก็เกิดคำถามอีกข้อหนึ่งว่าสารก๊าซใดบ้างที่รวมอยู่ในอากาศ

ดังนั้นในปี ค.ศ. 1754 นักวิทยาศาสตร์ชื่อโจเซฟ แบล็กยืนยันว่าอากาศประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซ และไม่ใช่สสารที่เป็นเนื้อเดียวกันดังที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ องค์ประกอบของอากาศบนโลกประกอบด้วย มีเทน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม คริปทอน ไฮโดรเจน นีออน และซีนอน เป็นที่น่าสังเกตว่าเปอร์เซ็นต์ของอากาศอาจแตกต่างกันเล็กน้อยขึ้นอยู่กับสถานที่ที่ผู้คนอาศัยอยู่

น่าเสียดายที่ในเมืองใหญ่ สัดส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นเปอร์เซ็นต์จะสูงกว่า เช่น ในหมู่บ้านหรือป่าไม้ คำถามเกิดขึ้นว่าออกซิเจนในอากาศบนภูเขามีกี่เปอร์เซ็นต์ คำตอบนั้นง่ายมาก ออกซิเจนหนักกว่าไนโตรเจนมาก ดังนั้นในอากาศบนภูเขาจะมีน้อยกว่ามาก เนื่องจากความหนาแน่นของออกซิเจนลดลงตามระดับความสูง

ระดับออกซิเจนในอากาศ

ดังนั้นในเรื่องอัตราส่วนของออกซิเจนในอากาศ จึงมีมาตรฐานบางประการ เช่น สำหรับพื้นที่ทำงาน เพื่อให้บุคคลสามารถทำงานได้อย่างเต็มที่ ระดับออกซิเจนในอากาศจะอยู่ระหว่าง 19 ถึง 23 เปอร์เซ็นต์ เมื่อใช้งานอุปกรณ์ในองค์กร จำเป็นต้องตรวจสอบความหนาแน่นของอุปกรณ์ตลอดจนเครื่องจักรต่างๆ เมื่อทำการทดสอบอากาศในห้องที่ผู้คนทำงาน หากระดับออกซิเจนต่ำกว่า 19 เปอร์เซ็นต์ จำเป็นต้องออกจากห้องและเปิดเครื่องช่วยหายใจฉุกเฉิน คุณสามารถควบคุมระดับออกซิเจนในอากาศในที่ทำงานได้โดยการเชิญห้องปฏิบัติการและการวิจัยของ EcoTestExpress

ทีนี้มานิยามกันว่าออกซิเจนคืออะไร

ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีในตารางธาตุของเมนเดเลเยฟ ออกซิเจนไม่มีกลิ่น ไม่มีรส ไม่มีสี ออกซิเจนในอากาศจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการหายใจของมนุษย์ เช่นเดียวกับการเผาไหม้ เนื่องจากไม่มีความลับว่าหากไม่มีอากาศ วัสดุก็จะไม่ถูกเผาไหม้ ออกซิเจนประกอบด้วยส่วนผสมของนิวไคลด์เสถียร 3 ชนิด ซึ่งมีเลขมวลคือ 16, 17 และ 18

ดังนั้น ออกซิเจนจึงเป็นองค์ประกอบที่พบได้มากที่สุดในโลก สำหรับเปอร์เซ็นต์นั้น เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนที่ใหญ่ที่สุดจะพบได้ในซิลิเกต ซึ่งคิดเป็นประมาณร้อยละ 47.4 ของมวลของเปลือกโลกแข็ง นอกจากนี้ ทะเลและน้ำจืดทั่วโลกยังมีออกซิเจนอยู่เป็นจำนวนมาก คิดเป็นร้อยละ 88.8 ส่วนปริมาณออกซิเจนในอากาศมีเพียงร้อยละ 20.95 เท่านั้น ควรสังเกตด้วยว่าออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบมากกว่า 1,500 ชนิดในเปลือกโลก

ในการผลิตออกซิเจนนั้นได้มาจากการแยกอากาศที่อุณหภูมิต่ำ กระบวนการนี้เกิดขึ้นดังนี้ ขั้นแรก อากาศถูกบีบอัดโดยใช้คอมเพรสเซอร์ และเมื่อถูกบีบอัด อากาศจะเริ่มร้อนขึ้น อากาศอัดได้รับอนุญาตให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง และหลังจากเย็นลงแล้ว ก็ปล่อยให้ขยายตัวได้อย่างอิสระ

เมื่อการขยายตัวเกิดขึ้น อุณหภูมิของก๊าซจะเริ่มลดลงอย่างรวดเร็ว หลังจากที่อากาศเย็นลง อุณหภูมิของก๊าซอาจต่ำกว่าอุณหภูมิห้องหลายสิบองศา อากาศดังกล่าวจะถูกบีบอัดอีกครั้ง และความร้อนที่ปล่อยออกมาจะถูกกำจัดออกไป หลังจากการบีบอัดและทำให้อากาศเย็นลงหลายขั้นตอน จะมีการดำเนินการขั้นตอนอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ซึ่งส่งผลให้ออกซิเจนบริสุทธิ์ถูกแยกออกจากกันโดยไม่มีสิ่งเจือปนใดๆ

และมีคำถามอีกข้อเกิดขึ้น: อะไรหนักกว่า: ออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ คำตอบก็คือ คาร์บอนไดออกไซด์จะหนักกว่าออกซิเจนแน่นอน ความหนาแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์คือ 1.97 กก./ลบ.ม. แต่ความหนาแน่นของออกซิเจนคือ 1.43 กก./ลบ.ม. ในส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์นั้น ปรากฎว่ามันมีบทบาทหลักอย่างหนึ่งในชีวิตของทุกชีวิตบนโลก และยังมีผลกระทบต่อวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติด้วย ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าคาร์บอนไดออกไซด์มีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการหายใจและการไหลเวียนโลหิต

คาร์บอนไดออกไซด์คืออะไร?

ตอนนี้เรามากำหนดรายละเอียดเพิ่มเติมว่าคาร์บอนไดออกไซด์คืออะไรและกำหนดองค์ประกอบของคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย ดังนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หรืออีกนัยหนึ่งก็คือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นก๊าซไม่มีสีมีกลิ่นและรสเปรี้ยวเล็กน้อย ส่วนอากาศมีความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่ 0.038 เปอร์เซ็นต์ คุณสมบัติทางกายภาพของคาร์บอนไดออกไซด์คือไม่มีอยู่ในสถานะของเหลวที่ความดันบรรยากาศปกติ แต่จะผ่านจากของแข็งไปสู่สถานะก๊าซโดยตรง

คาร์บอนไดออกไซด์ในรูปของแข็งเรียกอีกอย่างว่าน้ำแข็งแห้ง ปัจจุบันคาร์บอนไดออกไซด์มีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อน คาร์บอนไดออกไซด์เกิดจากการเผาไหม้สารต่างๆ เป็นที่น่าสังเกตว่าในระหว่างการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในภาคอุตสาหกรรมนั้นจะถูกสูบเข้าไปในกระบอกสูบ คาร์บอนไดออกไซด์ที่สูบเข้าไปในกระบอกสูบนั้นถูกใช้เป็นเครื่องดับเพลิง เช่นเดียวกับในการผลิตน้ำอัดลม และยังใช้ในอาวุธนิวแมติกด้วย และยังใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารกันบูด

องค์ประกอบของอากาศเข้าและออก

ทีนี้มาดูองค์ประกอบของอากาศเข้าและหายใจออก ก่อนอื่น เรามานิยามกันว่าการหายใจคืออะไร การหายใจเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและต่อเนื่องซึ่งองค์ประกอบก๊าซของเลือดจะได้รับการต่ออายุอย่างต่อเนื่อง องค์ประกอบของอากาศที่หายใจเข้าคือออกซิเจน 20.94 เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนไดออกไซด์ 0.03 เปอร์เซ็นต์ และไนโตรเจน 79.03 เปอร์เซ็นต์ แต่องค์ประกอบของอากาศที่หายใจออกมีออกซิเจนเพียง 16.3 เปอร์เซ็นต์ คาร์บอนไดออกไซด์ 4 เปอร์เซ็นต์ และไนโตรเจน 79.7 เปอร์เซ็นต์

คุณจะสังเกตได้ว่าอากาศที่หายใจเข้าไปนั้นแตกต่างจากอากาศที่หายใจออกในด้านปริมาณออกซิเจนและปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย สิ่งเหล่านี้คือสารที่ประกอบเป็นอากาศที่เราหายใจและหายใจออก ดังนั้นร่างกายของเราจึงอิ่มตัวด้วยออกซิเจนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ไม่จำเป็นออกมาภายนอก

ออกซิเจนแห้งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าและการป้องกันของฟิล์มเนื่องจากไม่มีน้ำ รวมถึงการบดอัดและการลดประจุปริมาตร นอกจากนี้ออกซิเจนแห้งภายใต้สภาวะปกติไม่สามารถทำปฏิกิริยากับทองคำ ทองแดง หรือเงินได้ หากต้องการดำเนินการวิเคราะห์ทางเคมีของอากาศหรือการวิจัยในห้องปฏิบัติการอื่นๆ รวมถึงคุณสามารถทำได้ในห้องปฏิบัติการ EcoTestExpress ของเรา

อากาศคือบรรยากาศของโลกที่เราอาศัยอยู่ และเรามักจะมีคำถามว่ามีอะไรรวมอยู่ในอากาศ คำตอบก็คือชุดของก๊าซ ดังที่อธิบายไว้ข้างต้นแล้วว่าก๊าซใดอยู่ในอากาศและมีสัดส่วนเท่าใด สำหรับปริมาณก๊าซในอากาศทุกอย่างนั้นง่ายและสะดวกอัตราส่วนเปอร์เซ็นต์สำหรับเกือบทุกพื้นที่ในโลกของเรานั้นเท่ากัน

องค์ประกอบและคุณสมบัติของอากาศ

อากาศไม่เพียงประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซเท่านั้น แต่ยังรวมถึงละอองลอยและไอระเหยต่างๆ ด้วย เปอร์เซ็นต์องค์ประกอบของอากาศคืออัตราส่วนของไนโตรเจน ออกซิเจน และก๊าซอื่นๆ ในอากาศ ดังนั้น ปริมาณออกซิเจนในอากาศ คำตอบง่ายๆ คือแค่ 20 เปอร์เซ็นต์ องค์ประกอบของก๊าซเช่นเดียวกับไนโตรเจนนั้นมีส่วนแบ่งของอากาศทั้งหมดและเป็นที่น่าสังเกตว่าที่ความดันสูง ไนโตรเจนเริ่มมีคุณสมบัติเป็นสารเสพติด

นี่ไม่ใช่เรื่องสำคัญสักหน่อย เพราะเมื่อนักดำน้ำทำงาน พวกเขามักจะต้องทำงานที่ระดับความลึกภายใต้ความกดดันมหาศาล มีการพูดถึงออกซิเจนมากมายเนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตมนุษย์บนโลกของเรา เป็นที่น่าสังเกตว่าการสูดดมอากาศด้วยออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นของบุคคลในช่วงเวลาสั้น ๆ จะไม่ส่งผลเสียต่อตัวบุคคลเอง

แต่ถ้าคนสูดอากาศที่มีระดับออกซิเจนเพิ่มขึ้นเป็นเวลานานจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสภาพในร่างกาย องค์ประกอบหลักอีกประการหนึ่งของอากาศซึ่งมีการกล่าวกันมากไปแล้วคือคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากปรากฎว่าบุคคลไม่สามารถอยู่ได้โดยปราศจากมันและปราศจากออกซิเจนด้วย

หากไม่มีอากาศบนโลก จะไม่มีสิ่งมีชีวิตใดสามารถมีชีวิตอยู่บนโลกของเราได้ และทำหน้าที่ได้น้อยลงมาก น่าเสียดายที่ในโลกสมัยใหม่ โรงงานอุตสาหกรรมจำนวนมากที่สร้างมลภาวะในอากาศของเรา เรียกร้องให้มีความจำเป็นในการปกป้องสิ่งแวดล้อมมากขึ้น รวมถึงตรวจสอบความสะอาดของอากาศด้วย ดังนั้นคุณควรตรวจวัดอากาศบ่อยๆ เพื่อดูว่าอากาศสะอาดแค่ไหน หากคุณรู้สึกว่าอากาศในห้องของคุณไม่สะอาดเพียงพอและเกิดจากปัจจัยภายนอก คุณสามารถติดต่อห้องปฏิบัติการ EcoTestExpress ซึ่งจะดำเนินการทดสอบที่จำเป็นทั้งหมด (การวิจัย) และให้ข้อสรุปเกี่ยวกับความสะอาดของ อากาศที่คุณหายใจเข้า

ความหมายของการหายใจ

การหายใจเป็นกระบวนการสำคัญในการแลกเปลี่ยนก๊าซอย่างต่อเนื่องระหว่างร่างกายกับสิ่งแวดล้อมโดยรอบ ในกระบวนการหายใจ บุคคลจะดูดซับออกซิเจนจากสิ่งแวดล้อมและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนเกือบทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงของสารในร่างกายต้องอาศัยการมีส่วนร่วมของออกซิเจน หากไม่มีออกซิเจน กระบวนการเผาผลาญก็เป็นไปไม่ได้ และจำเป็นต้องมีออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาชีวิต ในเซลล์และเนื้อเยื่ออันเป็นผลมาจากการเผาผลาญทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะต้องถูกกำจัดออกจากร่างกาย การสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ภายในร่างกายในปริมาณมากเป็นอันตราย คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกส่งผ่านเลือดไปยังอวัยวะทางเดินหายใจและหายใจออก ออกซิเจนที่เข้าสู่อวัยวะระบบทางเดินหายใจในระหว่างการสูดดมจะกระจายเข้าสู่กระแสเลือดและถูกส่งไปยังอวัยวะและเนื้อเยื่อทางเลือด

ร่างกายของมนุษย์และสัตว์ไม่มีปริมาณสำรอง ดังนั้นออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายอย่างต่อเนื่องจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง หากบุคคลในกรณีที่จำเป็นสามารถอยู่ได้โดยปราศจากอาหารนานกว่าหนึ่งเดือนโดยไม่มีน้ำได้นานถึง 10 วัน หากไม่มีออกซิเจน การเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้จะเกิดขึ้นภายใน 5-7 นาที

องค์ประกอบของอากาศหายใจเข้า หายใจออก และถุงลม

โดยการหายใจเข้าและหายใจออกสลับกันบุคคลจะระบายอากาศในปอดโดยรักษาองค์ประกอบของก๊าซที่ค่อนข้างคงที่ในถุงปอด (ถุงลม) บุคคลสูดอากาศในชั้นบรรยากาศด้วยปริมาณออกซิเจนสูง (20.9%) และมีคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำ (0.03%) และหายใจออกอากาศซึ่งมีออกซิเจน 16.3% และคาร์บอนไดออกไซด์ 4% (ตารางที่ 8)

องค์ประกอบของอากาศในถุงแตกต่างอย่างมากจากองค์ประกอบของอากาศในชั้นบรรยากาศที่สูดเข้าไป ประกอบด้วยออกซิเจนน้อยกว่า (14.2%) และมีคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก (5.2%)

ไนโตรเจนและก๊าซเฉื่อยที่ประกอบเป็นอากาศไม่มีส่วนร่วมในการหายใจและเนื้อหาในอากาศที่หายใจเข้าหายใจออกและถุงลมก็เกือบจะเหมือนกัน

ทำไมอากาศที่หายใจออกจึงมีออกซิเจนมากกว่าอากาศในถุง? สิ่งนี้อธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อคุณหายใจออก อากาศที่อยู่ในอวัยวะทางเดินหายใจในทางเดินหายใจจะผสมกับอากาศในถุงลม

ความดันบางส่วนและความตึงเครียดของก๊าซ

ในปอด ออกซิเจนจากถุงลมจะผ่านเข้าสู่กระแสเลือด และคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดจะเข้าสู่ปอด การเปลี่ยนก๊าซจากอากาศเป็นของเหลวและจากของเหลวสู่อากาศเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดันบางส่วนของก๊าซเหล่านี้ในอากาศและของเหลว ความดันบางส่วนเป็นส่วนหนึ่งของความดันรวมที่คิดเป็นสัดส่วนของก๊าซที่กำหนดในส่วนผสมของก๊าซ ยิ่งเปอร์เซ็นต์ของก๊าซในส่วนผสมสูง ความดันย่อยของแก๊สก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย ดังที่ทราบกันว่าอากาศในบรรยากาศนั้นเป็นส่วนผสมของก๊าซ ความกดอากาศ 760 มม.ปรอท ศิลปะ. ความดันบางส่วนของออกซิเจนในอากาศในบรรยากาศคือ 20.94% ของ 760 มม. เช่น 159 มม. ไนโตรเจน - 79.03% ของ 760 มม. เช่น ประมาณ 600 มม. ในอากาศในชั้นบรรยากาศมีคาร์บอนไดออกไซด์เล็กน้อย - 0.03% ดังนั้นความดันบางส่วนของมันคือ 0.03% ของ 760 มม. - 0.2 มม. ปรอท ศิลปะ.

สำหรับก๊าซที่ละลายในของเหลว จะใช้คำว่า "แรงดันไฟฟ้า" ซึ่งสอดคล้องกับคำว่า "ความดันบางส่วน" ที่ใช้สำหรับก๊าซอิสระ ความตึงของแก๊สจะแสดงเป็นหน่วยเดียวกับความดัน (mmHg) ถ้าความดันบางส่วนของก๊าซในสิ่งแวดล้อมสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของก๊าซนั้นในของเหลว ก๊าซจะละลายในของเหลว

ความดันบางส่วนของออกซิเจนในถุงลมคือ 100-105 มม. ปรอท ศิลปะ และในเลือดที่ไหลสู่ปอด ความตึงของออกซิเจนจะอยู่ที่เฉลี่ย 60 มม. ปรอท ศิลปะ ดังนั้นออกซิเจนจากถุงลมจึงผ่านเข้าสู่กระแสเลือดในปอด

การเคลื่อนที่ของก๊าซเกิดขึ้นตามกฎการแพร่ ซึ่งก๊าซจะแพร่กระจายจากตัวกลางที่มีความดันบางส่วนสูงไปยังตัวกลางที่มีความดันต่ำกว่า

การแลกเปลี่ยนก๊าซในปอด

การเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนจากถุงลมไปสู่เลือดในปอดและการไหลเวียนของคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดสู่ปอดเป็นไปตามกฎหมายที่อธิบายไว้ข้างต้น

ต้องขอบคุณผลงานของนักสรีรวิทยาชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ Ivan Mikhailovich Sechenov ทำให้สามารถศึกษาองค์ประกอบก๊าซของเลือดและเงื่อนไขของการแลกเปลี่ยนก๊าซในปอดและเนื้อเยื่อได้

การแลกเปลี่ยนก๊าซในปอดเกิดขึ้นระหว่างถุงลมกับเลือดโดยการแพร่กระจาย ถุงลมของปอดนั้นพันกันเป็นเครือข่ายของเส้นเลือดฝอยที่หนาแน่น ผนังของถุงลมและเส้นเลือดฝอยมีความบางมากซึ่งช่วยให้ก๊าซจากปอดเข้าสู่กระแสเลือดได้ง่ายขึ้นและในทางกลับกัน การแลกเปลี่ยนก๊าซขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นผิวที่ก๊าซแพร่กระจายและความแตกต่างของความดันย่อย (แรงดึง) ของก๊าซที่แพร่กระจาย เมื่อหายใจเข้าลึก ๆ ถุงลมจะยืดออกและพื้นผิวจะสูงถึง 100-105 ตร.ม. พื้นที่ผิวของเส้นเลือดฝอยในปอดก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน มีความแตกต่างเพียงพอระหว่างความดันบางส่วนของก๊าซในอากาศถุงและความตึงเครียดของก๊าซเหล่านี้ในเลือดดำ (ตารางที่ 9)

จากตารางที่ 9 ความแตกต่างระหว่างความตึงเครียดของก๊าซในเลือดดำและความดันย่อยในอากาศในถุงคือ 110 - 40 = 70 มม. ปรอทสำหรับออกซิเจน ศิลปะ และสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ 47 - 40 = 7 มม. ปรอท ศิลปะ.

จากการทดลอง สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีความตึงของออกซิเจนต่างกัน 1 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ. ในผู้ใหญ่ขณะพัก ออกซิเจน 25-60 มิลลิลิตรสามารถเข้าสู่กระแสเลือดได้ภายใน 1 นาที คนที่อยู่นิ่งต้องการออกซิเจนประมาณ 25-30 มิลลิลิตรต่อนาที ดังนั้นความดันออกซิเจนต่างกัน 70 mmHg ศิลปะ เพียงพอที่จะให้ออกซิเจนแก่ร่างกายภายใต้สภาวะต่างๆ ของกิจกรรม: ระหว่างการทำงาน การออกกำลังกายด้านกีฬา ฯลฯ

อัตราการแพร่กระจายของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดมากกว่าออกซิเจน 25 เท่า ดังนั้นความดันต่างกัน 7 มิลลิเมตรปรอท ข้อ คาร์บอนไดออกไซด์มีเวลาถูกปล่อยออกมาจากเลือด

การถ่ายเทก๊าซทางเลือด

เลือดนำออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ในเลือด เช่นเดียวกับของเหลวใดๆ ก๊าซสามารถอยู่ในสองสถานะ: ละลายทางกายภาพและผูกพันทางเคมี ทั้งออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในปริมาณที่น้อยมากในพลาสมาเลือด ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่ถูกขนส่งในรูปแบบพันธะเคมี

พาหะหลักของออกซิเจนคือฮีโมโกลบินในเลือด เฮโมโกลบิน 1 กรัมจับกับออกซิเจน 1.34 มล. เฮโมโกลบินมีความสามารถในการรวมตัวกับออกซิเจนทำให้เกิดออกซีเฮโมโกลบิน ยิ่งความดันย่อยของออกซิเจนสูงเท่าไร ก็จะเกิดออกซีเฮโมโกลบินมากขึ้นเท่านั้น ในอากาศถุงความดันบางส่วนของออกซิเจนคือ 100-110 มม. ปรอท ศิลปะ. ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว 97% ของฮีโมโกลบินในเลือดจะจับกับออกซิเจน เลือดนำออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อในรูปของออกซีฮีโมโกลบิน ที่นี่ความดันบางส่วนของออกซิเจนต่ำ และออกซีเฮโมโกลบินซึ่งเป็นสารประกอบที่เปราะบางจะปล่อยออกซิเจนซึ่งถูกใช้โดยเนื้อเยื่อ การจับกับออกซิเจนโดยเฮโมโกลบินยังได้รับอิทธิพลจากความตึงเครียดของคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ลดความสามารถของฮีโมโกลบินในการจับกับออกซิเจนและส่งเสริมการแยกตัวของออกซีเฮโมโกลบิน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นยังลดความสามารถของฮีโมโกลบินในการจับกับออกซิเจน เป็นที่รู้กันว่าอุณหภูมิในเนื้อเยื่อจะสูงกว่าในปอด สภาวะทั้งหมดนี้ช่วยแยกตัวออกซีฮีโมโกลบิน ซึ่งส่งผลให้เลือดปล่อยออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากสารประกอบทางเคมีออกสู่ของเหลวในเนื้อเยื่อ

คุณสมบัติของฮีโมโกลบินในการจับกับออกซิเจนมีความสำคัญต่อร่างกาย บางครั้งคนเราเสียชีวิตจากการขาดออกซิเจนในร่างกายซึ่งถูกรายล้อมไปด้วยอากาศที่สะอาดที่สุด สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับบุคคลที่พบว่าตนเองอยู่ในสภาวะความกดอากาศต่ำ (ที่ระดับความสูง) ซึ่งบรรยากาศเบาบางมีความดันออกซิเจนบางส่วนต่ำมาก เมื่อวันที่ 15 เมษายน พ.ศ. 2418 บอลลูนเซนิตพร้อมนักบอลลูนสามคนขึ้นไปถึงระดับความสูง 8,000 ม. เมื่อบอลลูนลงจอดมีเพียงคนเดียวเท่านั้นที่ยังมีชีวิตอยู่ สาเหตุของการเสียชีวิตคือความดันออกซิเจนบางส่วนของออกซิเจนลดลงอย่างมากที่ระดับความสูงสูง ที่ระดับความสูง (7-8 กม.) เลือดแดงในองค์ประกอบก๊าซจะเข้าใกล้เลือดดำ เนื้อเยื่อทั้งหมดของร่างกายเริ่มขาดออกซิเจนอย่างเฉียบพลันซึ่งนำไปสู่ผลกระทบร้ายแรง การปีนขึ้นไปที่ระดับความสูงเกิน 5,000 ม. มักต้องใช้อุปกรณ์ออกซิเจนพิเศษ

ด้วยการฝึกพิเศษ ร่างกายจะสามารถปรับตัวให้เข้ากับปริมาณออกซิเจนต่ำในอากาศในชั้นบรรยากาศได้ การหายใจของผู้ที่ได้รับการฝึกอบรมลึกขึ้น จำนวนเซลล์เม็ดเลือดแดงในเลือดเพิ่มขึ้นเนื่องจากการก่อตัวที่เพิ่มขึ้นในอวัยวะเม็ดเลือดและการจัดหาจากคลังเลือด นอกจากนี้การหดตัวของหัวใจจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปริมาณเลือดในนาทีเพิ่มขึ้น

ห้องแรงดันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการฝึกอบรม

คาร์บอนไดออกไซด์ถูกลำเลียงโดยเลือดในรูปของสารประกอบทางเคมี - โซเดียมและโพแทสเซียมไบคาร์บอเนต การจับกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่กระแสเลือดขึ้นอยู่กับความตึงเครียดในเนื้อเยื่อและเลือด

นอกจากนี้ฮีโมโกลบินในเลือดยังเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนคาร์บอนไดออกไซด์ ในเส้นเลือดฝอยของเนื้อเยื่อเฮโมโกลบินจะเข้าสู่การรวมตัวทางเคมีกับคาร์บอนไดออกไซด์ ในปอดสารประกอบนี้จะสลายตัวเพื่อปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 25-30% ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาในปอดจะถูกพาโดยเฮโมโกลบิน

อากาศเป็น ส่วนผสมจากธรรมชาติก๊าซต่างๆ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไนโตรเจน (ประมาณ 77%) และออกซิเจน ส่วนน้อยกว่า 2% เป็นอาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซเฉื่อยอื่นๆ

ออกซิเจนหรือ O2 เป็นองค์ประกอบที่สองของตารางธาตุและเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด หากขาดสิ่งมีชีวิตบนโลกนี้ไปก็แทบจะไม่มีอยู่เลย เขา มีส่วนร่วมในกระบวนการต่างๆซึ่งกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดขึ้นอยู่กับ

ติดต่อกับ

องค์ประกอบของอากาศ

O2 ทำหน้าที่ กระบวนการออกซิเดชั่นในร่างกายมนุษย์ซึ่งทำให้คุณสามารถปลดปล่อยพลังงานเพื่อการใช้ชีวิตได้ตามปกติ ในช่วงเวลาที่เหลือร่างกายมนุษย์ต้องการประมาณ ออกซิเจน 350 มิลลิลิตรเมื่อมีการออกกำลังกายอย่างหนัก ค่านี้จะเพิ่มขึ้นสามถึงสี่เท่า

ออกซิเจนในอากาศที่เราหายใจมีกี่เปอร์เซ็นต์? บรรทัดฐานคือ 20,95% . อากาศที่หายใจออกมีน้อย โอ2 – 15.5-16%. องค์ประกอบของอากาศที่หายใจออกยังรวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และสารอื่นๆ ด้วย เปอร์เซ็นต์ออกซิเจนที่ลดลงในเวลาต่อมาทำให้เกิดความผิดปกติและค่าวิกฤตที่เป็นสาเหตุ 7-8% ความตาย.

จากตาราง คุณสามารถเข้าใจได้ว่า อากาศที่หายใจออกนั้นมีไนโตรเจนจำนวนมากและองค์ประกอบเพิ่มเติม แต่ O2 เพียง 16.3%. ปริมาณออกซิเจนในอากาศที่ได้รับแรงบันดาลใจคือประมาณ 20.95%

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าองค์ประกอบเช่นออกซิเจนคืออะไร O2 – พบมากที่สุดในโลก องค์ประกอบทางเคมีซึ่งไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด มันทำหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของการเกิดออกซิเดชันใน

โดยไม่มีองค์ประกอบที่แปดของตารางธาตุ คุณไม่สามารถก่อไฟได้. ออกซิเจนแห้งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าและการป้องกันของฟิล์ม และลดประจุปริมาตร

องค์ประกอบนี้มีอยู่ในสารประกอบต่อไปนี้:

1. ซิลิเกต - มี O2 ประมาณ 48%
2. (ทะเลและสด) – 89%
3. อากาศ – 21%
4. สารประกอบอื่นๆ ในเปลือกโลก

อากาศไม่เพียงประกอบด้วยสารที่เป็นก๊าซเท่านั้น แต่ยังประกอบด้วย ไอระเหยและละอองลอยตลอดจนสารปนเปื้อนต่างๆ นี่อาจเป็นฝุ่น สิ่งสกปรก หรือเศษเล็กๆ อื่นๆ ประกอบด้วย จุลินทรีย์ซึ่งสามารถทำให้เกิดโรคต่างๆได้ ไข้หวัดใหญ่ โรคหัด ไอกรน สารก่อภูมิแพ้ และโรคอื่นๆ เป็นเพียงผลเสียเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดขึ้นเมื่อคุณภาพอากาศแย่ลงและระดับแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคเพิ่มขึ้น

เปอร์เซ็นต์ของอากาศคือปริมาณขององค์ประกอบทั้งหมดที่ประกอบเป็นอากาศ จะสะดวกกว่าที่จะแสดงให้ชัดเจนว่าอากาศประกอบด้วยอะไรบ้าง รวมถึงเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในอากาศบนแผนภาพจะสะดวกกว่า

แผนภาพแสดงก๊าซชนิดใดที่พบในอากาศมากกว่า ค่าที่แสดงไว้จะแตกต่างกันเล็กน้อยสำหรับอากาศที่หายใจเข้าและออก

แผนภาพ - อัตราส่วนอากาศ

มีหลายแหล่งที่เกิดออกซิเจน:

1. พืช. หลักสูตรชีววิทยาของโรงเรียนเป็นที่ทราบกันดีว่าพืชปล่อยออกซิเจนเมื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์
2. การสลายตัวด้วยแสงเคมีของไอน้ำ กระบวนการนี้สังเกตได้ภายใต้อิทธิพลของรังสีดวงอาทิตย์ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศ
3. การผสมของอากาศไหลในชั้นบรรยากาศตอนล่าง

หน้าที่ของออกซิเจนในบรรยากาศและต่อร่างกาย

สำหรับบุคคลที่เรียกว่า ความดันบางส่วนซึ่งก๊าซสามารถผลิตได้หากมันครอบครองปริมาตรครอบครองทั้งหมดของส่วนผสม ความดันย่อยปกติที่ความสูง 0 เมตรเหนือระดับน้ำทะเลคือ ปรอท 160 มม. การเพิ่มระดับความสูงทำให้ความดันบางส่วนลดลง ตัวบ่งชี้นี้มีความสำคัญเนื่องจากการจ่ายออกซิเจนไปยังอวัยวะสำคัญทั้งหมดและต่อร่างกายขึ้นอยู่กับมัน

มักใช้ออกซิเจน เพื่อการรักษาโรคต่างๆ. ถังออกซิเจนและเครื่องช่วยหายใจช่วยให้อวัยวะของมนุษย์ทำงานได้ตามปกติในภาวะขาดออกซิเจน

สำคัญ!องค์ประกอบของอากาศได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย ดังนั้น เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนจึงอาจเปลี่ยนแปลงได้ สถานการณ์สิ่งแวดล้อมที่เป็นลบส่งผลให้คุณภาพอากาศแย่ลง ในเมืองใหญ่และการตั้งถิ่นฐานในเมืองใหญ่ สัดส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะมากกว่าในการตั้งถิ่นฐานขนาดเล็กหรือในป่าและพื้นที่คุ้มครอง ระดับความสูงก็มีผลกระทบอย่างมากเช่นกัน เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในภูเขาจะลดลง คุณสามารถพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้ - บนยอดเขาเอเวอเรสต์ซึ่งมีความสูงถึง 8.8 กม. ความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศจะต่ำกว่าในที่ราบลุ่ม 3 เท่า ในการอยู่บนยอดเขาสูงอย่างปลอดภัย คุณต้องใช้หน้ากากออกซิเจน

องค์ประกอบของอากาศมีการเปลี่ยนแปลงตลอดหลายปีที่ผ่านมา กระบวนการวิวัฒนาการและภัยพิบัติทางธรรมชาตินำไปสู่การเปลี่ยนแปลงดังนั้น เปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนลดลงจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ สามารถพิจารณาขั้นตอนทางประวัติศาสตร์ได้หลายขั้นตอน:

1. ยุคก่อนประวัติศาสตร์ ในเวลานี้ความเข้มข้นของออกซิเจนในบรรยากาศอยู่ที่ ประมาณ 36%.
2. 150 ปีที่แล้ว O2 ครอบครอง 26%จากองค์ประกอบอากาศทั้งหมด
3. ปัจจุบันความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ ต่ำกว่า 21%.

การพัฒนาโลกโดยรอบในเวลาต่อมาสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอากาศเพิ่มเติมได้ ในอนาคตอันใกล้นี้ ไม่น่าเป็นไปได้ที่ความเข้มข้นของ O2 จะต่ำกว่า 14% ดังที่จะทำให้เกิดเช่นนี้ การหยุดชะงักของการทำงานของร่างกาย.

การขาดออกซิเจนนำไปสู่อะไร?

การบริโภคอาหารในปริมาณน้อยมักพบได้ในการขนส่งที่อับชื้น พื้นที่ที่มีการระบายอากาศไม่ดี หรือที่ระดับความสูง . ระดับออกซิเจนในอากาศที่ลดลงอาจทำให้เกิด ผลกระทบด้านลบต่อร่างกาย. กลไกต่างๆ หมดลง ระบบประสาทได้รับผลกระทบมากที่สุด มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้ร่างกายต้องทนทุกข์ทรมานจากภาวะขาดออกซิเจน:

1. ขาดแคลนเลือด. เรียกว่า สำหรับพิษคาร์บอนมอนอกไซด์. สถานการณ์เช่นนี้ทำให้ปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลง สิ่งนี้เป็นอันตรายเนื่องจากเลือดหยุดส่งออกซิเจนไปยังฮีโมโกลบิน
2. ขาดการไหลเวียนโลหิต มันเป็นไปได้ สำหรับโรคเบาหวานหัวใจล้มเหลว. ในสถานการณ์เช่นนี้ การขนส่งเลือดจะแย่ลงหรือเป็นไปไม่ได้
3. ปัจจัยที่เป็นพิษต่อเนื้อเยื่อที่ส่งผลต่อร่างกายอาจทำให้สูญเสียความสามารถในการดูดซับออกซิเจน เกิดขึ้น ในกรณีที่มีพิษด้วยพิษหรือเกิดจากการสัมผัสที่รุนแรง...

อาการหลายอย่างบ่งชี้ว่าร่างกายต้องการ O2 ก่อนอื่นเลย อัตราการหายใจเพิ่มขึ้น. อัตราการเต้นของหัวใจก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ฟังก์ชั่นการป้องกันเหล่านี้ได้รับการออกแบบเพื่อจ่ายออกซิเจนให้กับปอดและให้เลือดและเนื้อเยื่อแก่ปอด

สาเหตุการขาดออกซิเจน ปวดหัว, อาการง่วงนอนเพิ่มขึ้น, ความเข้มข้นลดลง กรณีที่แยกออกมาไม่ได้น่ากลัวนักแต่แก้ไขได้ง่ายมาก เพื่อทำให้ระบบหายใจล้มเหลวเป็นปกติ แพทย์จะสั่งยาขยายหลอดลมและยาอื่น ๆ หากภาวะขาดออกซิเจนเกิดขึ้นในรูปแบบที่รุนแรง เช่น สูญเสียการประสานงานของมนุษย์หรือแม้กระทั่งอาการโคม่าทำให้การรักษามีความซับซ้อนมากขึ้น

หากตรวจพบอาการขาดออกซิเจนก็เป็นสิ่งสำคัญ ปรึกษาแพทย์ทันทีและอย่ารักษาตัวเองเนื่องจากการใช้ยาบางชนิดขึ้นอยู่กับสาเหตุของความผิดปกติ ช่วยในกรณีที่ไม่รุนแรง การรักษาด้วยหน้ากากออกซิเจนและหมอน ภาวะขาดออกซิเจนในเลือดต้องได้รับการถ่ายเลือด และการแก้ไขสาเหตุที่เป็นวงกลมสามารถทำได้เฉพาะกับการผ่าตัดหัวใจหรือหลอดเลือดเท่านั้น

การเดินทางอันเหลือเชื่อของออกซิเจนผ่านร่างกายของเรา

บทสรุป

ออกซิเจนเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ส่วนประกอบอากาศโดยที่มันเป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการหลายกระบวนการบนโลก องค์ประกอบของอากาศเปลี่ยนแปลงไปเป็นเวลานับหมื่นปีอันเนื่องมาจากกระบวนการวิวัฒนาการ แต่ปัจจุบัน ปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศสูงถึง ที่ 21%. คุณภาพอากาศที่บุคคลหายใจเข้าไป ส่งผลต่อสุขภาพของเขาดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบความสะอาดในห้องและพยายามลดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม

ต่างจากดาวเคราะห์ที่ร้อนและเย็นในระบบสุริยะของเรา สภาพต่างๆ มีอยู่บนโลกที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีชีวิตในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง เงื่อนไขหลักประการหนึ่งคือองค์ประกอบของบรรยากาศซึ่งทำให้สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีโอกาสหายใจได้อย่างอิสระและปกป้องพวกมันจากรังสีอันตรายที่ครอบงำในอวกาศ

บรรยากาศประกอบด้วยอะไรบ้าง?

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยก๊าซหลายชนิด โดยทั่วไปซึ่งตรงบริเวณ 77% ก๊าซซึ่งหากปราศจากสิ่งมีชีวิตบนโลกที่คิดไม่ถึงจะมีปริมาตรน้อยกว่ามาก ปริมาณออกซิเจนในอากาศเท่ากับ 21% ของปริมาตรบรรยากาศทั้งหมด 2% สุดท้ายเป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ ได้แก่ อาร์กอน ฮีเลียม นีออน คริปทอน และอื่นๆ

ชั้นบรรยากาศของโลกสูงขึ้นถึงความสูง 8,000 กม. อากาศที่เหมาะสมสำหรับการหายใจจะพบได้เฉพาะในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ซึ่งสูงถึง 8 กม. ที่ขั้วโลก และ 16 กม. เหนือเส้นศูนย์สูตร เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น อากาศจะบางลงและขาดออกซิเจนมากขึ้น หากต้องการพิจารณาว่าปริมาณออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ระดับความสูงต่างๆ เท่าใด เราจะมายกตัวอย่างกัน ที่ยอดเขาเอเวอเรสต์ (ความสูง 8848 ม.) อากาศกักเก็บก๊าซนี้น้อยกว่าระดับน้ำทะเลถึง 3 เท่า ดังนั้นผู้พิชิตยอดเขาสูง - นักปีนเขา - สามารถปีนขึ้นไปถึงยอดเขาได้โดยใช้หน้ากากออกซิเจนเท่านั้น

ออกซิเจนเป็นเงื่อนไขหลักในการอยู่รอดบนโลก

ในช่วงเริ่มต้นของการดำรงอยู่ของโลก อากาศที่ล้อมรอบโลกไม่มีก๊าซนี้อยู่ในองค์ประกอบ ซึ่งค่อนข้างเหมาะสมกับชีวิตของโปรโตซัวซึ่งเป็นโมเลกุลเซลล์เดียวที่ว่ายอยู่ในมหาสมุทร พวกเขาไม่ต้องการออกซิเจน กระบวนการนี้เริ่มต้นเมื่อประมาณ 2 ล้านปีที่แล้ว เมื่อสิ่งมีชีวิตตัวแรกซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสงเริ่มปล่อยก๊าซนี้ในปริมาณเล็กน้อยซึ่งได้มาจากปฏิกิริยาทางเคมี ครั้งแรกสู่มหาสมุทร จากนั้นสู่ชั้นบรรยากาศ . สิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการมาบนโลกและมีรูปแบบที่หลากหลาย ซึ่งส่วนใหญ่ไม่รอดมาจนถึงยุคปัจจุบัน ในที่สุดสิ่งมีชีวิตบางชนิดก็ปรับตัวเข้ากับการอยู่ร่วมกับก๊าซชนิดใหม่ได้

พวกเขาเรียนรู้ที่จะควบคุมพลังของมันอย่างปลอดภัยภายในเซลล์ โดยที่มันทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานในการดึงพลังงานจากอาหาร การใช้ออกซิเจนวิธีนี้เรียกว่าการหายใจ และเราทำทุกๆ วินาที การหายใจทำให้สิ่งมีชีวิตและผู้คนที่ซับซ้อนมากขึ้นเกิดขึ้นได้ เป็นเวลาหลายล้านปีที่ปริมาณออกซิเจนในอากาศเพิ่มสูงขึ้นถึงระดับปัจจุบัน - ประมาณ 21% การสะสมของก๊าซนี้ในชั้นบรรยากาศมีส่วนทำให้เกิดชั้นโอโซนที่ระดับความสูง 8-30 กม. จากพื้นผิวโลก ในขณะเดียวกัน ดาวเคราะห์ก็ได้รับการปกป้องจากอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต วิวัฒนาการเพิ่มเติมของรูปแบบสิ่งมีชีวิตบนน้ำและพื้นดินเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสงที่เพิ่มขึ้น

ชีวิตแบบไม่ใช้ออกซิเจน

แม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดจะปรับตัวเข้ากับระดับที่เพิ่มขึ้นของก๊าซที่ปล่อยออกมา แต่สิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายที่สุดหลายรูปแบบที่มีอยู่บนโลกก็หายไป สิ่งมีชีวิตอื่นๆ รอดจากการซ่อนตัวจากออกซิเจน ปัจจุบันบางส่วนอาศัยอยู่ในรากของพืชตระกูลถั่วโดยใช้ไนโตรเจนจากอากาศเพื่อสร้างกรดอะมิโนให้กับพืช โรคโบทูลิซึมจากสิ่งมีชีวิตร้ายแรงเป็นผู้ลี้ภัยจากออกซิเจนอีกรายหนึ่ง สามารถอยู่รอดได้ง่ายในอาหารกระป๋องบรรจุสุญญากาศ

ระดับออกซิเจนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับชีวิตคืออะไร?

ทารกที่คลอดก่อนกำหนดซึ่งปอดยังเปิดหายใจได้ไม่เต็มที่ สุดท้ายจะต้องอยู่ในตู้อบแบบพิเศษ ในนั้นปริมาณออกซิเจนในอากาศจะสูงขึ้นตามปริมาตรและแทนที่จะเป็น 21% ปกติระดับจะตั้งไว้ที่ 30-40% ทารกที่มีปัญหาการหายใจรุนแรงจะถูกล้อมรอบด้วยอากาศที่มีระดับออกซิเจน 100 เปอร์เซ็นต์ เพื่อป้องกันความเสียหายต่อสมองของเด็ก การอยู่ในสถานการณ์เช่นนี้จะช่วยเพิ่มระบบการให้ออกซิเจนของเนื้อเยื่อที่อยู่ในภาวะขาดออกซิเจนและทำให้การทำงานที่สำคัญเป็นปกติ แต่สิ่งที่ลอยอยู่ในอากาศมากเกินไปก็อันตรายพอๆ กับน้อยเกินไป ออกซิเจนในเลือดที่มากเกินไปของเด็กอาจทำลายหลอดเลือดในดวงตาและทำให้สูญเสียการมองเห็น นี่แสดงให้เห็นถึงความเป็นคู่ของคุณสมบัติของก๊าซ เราต้องหายใจเข้าไปเพื่อที่จะมีชีวิตอยู่ แต่บางครั้งส่วนเกินก็อาจกลายเป็นพิษต่อร่างกายได้

กระบวนการออกซิเดชั่น

เมื่อออกซิเจนรวมตัวกับไฮโดรเจนหรือคาร์บอน จะเกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่าออกซิเดชัน กระบวนการนี้ทำให้โมเลกุลอินทรีย์ที่เป็นพื้นฐานของชีวิตสลายตัว ในร่างกายมนุษย์เกิดออกซิเดชันดังนี้ เซลล์เม็ดเลือดแดงรวบรวมออกซิเจนจากปอดและนำพาไปทั่วร่างกาย มีกระบวนการทำลายโมเลกุลของอาหารที่เรากินเข้าไป กระบวนการนี้จะปล่อยพลังงาน น้ำ และทิ้งคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ ส่วนหลังถูกขับออกโดยเซลล์เม็ดเลือดกลับเข้าไปในปอด และเราจะหายใจออกสู่อากาศ บุคคลอาจหายใจไม่ออกหากไม่สามารถหายใจได้นานกว่า 5 นาที

ลมหายใจ

ลองพิจารณาปริมาณออกซิเจนในอากาศที่สูดเข้าไป อากาศในบรรยากาศที่เข้าสู่ปอดจากภายนอกระหว่างการหายใจเข้าเรียกว่าอากาศหายใจเข้า และอากาศที่ออกมาทางระบบทางเดินหายใจระหว่างการหายใจออกเรียกว่าอากาศหายใจออก

มันเป็นส่วนผสมของอากาศที่เติมถุงลมเข้าไปในทางเดินหายใจ องค์ประกอบทางเคมีของอากาศที่คนที่มีสุขภาพหายใจเข้าและหายใจออกภายใต้สภาวะทางธรรมชาติแทบไม่เปลี่ยนแปลงและแสดงเป็นตัวเลขต่อไปนี้

ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักของอากาศตลอดชีวิต การเปลี่ยนแปลงปริมาณก๊าซนี้ในบรรยากาศมีน้อย หากปริมาณออกซิเจนในอากาศใกล้ทะเลสูงถึง 20.99% แม้แต่ในอากาศที่มีมลพิษสูงในเมืองอุตสาหกรรม ระดับของมันก็ไม่ลดลงต่ำกว่า 20.5% การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่เปิดเผยผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ การรบกวนทางสรีรวิทยาเกิดขึ้นเมื่อเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนในอากาศลดลงเหลือ 16-17% ในกรณีนี้มีสิ่งที่ชัดเจนที่ทำให้กิจกรรมที่สำคัญลดลงอย่างรวดเร็วและเมื่อปริมาณออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ 7-8% ก็อาจเสียชีวิตได้

บรรยากาศในยุคต่างๆ

องค์ประกอบของชั้นบรรยากาศมีอิทธิพลต่อวิวัฒนาการมาโดยตลอด ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่แตกต่างกัน เนื่องจากภัยพิบัติทางธรรมชาติ มีการสังเกตการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของระดับออกซิเจน และส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบชีวภาพ ประมาณ 300 ล้านปีก่อน ปริมาณของมันในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นเป็น 35% และโลกก็ถูกอาณานิคมโดยแมลงขนาดมหึมา การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตในประวัติศาสตร์โลกเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 250 ล้านปีก่อน ในระหว่างนั้นมากกว่า 90% ของชาวมหาสมุทรและ 75% ของชาวแผ่นดินเสียชีวิต การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่รุ่นหนึ่งบอกว่าผู้กระทำผิดคือระดับออกซิเจนในอากาศต่ำ ปริมาณของก๊าซนี้ลดลงเหลือ 12% และอยู่ในชั้นล่างของบรรยากาศจนถึงระดับความสูง 5300 เมตร ในยุคของเรา ปริมาณออกซิเจนในอากาศในบรรยากาศสูงถึง 20.9% ซึ่งต่ำกว่า 800,000 ปีก่อน 0.7% ตัวเลขเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ซึ่งตรวจสอบตัวอย่างน้ำแข็งกรีนแลนด์และแอตแลนติกที่ก่อตัวในเวลานั้น น้ำที่แช่แข็งจะกักเก็บฟองอากาศไว้ และข้อเท็จจริงข้อนี้ช่วยคำนวณระดับออกซิเจนในบรรยากาศ

อะไรเป็นตัวกำหนดระดับของมันในอากาศ?

การดูดกลืนแสงจากชั้นบรรยากาศอาจเกิดจากการเคลื่อนตัวของธารน้ำแข็ง ขณะที่พวกมันเคลื่อนตัวออกไป พวกมันเผยให้เห็นพื้นที่ขนาดยักษ์ของชั้นอินทรีย์ที่ใช้ออกซิเจน อีกเหตุผลหนึ่งอาจเป็นเพราะการระบายความร้อนของน้ำในมหาสมุทรโลก: แบคทีเรียที่อุณหภูมิต่ำกว่าจะดูดซับออกซิเจนได้มากขึ้น นักวิจัยยืนยันว่าการก้าวกระโดดทางอุตสาหกรรมและการเผาไหม้เชื้อเพลิงจำนวนมหาศาลไม่ได้ส่งผลกระทบใดเป็นพิเศษ มหาสมุทรของโลกเย็นลงมาเป็นเวลา 15 ล้านปีแล้ว และปริมาณของสารที่ดำรงชีวิตในชั้นบรรยากาศก็ลดลงโดยไม่คำนึงถึงผลกระทบของมนุษย์ อาจมีกระบวนการทางธรรมชาติบางอย่างเกิดขึ้นบนโลกซึ่งทำให้การใช้ออกซิเจนสูงกว่าการผลิต

ผลกระทบของมนุษย์ต่อองค์ประกอบของบรรยากาศ

เรามาพูดถึงอิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อองค์ประกอบของอากาศกันดีกว่า ระดับที่เรามีในปัจจุบันนี้เหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตโดยปริมาณออกซิเจนในอากาศอยู่ที่ 21% ความสมดุลของมันและก๊าซอื่นๆ ถูกกำหนดโดยวงจรชีวิตในธรรมชาติ สัตว์ต่างๆ หายใจออกคาร์บอนไดออกไซด์ พืชใช้มัน และปล่อยออกซิเจน

แต่ไม่มีการรับประกันว่าระดับนี้จะคงที่เสมอไป ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศเพิ่มมากขึ้น นี่เป็นเพราะการใช้เชื้อเพลิงของมนุษย์ และอย่างที่ทราบกันดีว่ามันถูกสร้างขึ้นจากฟอสซิลที่มีต้นกำเนิดจากสารอินทรีย์และมีคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่อากาศ ในขณะเดียวกัน ต้นไม้ที่ใหญ่ที่สุดในโลกของเรากำลังถูกทำลายในอัตราที่เพิ่มขึ้น เพียงนาทีเดียว ป่าหลายกิโลเมตรก็หายไป ซึ่งหมายความว่าออกซิเจนบางส่วนในอากาศค่อยๆ ลดลง และนักวิทยาศาสตร์ก็ส่งเสียงเตือนแล้ว ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ใช่คลังเก็บของที่ไร้ขีดจำกัด และออกซิเจนไม่ได้เข้ามาจากภายนอก ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องพร้อมกับการพัฒนาของโลก เราต้องจำไว้เสมอว่าก๊าซนี้ผลิตโดยพืชในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงผ่านการบริโภคคาร์บอนไดออกไซด์ และการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของพืชพรรณในรูปแบบของการทำลายป่าจะช่วยลดการเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของออกซิเจนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ซึ่งจะรบกวนความสมดุลของมัน