Углекислый газ выделяется при дыхании человека

Мы живем в мире, в котором постоянно происходят изменения. Но одна константа, которую мы наблюдаем последние несколько лет, – это забота об окружающей среде. Многие потребители вносят изменения в свои повседневные дела и решения о покупках. Но, конечно, самый большой сдвиг произойдет только в том случае, если компании во всех отраслях будут осуществлять тот же переход. По мере того как клиенты и сотрудники требуют более устойчивых методов ведения бизнеса, все больше организаций ищут способы сокращения выбросов углекислого газа.

С чего же начать вашей организации?

Полдела — определить изменения, которые окажут наибольшее влияние на ваш бизнес. Это означает проведение оценки в масштабах всей компании, прежде чем вы сможете сделать первые ощутимые шаги. Поэтому ниже мы подготовили 7 советов, которые помогут вам лучше понять, как преобразование процессов, выбор новых поставщиков и/или внедрение новых политик может повлиять на экологический след вашего производства.

Углекислый газ. Транспорт углекислого газа.

Углекислый газ является продуктом метаболизма клеток тканей и поэтому переносится кровью от тканей к легким. Углекислый газ выполняет жизненно важную роль в поддержании во внутренних средах организма уровня рН механизмами кислотно-основного равновесия. Поэтому транспорт углекислого газа кровью тесно взаимосвязан с этими механизмами.

В плазме крови небольшое количество углекислого газа находится в растворенном состоянии; при РС02= 40 мм рт. ст. переносится 2,5 мл/100 мл крови углекислого газа, или 5 %. Количество растворенного в плазме углекислого газа в линейной зависимости возрастает от уровня РС02.

В плазме крови углекислый газ реагирует с водой с образованием Н+ и HCO3. Увеличение напряжения углекислого газа в плазме крови вызывает уменьшение величины ее рН. Напряжение углекислого газа в плазме крови может быть изменено функцией внешнего дыхания, а количество ионов водорода или рН — буферными системами крови и HCO3, например путем их выведения через почки с мочой. Величина рН плазмы крови зависит от соотношения концентрации растворенного в ней углекислого газа и ионов бикарбоната. В виде бикарбоната плазмой крови, т. е. в химически связанном состоянии, переносится основное количество углекислого газа — порядка 45 мл/100 мл крови, или до 90 %. Эритроцитами в виде карбаминового соединения с белками гемоглобина транспортируется примерно 2,5 мл/100 мл крови углекислого газа, или 5 %. Транспорт углекислого газа кровью от тканей к легким в указанных формах не связан с явлением насыщения, как при транспорте кислорода, т. е. чем больше образуется углекислого газа, тем большее его количество транспортируется от тканей к легким. Однако между парциальным давлением углекислого газа в крови и количеством переносимого кровью углекислого газа имеется криволинейная зависимость: кривая диссоциации углекислого газа.

Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью – профессор, д. Умрюхин

– Также рекомендуем “Роль эритроцитов в транспорте углекислого газа. Эффект Холдена.”

Указом президента РФ от 30 сентября 2013 года поставлена задача обеспечить сокращение выбросов парниковых газов в нашей стране на 25% по сравнению с уровнем 1990 года. Аналогичная цель была заявлена российской делегацией на 21-й сессии Конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата, прошедшей в Париже в 2015 году. Как и за счет чего будет решаться эта задача? Ведь основным антропогенным источником парниковых газов считается топливно-энергетический комплекс, на который приходится 27% ВВП России, при этом доходы от ТЭК составляют почти половину поступлений в федеральный бюджет (43% в 2015 году и 51% в 2014 году).

Ответ на этот вопрос дал Международный центр устойчивого энергетического развития под эгидой ЮНЕСКО (МЦУЭР), подготовивший по заказу Министерства энергетики РФ исследование различных вариантов сокращения выбросов парниковых газов. Авторы доклада “Анализ влияния политики по регулированию выбросов парниковых газов на отрасли ТЭК РФ” признают, что никаких преимуществ для российской экономики в целом и для ТЭК в частности Парижское климатическое соглашение не создает.

И напротив, исследование МЦУЭР подтверждает, что существует, например, группа рисков, связанных с установлением сбора за углерод – дополнительных платежей, взимаемых с предприятий, осуществляющих углеродосодержащие выбросы парниковых газов в атмосферу. А осуществляют их на самом деле практически все. В России это в первую очередь нефтегазовый комплекс, энергогенерация, металлургия, транспорт, ряд добывающих отраслей и даже АПК. Некоторые сторонники углеродного сбора пытались назвать риски, связанные с его введением, надуманными, но их доводы сложно назвать убедительными.

8 декабря Всемирный банк и созданная им Коалиция лидеров в области тарификации выбросов углерода (CPLC) планировали провести в Москве конференцию-диалог между представителями государства и частного сектора по вопросам тарификации выбросов углерода, однако в последний момент это мероприятие было отменено. То есть, как мы видим, инициативы по вводу углеродного сбора есть и обсуждаются они во вполне прикладном ключе.

Примечательно, что российские сторонники углеродного сбора преподносят свои предложения как основанные на передовом международном опыте, как общепринятую в глобальном масштабе практику. Но, например, Австралия ввела углеродный налог 1 июля 2012 года и отменила его ровно два года спустя как несущий урон экономике страны. В июне текущего года Палата представителей Конгресса США проголосовала против введения углеродного налога – в резолюции сказано, что он не соответствует интересам Соединенных Штатов.

Есть целый арсенал мер, которые позволят сохранить потребление энергии на текущем уровне, но при этом обеспечат рост ВВП. Они не только эффективны, но и экономически привлекательны для инвесторов

Вполне согласны с американскими конгрессменами и эксперты МЦУЭР: в докладе говорится, что “введение прямого углеродного сбора на все национальные выбросы парниковых газов в нынешних условиях является мерой, которая приведет к незначительному сокращению выбросов за счет больших потерь в экономике. Конечные расходы будут переложены на потребителей, что приведет к сокращению располагаемых доходов населения на 1,7 трлн руб. Предполагаемый итог к 2030 году: падение ВВП на 4%”.

Что же может сделать Российская Федерация для снижения выбросов парниковых газов? Авторы доклада указывают, что существует целый арсенал мер, которые позволят сохранить потребление энергии на текущем уровне, но при этом обеспечат рост ВВП в два раза. По результатам анализа выделено примерно 60 мер, которые имеют средний показатель внутренней доходности более 30% и, соответственно, могут быть экономически привлекательны для инвесторов. Реализация этих мер позволит сократить выбросы парниковых газов на 19% (до 2425 млн тонн СО2-эквивалента).

Среди таких мер названы улучшение теплоизоляции зданий, установка счетчиков тепла и термостатов в квартирах, улучшение изоляции теплосетей, модернизация управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования зданий. При реализации всех этих мер годовая экономия в 2030 году достигнет 1,5 трлн руб.

В нефтегазовом секторе и энергетике потенциал сокращения выбросов составляет 160 млн тонн СО2-эквивалента или 5% совокупного объема выбросов. К основным мерам здесь относятся повышение качества ремонтных работ, сокращение утечек газа и равномерная подача газа в трубопроводах, уменьшение потребления энергии на собственные нужды на электростанциях и снижение потерь в теплосетях.

Главный вывод состоит в том, что сокращения выбросов можно достигнуть разными способами с точки зрения экономики, и есть целый спектр возможностей, которые не подрывают потенциал отечественного ТЭК и не ограничивают его развитие. Целесообразно предусмотреть и возможность реализации специальных проектов, которые позволили бы предприятиям ТЭК хотя бы частично компенсировать свои выбросы за счет инвестирования в проекты по сокращению выбросов за рамками отрасли. В первую очередь речь должна идти о проектах, направленных на увеличение поглощения углерода в лесах и иных природных экосистемах.

Ведь наша страна располагает самыми большими лесами в мире, и максимальный учет их поглощающего фактора одна из принципиально важных задач, поставленных президентом Российской Федерации. Здесь, однако, остается целый ряд нерешенных вопросов. Очевидна необходимость разработки национальной методики определения объемов поглощения и выбросов СО2 в лесном секторе России и обеспечение ее признания на международном уровне. Проведение соответствующей научно-исследовательской работы запланировано Минприроды России на 2016 – 2017 годы. Тем не менее уже сейчас предварительно можно оценить результаты использования различных методик. Так, “на данный момент разница в оценках между текущей методикой и альтернативной методикой ВНИИЛМ (Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства) составляет примерно 1 млрд тонн СО2-эквивалента”, – говорится в докладе МЦУЭР.

В данной работе рассмотрено влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО2 в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты.

In this paper, the effect of the concentration of carbon dioxide on the human body is considered. The actual topic is topical in connection with the frequent violation of the level of comfort of CO2 concentration in enclosed premises, as well as in concentration with the absence in Russia of standards for the content of carbon dioxide.

Дыхание — физиологический процесс, гарантирующий течение метаболизма. Для комфортного существования человек должен дышать воздухом, состоящим из 21,5% кислорода и 0,03 – 0,04% углекислого газа. Остальное заполняет двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха, один из самых распространённых элементов на Земле – азот.

Существует ошибочное мнение, что это проявления нехватки кислорода. На самом деле, это признаки повышенного уровня углекислого газа в окружающем пространстве.

В то же время углекислый газ, необходим организму. Парциальное давление углекислого газа влияет на кору головного мозга, дыхательный и сосудодвигательный центры, углекислый газ также отвечает за тонус сосудов, бронхов, обмен веществ, секрецию гормонов, электролитный состав крови и тканей. А значит, опосредованно влияет на активность ферментов и скорость почти всех биохимических реакций организма.

Уменьшение содержания кислорода до 15% или увеличение до 80% не существенно влияет на организм. В то время как на изменение концентрации углекислого газа на 0,1% оказывает существенное негативное воздействие. Отсюда можно сделать вывод о том, что углекислый примерно в 60-80 раз важнее кислорода.

Современный человек очень много времени проводит в помещении. В условиях сурового климата люди пребывают на улице всего 10 % своего времени.

В помещении концентрация углекислоты растет быстрее, чем понижается концентрация кислорода. Данную закономерность можно проследить по графикам, полученным опытным путем в одном из школьных классов

Уровень углекислого газа в классе во время урока (а) постоянно растет. (Первые 10 минут – настройка приборов, поэтому показания скачут.) За 15 минут перемены при открытом окне концентрация СО2 падает и затем снова растет. Уровень кислорода (б) практически не меняется.

При концентрации углекислого газа внутри помещения выше 800 — 1000 ppm, люди, работающие там, испытывают синдром больного здания (СБЗ), а здания носят наименование «больные». Уровень примесей, которые могли бы вызвать раздражение слизистых оболочек, сухой кашель и головную боль растет значительно медленнее, чем уровень углекислого газа. А когда в офисном помещении его концентрация опускалась ниже 800 ppm (0,08%), то и симптомы СБЗ становились слабее. Проблема СБЗ стала актуальна после появления герметичных стеклопакетов и низкой эффективности принудительной вентиляции из-за экономии электроэнергии. Бесспорно, причинами СБЗ могут выступать выделения строительных и отделочных материалов, споры плесени и т д. при ненадлежащей вентиляции концентрация этих веществ будет расти, но не так быстро, как концентрация углекислоты.

Рассмотрим, как были получены данные цифры:

Главный критерий – это объем углекислого газа, выделяемый человеком. Он, как было рассмотрено ранее, зависит от вида деятельности человека, а также от возраста, пола и т. д. Большинство источников рассматривают 1000 ppm как предельно-допустимую концентрацию углекислоты в помещении для длительного пребывания.

Для расчётов будем использовать обозначения:

• V – объем (воздуха, углекислого газа, и т.д.), м3;
• Vk – объем комнаты, м3;
• VСО2 – объем СО2 в помещении, м3;
• v – скорость газообмена, м3/ч;
• vв – “скорость вентиляции”, объем воздуха, подаваемого в помещение (и удаляемого из него) за единицу времени, м3/ч;
• vd – “скорость дыхания”, объем кислорода, замещаемого углекислым газом в единицу времени. Коэффициент дыхания (неравность объема потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа) не учитываем, м3/ч;
• vСО2 – скорость изменения объема СО2 , м3/ч;
• k – концентрация, ppm;
• k(t) – концентрация СО2 от времени, ppm;
• kв – концентрация СО2 в подаваемом воздухе, ppm;
• kmax – максимально допустимая концентрация СО2 в помещении, ppm;
• t – время, ч.

Найдем изменение объема СО2 в помещении. Оно зависит от поступления СО2 с приточным воздухом из системы вентиляции, поступления СО2 от дыхания и удаления загрязненного воздуха из помещения. Будем считать, что СО2 равномерно распределяется по помещению. Это значительное упрощение модели, но дает возможность быстро оценить порядок величин.

dVСО2(t) = dVв * kв + vd * dt – dVв * k(t)

Отсюда скорость изменения объема СО2:

vСО2(t) = vв * kв + vd – vв * k(t)

Если человек вошел в помещение, то концентрация СО2 будет расти до тех пор, пока не придет к равновесному состоянию, т.е. удаляться из комнаты будет ровно столько, сколько поступила с дыханием. То есть скорость изменения концентрации будет равна нулю:

Установившаяся концентрация будет равна:

k = kв + vd / vв

Отсюда легко выяснить необходимую скорость вентиляции при допустимой концентрации:

vв = vd / (kmax – kв)

Для одного человека с vd = 20л/час (=0.02 м3/ч), kmax = 1000ppm (=0.001) и чистым воздухом за окном с vв = 400ppm (=0.0004) получим:

vв = 0.02 / (0.001 – 0.0004) = 33 м3/ч.

Мы получили цифру, данную в СП. Это минимальный объем вентиляции на человека. Она не зависит от площади и объема комнаты, только от “скорости дыхания” и объема вентиляции. Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования концентрация СО2 вырастет до 1000 ppm, а при физической активности будет превышение норм.

Для других значений kmax объем вентиляции должен быть:

Требуемый воздухообмен для поддержания заданной концентрации СО2

Из этой таблицы можно найти требуемый объем вентиляции при заданном качестве воздуха.

Таким образом, воздухообмен 30 м3/ч, принятый нормативным в России не позволяет чувствовать себя комфортно в помещении. Европейский стандарт воздухообмена 72 м3/ч позволяет одерживать концентрацию углекислого газа, не влияющую на самочувствие человека.

М.А.Савитенко – АНО “Центр исследований и научных разработок в области энергетики “Водородные технологические решения”

В последнее время у нас и за рубежом публикуется всё больше материалов о возобновляемых источниках энергии и применении водорода вместо традиционных (углеводородных) видов топлива в целях снижения выбросов в атмосферу СО2.

Ряд стран уже разработали и приняли к исполнению дорожные карты по снижению выбросов парниковых газов.

Правительством РФ приняты постановления о развитии водородных технологий и экспорте водорода. Основными участниками этого процесса в России являются Росатом и Газпром.

Необходимо отметить, что Росатом планирует производить водород методом электролиза из воды, а Газпром – методом паровой конверсии или методом пиролиза из природного газа.

При этом, за кадром остаётся участие тепловой энергетики в снижении выбросов в атмосферу парниковых газов, хотя основными источниками выбросов углекислого газа и оксидов азота при производстве электрической и тепловой энергии являются тепловые электростанции и котельные.

Мы решили проанализировать возможности энергетики РФ в снижении выбросов в атмосферу углекислого газа.

Основными путями снижения выбросов в атмосферу углекислого газа являются:

• УВЕЛИЧЕНИЕ ДОЛИ ВИЭ В ЭНЕРГОБАЛАНСЕ СТРАНЫ
• УМЕНЬШЕНИЕ ДОЛИ УГОЛЬНОЙ ГЕНЕРАЦИИ
• УВЕЛИЧЕНИЕ ДОЛИ ГАЗОВОЙ ГЕНЕРАЦИИ
• ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОПЛИВА
• УВЕЛИЧЕНИЕ ДОЛИ ВОДОРОДА В ТОПЛИВНОМ БАЛАНСЕ
• ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Свой анализ мы начали с изучения выработки электроэнергии с участием всех типов электростанций.

В таблице №1 показана доля различных типов электростанции в производстве электроэнергии в 2020 году.

Структура установленной мощности ТЭС ЕЭС России:

ПСУ – 78%, ПГУ – 16%, ГТУ – 5%.

Из таблицы видно, что больше всего электроэнергии (около 60%) вырабатывается тепловыми электростанциями, которые и являются основными источниками выбросов в атмосферу углекислого газа.

При этом, доля паросиловых установок на тепловых электростанциях (ТЭС) составляет 78%, а доля парогазовых установок – 16%.

Необходимо отметить, что коэффициент полезного действия (КПД) паросиловых установок колеблется от 35 до 40%, а КПД парогазовых установок от 50 до 60%.

Доля электроэнергии, вырабатываемой ГЭС, составляет около 20%.

Доля АЭС – тоже около 20%.

Учитывая, что на ТЭС приходится основная доля выработки электроэнергии, которые работают в простом цикле. Где основным топливом является уголь. При расчетах выбросов СО2 взяли за основу уголь.

Данные по удельным выбросам углекислого газа при сжигании углей. Выбросы СО2 при сжигании угля

Мы взяли за основу бурый уголь и каменный.

Удельная теплота сгорания которых находится в пределах:

Бурый уголь – 13-25 МДж/кг. Среднее значение – 17 МДж/кг.

Каменный – 27-29 МДж/кг. Среднее значение – 28 МДж/кг.

Масса образующегося при сжигании углей углекислого газа пропорциональна массовой доле углерода в угле.

Больше всего углерода в антраците (до 97%), меньше – в буром угле (60-70%).

При сжигании одной тонны каменного угля образуется 3,5-3,6 тонны СО2.

При сжигании одной тонны бурого угля образуется 2,2-2,6 тонны СО2.

Исходя из этих расчетов мы предлагаем одним из путей снижения выбросов замена углей на водород.

Оценка возможного снижения выбросов СО2 при замещении углей водородом.

Замещение углей водородом на тепловых электростанциях и котельных.

КАК МЫ ЗНАЕМ, Низшая теплота сгорания водорода – 120 МДж/кг. Высшая – 140 МДж/кг.

Если сжигать водород без конденсации водяных паров дымовых газов, то 1 тонна водорода может заменить 7 тонн бурого и 4 тонны каменного угля.

С учётом конденсации водяных паров одна тонна водорода может заменить 8 тонн бурого и 5 тонн каменного угля.

С учетом конденсации водяных паров сжигание одной тонны водорода в котле вместо каменного угля приведёт к снижению выбросов в атмосферу на 17,5-18 тонн углекислого газа, а при замещении водородом бурого угля сжигание одной тонны водорода приведет к уменьшению выбросов СО2 на 17,6–20,8 тонн.

Для сравнения, при замещении водородом природного газа сжигание каждой тонны водорода приведёт к снижению выбросов СО2 на 6,8-7,0 тонн.

Расчёты показали, что сжигание одной тонны водорода вместо угля приводит к снижению выбросов СО2 на 17,5-20,8 тонн.

Так же нами был проанализированы газообразные виды топлив с которыми тоже можно работать.

Выбросы СО2 при сжигании газообразных топлив

В таблицах 2 и 3 приведена оценка выбросов СО2 при сжигании газообразных топлив.

В таблице №2 указано отношение массовой доли углерода к суммарной массовой доле углерода и водорода для различных газообразных топлив:

Вышеуказанные виды топлива имеют различные значения теплоты сгорания.  Для сравнения удельных выбросов парниковых газов примем за базу низшую теплоту сгорания водорода. В этом случае, для получения 120 МДж (= 33,33 кВт*ч) тепловой энергии потребуется 1 кг водорода, 2,4 кг метана, 2,41 кг сингаза, 2,57 кг природного газа, 2,68 кг попутного газа, 3,53 кг углерода, 21,58 кг конвертерного газа и 22,14 кг доменного газа.

В таблице №3 отражены  соотношение массы газообразных топлив и выбросов СО2

Важно отметить, что при переходе с углей на сжигание природного газа без изменения КПД удельные выбросы СО2 уменьшатся примерно в два раза!

При замещении энергоблока, сжигающего уголь, на парогазовый энергоблок аналогичной мощности выбросы СО2 снизятся примерно в три раза!

Проведя несложный анализ, мы отмечаем, что повышая КПД имеющихся энергоблоков можем значительно уменьшить выбросы СО2.

Как выбросы СО2 зависят от коэффициента полезного действия энергоблока. Как связаны между собой выбросы углекислого газа и КПД.

Удельная масса выбрасываемого в атмосферу углекислого газа при сжигании метана связана с КПД энергетической установки следующим соотношением:

МСО2/МВт*час = 198 / КПД (кг/МВт*час) (коэффициент, связанный с теплотой сгорания метана)

В таблице 4 приведены расчёты удельных выбросов углекислого газа (СО2) при сжигании метана в зависимости от КПД энергетической установки.

Из расчетов видно, что чем выше КПД энергетической установки, тем ниже величины удельных выбросов парниковых газов в атмосферу.

Для природного газа с низшей теплотой сгорания 48,5 МДж/кг:

МСО2/МВт*час = 204 / КПД (кг/МВт*час)

Высшая теплота метана на 11% выше, чем его низшая теплота сгорания. В энергетических установках, в которых используется конденсация водяных паров дымовых газов, для определения коэффициента использования тепла топлива необходимо использовать высшую теплоту сгорания топлива.

Очевидно, что одним из путей снижения удельных выбросов в атмосферу углекислого газа является увеличение коэффициента полезного действия энергетических установок!

Так как тема касается водорода, мы провели расчеты, связанные с подмешиванием водорода.

Зависимость снижение выбросов углекислого газа при увеличении доли водорода

Из графика №1 видно, каким образом при увеличении доли водорода в смеси с природным газом снижаются выбросы в атмосферу углекислого газа.

Но и есть традиционные пути снижения выбросов, такие как аккумулирование энергии получаемой с возобновляемых источников энергии в ночное время и использование в пиковые часы.

Тезисы, объясняющие связь между аккумулированием энергии, вырабатываемой метеозависимыми типами электростанций, такими как СЭС и ВЭС и снижением выбросов в атмосферу СО2.

АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ВИЭ – СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ СО2

• ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ НЕРАВНОМЕРНОСТЬЮ
• АККУМУЛИРОВАНИЕ НЕВОСТРЕБОВАННОЙ В ДАННЫЙ МОМЕНТ ВРЕМЕНИ ЭНЕРГИИ ЯВЛЯЕТСЯ ОДНИМ ИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА, ПОСКОЛЬКУ ЭНЕРГИЯ, АККУМУЛИРОВАННАЯ ОТ ВИЭ ПОЗВОЛИТ УМЕНЬШИТЬ СЖИГАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ТОПЛИВ НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ
• В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ ПРЕДЛАГАЕТСЯ МНОЖЕСТВО РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ АККУМУЛИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Выводы мы  намеренно не делаем, так как наша страна ещё в самом начале пути, слишком много вопросов и развилок. Например: Сжигая водород мы получим водяной пар, а он тоже является парниковым газом. И с этой проблемой нам тоже придётся столкнуться. Кто-то об этом говорит? Рассматривает ли эту проблему?

Статья написана по мотивам выступления Савитенко Максима Анатольевича  на   круглом  столе,  состоявшегося 5 октября в рамках Х Петербургского международного газового форума.

По итогам круглого стола в  газете “Энергетика и промышленность России” опубликована статья  РОССИЯ КАК ЧАСТЬ ГЛОБАЛЬНОГО РЫНКА ВОДОРОДА: КАКИЕ ТЕХНОЛОГИИ НУЖНО РАЗВИВАТЬ, ЧТОБЫ ПРЕДЛОЖЕНИЕ СООТВЕТСТВОВАЛО СПРОСУ?

Эволюционно сложилось так, что для жизнедеятельности человека необходим кислород. Как доставить его к органам и тканям? Сегодня говорим о дыхательной системе и особенностях её функционирования.

Как всё устроено?

Дыхательная система представлена целым рядом анатомических образований. Классификационно их подразделяют на дыхательные пути (верхние и нижние) и дыхательные органы. Верхние дыхательные пути – это полость носа, носовая и ротовая часть глотки. Нижние – гортань, трахея и бронхи. К дыхательным органам относят легкие. В обиходе и по факту, говоря об органах дыхания человека, могут подразумеваться отдельные анатомические образования и дыхательных путей. Например, гортань, трахея – это не только часть нижних дыхательных путей, но и самостоятельные органы.

Воздух попадает в легкие не сам по себе, туда его необходимо «втянуть», что и происходит в процессе вдоха. В этом участвуют диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы. Во время вдоха диафрагма несколько уплощается, грудная клетка расширяется, что обеспечивается поступательное движение воздуха в дыхательные пути и легкие.

Пройдя весь путь от ноздрей до конечных разветвлений бронхиального дерева, воздух попадает в замкнутые «пузырьки» – альвеолы. Они и составляют основную функциональную часть легких.

Читайте по теме: Дышите легко и чисто! Вся правда о бронхитах

Но как кислороду дойти до конечных целей – органов? Снаружи альвеола покрыта сетью мелких кровеносных сосудов, по которым непрерывно течет кровь. Одна из разновидностей клеток крови – эритроциты, заполненные веществом гемоглобином. Именно он и осуществляет перенос газов в организме.

Кислород из альвеолярного воздуха «просачивается» в кровь, где «захватывается» гемоглобином. При этом в альвеолу поступает углекислый газ – продукт жизнедеятельности клеток. Обогатившиеся кислородом эритроциты разносят его по организму, а углекислый газ выделяется во внешнюю среду путем выдоха. В отличие от вдоха – всегда активного процесса – выдох пассивен, но при необходимости может быть и активным. В активном выдохе также участвуют мышцы – внутренние межреберные и мышцы брюшной стенки.

Определенную роль в процессе дыхания играет отрицательное внутриплевральное давление.

Процесс дыхания человека сложен и регулируется различными способами. Рассмотрим некоторые из них.

За дыхание отвечает дыхательный центр – скопление нервных клеток в продолговатом мозге.

Читайте по теме: Что поможет от кашля: барсучий жир или горчица в носках? Лечим детей правильно

Поток нервных импульсов идет к мышцам, отвечающим за вдох, задавая им определенный размах движений. У дыхательного центра имеется автоматия: приблизительно раз в четыре секунды здесь возникает возбуждение, стимулирующее мышцы, обеспечивающие вдох. Затем оно сменяется торможением, мышцы вдоха расслабляются – происходит выдох. Ритмичная смена этих состояний – врожденное свойство.

Частота и глубина дыхания зависит от интенсивности процессов окисления, происходящих в организме. Физическая нагрузка приводит к увеличению поглощения кислорода и повышению концентрации в тканях и крови углекислого газа. Последний через кровь активирует работу дыхательного центра, и, как следствие, усиливается сокращение дыхательных мышц. Это позволяет быстрее удалить избыток углекислого газа и восполнить недостаток кислорода.

Не на пользу телу: что вредит нашей дыхательной системе?

Человек сформировался в условиях с определенным содержанием кислорода. Однако для оптимального процесса дыхания необходимо не только само его наличие, но и определенные характеристики вдыхаемого воздуха. Их обеспечивают наши дыхательные пути, поэтому к легким – в норме – поступает очищенный, увлажненный и согретый воздух.

На любой из этих параметров могут воздействовать изменения окружающей среды.

Увлажненность. Наверняка многим знакомо чувство сухости и першения в горле в помещениях в зимнее время года, особенно поутру. Причина до банальности проста: отопление в квартирах и домах пересушивает воздух, который затем сушит слизистые оболочки дыхательных путей. В результате повышается восприимчивость их к инфекции.

Читайте материал по теме: Чем отличаются ОРВИ и ОРЗ?

Низкая температура. Дышать через нос, а не через рот, советуют не просто так: помимо очищения и увлажнения, слизистая носовой полости согревает проходящий транзитом воздух.

Среди других факторов, способных нанести вред нашим органам дыхания – многочисленные инфекции. ОРВИ, бактерии, грибки – все эти представители микромира способны вызывать различные заболевания.

Когда дышать тяжело. Что говорит статистика?

Пневмония, острый ларингит, трахеит и бронхит. По данным министерства здравоохранения РФ наиболее распространенные заболевания среди взрослых связаны с дыхательной системой.

Сохраняют актуальность бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), рак и туберкулез легких.

Читать материал по теме: Что такое хроническая обструктивная болезнь легких?

Сколько воздуха в день вдыхает человек?

Давайте посчитаем. В норме в покое объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого взрослым человеком при одном дыхательном цикле, составляет 500 мл, а частота дыхания у него – от 16 до 20 (во время сна – до 12). Таким образом, в покое в минуту человек вдыхает от 8 литров воздуха, а в течение суток – около 11 500 литров (с поправками на частоту дыхания во время сна – соответственно меньше).

Сколько человек может не дышать?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов. Находится ли человек в покое или двигается? Какова температура окружающей среды? И т.д.

Итак, сколько может не дышать человек? Диапазон колебаний составляет от менее чем 1 минуты до нескольких минут. Один из мировых рекордов принадлежит датскому ныряльщику Стигу Северинсену – 22 минуты. Правда, перед своей попыткой он почти 20 минут активно дышал чистым кислородом. Ткани организма обогатились этим газом и одновременно снизилось содержание углекислоты.

Критичен не только дефицит кислорода, но и избыток углекислого газа. При невозможности организма избавиться от углекислоты через легкие, начинает увеличиваться ее содержание в крови. Возможно нарушение ориентации, спазмы в мышцах, учащенное сердцебиение, потеря сознания и смерть.

Что будет, если часто задерживать дыхание?

Исходя из описанного выше, в зависимости от частоты и длительности задержек в организме может постепенно накапливаться углекислый газ. При выходе его за границы нормы и сравнительно длительном сохранении этого состояния возможны пагубные влияния на здоровье.

Обычно после ощутимой задержки дыхания и закономерном повышении уровня углекислоты отмечается углубление дыхания: организм удаляет ее избыток и стремится получить кислород.

На пользу стройности

Существуют методики для похудения, основанные на различных способах дыхания – например бодифлекс, оксисайз.

Можно ли похудеть, употребляя супы? Рассказывает врач-терапевт и диетолог «Клиника Эксперт Ставрополь» Мальцева Валентина Сергеевна

Один из примеров – дыхание по типу «брюшного» дыхания, т.е. при вдохе живот выпячивается, при выдохе – втягивается.

Мнения ученых по поводу снижения веса с помощью только дыхательных упражнения противоречивы. Кроме того, необходимо помнить, что слишком глубокие вдохи и выдохи могут нарушить равновесие между кислородом и углекислым газом. Это может вызвать головокружение, а у кого-то и обморок.

Поэтому перед началом такой практики необходимо посоветоваться с врачом, в том числе и особенно если имеются какие-то проблемы со здоровьем.

Вдох, выдох, покой

Взволнованы? Понервничали? «Нужно сделать глубокий вдох и успокоиться». Знакомая мысль? А может кто-то давал вам такой совет.

Как оказалось, эта техника не только «работает», но и имеет под собой материальную основу. Ученым удалось установить (правда, пока на мышах), что в головном мозге имеются нервные клетки, связанные как с областями, регулирующими дыхание, так и анализирующими психологическое состояние.

Схема работает примерно так. Когда организм эмоционально возбуждается, обнаруженные клетки передают сигналы на нейроны, учащающие дыхание. Однако, как оказалось, работает система и в обратном направлении. Иными словами, если начать дышать чаще, то мозг может возбуждаться. Отсюда напрашивается вывод, почему глубокое замедленное дыхание может успокаивать.

Как дышать, чтобы быстро уснуть?

Существует методика, основанная на практиках йогов. Разработал ее доктор Эндрю Уейл (Andrew Weil). Техника называется «4-7-8» и выполняется следующим образом:

– поместите кончик языка на слизистую оболочку сразу за верхними передними зубами (с внутренней стороны) и держите его там на протяжении всего упражнения;

– полностью выдохните через рот со свистящим звуком;

– закройте рот и спокойно вдохните через нос, досчитав про себя до четырех;

– задержите дыхание, посчитав мысленно до семи;

– полностью выдохните через рот, издавая свистящий звук, посчитав до восьми.

Это одно дыхание. Теперь повторите цикл еще три раза.

Если вам сложно задерживать дыхание, вы можете ускорить упражнение, но придерживайтесь соотношения 4:7:8 для трех фаз. Выполняйте упражнение дважды в день.

Материал по теме: Бессонница – это болезнь или нет?

Метод относится к альтернативным методам лечения и, возможно, не проверялся с точки зрения принципов доказательной медицины.

Как же сохранить здоровье дыхательной системы? С учетом неблагоприятных факторов, которые могут влиять на ее состояние, целесообразны достаточная физическая активность – в идеале на свежем воздухе; регулярное проветривание помещений; увлажнение воздуха; избавление от вредных привычек (курение); использование во время работы, связанной с профессиональными вредностями, индивидуальных средств защиты (маски, респираторы).

Важна профилактика респираторных инфекций, а также своевременное лечение любых заболеваний органов дыхания.

Необходимо обязательно проходить плановые диспансеризации и профосмотры с выполнением флюорографии с частотой, предусмотренной ими.

Текст: Энвер Алиев

Опасен ли рентген легких?

Пневмония: симптомы, диагностика и лечение

Как помочь детям и взрослым с бронхиальной астмой?

По возможности используйте электрооборудование

Электрическое оборудование, как правило, имеет гораздо меньший углеродный след, чем аналогичное оборудование, работающее на ископаемом топливе, например, дизельном. Это означает, что переход на электрические машины является идеальным способом ограничения выбросов углекислого газа при доступном источнике электроэнергии. А в качестве дополнительного бонуса вы также сможете снизить как загрязнение воздуха, так и уровень шума на объекте.

Кроме того, переход на электрооборудование имеет и другие преимущества. Как правило, его обслуживание обходится дешевле. Это обеспечивает преимущества для ваших финансов и сообщества.

По оценкам почти 50% топлива, используемого в промышленных операциях, может быть заменено на электричество. Таким образом, оценка возможностей для перехода на электрооборудование может стать хорошим шагом к более эффективной и устойчивой работе.

Оптимизируйте свои коммунальные службы

Все мы знаем пример: замена старого холодильника часто является наиболее экологичным выбором в долгосрочной перспективе, несмотря на воздействие производства нового холодильника. При расчете вашего экологического воздействия необходимо взвесить ресурсы, необходимые для производства новой машины, и сравнить с избыточным энергопотреблением старой машины. Это имеет еще большее значение для производственных площадок, где стационарные машины являются крупнейшими потребителями электроэнергии.

Поэтому, если вы хотите оптимизировать эффективность вашей машины, начните с оценки ваших самых крупных потребителей электроэнергии, поскольку именно здесь можно получить максимальную выгоду.

Снижение затрат на электроэнергию для вашего производства

В целом, мы видим, что затраты на электроэнергию составляют 30% операционного бюджета предприятия. Помимо оценки машин, которые потребляют больше всего энергии, существуют и другие небольшие шаги, которые могут значительно изменить ситуацию. Например, можно рассмотреть возможность снижения температуры в холодильной камере. Фактически, на производственных предприятиях в пищевой промышленности затраты на энергопотребление промышленных холодильных систем часто составляют до 60% от общих расходов на электроэнергию.

А как насчет ваших собственных операций? Насколько большая часть операционных расходов идет на оплату электроэнергии?

Отказ, сокращение, повторное использование, переработка

Подумайте, прежде чем совершить покупку – это, вероятно, лучший способ ограничить ваше воздействие как отдельного человека. Тем не менее, то же самое относится и к промышленному контексту.

Если вы вряд ли будете часто использовать машину из-за колебания спроса, имеет ли смысл ее покупать? Возможно, аренда будет лучшим решением. Не только для вашего углеродного следа, но и для прибыли.

Если вам абсолютно необходимо выполнять определенную операцию на предприятии, проанализируйте каждый этап и выявите проблемные области, где можно сократить отходы.