Выдыхаемый воздух содержит около 98% кислорода

Всем нам прекрасно известно, что без воздуха на земле ни проживет ни одно живое существо. Воздух являться для всех нас жизненно необходимым. Все от детей до взрослых знают, что без воздуха невозможно выжить, но далеко не все знают, что же собой представляет воздух, и из чего же он состоит. Итак, воздух это смесь газов которую нельзя не увидеть и не потрогать, но мы все прекрасно знаем, что он находиться вокруг нас, хотя мы его практически не замечаем. Чтобы провести исследования различное характера, включая экологические комплексы, можно в нашей лаборатории.

Воздух мы сможем чувствовать лишь когда чувствуем сильный ветер или же мы находимся возле вентилятора. Из чего же состоит воздух, а состоит он из азота и кислорода, и лишь малая часть аргона, воды, водорода и углекислого газа. Если рассмотреть состав воздуха в процентах, то азот составляет 78.08 процентов, кислород 20.94%, аргон 0.93 процента, углекислый газ 0.04 процента, неон 1.82*10-3 процентов, гелий 4.6*10-4 процентов, метан 1.7*10-4 процентов, криптон 1.14*10-4 процентов, водород 5*10-5 процентов, ксенон 8.7*10-6 процентов, закись азота 5*10-5 процентов.

Содержание кислорода в воздухе очень большое ведь именно кислород нужный для жизнедеятельности человеческого организма. Кислород, который наблюдается в воздухе при дыхании попадает в клетки организма человека, и участвует в процессе окисления, в следствии чего осуществляется выделение энергии, которая нужна для жизни. Также кислород, который находиться в воздухе обязателен и для сжигания топлива, которое выдает тепло, а также при получении механической энергии в двигателях внутреннего сгорания.

https://youtube.com/watch?v=PSLXXjenmac%3Frel%3D0

Также из воздуха при сжижении добывают инертные газы. Сколько кислорода в воздухе, если посмотреть в процентном соотношении, то кислорода и азота в воздухе 98 процентов. Зная ответ на этот вопрос возникает еще один, какие газообразные вещества входят в состав воздуха еще.

Итак, в 1754 году ученным по имени Джозеф Блек было подтверждено, что воздух состоит из смеси газов, а не однородное вещество как считалось до этого. В состав воздуха на земле входит метан, аргон, углекислый газ, гелий, криптон, водород, неон, ксенон. Стоит отметит, что процентное соотношение воздуха может незначительно меняться в зависимости от того, где проживают люди.

К сожалению, в крупных городах пропорция углекислого газа в процентном соотношении будет выше, чем к примеру, в селах или лесах. Возникает вопрос сколько процентов кислорода в воздухе в горах. Ответ прост, кислород намного тяжелее азота, поэтому его будет намного меньше в воздухе в горах, это потому, что плотность кислорода с высотой уменьшается.

Норма кислорода в воздухе

Итак, что касается соотношения кислорода в воздухе существуют определенные нормы, к примеру, для рабочей зоны. Для того что бы человек мог полноценно работать то норма кислорода в воздухе составляет от 19 до 23 процентов. При эксплуатации оборудования на предприятиях необходимо обязательно следить за герметичностью аппаратов, а также различных машин. Если при тестировании воздуха в помещении где работают люди показатель кислорода будет ниже 19 процентов, то необходимо обязательно покинуть помещение и включить аварийную вентиляцию.  Контролировать уровень кислорода в воздухе на рабочем месте можно пригласив лабораторию “ЭкоТестЭкспресс” и исследовать химический анализ воздуха.

Давайте теперь определим, что же такое есть кислород

Кислород есть химическим элементом периодической таблице элементов Менделеева, кислород не имеет ни запаха, ни вкуса, ни цвета. Кислород в воздухе крайне необходим для дыхания человека, а также для горения ведь не для кого не секрет, что если не будет воздуха, то никакие материалы не будут гореть. В состав кислорода входит смесь из трех стабильных нуклидов, массовые числа которых 16. 17 и 18.

Итак, кислород является самым распространенным элементом на земле, что касается процентного соотношения то кислорода наибольше процентов находиться в силикатах это около 47.4 процентов массы твердой земной коры. Также в морских и пресных водах всей земли содержится огромное количество кислорода, а именно 88.8 процентов, что касается количества кислорода в воздухе то это всего лишь 20.95 процентов. Необходимо отметить и то, что кислород входит в состав более 1500 соединений в земной коре.

Что касается получения кислорода то его получают при разделении воздуха при низких температурах. Этот процесс происходит так, в начале сжимают воздух при помощи компрессора при сжимании воздуха начинает нагреваться. Сжатому воздуху дают остыть до комнатной температуры, а после охлаждения обеспечивают его свободное расширение.

Когда происходит расширение температура газа резко начинает понижаться, после того как воздух охладился его температура может быть на несколько десятков градусов ниже комнатной температуры, такой воздух опять подвергают сжатию и отбирают выделившуюся теплоту. После нескольких этапов сжатия и охлаждения воздуха проделывается еще ряд процедур в следствии которых отделяется чистый кислород безо всяких примесей.

И здесь возникает еще один вопрос что тяжелее кислород или же углекислый газ. Ответ просто конечно же углекислый газ будет тяжелее чем кислород. Плотность углекислого газа составляет 1,97кг/м3, а вот плотность кислорода в свою очередь составляет 1,43кг/м3. Что касается углекислого газа то он, как оказывается играет одну из главных ролей в жизнедеятельности всего живого на земле, а также имеет влияние на круговорот углерода в природе. Доказано, что углекислый газ участвует в регуляции дыхания, а также кровообращения.

Закажите бесплатно консультацию эколога

Что такое углекислый газ?

Теперь детальней определить, что же такое углекислый газ, а также обозначим состав углекислого газа. Итак, углекислый газ другими словами – это диоксид углерода, он представляет собой бесцветный газ со слегка кисловатым запахом, а также вкусом. Что касается воздуха то концентрация углекислого газа в нем составляет 0.038 процентов. Физическими свойствами углекислого газа есть то, что он не существует в жидком состоянии при нормальном атмосферном давлении, а переходит сразу из твердого состояния в газообразное.

Углекислый газ в твердом состоянии еще называют сухим льдом. На сегодняшний день углекислый газ есть участником глобального потепления. Получают углекислый газ при помощи горения различных веществ. Стоит отметить, что при промышленном производстве углекислого газа его закачивают в баллоны. Углекислый газ закачанный в баллоны применяют как огнетушители, а также при производстве газированной воды, а еще применяется в пневматическом оружии. А также в пищевой промышленности как консервант.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Теперь разберём состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Для начали определим, что же такое дыхание. Дыханием называют сложный непрерывный процесс, с помощью которого постоянно обновляется газовый состав крови. Состав вдыхаемого воздуха 20.94 процента кислорода, 0.03 процента углекислого газа и 79.03 процента азота. А вот состав выдыхаемого воздуха это уже всего 16.3 процента кислорода, также аж 4 процента углекислого газа и 79.7 процентов азота.

Можно заметить, что вдыхаемый воздух отличается от выдыхаемого содержанием кислорода, а также количеством углекислого газа. Вот какие вещества входят в состав воздуха, которым мы дышим и который выдыхаем. Таким образом наш организм насыщается кислородом и отдаёт весь ненужный углекислый газ наружу.

Сухой кислород улучшает электрические, а также защитные свойства плёнок за счет отсутствия воды, а также их уплотнения и снижения объёмного заряда. Также сухой кислород при обычных условиях не может реагировать с золотом медью или же серебром. Чтобы провести химический анализ воздуха или другое лабораторное исследование, включая комплексное исследование качества воды, можно в нашей лаборатории “ЭкоТестЭкспресс”.

Воздух есть атмосферой планеты, на которой мы живем. И у нас всегда возникая вопрос что входит в состав воздуха, ответ просто набор газов, как выше было уже описано какие газы и в какой пропорции находиться в воздухе. Что касается содержания газов в воздухе то здесь все легко и просто, соотношение процентов почти для всех местностей нашей планеты есть сталым.

Состав и свойства воздуха

Воздух состоит не только из смеси газов, но еще и различных аэрозолей, и паров. Процентный состав воздуха – это соотношение азота кислорода и других газов в воздухе. Итак, сколько кислорода содержится в воздухе, ответ прост всего лишь 20 процентов. Компонентный состав газа, что касается азота то он содержит львиную долю всего воздуха, и стоит отметить что при повышенном давлении азот начинает обладать наркотическими свойствами.

Это имеет не малое значение, ведь при работе водолазов им зачастую приходиться работать на глубины под огромным давлением. Уже не мало было сказано и об кислороде ведь он имеет огромное значение для жизни человека на нашей планете. Стоит отметить, что вдыхание человеком воздуха с повышенным кислородом в не длительный период не сказывается пагубно на самого человека.

https://youtube.com/watch?v=k1gPish0sEI%3Frel%3D0

А вот если человек будет вдыхать воздух с повышенным уровнем кислорода долгое время, то это приведет к возникновению патологических изменений в организме. Еще одним основным составляющим воздуха, о котором уже было много сказано есть углекислый газ, как оказываться человек без него не может также прожить, как и без кислорода.

Если бы на земле не было воздуха, то не один живой организм не смог бы жить на нашей планете, а тем более как-то функционировать. К сожалению, в современном мире огромное количество промышленных объектов, которые загрязняют наш воздух, в последнее время все чаще призывают к тому что нужно беречь окружающую среду, а также следить за чистотой воздуха. Поэтому и следует проводить частые замеры воздуха и определить насколько он чист. Если вам кажется, что воздух в вашем помещении недостаточно чист и этому виной есть внешние факторы вы всегда можете обратиться в лабораторию “ЭкоТестЭкспресс”, которая проведет все необходимые анализы (микробиологический анализ воздуха, исследование микроклимата) и даст заключение о чистоте воздуха, вдыхаемого вами.

Анатолий Минеев
«Квант» №4, 2020

В данной статье речь пойдет о воздействии на человека кислорода и углекислого газа — по отдельности и вместе. Некоторую настоящую интригу придает взгляд на проблему как извне — со стороны вдыхаемого воздуха, так и изнутри — внутри самого организма. Или, более научно, как со стороны внешнего дыхания — обмена между атмосферой и клетками в легких, так и внутреннего дыхания — процессы в клетках и тканях организма.

Среднее значение давления земной атмосферы на уровне моря примерно равно pатм = 760 мм рт. ст. На долю кислорода приходится 160 мм рт. ст. или приблизительно 21%. Кислород частично усваивается организмом, углекислый газ образуется в результате химических реакций окисления. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха приведен в таблице.

Таблица 1. Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

Чем интересны эти цифры? Азот и аргон не используются организмом человека (являются инертными). Степень усвоения кислорода невелика, около 0,25. После вдоха организм выдыхает обратно основную часть кислорода. Углекислый газ практически отсутствует во вдыхаемом воздухе и активно образуется при окислительных реакциях в организме. Процент поглощения организмом кислорода (21% − 16% = 5%) оказывается близким к проценту образования углекислого газа (4%).

Инертность азота и аргона при обменных процессах в организме привела к соблазну вообще отказаться от них в условиях длительного пребывания в замкнутом пространстве. По этому пути пошли американские астронавты в первых космических полетах, перейдя на дыхание чистым кислородом. При этом давление в случае использования только O2 было существенно ниже атмосферного и составляло 260–280 мм рт. ст. Однако по мере увеличения длительности космических полетов в такой чисто кислородной атмосфере у астронавтов стали появляться проблемы с дыхательными путями. К тому же, чисто кислородная атмосфера пожароопасна. Российские космонавты с самого начала использовали состав воздуха, близкий к земному, что потребовало более сложной системы регенерации воздуха. В настоящее время при полетах в космосе и в плавании на подводных лодках используется земной состав атмосферы.

Взгляд снаружи

Эти данные соответствуют диапазону жизнедеятельности человека на уровне моря. По мере подъема в горы давление снижается, что наглядно отражают кривые атмосферного давления и парциального давления кислорода (рис. 1).

Оценка времени развития кислородной недостаточности при нахождении в замкнутом объеме. В качестве примера рассмотрим несколько ситуаций с людьми, находящимися в замкнутом объеме: один человек, застрявший в лифте объемом V = 2 м3; два человека в комнате с V = 30 м3; сто человек, застрявшие в остановившемся вагоне метро с V = 250 м3.

В каждом случае найдем, за какое время Δt в замкнутом объеме V в процессе спокойного дыхания людей концентрация кислорода снижается от первоначального уровня 21% до начала кислородной недостаточности, т.е. до 14%. Подчеркнем — спокойного, поскольку при панике это время сильно снижается. Спокойному дыханию соответствует потребление кислорода на уровне 0,25 литра в минуту. Поскольку 1 литр O2 соответствует 5 ккал энергии, то 0,25 л/мин сообщает организму за сутки 0,25 × 5 × 60 × 24 ккал = 1800 ккал энергии. Так как плотность человеческого организма около 1000 кг/м3, тело массой 70 кг занимает объем 0,07 м3, или 70 литров. Добавив одежду, получим оценку объема, вытесняемого из замкнутого помещения, в 100 литров, или 0,1 кубометра на человека.

Во всех указанных случаях (если нет паники) время развития кислородной недостаточности очень велико. Однако, такой вывод находится в противоречии с житейским опытом: в метро и застрявшем лифте бывает душно и даже после сна в комнате с закрытой форточкой наутро ощущается духота. По всей видимости, имеет место другой, более мощный механизм развития неблагоприятных ощущений в процессе дыхания при нахождении в замкнутом объеме, не связанный с потерей кислорода из воздуха. Оказывается, таким механизмом является накопление углекислого газа.

Концентрация углекислого газа в воздухе, пригодная для жизни. Диапазон допустимого содержания CO2 в воздухе составляет

Лифт. Свободный объем, занятый воздухом, равен 1,9 м3. Изменение уровня содержания CO2 в воздухе от 0,04% до 0,1% займет

Это уже ближе к житейским ощущениям и оправдывает присутствие вентиляции на потолке лифтов, необходимость проветривания комнат в домах, в школьных классах после каждого урока, а также наличие системы вентиляции в метро.

Таким образом, именно накопление углекислого газа в замкнутых помещениях в первую очередь действует угнетающе на человека. В чем это проявляется?

Еще одна проблема помещений без вентиляции — возможность расслоения воздуха на фракции. Поскольку углекислый газ в полтора раза тяжелее воздуха, он может опуститься ближе к полу и его концентрация там увеличится. Но процесс этот медленный, и любое движение воздуха перемешивает фракции.

Наконец, использование растений, казалось бы, должно помочь — ведь они выделяют кислород и поглощают углекислый газ. Однако, это происходит только днем, а вечером и ночью (когда свежий воздух особенно нужен) растения выделяют углекислый газ, усугубляя проблему с его накоплением.

Накопление угарного газа в замкнутом помещении. Казалось бы, откуда взяться угарному газу (СО) в замкнутом помещении, если нет рядом дровяной печки или камина с неидеальной вытяжкой? Но в литературе приводятся следующие данные: наряду с углекислым газом человек выдыхает также и угарный газ — в количестве примерно 1,6 мл/ч (при нормальных условиях); предельно допустимая для человека концентрация угарного газа составляет 1 мг/м3.

Этих данных достаточно, чтобы снова провести оценки времени накопления предельной концентрации угарного газа для людей в лифте, комнате, вагоне метро и школьном классе. Для этого перейдем от объема к массе образовывающегося угарного газа, воспользовавшись известным соотношением: один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Для СО молярная масса равна 28 г, поэтому 1 мл СО имеет массу 1,25 мг, а значит, 1,6 мл/ч выдыхаемого СО одним человеком соответствует появлению в воздухе 2 мг/ч угарного газа.

В таблице 2 приведены значения времени накопления CO2 и СО до опасной концентрации, а также времени развития кислородной недостаточности в лифте, комнате, вагоне метро и школьном классе. Для детей принята половинная величина выдыхаемого СО и CO2.

Таблица 2. Сопоставление времени снижения концентрации O2, накопления СО и CO2

Видно, что накопление углекислого газа примерно на порядок опаснее накопления угарного газа и еще на порядок опаснее снижения концентрации кислорода.

Мощность систем вентиляции. Как оценить мощность систем вентиляции qвент, необходимую для поддержания нормального состава воздуха? Если отвлечься от переходных процессов установления и выравнивания потоков воздуха, то конечный результат выглядит очень просто:

Много это или мало? Как обеспечить такой приток свежего воздуха? Например, если приоткрыть дверь, то через каждый квадратный сантиметр щели при перепаде давлений по обе стороны двери Δp = 10 Па проходит в час один кубометр воздуха. Это означает, что при указанном Δp через сантиметровую щель в двери высотой два метра проходит 200 м3 воздуха за час. Отметим, что принятый уровень перепада давлений 10 Па довольно мал (это 10−4 от атмосферного) и вполне может быть достигнут. Еще более мощный эффект вентиляции оказывает проветривание при открытии окон и дверей в течение хотя бы нескольких минут.

В качестве примера рассмотрим ситуацию с кислородом и углекислым газом при спасении детей в пещере Таиланда, частично затопленной водой. В 2018 году весь мир следил за спасением футбольной команды из 12 школьников и их тренера, ушедших на экскурсию в пещеру Кхао Луанг и застрявших в ней на 18 дней (23 июня — 10 июля) из-за дождей, затопивших вход в пещеру. Они укрылись в воздушном кармане, полностью перекрытом водой и удаленном от выхода из пещеры на 5 километров. Задача заключалась в высвобождении ослабевших детей и тренера из пещеры. Ситуация осложнялась наличием узкой щели — на рисунке 2 она обозначена как «опасная точка», через которую предстояло выбираться. Особенности проплыва через щель показаны на рисунке 3. Спасателям пришлось непрерывно откачивать воду из пещеры. Поэтому в ней находилось большое количество спасателей, помогавших откачивать воду и готовить детей к выходу.

В этой ситуации оказались важны все отмеченные выше особенности поведения кислорода и углекислого газа в замкнутом объеме. Для борьбы с постепенным уменьшением количества кислорода в пещере была организована доставка кислорода с помощью специального трубопровода. Было решено, что накопление углекислого газа в пещере представляет существенно большую опасность, чем нехватка кислорода. Закачкой кислорода по трубопроводу в верхнюю часть пещеры вытесняли углекислый газ. Учитывалось также расслоение воздуха на фракции — CO2 скапливался в нижней части пещеры. Вот почему дети и тренер скрылись в верхней ее части.

Поиски ребят и подготовительные работы заняли почти две недели. За это время известный изобретатель и организатор исследований Илон Маск (космические корабли, электрокары) успел из запчастей к ракете изготовить миниатюрную подводную лодку на одного человека и доставить ее в Таиланд. Но из-за узкой щели от ее использования отказались.

Ситуация с каждым днем становилась все более сложной. Необходимо было постоянное присутствие людей, занятых на откачке воды из пещеры (иначе пещера полностью заполнилась бы водой) и установке труб для подачи кислорода. Более десятка аквалангистов доставляли в пещеру воду, еду и кислородные баллоны. Там постоянно присутствовали врачи и те, кто готовили спасательную операцию. При дыхании этих взрослых спасателей состав воздуха ухудшался еще стремительнее. Наступил момент, когда из-за накопления углекислого газа дальше ждать было нельзя. Множество кислородных баллонов было расставлено по всему маршруту из пещеры к выходу (каждый баллон рассчитан на работу только в течение часа). Тысяча спасателей снаружи, включая сто дайверов, начали операцию. В первый день 13 дайверов спасли четырех подростков. Во второй день 18 дайверов (и 70 аквалангистов сопровождения) спасли еще четверых. Наконец, в третий день были спасены оставшиеся четверо детей и их тренер, а также 4 человека, остававшиеся в пещере. Молодцы!

Взгляд изнутри

На уровне клеток организма состав воздушной среды совершенно иной. Содержание кислорода в клетках организма около 1–2% (исключение — эритроциты, в которых может содержаться до 96–98% кислорода), углекислого газа в клетках около 6%. Если концентрации CO2 в клетках уменьшается, то появляется все больше проблем с дыханием. На рисунке 4 приведена зависимость характерного времени, в течение которого человек (не рекордсмен) способен задержать дыхание, частоты пульса и степени ухудшения кровоснабжения органов от концентрации углекислого газа. Общий вывод таков: при уменьшении концентрации CO2 время задержки дыхания уменьшается и, если она приближается к 3%, клетки гибнут; быстро растет частота пульса; ухудшается кровоснабжение органов. В результате желательная концентрация CO2 в клетках должна быть 6% и даже немного больше. Примерное содержание кислорода и углекислого газа в различных частях организма человека, приведенное в таблице 3, подтверждает вышеуказанные цифры.

Таблица 3. Содержание кислорода и углекислого газа

В легких происходит обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью. Альвеолы — концевые образования в легких, имеющие вид пузырьков, которые оплетены сетью капилляров (рис. 5). Через стенки альвеол (их диаметр около 0,3 мм, количество альвеол в легких человека около миллиарда, а общая поверхность приблизительно 100 м2) осуществляется газообмен: кислород переходит в кровь и примерно столько же углекислого газа из крови поступает в легкие. Более точно, в среднем за сутки из альвеолярного воздуха в кровь поступает 500 литров кислорода и выделяется 430 литров углекислого газа из крови в альвеолярный воздух.

Более подробно о свойствах альвеол рассказано в книге К. Ю. Богданова «Физик в гостях у биолога» (Библиотечка «Квант», выпуски 49, 133).

Что первично для организма

В нашем случае проблема выбора — что первично (иными словами, что запускает процессы в человеческом организме): кислород или углекислый газ — решается следующим образом. Раньше первичным считался кислород — ведь он основной источник энергии, дающий толчок всем процессам в организме. Но сейчас маятник выбора качнулся в сторону углекислого газа. Постепенно пришли к выводу, что первичным, запускающим, механизмом является накопление в организме углекислого газа.

Накопление CO2 в организме в ходе расщепления в клетках жиров и белков дает сигнал мозгу о том, что углекислый газ нужно выводить из клеток — он «садится» на эритроциты и перемещается к альвеолам легких. На освободившиеся места в «поезде» эритроцитов «усаживается» O2 и разносится по организму. Поэтому современный взгляд на процесс дыхания таков: сначала выдыхается углекислый газ, а потом вдыхается кислород. При этом вместе с углекислым газом выдыхаются и излишки кислорода. Для дыхания необходимы оба газа, попеременно «седлающие» эритроциты. При этом венозная кровь окрашена с помощью углекислого газа в темно-красный цвет, а артериальная кровь с помощью кислорода — в ярко-красный.

Среднее соотношение между количеством углекислого газа и кислорода в организме здорового человека примерно 3:1 (6% CO2 и 2% O2).

Взаимодействие «снаружи» и «изнутри». Итак, углекислый газ необходим для жизнедеятельности человека. Важно и поддержание определенного уровня CO2 в организме. А его недостаток и избыток вредны. Слишком высокое накопление CO2 возможно в плохо проветриваемых помещениях: при большом проценте (более 0,08–0,1%) его уровень в организме также растет (последствия этой ситуации обсуждались выше). Нехватка углекислого газа в крови (менее 4%) тоже опасна (см. рис. 4).

В каких случаях может возникнуть такая нехватка? Типичный пример — учащенное дыхание: слишком много CO2 выдыхается и мало остается в организме. При недостатке углекислого газа кислород прочно «прикреплен» к эритроцитам. И даже когда кислорода в крови много, он оказывается связанным и плохо поступает в ткани организма. Если в такой ситуации дышать еще чаще, то это только усугубит ситуацию.

Приведем еще один пример важности более редкого дыхания. Стайерам во время бега рекомендуют в случае, когда уже не хватает сил, как можно дольше задержать дыхание для того, чтобы открылось «второе дыхание» и он мог бежать дальше.

Оказание первой помощи. Дыхание «рот в рот». При оказании первой доврачебной помощи человеку в случае исчезновения дыхания одним из действенных методов является искусственное дыхание методом «рот в рот» вместе с непрямым массажем сердца.

В этой ситуации имеется некоторая аналогия с поведением спасателя при остановке сердца: он должен повернуть пострадавшего на спину и нанести ему удар ребром руки по грудной клетке. Цель — сотрясение грудной клетки, что должно привести к запуску остановившегося сердца.

Так что роль CO2 при остановке дыхания несколько иная, чем при обычном, спокойном дыхании.

Способы увеличения концентрации выдыхаемого углекислого газа. Человек в повседневной жизни «в автоматическом режиме» делает примерно 15 циклов вдох-выдох в минуту (каждый цикл имеет длительность приблизительно 4 секунды). Обычное отношение длительности вдоха и выдоха 1 : 1,3.

Смысл основных дыхательных гимнастик заключается в повышении содержания в крови углекислого газа за счет задержки, ослабления, замедления или искусственного затруднения дыхания. При этом повышение концентрации CO2 (до определенного предела, около 8%) улучшает усвоение кислорода организмом человека. В разных методиках это достигается или за счет задержки дыхания после вдоха либо после выдоха, или за счет удлиненного выдоха, или за счет удлиненного вдоха, или их комбинаций. Иными словами, нужно, чтобы фаза выдоха существенно превышала вдох.

Наиболее последовательной из современных методик является система Бутейко — поверхностное дыхание с задержкой. Она направлена на уменьшение потребления кислорода и насыщение организма углекислым газом. По этой системе усилием воли вдох занимает 2 секунды, выдох — 4 секунды, за которым следует 4-х секундная задержка дыхания. Всего цикл длится 10 секунд, укладываясь в 6 циклов в минуту.

В практике йоги правильным считается весьма продолжительный выдох с отношением длительности вдоха и выдоха 1 : 5. Утверждается, что йог в состоянии глубокой медитации может «обходиться» всего двумя-тремя циклами вдох-выдох в минуту. Первая реакция на это — не может быть! Но далее неожиданно выясняется, что очень редкое дыхание йогов может быть связано с повышенной ролью у них кожного дыхания.

И действительно, в этом что-то есть. Площадь кожи человека, покрытая 5 миллионами волосков, составляет 1,5–2 м2. А суммарная площадь 600 миллионов альвеол в легких — около 100 м2. Грубо получается, что на уровне 1–2% кожа может выполнять дыхательную функцию. Измерения показали, что через кожу выделяется около 2% углекислого газа и поглощается примерно 1% кислорода. Более того, через кожу выводится из организма порядка 800 граммов водяных паров — даже больше, чем из легких!

Здоровый взрослый человек делает от 12 до 20 вдохов в минуту, хотя насытить кровь кислородом может и гораздо меньшее количество вдохов – около 6 — 8 в минуту. Несмотря на то, что мы делаем большое количество вдохов, большинство из нас не осознает, что мы дышим не оптимально. Оптимальное дыхание оказывает большое влияние на наше здоровье и хорошее самочувствие, поскольку оно напрямую связано с уровнем кислорода в нашем организме. Мы расскажем, почему кислород так важен для нас, а также озвучим 5 простых способов получить больше кислорода.

Целых 90% нашей энергии поступает из кислорода. Дыхание использует химические и механические процессы, чтобы доставить кислород к каждой клетке тела и избавиться от углекислого газа. Нашему телу нужен кислород, чтобы получать энергию для всех наших жизненных процессов. Двуокись углерода является побочным продуктом этого процесса. Дыхательная система с ее проводящей и дыхательной зонами, доставляет воздух из окружающей среды в легкие и способствует газообмену как в легких, так и внутри клеток.

Затем клеткам необходим кислород, чтобы иметь возможность разорвать химические связи молекул пищи, таких как сахара, углеводы и белки, чтобы высвободить содержащуюся в них энергию. Доставка кислорода к нашим клеткам и мышцам делает нас способными выполнять физические упражнения и вести привычную жизнь.

Специализируется на диагностике и лечении заболеваний органов дыхания и аллергии, владеет методиками проведения исследования функции внешнего дыхания, аллергологического тестирования с аллергенами, аутогемотерапии, специфической и неспецифической иммунотерапии.

Что такое уровень кислорода в крови

Концентрация кислорода (SpO2) – это термин, используемый при оценке уровня кислорода в кровотоке человека, который является стандартной частью диагностики состояния пациентов во всем мире.

SpO2 означает насыщение кислородом периферических капилляров. Число SpO2 измеряется пульсоксиметром. Он позволяет оценить, сколько кислорода переносит ваша кровь по сравнению с ее максимальной емкостью.

Выполняя тренировку инспираторных мышц (дыхательных, межреберных, мышц грудной клетки), вы можете значительно увеличить количество кислорода.

Норма уровня кислорода в крови у взрослого

Мы вдыхаем кислород через нашу дыхательную систему, в дальнейшем кислород поступает непосредственно в нашу кровь и далее перекачивается в наше тело через кровеносные сосуды. Перенос кислорода происходит за счет наших красных кровяных телец (эритроцитов), которые отвечают за транспорт газов в крови.

Когда мы дышим, мы поглощаем кислород и выводим углекислый газ. Этот газообмен наиболее эффективно происходит в конечной части наших легких, то есть в альвеолах. Поэтому важны глубокие вдохи, они гарантируют, что воздух достигает альвеол, где происходит газообмен, и делает кровь более насыщенной кислородом, что увеличивает уровень кислорода в вашей крови.

Уровень кислорода может сильно различаться у разных людей и зависит от факторов окружающей среды.

Нормальный уровень SpO2 составляет от 94% до 99%. У людей с заболеваниями легких уровень SpO2 обычно ниже нормы. SpO2 ниже 90% очень опасен, и может вызвать нагрузку на сердце, легкие и печень.

Как определить уровень кислорода в крови у взрослого

Тесты для проверки уровня кислорода в крови могут быть полезны при диагностике или мониторинге заболеваний легких. Используемые тесты включают:

• пульсоксиметрию;
• анализ газов крови;
• оценка долгосрочной кислородной терапии;
• тест на гипоксическую нагрузку (пригодность к полетам).

Кислород переносится в красных кровяных тельцах молекулой, называемой гемоглобином. Пульсоксиметрия измеряет количество кислорода, переносимого гемоглобином в крови, то есть насыщение кислородом и выражается оно в процентах (оценивается по 100-балльной шкале). Это простой безболезненный тест, в котором датчик помещается на кончик пальца или мочку уха. У людей с заболеваниями легких уровень кислорода в крови может быть ниже нормы, поэтому пульсоксиметрия может помочь диагностировать проблему. Чем сильнее повреждены легкие, тем больше вероятность проблемы с потреблением кислорода.

Пульсоксиметрию также можно использовать для определения степени поражения легких.

Тест может быть проведен как разовое измерение при диагностике. Его также можно использовать для измерения уровня кислорода в течение определенного периода времени, например, во время физических упражнений, таких как ходьба, или когда вы спите.

Лак для ногтей или накладные ногти могут блокировать свет и влиять на результаты. Поэтому вам будет предложено удалить покрытие только на одном пальце. Это поможет получить точный результат. На результаты пульсоксиметрии могут влиять болезни, включая анемию и синдром Рейно.

Пульсоксиметрию проводят следующим образом. К пальцу или мочке уха прикрепят небольшое устройство, называемое оксиметром. Он пропускает через кончик пальца или мочку уха 2 световых индикатора: один красный и один инфракрасный. Кровь, содержащая много кислорода, поглощает больше инфракрасного света и пропускает через себя больше красного света. Кровь без достаточного количества кислорода поглощает больше красного света и пропускает больше инфракрасного света. Если вашим клеткам крови не хватает кислорода, они будут казаться более синими.

На дисплее оксиметра отображается процентное содержание кислорода в крови. Для здорового человека нормальный уровень насыщения крови кислородом составляет около 95–100%. Если уровень кислорода ниже, это может быть признаком проблемы с легкими. Людям с низким уровнем кислорода может потребоваться дополнительный кислород или другое лечение.

Анализ газов крови

Он используется для более точного определения количества кислорода и углекислого газа в крови. Тесты бывают 2 видов:

• анализ газов артериальной крови, если образец взят с запястья;
• анализ газов капиллярной крови, если образец взят из мочки уха.

Анализ газов крови используется для проверки того, насколько хорошо работают ваши легкие и способны ли они эффективно обменивать кислород и углекислый газ. Его можно использовать, чтобы узнать, нужна ли вам кислородная терапия.

Результатом будет набор показаний:

• кислород;
• углекислый газ;
• кислотность (pH).

Аномальные результаты могут означать, что ваше тело не получает достаточно кислорода или не избавляется от достаточного количества углекислого газа. Высокий уровень углекислого газа может означать, что ваше дыхание поверхностное, и вам может быть полезно использовать дополнительные устройства для дыхания.

Оценка долгосрочной оксигенотерапии

Некоторым людям с очень низким уровнем кислорода может помочь кислородная терапия. Оценка долгосрочной оксигенотерапии – это набор тестов для измерения уровня кислорода в крови, чтобы определить, достаточно ли он низкий для того, чтобы кислородная терапия была полезной.

Оценка кислородной терапии используется для определения уровня кислорода у людей с хроническими заболеваниями, такими как ХОБЛ, легочный фиброз, астма, легочная гипертензия или кистозный фиброз. Результат может помочь вашему лечащему врачу решить, следует ли вам пройти кислородную терапию.

Оценка кислорода обычно проводится, когда состояние ваших легких стабильно и у вас нет инфекции грудной клетки. Уровень кислорода может снижаться во время инфекций, но, если уровень кислорода не остается низким, обычно нет необходимости иметь кислород дома.

Оценка включает в себя измерение газов крови 2 раза с интервалом в несколько недель. Ваш уровень кислорода будет проверяться, пока вы сидите. Вам предстоит пройти пульсоксиметрический тест, а также, возможно, пройти тест на функцию легких с помощью спирометра.

Иногда вас просят пройти тест на ходьбу, чтобы оценить, снижается ли уровень кислорода во время упражнений, и, если это происходит, определить, нужен ли дополнительный кислород. Некоторым людям, которым не нужно постоянно использовать кислород, он может быть полезен при физических нагрузках. Это полезно только для людей, у которых уровень кислорода значительно падает при ходьбе.

Тест на гипоксическую нагрузку (пригодность к полету)

Тест с гипоксической нагрузкой моделирует условия внутри салона самолета во время полета. Это означает, что вы будете дышать с пониженным уровнем кислорода, как в самолете. Иногда его называют тестом на пригодность к полету, но он охватывает только вопрос о том, нужен ли кислород.

Если вы живете с заболеванием легких, уровень кислорода может быть ниже нормы. Во время полета уровень кислорода в воздухе салона составляет всего около 15% по сравнению с 21% на уровне моря. Это означает, что во время полета уровень кислорода в крови может упасть еще больше, до уровня, при котором существует риск проблем с сердцем или других осложнений.

Как повысить уровень кислорода в крови у взрослого

Есть несколько способов научить свое тело получать большее количество кислорода. Кардио-упражнения являются одними из них, однако недостаточно просто сосредоточиться на тренировке, когда вы хотите повысить уровень кислорода. Практикуя кардио-упражнения, вы тренируете сердечно-сосудистую и дыхательную системы, но это не значит, что ваше дыхание оптимально. Мы перечислим 5 важных способов увеличения количества кислорода.

Дышите свежим воздухом

Откройте окна или выйдите на улицу. Свежий воздух даст вам энергию и принесет в легкие дополнительное количество кислорода.

Чтобы насыщать клетки кислородом и выводить углекислый газ, наши легкие должны гидратироваться, то есть, насыщаться водой. Следовательно, питье достаточного количества воды влияет на уровень кислорода. Мы теряем в среднем около 400 мл воды в день с дыханием и их важно адекватно восполнять.

Ешьте продукты, богатые железом

Определенные продукты могут помочь улучшить уровень кислорода в крови. Железо – это минерал, необходимый для эритроцитов, которые переносят кровь по телу. Вот почему мы можем быть уставшими и истощенными, если нам не хватает железа.

Отличные источники продуктов, богатых железом, – это зеленые листовые овощи, белокочанная капуста и брокколи, фрукты, яблоки, бобовые, нежирные белки, такие как яйца, птица и рыба.

Чем лучше мы получаем и используем кислород, тем больше энергии способны производить наши клетки. Таким образом, повышенное использование кислорода укрепит нашу выносливость.

Существует четкая корреляция между работоспособностью и количеством вдыхаемого кислорода. Это измеряется в VO2 max, максимальном потреблении кислорода. Чем выше VO2, тем больше выносливость. Интервальные тренировки и спринт – лучшие методы для повышения уровня кислорода.

Одних упражнений недостаточно, если вы хотите улучшить качество своего дыхания, поскольку тренировки не дают гарантии того, что вы действительно используете способность легких. Однако дыхание жизненно важно для повышения уровня кислорода.

Медленное и глубокое дыхание увеличивает уровень кислорода в крови. Если есть проблемы с дыханием, врач посоветует целый ряд дыхательных упражнений.

По той же причине многие люди после инфекций и спортсмены чувствуют огромную разницу, когда начинают работать над своим дыханием с помощью дыхательной тренировки. Дыхательные упражнения не только укрепляют нашу выносливость, но и помогают снизить уровень стресса за счет концентрации внимания и более спокойного дыхания.

Может ли быть слишком высокий уровень кислорода в крови?

Уровень кислорода в крови может быть и 100%, но важно, какой кислород мы вдыхаем. В воздухе его всего 20%. А если подышать чистым кислородом, например из кислородного баллона (что, к сожалению, многие стали делать дома в связи в COVID-19), это может привести к очень опасным состояниям и даже гибели. Кислородное отравление, ожог легких, развитие свободно-радикального окисления с токсическими реакциями – это одни из основных рисков.

Какой должен быть уровень кислорода в крови при коронавирусе?

У многих людей с COVID-19 низкий уровень кислорода, даже когда они чувствуют себя хорошо. Низкий уровень кислорода может быть ранним признаком того, что людям требуется медицинская помощь. Нормальный уровень кислорода составляет не менее 95%. Некоторые пациенты с хроническим заболеванием легких или апноэ во сне могут иметь нормальный уровень около 90%. Если ваше домашнее значение SpO2 меньше 95%, позвоните своему врачу.

При каком уровне кислорода в крови вызывать врача на дом?

Уровень кислорода, измеренный пульсоксиметром, – не единственный способ узнать, насколько вы больны. Некоторые люди могут чувствовать себя очень больными и иметь хороший уровень кислорода, а некоторые могут чувствовать себя нормально, но у них низкий уровень кислорода. У вас также может быть низкий уровень кислорода, если вы чувствуете одышку, дышите быстрее, чем обычно, или чувствуете себя слишком больным, чтобы заниматься своими обычными повседневными делами. Если у вас есть эти симптомы, немедленно позвоните врачу.Есть ли народные средства измерения уровня кислорода крови?Нет, никаких методов измерения уровня кислорода в крови народными способами не существует.

Какие могут быть осложнения при низком уровне кислорода в крови?

Они возможны при изменении давления кислорода в воздухе на больших высотах. Помимо пилотов, экипажей и пассажиров самолетов, высокому риску развития острой горной или высокогорной болезни подвержены спортсмены, путешественники (жители равнин) на горнолыжные курорты, альпинистские экспедиции и люди, совершающие паломничество в монастыри, аббатства, святыни или храмы.

При отсутствии лечения низкий уровень в крови может привести к прогрессированию тяжелых проявлений: высотный отек легких и высотный отек мозга. Оксигенация на больших высотах может помочь таким людям или их сопровождающим акклиматизироваться на больших высотах и, следовательно, предотвратить или облегчить симптомы высотной болезни или прогрессирования тяжелых заболеваний.

Для чего нужно знать в норме ли сатурация?

Чтобы не паниковатьОщущение «заложенности» в грудной клетке и одышка совсем не обязательно связаны с тяжелым поражением легких. В некоторых случаях температура, кашель, волнение могут приводить к тем же ощущениям. Если показатели 94–96%, можно не волноваться: скорее всего, срочной госпитализации не требуется.

Чтобы контролировать свое состояниеПри обычном течении ОРВИ илиОРЗ, с помощью пульсоксиметра можно достаточно рано заметить ухудшение состояния и сообщить об этом врачу. Речь идет о постоянной сатурации ниже 92–93% в бодрствующем состоянии (во сне она и в норме может быть ниже).

Чтобы помочь врачуЕсли вы расскажете врачу о своих жалобах, сообщите температуру, пульс и насыщение крови кислородом, ему легче будет определить дальнейшую тактику лечения, даже при дистанционной консультации.

Как проверить сатурацию?

Для контроля уровня сатурации используют специальные измерители – пульсоксиметры. В кабинете большинства специалистов всегда имеется тонометр и стетоскоп, но пульсоксиметра у них в наличии нет, что не позволяет на месте определить уровень сатурации у пациента.

Если сатурация ниже 90%, необходимо срочно обратиться за медицинской помощью, так как это признак развивающейся дыхательной недостаточности. Особенно это касается лиц пожилого возраста, старше 65 лет, которые страдают такими хроническими заболеваниями, такими как диабет, гипертоническая болезнь, хроническая обсруктивная болезнь легких, ишемическая болезнь сердца и т п.

Рады сообщить Вам, что мы не входим в это большинство, ведь в нашем медицинском центре этот прибор есть! Мы не только продолжаем работать для Вас, но и оснащаем кабинеты необходимым оборудованием.

Каслород- (,0²) это химически активный элемент таблицы менднлеева, является неметаллом и он же есть самым лёгкий элемент таблицы.

Для измерения содержания кислорода в воздухе нам потребуется ppm метр. Не будем путать измерение кислорода в воздухе и в крови человека.

В альвеолярном выдыхаемом парциальное давление кислорода равно примерно 100 мм ртутного столба, в то время как в венозной крови парциальное давление этого газа ниже и ровно 40 мм ртутного столба.

Поэтому кислород переносится из альвеол в артериальное русло, где процент содержания кислорода 18-20 об.% а в венозной крови он равен 12 об.%.

Тем не менее все эти выше приведенные данные очень зависят от начальных значений ppm кислорода в воздухе.

PPM метр это прибор, позволяющий оперативно провести измерения содержание газов в воздухе.

Обычно речь идёт о газовом анализаторе воздуха на содержание в нем кислорода – это промышленный прибор, проходящий своевременные поверки и контроль точности.

В ходе измерения определяется содержание молекул газов в единице объема воздуха, выражаемая миллионная доля искомого газа, чем собственно и является ppm мера.

Определение кислорода в быту.

Для бытового определения концентрации кислорода (О² ) в воздухе жилой зоны пользуются мониторами качества воздуха.

Мониторы качества воздуха – это приборы, обычно не большого размера, которые определяют качество воздуха по данным с датчиков, находящихся внутри прибора.

Так же такие приборы работают при наличии удаленных внешних датчиков параметров воздушной среды, которые работают по беспроводным протоколам систем умного дома.

Air Quality Detector (монитор качества воздуха )

Уровни содержания кислорода в воздухе в ppm

В чистом воздухе содержится 209800 ppm кислорода (О²).

Ниже мы приведем возможное содержание ppm o2 в воздухе и реакцию организма человека на его концентрацию.

219000 – 210000 – Повышенное содержание O². Наблюдается в чистейших районах мира.

Крайне благоприятно для человеческого организма.

Но нужно отметить, что резкий переход из зоны с низким кислородом в зону повышенного его содержания может негативно отразиться на самочувствие.

210000 – 205000 – Норма содержания кислорода в городах, установленная законодательством. Норма кислорода в воздухе, при которой человеческий организм чувствует себя оптимально.

205000 – 180000 – Недостаточный уровень концентрации кислорода. У человека может наблюдаться сонливость, головные боли и снижение активности, а длительное нахождение в такой атмосфере может вызвать серьезные проблемы со здоровьем.

180000 – 120000 – Человеческий организм не может находится в такой атмосфере.

При 160000 ppm кислорода наблюдается очень сильное головокружение, связанное с недостатком кислорода.

При 130000 ppm кислорода – потеря сознания, а при 120000 ppm – произойдут необратимые для организма изменения.

70000 ppm кислорода в атмосфере настолько мало, что приведет к незамедлительной смерти.

Переводим ppm проценты!

Все очень просто нужно после первых двух цифр поставить запятую.

Это касается содержания кислорода.

На примере: эталоном содержания воздуха считается 209800, что составляет 20,98%.

Кислород выдыхаемом воздухе.

Ничего удивительного в том что в выдыхаемом человеком воздухе содержание кислорода меньше чем в атмосферном ( выдыхаемом ).

Примерно на 15% содержание кислорода в выдыхаемом воздухе меньше чем во вдыхаемом.

А это значит что в замкнутом помещение содержание CO² постоянно поднимается.

При достижение некоторых велечин CO² (примерно 1000 ppm) начинаются головные боли и слабость -требуется проветривание помещения.

Измерение кислорода в крови человека.

Измерение кислорода в крови человека производится благодаря внешнему прибору, оксиметру.

Простейший прибор, доступен в домашних условиях.

Удобство прибора заключается в датчике, который одевается на палец и позволяе без забора крови определить уровень кислорода и ЧЧС.

От 100 до 98% считается хорошим уровнем O2

От 98 до 96% есть норма кислорода в крови.

Ниже 96% является поводом для проверки здоровья.

Ниже 92% является поводом для наблюдения в стационаре.

Оксипульсометры являются бытовыми приборами по контролю O2 и точность определения составляет 98%.

Современные мобильные телефоны оборудованные камерой с предустановкой приложения могут измерять уровень кислорода с погрешностью не более чем у оксипульсиметров.

Но такие приборы в разы дороже бытовых.