Дыхание углекислым газом польза и вред: Углекислый газ вред и польза

Углекислый газ вред и польза

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по влиянию CO2 на организм человека. В 60-ых годах учёная О. В. Елисеева в своей диссертации приводит детальное исследование, как влияет углекислый газ в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека, и пришла к выводу, что кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга. Согласно ее рекомендациям, содержание CO2 в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание CO2 должно быть около 0,05% (500 ррm).

Исследователи знают, что существует связь между концентрацией CO2 и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08%, т. е. 800 ррm. Хотя в современных офисах бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия CO2. Когда речь идёт о больном человеке, то порог чувствительности ещё увеличивается.

Основные изменения происходят, конечно же, в центральной нервной системе, и носят они при гиперкапнии фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких 2%, понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, также нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма, путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Что происходит при повышении концентрации CO2 в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO2 в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO2 + Н2O = Н2СО3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО3–. Кровь закисляется, что по-научному и называется ацидозом. Чем выше концентрация CO2 в воздухе, которым мы постоянно дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Когда начинается ацидоз, то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, — об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО3–. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т. ч. и угольная (Н2СО3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.

Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% CO2 (кислород был в норме — 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций — 0,3% CO2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го CO2 деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию CO2.

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное CO2) является длительное отрицательное последствие. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

В нашем выдохе, примерно 4,5% углекислого газа. А если создать прибор накапливающий CO2. А если начать на нём дышать. То получится прибор «мечта начальника концлагеря». При этом в удушающую камеру жертвы направляются сами, потому что на входе написано «здоровье» и обещание, что когда у вас CO2 в крови будет 6,5%, то получите обещанное. И не важно, что по пути вы будете получать отравления мелкими дозами, привыкните и подготовитесь. Подготовитесь к разочарованию, так как отметка 6,5 это не причина здоровья, а следствие совсем противоположного действия.

Кто-то может сказать: «Когда двигаются деревья, то они создают ветер». Нет, всё наоборот. Дыхание с лечебным сопротивлением и с пониженным содержанием кислорода (как в горах) становится редким и глубоким. Кислород начинает хорошо усваиваться, расщепляются токсины и шлаки, содержащие кислород, проявляется естественный анаэробный способ получения энергии в теле человека. Каждая клетка организма начинает оживать. В результате потребность в кислороде уменьшается, а углекислый газ, отчасти занимает место кислорода. Как балансный газ он создаст устойчивую среду в организме.

Именно такая идея описана в древних трактатах по дыханию, именно это доказал на практике доктор медицинских наук Стрелков Р. Б. и другие учёные детально показав эффективность гипоксической терапии (умеренное уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе). Именно такую задачу ставили В. Ф. Фролов и Е. Ф. Кустов, создавая дыхательный прибор ТДИ-01 для каждого человека на этой планете.

Тем не менее, несмотря на заявления Министерства Здравоохранения и видных научных деятелей страны продолжается выпуск и широкая реализация дыхательных приборов, работающих без внутреннего давления, как накопители CO2 под маркой «Самоздрав».

С середины 19 века содержание CO2 катастрофически растёт на 1,7% каждый год, что в конечном счёте может привести к выводу из равновесия систему Земля. И, похоже, производители «Самоздравов» поставили задачу ускорить приближение конца света. Перефразируя классика можно закончить словами:

Уж сколько раз твердили миру,
Что ложь гнусна, вредна; но только все не впрок,
И в сердце ложь всегда отыщет уголок.

Источник http://www.lotos-blagova.com/articles/polza-i-vred-uglekislogo-gaza/

Газированная вода – это напиток, любимый всеми поколениями, от малышей до бабушек. Колючие пузырьки углекислого газа в ней еще никого не оставили равнодушными. Но так ли безвредна газированная вода или ее употребление стоит ограничить?

Из чего состоит?

Состав газированной воды очень простой. Она содержит непосредственно воду и углекислый газ. Такой состав имеет простая газированная вода. Вред или польза будет от нее организму – это предмет непрекращающихся споров сторонников и противников правильного питания. Все зависит от того, какая вода в составе. Она бывает простой, минеральной или сладкой с добавлением красителей и ароматизаторов.

В зависимости от уровня насыщения углекислым газом вода бывает трех видов. Это слабогазированная, среднегазированная и сильногазированная вода. Уровень содержания углекислого газа в ней составляет от 0,2 до 0,4 процента соответственно.

Полезные свойства

Природная газированная вода известна человеку еще с древних времен. Изначально ее использовали только в качестве лечебного средства. Все желающие могли приехать к природному источнику, набрать воды и даже искупаться в ней. В XVIII веке вода начала разливаться в промышленных масштабах. Но поскольку такое предпринимательство оказалось невыгодным, так как жидкость быстро выдыхалась и теряла большую часть своих полезных свойств, было принято решение газировать ее искусственным путем.

Положительное влияние на организм может оказать только газированная минеральная вода. Вред или польза от этого продукта будет зависеть от количества и качества употребляемого напитка. В целом природная минеральная вода назначается врачом в лечебных целях. Не рекомендуется злоупотреблять этим напитком, несмотря на то, что он способствует выработке желудочного сока при пониженной кислотности, поддерживает щелочной баланс, активизирует работу ферментов, предотвращает вымывание кальция из организма.

Помимо природной газированной воды, полезными для организма могут быть и сладкие напитки на основе лекарственных трав («Тархун», «Байкал», «Саяны»).

Негативное влияние и противопоказания

Вода, которая искусственно стала газированной благодаря добавлению в нее углекислого газа, имеет синтетическое происхождение и никакой пищевой ценности в себе не несет. Особенно это касается сладких напитков.

Вред газированной воды на организм человека заключается в том, что углекислота, которая присутствует в составе этого продукта, вызывает метеоризм, отрыжку и вздутие кишечника.

Сладкие газированные напитки особенно вредны для человека. Они способствуют нарушению работы поджелудочной железы и печени, вызывают сбои в эндокринной системе, провоцируют развитие сахарного диабета и других серьезных заболеваний.

Газированная вода, вред или польза которой заключаются в ее составе, может либо восстановить и поддержать водно-солевой баланс, либо нарушить его.

Минеральная газированная вода

Полезные микро- и макроэлементы, а также минеральные соединения делают продукт полезным для организма. Следует отметить, что, кроме уровня газирования, такая вода бывает разной минерализации. Слабая и средняя «минералка» подходит для ежедневного употребления. Она не только прекрасно утолит жажду, но и насытит организм полезными соединениями. А вот газированная вода с высокой степенью минерализации предназначена для использования в лечебных целях. Употреблять ее нужно только в ограниченном количестве, поскольку содержание полезных элементов в ней достаточно велико для повседневного использования.

Газированная минеральная вода, вред или польза которой зависит от количества важных соединений в ней, безусловно, является более качественной, чем сладкие напитки. Но в каждом правиле есть исключения.

Сладкая газированная вода

Газированные напитки могут быть полезными. Все зависит от содержимого бутылки. Сладкая газированная вода, вред или польза которой являются предметом споров врачей, диетологов и производителей, может иметь в своем составе искусственные пищевые добавки или экстракты лекарственных трав.

«Дюшес» и «Тархун» содержат эстрагон, который является эффективным сосудосуживающим средством, улучшает работу пищеварительной системы и повышает аппетит. Газированная вода «Саяны» и «Байкал» имеет в своем составе экстракт растения левзея, который способствует снятию усталости, повышению активности мышц и нормализации нервной системы.

Помимо натуральных компонентов, в составе воды могут быть и вредные пищевые добавки: красители, консерванты, усилители вкуса. Такие газированные напитки могут вызвать привыкание, появление высыпаний и аллергических реакций, поражение слизистой оболочки желудка, повреждение эмали зубов.

Вред «шипучей» воды для ребенка

В последние годы диетологи и педиатры бьют тревогу. Родители все чаще стали покупать своим маленьким детям газированные напитки. Последствия от таких неразумных поступков налицо: количество мальчиков и девочек, страдающих ожирением, с каждым годом неуклонно растет. К чему может привести злоупотребление газировкой? Повышенная нервная возбудимость, проблемы с костной и эндокринной системами, плохие зубы. Все это лишь малая часть того, какой может быть вред сладкой газированной воды для организма.

Кроме детей, сладкую газировку следует исключить беременным женщинам и кормящим мамам, а также людям, которые ведут борьбу с лишним весом, заболеваниями органов желудочно-кишечного тракта, и аллергикам.

Газированная вода: вред или польза для похудения

Всем известно, что любая диета основана на достаточном потреблении жидкости, а именно чистой воды. В противном случае вес будет стоять на месте. Никакой пищевой и энергетической ценности газированная вода не несет. В ней не содержатся белки, жиры и углеводы, ее калорийность также равна нулю.

Способствовать похудению она будет точно так же, как и простая вода. Известно, что жидкость в желудке придает чувство сытости. Поэтому ее нужно пить обязательно тем, кто ведет активную борьбу с лишним весом. При этом вред газированной воды может проявляться в том, что она вызывает вздутие и метеоризм, то есть некоторый дискомфорт в кишечнике. Но если это не доставляет неудобств, то худеть можно с любой водой, и с газированной в том числе.

Следует отметить, что речь идет только о простой газированной воде, без пищевых добавок: подсластителей, консервантов, ароматизаторов, красителей. В противном случае вместо снижения веса можно заработать несколько дополнительных килограммов.

Подведение итогов

Сложно однозначно ответить на вопрос, что принесет организму газированная вода, вред или польза будет от ее употребления. Прежде всего, при выборе этого напитка следует обратить внимание на то, какое он имеет происхождение: природное или синтетическое. Натуральная минеральная вода содержит в своем составе полезные микроэлементы, которые способствуют оздоровлению организма. Газировка, особенно сладкая, полученная искусственным путем, не может быть полезной. От употребления напитков на ее основе следует ожидать только негативных последствий, ухудшения работы организма.

Источник http://fb.ru/article/202297/gazirovannaya-voda-vred-ili-polza-dlya-organizma

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по влиянию CO2 на организм человека. В 60-ых годах учёная О.В.Елисеева в своей диссертации привела детальное исследование, как влияет углекислый газ в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека и пришла к выводу, что кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга. Согласно ее рекомендациям, содержание CO2 в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание CO2 должно быть около 0,05% (500 ррm).

Специалисты знают, что существует прямая связь между концентрацией CO2 и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08% (т. е. 800 ррm). Хотя в современных офисах очень часто бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия CO2. Когда речь идёт о больном человеке, то порог его чувствительности ещё увеличивается.

Зависимость физиологических проявлений от содержания CO2 в воздухе приведена в таблице:

Основные изменения при вдыхании повышенных концентраций углекислого газа (гиперкапнии) происходят в центральной нервной системе, и носят они при этом фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких к 2% – понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Что именно происходит при повышении концентрации CO2 в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO2 в альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO2 + Н2O = Н2СО3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО3-. Кровь закисляется, что по-научному называется газовым ацидозом. Чем выше концентрация CO2 в воздухе, которым мы дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Когда начинается ацидоз, то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, – об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО3-. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т. ч. и угольная (Н2СО3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.

Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% CO2 (кислород был в норме – 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций – 0,3% CO2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го CO2 деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию повышенного уровня CO2.

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное CO2) являются длительные отрицательные последствия. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

Вывод – во избежание негативных последствий, содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе нужно обязательно контролировать. Для этой цели отлично подходит современный и надежный прибор – Детектор углекислого газа.

Источник http://alfaeco.su/o-vrede-uglekislogo-gaza-co2/

Диоксид углерода, Е290 – что это такое?

Диоксид углерода, также называемый углекислым газом, известен применяется в производстве продуктов питания как добавка E290. Химическая формула добавки E290 – CO2. Диоксид углерода при обычных условиях – это не имеющий запаха, бесцветный газ. Углекислый газ легко растворим в воде (1 литр CO2 в одном литре воды при температуре 15 °С) и образует при этом слабую кислоту.

Углекислый газ образуется в результате горения и биологического разложения (гниения) различных органических веществ, в процессе жизнедеятельности живых организмов (при гниении и разложении гумуса почв, при лесных пожарах, в результате сжигания нефтяных продуктов, газа и угля, в процессе дыхания растений, животных и человека. Организм человека, в котором диоксид углерода играет важнейшую роль, выделяет его в количестве, примерно равном 2,3 кг в сутки.

Углекислый газ относится к веществам, которые очень распространены в природе. Углекислота в колоссальных количествах присутствует в атмосфере и в минеральных источниках, значительное ее количество растворено в воде морей и океанов. В атмосфере нашей планеты концентрация углекислого газа примерно равна 0,04 %. Плотность диоксида углерода в полтора раза превышает плотность воздуха. Данное вещество является одним из так называемых парниковых газов, и его накопление в атмосфере – одна из причин ускорения глобального потепления. Диоксид углерода также входит в состав атмосферы нескольких планет нашей Солнечной системы: например, Марса и Венеры, и составляет значительную ее часть.

В промышленных количествах углекислый газ получают из дымовых газов или в процессе разложения минеральных карбонатов (доломита и известняка), а также как побочный продукт спиртового брожения. Полученную смесь газов подвергают разделению, очистке и получают конечный продукт – чистый диоксид углерода. Также существует способ получения E290 при производстве чистого кислорода, аргона и азота на установках для разделения воздуха.

Диоксид углерода, E290 – влияние на организм, вред или польза?

Углекислый газ нетоксичен и не опасен для здоровья. Необходимо помнить, что диоксид углерода ускоряет всасывание в слизистую оболочку желудка различных веществ, и может служить причиной быстрого опьянения при употреблении алкогольных напитков, его содержащих. Газированные диоксидом углерода напитки представляют собой фактически разбавленный раствор слабой угольной кислоты, поэтому активное употребление напитков, содержащих добавку Е290, противопоказано людям, имеющим медицинские проблемы с желудком и желудочно-кишечным трактом (гастриты, язвы и т.п.).

Пищевая добавка Е290, углекислый газ – применение в продуктах питания

При производстве пищевых продуктов добавка Е290 находит применение в роли газа для насыщения напитков, консерванта, антиоксиданта, регулятора кислотности и защитного газа. Диоксид углерода повсеместно используется при производстве безалкогольных и алкогольных газированных напитков. Угольная кислота, которая образуется при растворении CO2 в воде, проявляет антимикробные и обеззараживающие свойства.

В кондитерском и хлебопекарном производстве добавка Е290 находит применение в качестве разрыхлителя, придавая объем кондитерским и хлебобулочным изделиям. Также диоксид углерода широко используется в виноделии, где он выполняет функцию регулятора брожения. Углекислый газ используется как защитный газ при хранении различных пищевых продуктов.

Источник http://is-it-good.info/additives/e290-dioksid-ugleroda

Польза углекислого газа для организма. Как он влияет на наши органы?

Большинство людей считает, что углекислый газ вреден. Это и неудивительно, ведь о негативных свойствах CO₂ нам рассказывали еще в школе на уроках биологии и химии. Представляя углекислый газ исключительно как вредное вещество, учителя обычно умалчивали о его положительной роли внутри нашего организма.

Она между тем велика, ведь углекислый газ, или двуокись углерода, – это важный участник процесса дыхания. Как углекислый газ действует на наш организм и чем он полезен?

Когда мы делаем вдох, наши легкие наполняются кислородом, при этом в нижней части органа – альвеолах – образуется углекислый газ. В этот момент происходит обмен: кислород переходит в кровь, а углекислый газ выделяется из нее. И мы выдыхаем.

Повторяющееся около 15-20 раз за минуту дыхание запускает всю жизнедеятельность организма,
а образующийся при этом углекислый газ влияет сразу на множество жизненно важных функций. Чем же полезен углекислый газ для человека?

CO_² регулирует возбудимость нервных клеток, влияет на проницаемость клеточных мембран и активность ферментов, стабилизирует интенсивность продукции гормонов и степень их эффективности, участвует
в процессе связывания белками ионов кальция и железа.

Помимо этого углекислый газ – конечный продукт метаболизма. Выдыхая мы удаляем ненужные компоненты, возникшие во время обмена веществ и очищаем свой организм. Процесс обмена веществ при этом непрерывен, поэтому удалять конечные продукты нам необходимо постоянно.

Важно не только наличие, но и количество CO_² в организме. Нормальный уровень содержания – 6-6,5%. Этого достаточно для того, чтобы все «механизмы» в организме работали правильно, а вы чувствовали себя хорошо.

Недостаток же или избыток углекислого газа в организме приводит к двум состояниям: гипокапнии
и гиперкапнии.

Гипокапния — это нехватка углекислого газа в крови. Возникает при глубоком учащенном дыхании, когда организм выделяет слишком большое количество углекислого газа. Например, после интенсивных занятий спортом. Гипокапния может привести к легкому головокружению или потере сознания.

Гиперкапния — это переизбыток углекислого газа в крови. Возникает в помещениях с плохой вентиляцией. Если концентрация CO₂ в помещении будет превышать норму, то его уровень в организме также станет выше.

Из-за этого может заболеть голова, появиться тошнота и сонливость. Особенно часто гиперкапния возникает зимой у офисных работников, а также в больших очередях. Например, на почте или в поликлинике.

Переизбыток углекислого газа может возникнуть и в экстремальных ситуациях, например при задержке дыхания под водой.

Подробнее о последствиях гиперкапнии и способах борьбы с ней мы расскажем в одной из следующих статей. Сегодня же остановимся на гипокапнии и ее лечении.

Как уже говорилось выше, углекислый газ влияет на многие процессы в нашем организме, поэтому так важно, чтобы его уровень держался в пределах нормы. А привести содержание CO_² в норму поможет один из видов дыхательной гимнастики.

Но подобные фразы выглядят не очень убедительно, особенно, когда мы хотим решить какую-то конкретную проблему или избавиться от определенной болезни. Давайте же разберемся, как помогает углекислый газ
и дыхательная гимнастика в конкретных случаях.

Начнем с того, что в процессе занятий на тренажере или стандартных дыхательных практик, кровь человека насыщается углекислым газом, кровоснабжение всех органов улучшается, вследствие чего и появляется положительный эффект.

Организм начинает лечить себя изнутри, оказывая разное воздействие на разные группы органов. Например, улучшение кровоснабжения и повышение уровня CO_² приводит к нормализации тонуса гладкой мускулатуры желудка и кишечника. Это положительно сказывается на работе кишечника, восстанавливает его основные функции и помогает в борьбе с различными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

Углекислый газ положительно сказывается и на проницаемости мембран, что нормализует возбудимость нервных клеток. Это помогает легче переносить стрессы, избегать нервного перевозбуждения и, как следствие, избавляет от бессонницы и мигрени.

Помогает CO₂ и при аллергии: углекислый газ снижает вязкость цитоплазмы, которая заполняет клетки. Это положительно влияет на обмен веществ и повышает активность защитных систем организма.

Активизируются защитные системы и в борьбе с вирусными заболеваниями. Регулярные занятия дыхательной гимнастикой помогают избежать ОРВИ и ОРЗ  за счет повышения местного иммунитета.

Помогает углекислый газ при бронхите и астме: он снижает спазм сосудов, что позволяет избавиться от мокроты и слизи в бронхах, а соответственно и самой болезни.

За счет нормализации просвета сосудов идут на поправку и больные гипотонией. Занятия дыхательной гимнастикой помогают им постепенно справиться с низким артериальным давлением.

Несмотря на все положительные изменения, возникающие в нашем организме при нормализации уровня углекислого газа, он не является панацеей от всех болезней. Это скорее помощь, которую вы оказываете своему организму, занимаясь дыхательной гимнастикой.

Поверьте, после нескольких месяцев занятий, организм обязательно отблагодарит вас хорошим самочувствием. Прежде чем начать занятия, обязательно проверьте уровень CO₂ в организме и убедитесь, что дыхательная гимнастика или тренажер «Самоздрав» помогут при вашем заболевании.

А чтобы не пропустить материал о гиперкапнии и получать наши новые статьи на почту, подпишитесь на наш блог. Будем присылать материалы раз в неделю.

Влияние углекислого газа на дыхание в изолирующих средствах индивидуальной защиты

А.С.Голик, д.т.н., проф., СНПО «Горноспасатель»;
А.Ф.Син, к.т.н., ЦШ ВГСЧ; В.Р.Дингес, к.т.н., ОБР ВГСЧ

Успешные исследования подводных акваторий, космоса и воздушного пространства, использование регенеративных изолирующих аппаратов горноспасателями и шахтерами — напрямую зависят от содержания газового состава внутри помещения или дыхательного аппарата. Практика постоянного применения таких аппаратов обуславливает необходимость изучения влияния углекислого газа (CO2) на организм человека в сочетании с другими газами, например — с кислородом.

Представлению о физиологической роли СО2 в большей мере способствуют достижения в вопросах физиологии и биохимии клетки. Появилось новое понятие «внешняя среда» и «внутренняя среда», что имеет прямое отношение к рассматриваемому вопросу. Всем известно, что дыхание — это важнейшая потребность нашего организма в процессе его жизнеобеспечения. Процесс и функции дыхания очень тесно связаны со многими процессами нашего организма: с состоянием нервной системы, функцией кровообращения, обмена веществ и температуры тела и т.д.

В дыхании можно условно выделить внешнее дыхание (легочное — газообмен между атмосферой и клетками) и внутреннее — тканевое дыхание (окислительные процессы в клетках). Происходит постоянный газообмен между клетками нашего организма и атмосферой, который осуществляется через кровь и легочную ткань. Легочная ткань представляет собой образно «вторую кожу», которая защищает клетки от вредного, токсического действия кислорода. Воздух, содержащийся в легких, можно представить индивидуальной атмосферой в миниатюре. И основное ее отличие от окружающей атмосферы состоит в содержании углекислого газа. Разница в концентрации углекислого газа в альвеолах и в атмосфере — почти в 200 раз.

Содержание CO2 в атмосфере находится в пределах 0.03%, а в альвеолах легких — 5.7%. В непосредственной близости находятся как бы две разные атмосферы: одна внутри организма, другая снаружи. Причем они не смешиваются, усредняя газовый состав, а наоборот, организм старается поддерживать постоянство своей внутренней атмосферы. В легких происходит обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью. При этом концентрация кислорода и углекислого газа в них различна. Газообмен происходит вследствие выравнивания этих концентраций, путем пассивной диффузии. Причем способность к продвижению через границу альвеола — капилляр (диффузионная способность), у углекислого газа выше, чем у кислорода в 25-30 раз. Диффузия газов в организме — это непрерывный процесс. Даже при остановке внешнего дыхания (например, при нырянии), прекратить газообмен в альвеолах произвольным усилием человека невозможно. В обычных условиях организмом используется лишь часть кислорода, поступающего в легкие. Во вдыхаемом воздухе содержание кислорода составляет 21%, CO2 — 0.3%, а в выдыхаемом, соответственно — 16% и 4.5%. В полости альвеол содержание кислорода 14%, а углекислого газа на уровне 5.5-6%. При гипоксической терапии на аппаратах гипоксикаторах возможно снижение кислорода до 10-12%. Это свидетельствует о том, что в нормальных условиях содержание кислорода в атмосфере и крови человека достаточное и с определенным «запасом прочности» [2] обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Альвеолы легких покрыты густой сетью капилляров, в которые поступает кислород. По кровеносному руслу он доставляется к органам и тканям эритроцитами. Для этого в нем имеется специальный белок-гемоглобин. В сосудах легких к гемоглобину присоединяются молекулы кислорода. К каждой молекуле гемоглобина присоединяется 4 молекулы кислорода, образуя оксигемоглобин. В таком связанном виде кислород транспортируется по сосудам в клетки. Проходя через сердце, насыщенная кислородом кровь растекается по всему организму, но отделение кислорода от гемоглобина происходит только в мельчайших сосудах — в капиллярах. Содержание CO2 напрямую влияет на процесс отделения кислорода от гемоглобина. Если углекислого газа мало, то, несмотря на высокое содержание кислорода в крови, клетки «голодают», испытывают дефицит кислорода. В клетках развивается состояние гипоксии. И чем меньше углекислого газа, тем хуже кислород отделяется от гемоглобина и меньше кислорода поступает в клетки. Если очень активно и глубоко подышать, то можно впасть в обморочное состояние или почувствовать головокружение. Это связано с тем, что при усиленном дыхании снижается содержание CO2 в крови, вследствие этого ухудшается отделение кислорода от гемоглобина и снижается его поступление в клетки. По образному выражению F. Mischer (1893 г.) «Над кислородным снабжением организма углекислый газ простирает свои охраняющие крылья».

Итак, углекислый газ — первый фактор, влияющий на поступление кислорода из крови в клетки. Вторым фактором является проницаемость мембраны эритроцита. В мембране эритроцитов, при определенных ситуациях, возникают сквозные поры, через которые кислород выходит из эритроцита. Физики установили, что после выхода эритроцита из капилляров легких в кровеносное русло проницаемость его мембраны уменьшается в 104 раз. Для того, чтобы эти поры открылись, необходимо создать определенное давление на эритроцит.

Оказалось, что проницаемость мембраны зависит от напряженности электрического поля в оболочке эритроцита. При сильном сжатии, плотном контакте стенок эритроцита и капилляра, напряженность поля снижается, и проницаемость мембраны увеличивается. Открывается необходимое количество пор, через которые эритроцит выпускает порцию кислорода. На его место к гемоглобину присоединяются молекулы CO2 и эритроциты направляются к легким, чтобы отдать его альвеолам и взять новую порцию кислорода.

При переходе CO2 из тканей в кровь происходит ее гидратация, а при переходе CO2 из крови в альвеолярный воздух — дегидратация Н2СО3. Обе реакции гидратации и дегидратации протекают медленно. Установлено, что значительное ускорение этих реакций происходит благодаря фермен-

ту, названному угольной ангидразой или карбоангидразой, которая находится в эритроцитах. Углекислый газ в организме человека образуется как конечный продукт обмена веществ. Проходя через стенку тканевых капилляров, она частично растворяется в плазме крови. Большая ее часть находится в химически связанном виде с различными основаниями, образуя бикарбонаты: в плазме — №НС03, а в эритроцитах — КНС03. В костях CO2 находится в виде карбоната кальция.

Углекислый газ играет важную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса в организме. Важнейшим условием нормального функционирования организма является постоянство активной реакции крови и тканевых жидкостей, что напрямую связано с тканевым дыханием.

В процессе обмена веществ существуют два понятия: аэробный процесс и анаэробный. Под аэробным процессом понимают обмен веществ в организме, связанный с использованием кислорода, его еще называют аэробный метаболизм. Если химические реакции протекают без участия кислорода, то такие процессы считают анаэробными (без-кислородными). Естественной моделью изучения резервов организма является спортивная деятельность. Об абсолютных и даже относительных величинах резервных возможностей человека известно еще очень мало. Предполагается, что человек в условиях повседневной жизни выполняет работу в пределах до 35% от своих абсолютных возможностей. Эта работа выполняется свободно, без затрат волевых усилий. При работе в диапазоне 35-50% возможностей требуются волевые усилия и такая работа приводит к утомлению. Выше 65% абсолютных возможностей лежит «порог мобилизации». За пределами этой границы остаются только автономно охраняемые резервы организма, использование которых невозможно при помощи волевого усилия. Аэробные процессы являются основными, ведущими, а анаэробные — вспомогательными или резервными. Анаэробные процессы почти постоянно сопровождают аэробные. Например, при усиленной физической нагрузке и большом поступлении кислорода в организм, помимо аэробного способа расщепления глюкозы, обязательно включается анаэробный. Если при интенсивной работе скелетных мышц аэробные процессы усиливаются в десятки раз, то анаэробные процессы усиливаются в сотни раз. Это природный, стратегический резерв организма. В начале своего жизненного пути человек вообще не нуждается в кислороде и, как показали исследования, устойчивость новорожденных к дефициту кислорода в 8-10 раз выше, чем у взрослых. Анаэробные процессы заложены как бы в памяти организма и, при необходимости, способны включаться в экстремальных случаях. Определенная концентрация СО2 в клетках является абсолютно необходимым условием нормального протекания всех биохимических процессов. Например, снижение СО2 в легких при углубленном дыхании сдвигает рН в щелочную сторону, что изменяет активность ферментов и витаминов. Это изменение активности регуляторов обмена веществ нарушает нормальное протекание обменных процессов и ведет к гибели клеток. Снижение концентрации углекислого газа в легких (гипо-капния) вызывает защитные реакции организма — спазм бронхов и сосудов, что уменьшает кровоток и вызывает гипоксию тканей. Кислородное голодание тканей, достигнув угрожающей организму степени, вызывает у некоторых индивидуумов повышение артериального давления (гипертонию). Гиперкап-ния (умеренное повышение углекислого газа во вдыхаемой смеси) естественно возбуждает все гиперкапнические хемо-рецепторы и дыхательный центр, что вызывает ответное усиление вентиляции легких, снижение тонуса гладкой мускулатуры бронхов и сосудов. Постепенным, медленным повышением уровня гиперкапнии удается добиться повышения устойчивости хеморецеп-торов и нейронов дыхательного центра

к гиперкапническому стимулу, что повышает устойчивость дыхательной системы при физических нагрузках, активизирует метаболические процессы в организме. Кроме того, углекислый газ значительно тормозит реакции образования активных форм кислорода (свободных радикалов), защищая, таким образом, клетки от разрушения. К сожалению, реакции анаэробного типа приводят к кислородному долгу и накоплению в тканях недоокисленных продуктов распада (например, молочной и пи-ровиноградной кислот), что вызывает болевую реакцию в мышцах, предопределяя, тем самым, кратковременность использования организмом механизма «второго дыхания». Постепенно использование анаэробного типа дыхания приводит к изменениям во внутренней среде, что в конечном итоге повышает устойчивость организма к действию этих неблагоприятных изменений.

Оценка влияния CO2, добавляемого к вдыхаемой газовой смеси, на потребление кислорода при острой гипоксии имеет парадоксальные результаты. По логике при кислородном дефиците увеличение CO2 в дыхательной смеси должно усугубить действие гипоксии и ухудшить и без того тяжелое состояние организма. В действительности все оказалось наоборот, и добавление углекислого газа к бедной кислородом дыхательной смеси только улучшае самочувствие человека. То же происходит и при высоком содержании кислорода в дыхательной смеси. Так, при проведении испытаний нового регенеративного самоспасателя в Кузбасссе было установлено, что за 2 часа 50 минут дыхания в самоспасателе содержание CO2 в выдыхаемом воздухе в последние 50 минут составляло 4.1-6.5%, кислорода 32-50 %. И, хотя артериальное давление и частота пульса у респи-раторщика Д.В. Емельянова повысились со 120/70 (PS = 70 мин-1) до 140/90 (PS = 100 мин-1), он абсолютно не чувствовал какого-либо дискомфорта или напряжения при дыхании (табл. 1).

При повторных испытаниях аппарата ситуация повторилась. Здесь уже 1 час 40 минут испытатель ( респира-торщик В.М. Татауров, 1961 г. рожд.) дышал смесью с повышенным содержанием CO2. Также отмечено незначительное повышение артериального давления со 120/85 (PS = 80 мин-1) до 130/90 (PS = 108 мин-1), и также не наблюдалось какого-либо дискомфорта при дыхании (табл. 2).

В процессе испытаний оба испытателя передвигались по горизонтальной поверхности со скоростью 5-6 км/ч.

Ранее в лаборатории известного физиолога М.Е. Маршака проводились исследования влияния гипер- и гипокап-нии на скорость вымывания азота из организма человека (Л.И. Ардашнико-ва, 1948 г. рожд.).

Регистрировалась динамика изменения количества выделяемого азота в разные отрезки времени после переключения на дыхание чистым кислородом или смесью кислорода и углекислого газа. В табл. 3 приводятся данные о выделении азота при

дыхании чистым кислородом и его смесью с 3-5% CO2 [4].

Данные табл. 3 показывают, что при вдыхании газовой смеси кислорода и 3-5% углекислого газа скорость выделения азота из организма человека уменьшается. И наоборот — после прекращения дыхания газовой смесью скорость выделения азота увеличивается. При гипоксии происходит понижение кислорода в артериальной крови, которое вызывает усиленное дыхание и вымывание CO2 из организма. Возникает гипокапния, которая, в свою очередь, предполагает повышенную потребность в кислороде. Добавление СО2 к бедной кислородом газовой смеси ликвидирует гипокап-нию и потребность в кислороде снижается, при этом улучшается снабжение кислородом головного мозга и сердца за счет уменьшения снабжения кислородом скелетных мышц.

Проблема в том, что эти исследования проводились при нормальном дыхании человека без использования каких-либо средств индивидуальной защиты органов дыхания. Современные изолирующие самоспасатели типа ШСС-1Т и ШСС-1У, применяемые в горнорудной промышленности, работают на химически связанном кислороде и имеют на вдохе концентрацию чистого кислорода 80-100%. Техническими условиями эксплуатации данных самоспасателей предусмотрено иметь на вдохе содержание CO2 не более 1%. Отсутствие влажности и высокая температура почти чистого кислорода на вдохе создают дискомфорт при дыхании, который выражается чувством жжения и першения в горле уже через 30-40 минут.

На наш взгляд, добавление углекислого газа в дыхательную смесь должно решить проблему комфортности дыхания в изолирующих СИЗ. Для этого необходимо провести медицинские исследования по установлению границ содержания CO2 в дыхательной смеси и времени, в течение которого можно дышать этой смесью без особого вреда для организма человека.

ЛИТЕРАТУРА:

1.    ГОСТ Р 12.4.220-2001 «Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Аппараты изолирующие автономные с химически связанным кислородом (самоспасатели )», -М.: Госстандарт России.
2.    Зинатулин С.Н. Как я жил без кислорода. -Новосибирск: ООО «Динамика» 2005, с. 28.
3.    Правила безопасности в угольных шахтах. -М 2003 г.
4.    Маршак М.Е. Физиологическое значение углекислоты. -М.: «Медицина»-1969, с. 122
5.    Протоколы испытаний регенеративного изолирующего самоспасателя., -Кемерово, 2006 г.

Журнал «Горная Промышленность» №3 2006

УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ ИКАРБОКСОТЕРАПИЯ | МОРШИНКУРОРТ

ЛЕЧЕНИЕ

УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

Ванна «сухая» углекислая

Это лечебная процедура, при которой на пациента оказывает влияние углекислый газ СО2 (диоксид углерода) для медицинских целей, который подают в специальный полиэтиленовый мешок. «Сухой» такая ванна называется потому, что процедура проводится без участия воды. Эта ванна, в отличие от водных ванн, имеет более мягкое воздействие, поскольку в ней исключается гидростатическое и температурную нагрузку воды на организм пациента. Преимущество данной ванны еще и в том, что она практически не имеет побочных эффектов и его можно назначать пожилым людям и лицам с ослабленным здоровьем.

Действие. В человеческом теле обмен кислорода и углекислого газа между тканями происходит по принципу бартера. Здоровый организм отдает из своих тканей углекислый газ и получает кислород. Если же из-за различных заболеваний в тканях недостаточно углекислого газа, то и кислород не может быть усвоен в должном объеме. Это приводит к развитию гипоксии и ухудшения общего состояния. Под действием углекислого газа повышается скорость доставки кислорода, активных компонентов крови к органам и ускорения процессов удаления побочных продуктов обмена веществ. Углекислый газ СО2 вызывает расширение капиллярных, артериальных и венозных сосудов, даже тех, которые постоянно находятся в спазмированная состоянии. Это способствует снижению давления крови и перемещению крови под кожу с других частей тела. Также СО2 виклика¬е сдвиги в гемодинамике: усиливает систолу, по¬довжуе диастолу, замедляет сердечный ритм, увеличивает скорость кровотока и количество циркулюю¬чои крови, нормализует артериальное давление. Под действием углекислого газа снижается рН крови (проходит ощелачивания крови). Благодаря этим процедурам дыхания пациента становится более редким и глубоким. Углекислый газ стимулирует дифференциацию клеток костного мозга, приводит к активизации гемопоэза и клеточного иммуногенеза, активирует факторы противосвертывающей системы крови. Также СО2 активирует репаративной регенерации тканей в очаге воспаления, стимулирует функцию эндокринных желез, в том числе половых.

Лечебные эффекты: гипотензивные, кардиотонические, метаболические, репаративные-регенеративные, тренировочные, тонизирующие, антиспастические, противовоспалительные, десенсибилизирующие, обезболивающие, противоотечные, седативные.

Показания для назначения:
1.Заболевания сердечно-сосудистой системы — ИБС, стенокардия ФК I-II без нарушений сердечного ритма, гипертоническая болезнь I ст. без осложнений, нейроциркуляторная дистония, постинфарктный (1-3 мес.) кардиосклероз, облитерирующие заболевания периферических артерий.
2.Заболевания органов пищеварения — функциональная диспепсия, язвенная болезнь, дисфункция желчевыводящих путей.
3.Болезни центральной нервной системы — функциональные расстройства (неврастения, сексуальный невроз, вегетативный невроз), бессонница, церебральный атеросклероз, мигрень.
4.Хронични воспалительные заболевания женских половых органов (аднексит, сальпингоофорит), климакс.
5.Ендокринни заболевания — сахарный диабет компенсирован легкого протекания, ожирение I в., Подагра в стадии ремиссии.
6.Хворобы кожи — псориаз, экзема, дерматиты, алопеция, незаживающие раны и язвы, профилактика целлюлита.
7.Захворювання органов дыхания — хронический бронхит, эмфизема легких, пневмосклероз, бронхиальная астма в стадии ремиссии.
8.Варикозне расширение вен нижних конечностей.
9.Лимфостаз.
10.Реабилитация после получения травмы.
11.Пидвищення работоспособности организма, нормализация иммунитета, профилактика старения.

Техника отпуска процедур. Пациент раздевается до нижнего белья и ложится на кушетку. Медицинская сестра надевает на него специальный полиэтиленовый мешок, который фиксирует в области талии или шеи специальным уплотнителем. Через сопло аппарата медицинская сестра подает в мешок углекислый газ СО2 температуры 360С (в течение нескольких минут). По истечении времени продолжительности процедуры углекислый газ отстраняется от мешка с помощью вытяжки. Медицинская сестра снимает фиксатор, освобождает пациента от мешка. Во время приема процедуры пациент может вспотеть, в таком случае он вытирается полотенцем и одевается.

Назначают «Сухие» углекислые ванны или полуванны при температуре углекислого газа 36-370 С; продолжительностью процедуры: первая — 15 мин., затем каждой процедуры время увеличивается на 5 мин. до 30 мин., все остальные по 30 мин .; при ежедневном приеме: первая — 5 мин., затем каждой процедуры время увеличивается на 5 мин. до 15 мин., все остальные по 15 мин .; ежедневно, через день, 2 дня подряд с днем перерыва; на курс лечения 10-12 процедур, с профилактической целью — 5-6 процедур.

Инъекции углекислого газа СО2
или пневмопунктура, или карбокситерапия

Лечебное применение подкожных инъекций углекислого газа СО2. Пневмопунктура является рефлекторным методом и основными зонами воздействия являются гипералгични зоны Захарьина-Геда, триггерные точки (ТrРs), миофибралгични зоны, точки акупунктуры.

Действие. Когда человеку вводится углекислый газ, он очень быстро впитывается, поэтому эффект проявляется сразу. Процедура прекрасно устраняет застойные явления, связанные с нарушением крово- и лимфотока, усиливает обмен веществ, повышает умственную работоспособность, снижает возбудимость нервной системы, стимулирует моторику органов желудочно-кишечного тракта. Под влиянием углекислого газа расширяются кровеносные сосуды, насыщаются кислородом ткани, ослабляется болевой синдром, устраняются функциональные изменения опорно-двигательного аппарата. При введении СО2 под кожу происходит искусственное усиление так называемого кислородного голодания. Доказано, что при стимуляции углекислым газом повышается концентрация кислорода в тканях более чем в 3 раза. Этот метод активно применяют в лечении псориаза. Углекислый газ поглощается в течение 5-10 минут и выводится из организма с помощью легких и почек, но лечебный эффект сохраняется до 20 дней.
Для достижения максимального эффекта от каброкситерапии необходимо несколько сеансов. Их количество и график процедур определяет врач. При лечении эффект наступает чаще всего в период от одного до трех недель, а продолжается от нескольких месяцев до года.
Метод каброкситерапиы не влечет к осложнениям. Есть перечень противопоказаний, но он невелик.

Показания к применению:
1. Болезни сердечно-сосудистой системы — гипертоническая болезнь I-II ст., Ишемическая болезнь сердца со стабильным течением, вегетососудистая дистония.
2. Болезни желудочно-кишечного тракта — язвенная болезнь, гепатиты, холециститы, панкреатиты, энтероколит вне стадии обострения.
3. Заболевания опорно-двигательного аппарата — артрит, артроз, боль в суставах и мышцах; остеохондроз позвоночника, включая стадии протрузии и грыжи дисков; миалгии, миозиты, растяжения связочного аппарата.
4. Болезни периферической нервной системы — вазоневрозы, головная боль, в частности мигрень нарушение сна, его качества и продолжительности; невриты, радикулит болезнь Меньера.
5. Болезни сосудов — синдром или болезнь Рейно; диабетическая ангиопатия; облитерирующий атеросклероз.
6. Хронические заболевания мочеполовой системы — пиелонефрит; воспалительные заболевания матки и ее придатков; простатит, эректильная дисфункция.
7. Хронические заболевания ЛОР-органов — гайморит, ринит.
8. Болезни кожи — псориаз, алопеция, рубцы после акне.
9. Ишемическая болезнь нижних конечностей; лимфатические отеки.
10. Лечение послеоперационных контрактур, келоидных рубцов.

Методика отпуска процедур.Манипуляцию проводят, в зависимости от участка влияния, в положении лежа на спине или на животе. Пациент освобождает от одежды область воздействия, врач проводит дезинфекцию кожи 700 этиловым спиртом в зоне введения углекислого газа. Газ вводят подкожно с помощью тонкой инъекционной иглы. При введении углекислого газа в жировую ткань или в мышцу у пациента может возникать боль. Во время процедуры может возникнуть ощущение давления или покалывание в зоне введения, дискомфорт продолжается до 5 минут. Возможно появление легкой припухлости и покраснение, подкожная крепитация (характерное потрескивание) в месте введения. В 2% случаев остается небольших размеров кровоизлияние в месте инъекции. Сеанс длится от 15 до 30 минут.

Меры предосторожности:
— в течение 6 часов после процедуры не смачивать зону укола;
— не стоит в этот день посещать сауну, принимать горячие ванны, употреблять алкоголь, переохлаждаться.

Назначают инъекции углекислого газа СО2 подкожно местно или рефлекторно-сегментарное; доза углекислого газа за одну процедуру до 200 мл, разовая доза составляет 25-50 мл в одной инъекции; за одну процедуру в среднем влияют на 6-10 точек; ежедневно или через день на курс лечения 5-10 процедур; повторный курс через 3 мес.

Углекислый газ: вред или польза?

СО2 используется во многих сферах. Но, пожалуй, наиболее востребован углекислый газ в пищевой промышленности и кулинарии.

 

Углекислый газ образуется в дрожжевом тесте под влиянием брожения. Именно его пузырьки разрыхляют тесто, делая его воздушным и увеличивая его объём.

 

С помощью углекислого газа делают различные освежающие напитки: квас, минеральную воду и другие любимые детьми и взрослыми газировки. Эти напитки пользуются популярностью у миллионов потребителей во всём мире во многом из-за игристых пузырьков, которые так забавно лопаются в бокале и так приятно «колют» в носу.

 

 

Может ли углекислый газ, содержащийся в газированных напитках, способствовать гиперкапнии или нанести любой другой вред здоровому организму? Конечно, нет!

 

Во-первых, углекислый газ, который используется при приготовлении газированных напитков, специально подготовлен для применения в пищевой промышленности. В тех количествах, в которых он содержится в газировках, он абсолютно безвреден для организма здоровых людей.

 

Во-вторых, большая часть углекислого газа улетучивается сразу после откупоривания бутылки. Оставшиеся пузырьки «испаряются» в процессе питья, оставляя после себя лишь характерное шипение. В итоге в организм попадает ничтожно малое количество углекислого газа.

 

«Тогда почему врачи порой запрещают пить газированные напитки?» — спросите вы. По мнению кандидата медицинских наук, врача-гастроэнтеролога Алёны Александровны Тяжевой, это связано с тем, что существует ряд заболеваний желудочно-кишечного тракта, при которых предписывается специальная строгая диета. В список противопоказаний попадают не только напитки, содержащие газ, но и многие продукты питания. Здоровый же человек без проблем может включить в свой рацион умеренное количество газированных напитков и время от времени позволять себе стаканчик той же колы.

 

Вывод: Углекислый газ необходим для поддержания жизни как планеты, так и отдельно взятого организма. СО2 влияет на климат, являясь своеобразным одеялом. Без него невозможен метаболизм: с углекислым газом из организма выходят продукты обмена. А ещё это незаменимый компонент любимых всеми газированных напитков. Именно углекислый газ создаёт игривые пузырьки, щекочущие в носу. При этом для здорового человека он абсолютно безопасен.

образование, транспорт кровью, влияние на здоровье

Содержание страницы

Вступление

Из курса биологии (анатомии) школьной программы известно, что наш организм дышит кислородом (O₂). Однако на уроках не рассматривается вопрос о том, какое значение имеет углекислый газ в крови для нашего здоровья? Многие не знают, что CO₂ влияет на здоровье всех органов человека и регулирует биохимические процессы, протекающие в организме.

Дыхание

При изучении дыхания и образования диоксида углерода в теле человека иногда путают углекислый и угарный газы между собой. Угарный газ имеет химическую формулу CO и совершенно другие свойства.

Оксид углерода (CO), это ядовитое вещество, которое при попадании через легкие в кровь даже в минимальном количестве опасно для жизни и здоровья.

Дыхание происходит следующим образом — человек сначала выдыхает углекислоту, а потом вдыхает кислород:

• В результате биохимических процессов при расщеплении жиров и белков в клетках происходит процесс образования углекислого газа в организме человека. Этот газ выделяется из клеток в капилляры, а затем поступает в кровь. При накоплении крови газом нервная система подает сигнал в мозг о выделении излишков двуокиси углерода за пределы нашего тела. Красные кровяные тельца (эритроциты) транспортируют молекулы углекислоты в виде химических соединений бикарбонатов и связанных с гемоглобином к альвеолам легких.
• В альвеолах происходит обмен молекул углекислого газа на молекулы O2, которые распространяются по всему организму. Эритроциты переносят молекулы кислорода к органам и тканям, связывая его с гемоглобином, а взамен опять забирают продукт жизнедеятельности этих клеток – CO₂.

Процесс газообмена.

Доказанным фактом считается то, что углекислота, это основатель дыхательных процессов, а не кислород, как считалось ранее. Двуокись углерода является необходимым газом для дыхания человека наравне с O₂.

Газообмен в альвеолах

При выдохе человек выдыхает не только CO₂, из легких уходит также избыточный O₂. Рефлекс дыхания разделяется в 2 этапа:

1. При выдыхании происходит снижение давления в легких, купол диафрагмы поднимается, легкие сжимаются, концентрация CO₂ в крови повышается. Кровь движется по венам и окрашивается темный, почти черный цвет.
2. За выдохом идет вдох. При вдохе грудная клетка расширяется, диафрагма опускается. Осуществляется отдача от гемоглобина через альвеолы в легкие и выброс в атмосферу диоксида углерода. Там же в альвеолах происходит прием гемоглобином молекулы O₂. Кровь переходит на следующий круг и движется по артериям. Она окрашивается в ярко-розовый цвет.

Нормальный здоровый человек дышит ровно и регулярно. Учащенное дыхание или с задержкой, если это не вызвано большими физическими или психологическими нагрузками, считается сигналом о серьезных заболеваниях организма.

Транспорт кровью и связь с кислородом.

Существует два круга кровообращения в организме: большой артериальный и малый венозный. По большому кругу транспортируется артериальная кровь, насыщенная кислородом. По малому кругу движется венозная кровь, насыщенная CO₂.

Транспорт газов кровью

Раньше существовало мнение, что с выдохом углекислый газ в организме человека не остается. Однако как показывают исследования, в артериальной крови всегда присутствует определенное количество углекислоты. Концентрация ее небольшая, в пределах 6,0-7,0%, но если она превышает или наоборот, меньше этого количества, то для организма это плохо. Появляется либо переизбыток O₂ в крови (Гипероксия), либо его недостаток (Гипоксемия). Это происходит потому, что обмен этими газами взаимосвязан. Чтобы эритроцит мог поглотить молекулу кислорода и связать ее с гемоглобином, он должен удалить в атмосферу молекулу диоксида углерода.

Зависимость здоровья от содержания углекислоты

При физических нагрузках обменные процессы в клетках ускоряются, чтобы вывести большее количество углекислоты, человеку необходимо чаще и глубже дышать. Процесс происходит рефлекторно. В таких случаях опасно находится в помещении с высокой концентрацией CO₂, так как вместе с O₂ человек вдыхает двуокись углерода. Это приводит к повышению ее концентрации в крови, а дальше к приступам удушья. Появляются головокружение, тошнота, вялость, учащается сердцебиение и дыхание (Гиперкапния).

Изучая процессы дыхания и газообмена в организме человека, ученые пришли к выводу, что опасен для здоровья не столько недостаток кислорода, сколько избыток диоксида углерода в воздухе.

Газ CO₂ не является сильнодействующим отравляющим веществом, но так как гемоглобин занятый углекислым газом не принимает кислород, то происходит эффект удушения, вплоть до летального исхода.

Высокая концентрация этого вещества в крови приводит к гибели эритроцитов и воспалению стенок кровеносных сосудов. Так происходит если наличие углекислого газа в воздухе более 3 %. При таком уровне человек чувствует себя слабым, его тянет на сон. При концентрации 5% проявляется удушающий эффект, головные боли, головокружение.

Желудочно-кишечный тракт

Углекислый газ в организм попадает не только при дыхании, но и вместе с пищей. Углерод содержится практически во всех органических веществах, наибольшая концентрация содержится в продуктах растительного происхождения. Больше всего его образуется при расщеплении легкоусвояемых углеводов.

Углекислота влияет на химический состав жидкости в теле человека, хотя и не так значительно, но при сильном понижении или превышении может оказывать губительное воздействие. В организме почти все процессы жизнедеятельности клеток происходят при определенном уровне кислотно-щелочного баланса, который скорее близок к нейтральной воде, чем к кислоте. Наличие повышенной концентрации CO₂ в употребляемых продуктах сильно меняет состав жидкости в теле человека. Это также влияет на протекание биохимических процессов. Происходит нарушение обмена веществ, гибель клеток или неправильный процесс их деления, что очень опасно.

Продукты и их кислотно-щелочной баланс

Поэтому продукты, содержащие CO₂ в свободном состоянии (газировка) во многих странах запрещены к продаже.

Наибольший вред они наносят организму:

• При любых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, в том числе хронических. Так как при приеме в пищу таких продуктов, происходит раздражение слизистой желудка. Они стимулируют выработку ферментов и повышают кислотность желудочного сока, что приводит к обострению имеющихся воспалительных процессов, образованию или углублению язвочек.
• Детям, до трех лет не стоит давать такие продукты, потому что их организм еще не совсем сформировался. Поэтому углекислота может привести к нарушению обмена веществ в организме и в будущем стать причиной высокой хрупкости костей.
• Диоксид углерода может вызвать аллергическую реакцию у человека.
• При наличии лишнего веса нельзя употреблять такие продукты, так как полнота, это следствие нарушения обмена веществ. А употребление продуктов с высоким содержанием CO₂ приведет только к усугублению ситуации.

Во многих западных странах принят закон, в соответствии с которым наличие углекислого газа в продуктах не должно превышать 0,4%. Исключение дается только простой минеральной воде с газом, но только в том случае, если она содержит незначительное количество диоксида углерода. Но и это допустимо только по разрешению или рекомендации врача, особенно при болезнях желудка.

Красота и здоровье

Однако CO₂ имеет и положительно действие на организм человека. Так диоксид углерода является очень мощным обеззараживающим средством. Его используют в медицине и косметологии. Применяют углекислый газ совместно с другими компонентами, наружно, а также производят инъекции (Карбокси-терапия). Крем или гель, содержащий углекислоту, хорошо обеззараживает и очищает кожу, а непосредственное введение его во внутренние ткани тела помогает бороться с целлюлитом.

Читайте также: Применение углекислого газа.

Вдыхание воздуха с высоким содержанием углекислоты в определенных пределах или задержка дыхания также приводят к омоложению и задержке процесса старения на клеточном уровне. Увеличенное содержание CO₂ в артериальной крови способствует расширению сосудов и как следствие наилучшему и полному снабжению клеток организма кислородом.

Заключение

Очень жаль, что система образования в наших странах не уделяет столь важного внимания для пересмотра учебников в школах и институтах. Полученные знания об углекислоте необходимо доводить со школьной скамьи до учащихся образовательных учреждений. Знания многих процессов, протекающих в организме с участием диоксида углерода, могли бы научить нас правильному питанию и ведению здорового образа жизни. Продление жизни нашего организма тесно связано с наличием углекислого газа в нем, поэтому применяя на практике полученные знания, мы бы могли обеспечить себе здоровую и долгую жизнь.

Почему углекислый газ в помещении становится токсичным

Без углекислого газа, как и без кислорода, жизнь человека невозможна. Углекислота стимулирует защитные системы нашего организма, помогая справляться с физическими и интеллектуальными нагрузками. Но только в определенных дозах. Когда же наступает момент, при котором углекислый газ начинает нас медленно убивать?

Превышение уровня углекислого газа в воздухе

Мало кто знает, что свежий морской или загородный воздух содержит около 0,03-0,04% углекислого газа и это тот уровень, который необходим для нашего дыхания. Одновременно большинству из нас знакомо ощущение духоты в помещении и симптомы связанные с этим, т. е. усталость, сонливость, раздражительность. Такое состояние многие связывают с нехваткой кислорода. На самом деле, это симптомы вызваны превышением уровня углекислого газа в воздухе. Кислорода еще достаточно, а углекислота уже в избытке.

Предельно допустимая норма содержания углекислого газа

Внутри помещений нормой считается 0,1-0,15%. Исследования, проведенные в Великобритании, выявили, что при уровне углекислого газа 0,1% (т.е. в два с небольшим раза выше, чем нормальный атмосферный уровень) в офисном помещении сотрудники испытывают

• головную боль,
• усталость,
• не могут сконцентрировать внимание.

Все это в конечном итоге приводит к увеличению числа больничных листов и неспособности продуктивно работать. Особенно страдают носоглотка и верхние дыхательные пути.

Качество воздуха в школах

Группа итальянских ученых представила результаты своих исследований на Конгрессе Европейского Респираторного Общества. В результате экспериментов  было выявлено, что два школьника из трех в Европе испытывают на себе негативное воздействие повышенного уровня углекислого газа в классе. У них наблюдались

• тяжелое дыхание,
• одышка,
• сухой кашель,
• ринит,
• проблемы с носоглоткой

гораздо чаще, чем у их сверстников.

В США, Канаде и ЕЭС в настоящее время качеству воздуха в школах уделяется большое внимание, есть организации, которые занимаются замерами уровня содержания углекислого газа в школьных помещениях.

В школе

В России таких организаций практически нет, а точнее сказать, не видны плоды их деятельности. Исследования того, как влияет повышенный уровень СО₂ в классе на здоровье и успеваемость детей не проводились, хотя нужно понимать, что эта проблема в школах России стоит не менее остро, чем в Европе или США.

Углекислый газ в помещении становится токсичным

Более того, недавние исследования индийских ученых показали, что углекислый газ даже в небольших концентрациях (т.е. уже при уровне 0,06%) является для человека таким же токсичным, как двуокись азота. Выяснено, что даже в низких концентрациях углекислый газ в помещении становится токсичным, поскольку воздействует на клеточную мембрану, и в крови человека происходят биохимические изменения, такие как ацидоз (изменение кислотно-щелочного равновесия в организме).

Длительный ацидоз в свою очередь приводит к:

• заболеванию сердечно-сосудистой системы,
• прибавлению в весе,
• слабости иммунитета,
• заболеванию почек,
• появлению суставных и головных болей,
• общей слабости.

Занимаясь в фитнес- или тренажерных залах вы также можете столкнуться с проблемой повышенного уровня углекислого газа, и вместо пользы нанесете вред своему организму. Это особенно актуально потому, что при физических нагрузках уровень концентрации углекислоты в крови и так повышается, и в плохо проветриваемом помещении человек почувствует признаки гиперкапнии (избытка углекислого газа).

В фитнес-зале

Вызванные гиперкапнией испарину, головную боль, головокружение и одышку списывают на физическое утомление и воспринимают чуть ли не как доказательство своей двигательной активности. На самом деле это может говорить о переизбытке углекислого газа в артериальной крови. Длительная гиперкапния характеризуется расширением сосудов миокарда и головного мозга, может привести:

• к росту кислотности крови,
• вторичному спазму кровеносных сосудов,
• замедлению сердечных сокращений.

Нет сомнения, что проблема повышенного уровня углекислого газов в помещении присуща всем городам с плохой экологией. Если в экологически чистых местах можно просто открыть окно и дышать свежим воздухом, то в районе Садового кольца или Невского проспекта этого делать не стоит. Здесь уровень СО₂ может быть выше нормального атмосферного в несколько раз.

Как решить эту проблему в наш техногенный век?

Дома

Во-первых, с помощью комнатных растений. Но поскольку поглощение ими избыточной углекислоты из воздуха происходит только на свету, то одним им вряд ли справиться, если, конечно, вы не работаете в зимнем саду или в оранжерее.

Углекислый газ можно удалять из воздуха помещения специальными приборами. Эти приборы называются абсорберами (поглотителями) углекислого газа. В основе действия абсорбера углекислого газа заложен принцип захвата молекул СО₂ специальным веществом.

В дополнение к этому следуйте рекомендациям, которые позволят вам жить и работать  с нормальным уровнем углекислого газа в воздухе, даже если вы находитесь не в экологически чистом городе.

На работе

Не устанавливайте воздухоочистители, которые не в состоянии удалять углекислый газ. Не забывайте, что кондиционеры лишь охлаждают внутренний воздух. Проверяйте то, как работает вентиляция, какое количество воздуха она подает в расчете на каждого сотрудника. Желательно, чтобы принтеры, фотокопировальные аппараты находились в отдельном помещении и использованный воздух из комнат, где они стоят, не подавался в офисное помещение.

В школе

Вот о чем следует задуматься родителям, чтобы понять хорошее ли качество воздуха в школе, где учатся дети: ваш ребенок кашляет и чихает больше, чем раньше, у него начали проявляться симптомы аллергии и участились заболевания верхних дыхательных путей, ребенок лучше себя чувствует в выходные дни, когда не ходит в школу.

ребенок в маске

Тогда, возможно, уровень углекислого газа в классе, где он учится выше нормы. Кстати, его можно замерить специальными приборами, которые должны быть в арсенале санэпидслужб.

В спальне

Для хорошего качества сна и здоровья человека необходимо, чтобы уровень СО₂ в спальнях и детских комнатах был не выше 0,08%. Ученые Технологического Университета Делф (Delft University of Technology), Нидерланды, считают, что для сна важнее качественный воздух в спальне, чем продолжительность сна. Высокий уровень СО₂ в спальнях может также влиять на усиление храпа.

Сколько нужно не проветривать, чтобы умереть? Эксперимент

Вреден ли углекислый газ для людей?

Возможно, вы слышали о CO2 в Интернете или смотрели новости; Существует много слухов о влиянии углекислого газа на атмосферу. Поскольку углекислый газ является значительным парниковым газом, СО2 способствует изменению климата, представляя огромную угрозу существованию человечества.

Хотя это, безусловно, вызывает беспокойство, многие люди также обеспокоены влиянием СО2 на людей. CO2 ядовит? Должен ли я беспокоиться о том, что мои дети дышат углекислым газом? Все эти пугающие мысли сводятся к вопросу: Вреден ли углекислый газ для людей?

Краткий ответ: Да.При определенных концентрациях СО2 может нанести вам вред.

Длинный ответ: Да, но это намного сложнее. Углекислый газ не ядовит , и он даже необходим для жизни на Земле. Раньше мы думали, что CO2 может нанести вред людям только в нереалистичных концентрациях, но этот ответ начал меняться. Чтобы понять, почему это так, давайте сначала поговорим о том, что такое СО2 и как он связан с людьми.

Что такое СО2?

Двуокись углерода, также называемая CO2, представляет собой бесцветный газ без запаха.Возможно, вы также видели двуокись углерода в твердой форме через сухой лед. По мере того, как CO2 нагревается, он переходит из твердого состояния в газ, поэтому вы не можете увидеть жидкий углекислый газ (довольно аккуратно, не так ли?).

Молекулы углекислого газа очень маленькие, только один атом углерода и два атома кислорода образуют целую молекулу. Несмотря на то, что углекислый газ является обычным газом, он составляет менее 1% атмосферы. Уровни CO2 на открытом воздухе, как правило, составляют около 400 ppm, что является самым высоким показателем за тысячи лет.Уровни в помещении могут увеличиваться намного больше, до 1000 или даже 2000 частей на миллион.

Откуда берется СО2?

Когда говорят об уровне CO2 в помещении, главным виновником является ваше тело. Когда вы дышите, ваше тело поглощает кислород и выделяет углекислый газ. Этот выделяемый CO2 увеличивает концентрацию CO2 в закрытом помещении. Другие источники CO2 в комнате включают курение, приготовление пищи на газовой или дровяной печи и использование каминов. Любое открытое пламя в вашем доме создает CO2.

Обычно вам не нужно беспокоиться о двуокиси углерода на улице, потому что выбросы CO2 разбавляются окружающим воздухом. Однако, если вы находитесь в зоне, подверженной возгоранию или возгоранию, естественному или искусственному, уровень CO2 в этой зоне может стать опасно высоким.

Какое влияние CO2 оказывает на человеческий организм?

CO2 не ядовит; как газ, сам СО2 вам не повредит. Это важный факт, о котором следует помнить, поскольку углекислый газ является жизненно важной частью окружающей среды.Фактически механизм человеческого дыхания вращается вокруг СО2, а не кислорода. Без углекислого газа люди не смогли бы дышать. Только когда СО2 становится концентрированным, можно беспокоиться.

Углекислый газ действует как простое удушающее средство; Другими словами, когда уровень CO2 в закрытом помещении повышается, углекислый газ заменяет кислород, необходимый вашему организму. Когда ваше тело не может получить кислород, оно замедляется и не функционирует должным образом.

Поскольку углекислый газ обладает удушающим действием, в основном он влияет на ваш мозг.При умеренном уровне CO2, около 1000 ppm, наблюдается заметное влияние на ваше мышление. Эти же уровни также снижают концентрацию и внимание, а также создают дискомфорт от дыхания душным воздухом. В целом, умеренные уровни CO2, которые очень распространены в офисных конференц-залах, школах и даже в вашем доме, не позволяют вашему телу функционировать оптимально.

На более высоких уровнях, около 2500 ppm, наблюдается значительное снижение когнитивных функций, особенно для задач, требующих мышления более высокого уровня.Люди чувствуют усталость и сообщают, что у них участились головные боли. Эти состояния встречаются реже, но все же могут регулярно возникать в школах и плохо вентилируемых зданиях. В приведенной ниже таблице обобщены результаты исследования, показывающего, как CO2 влияет на работу вашего мозга.

Концентрация CO2	Влияние на здоровье
<1000 частей на миллион	Ограниченное или нулевое воздействие на здоровье
1000 — 2500 частей на миллион	Усталость, потеря внимания и концентрации, неприятное ощущение «заложенности» в воздухе
2500-5000 частей на миллион	Головная боль, сонливость, усталость
5000 — 40000 частей на миллион	Нарушает требования OSHA, сильные головные боли, легкая интоксикация в зависимости от времени воздействия
40000-100000 частей на миллион	IDLH (Немедленно опасно для жизни или здоровья), головокружение, учащенное сердцебиение, потоотделение, затрудненное дыхание; судороги и потеря сознания после длительного воздействия
> 100000 частей на миллион	Потеря сознания в течение нескольких минут, кома, риск смерти

---

Повышение уровня CO2 (> 50 000 ppm) также может привести к потере сознания.Если это происходит достаточно долго, возможна смерть. Однако эти условия нереальны; вы можете столкнуться с этими условиями только в исключительных обстоятельствах, например, в дырявом подвале над заброшенной угольной шахтой.

Хотя эти условия редки, даже умеренные уровни CO2 (более 1000 ppm) могут напрямую влиять на вас, снижая вашу концентрацию и уровень энергии. Если вы подозреваете, что испытываете эти симптомы, не забудьте выпустить свежий воздух, открыв окна, или вы можете попробовать выйти на несколько минут на улицу, чтобы прочистить голову.Лучшее, что вы можете сделать, чтобы предотвратить чрезмерное накопление CO2, — это вентиляция!

Для получения дополнительной информации об источниках углекислого газа, влиянии СО2 на здоровье человека и о том, что вам следует делать, если уровень СО2 становится слишком высоким, ознакомьтесь с нашим руководством ниже!

Углекислый газ внутри тоже может быть вредным | На краю

Опасные последствия повышения уровня углекислого газа в атмосфере Земли хорошо задокументированы, от разрушительных погодных явлений и смертельных последствий для здоровья до его пагубного воздействия на океаны, миграцию видов, сельское хозяйство и национальную безопасность.

Но до недавнего времени никто не думал, что углекислый газ представляет опасность в помещении. Возможно, пришло время переосмыслить этот тезис.

Новое исследование показывает, что людям, которые дышат углекислым газом на рабочем месте или в других помещениях (например, в классах), гораздо труднее учиться, выполнять простые и сложные задачи и принимать решения. Это тревожное открытие, которое поднимает призрак далеко идущих последствий для тех, кто постоянно подвергается воздействию плохого качества воздуха на работе, в школах, в самолетах и ​​дома.

Это новое исследование, в сочетании с другими исследованиями последних лет, посвященными последствиям выбросов CO2 в помещениях, должно дать паузу всем, кто проводит много времени в плохо вентилируемых помещениях. Поскольку уровни CO2 на открытом воздухе повышают базовые уровни CO2 повсюду, в том числе в помещениях, мы можем столкнуться с новой угрозой CO2, которую очень немногие даже осознают.

Когда-то считавшийся безвредным загрязнителем воздуха внутри помещений, CO2 может, как оказалось, значительно ухудшить когнитивные функции людей. Это представляет собой новое важное значение для климатической политики, поскольку традиционный способ устранения загрязнения помещений заключался в увеличении вентиляции снаружи.

Если внешние уровни будут продолжать расти в результате глобального потепления, по мнению исследователей, станет труднее, а то и невозможно снизить уровень углекислого газа внутри помещений путем закачки воздуха извне.

«Теперь мы можем добавить потенциальные неблагоприятные воздействия на когнитивные функции человека к длинному списку причин общественного здравоохранения, по которым нам необходимо воздействовать на климат, чтобы предотвратить рост концентрации углекислого газа», — говорит Джозеф Аллен, доцент кафедры оценки воздействия Гарвард Т.Школа общественного здравоохранения Х. Чана и ведущий автор исследования.

Поскольку концентрация углекислого газа на улице продолжает расти, «это увеличивает вероятность прямого воздействия на когнитивные функции человека, а также затрудняет успешную вентиляцию помещений до приемлемого уровня», — добавляет он.

Исследование было опубликовано в Интернете в журнале Environmental Health Perspectives Национального института наук об окружающей среде.

Концентрация углекислого газа в помещении определяется сочетанием выбросов CO2 на открытом воздухе, дыхания в помещении (когда люди выдыхают CO2 посредством дыхания) и скорости вентиляции здания.Количество СО2, образующегося внутри, зависит от количества людей в помещении и вида деятельности, которую они выполняют. Вентиляция зависит от количества CO2 в атмосфере.

Общество, стремящееся к энергосбережению в 1970-х годах, создало герметичные здания с герметичными окнами, которые сокращали расходы на отопление и кондиционирование воздуха, но, вероятно, способствовали возникновению заболеваний у людей и, согласно последним данным, снижению производительности труда.

«Сейчас у нас 400 ppm [частей на миллион] на открытом воздухе, при этом уровни повышаются более чем на 2 ppm в год, скорость роста, по прогнозам, увеличится, если мы не резко и быстро сократим выбросы CO2», — написали исследователи в ответ по электронной почте на вопросы об исследовании.«Если выбросы не будут сокращены, мы выйдем на путь к уровню углекислого газа в атмосфере, равному 900 ppm или более».

Это важно, потому что ученые обнаружили ухудшение результатов тестов когнитивных функций при концентрациях CO2 в диапазоне 950–1000 ppm и значительно худшие результаты при повышении CO2 до 1500 и 2500 ppm. Исследователи подчеркнули, что уровни углекислого газа в помещениях, особенно в школах, часто превышают 1000 ppm.

«И поскольку пороговое значение не было определено ни в одном исследовании, а доза-реакция примерно линейна для тестируемых концентраций, возможно, что влияние на эффективность принятия решений может произойти в нижнем диапазоне прогнозируемых будущих концентраций CO2 на открытом воздухе. «, — добавили они.

Исследователи из Гарварда T.H. Chan School of Public Health, SUNY Upstate Medical и Сиракузский университет обнаружили, что результаты тестов на когнитивные функции среди офисных работников удвоились у тех, кто работает в зеленых зданиях с усиленной вентиляцией, по сравнению с результатами тех же людей, работающих в среде, имитирующей обычные офисные здания с более высокими уровнями вентиляции. углекислый газ и другие загрязнители. Углекислый газ также оказывал значительное независимое влияние на показатели когнитивных функций.

Это исследование поддерживает более раннее исследование 2012 года, также опубликованное в журнале Environmental Health Perspectives, проведенное Национальной лабораторией им. Лоуренса Беркли Министерства энергетики США.

«Воздействие углекислого газа на антропогенное (вызванное деятельностью человека) изменение климата хорошо изучено, но наши выводы о двуокиси углерода и результаты предыдущего исследования… опровергают предыдущие представления о том, что концентрации углекислого газа приемлемы на уровнях, которые мы обычно встречаются в помещении », — говорит Аллен.

Ученые проверили способность рабочих принимать решения в различных условиях окружающей среды. Они посмотрели на скорость вентиляции наружного воздуха, а также на наличие химикатов на основе углерода, таких как ацетон и формальдегид, обычно называемых летучими органическими соединениями, которые испаряются при комнатной температуре.

Двадцать четыре участника — архитекторы, дизайнеры, программисты, инженеры, творческие специалисты по маркетингу и менеджеры — провели шесть полных рабочих дней, начиная с 9 часов утра.м. до 17:00, в офисном помещении с контролируемой окружающей средой, в слепом от условий испытаний, и каждый из них находился в одних и тех же условиях, хотя условия менялись каждый день.

В разные дни они подвергались воздействию условий качества воздуха в помещениях, характерных для обычных офисных зданий в США, с высокой концентрацией ЛОС — аналогично тому, с чем сталкиваются многие рабочие, — а также условиям «зеленых» офисных помещений, с низкая концентрация химикатов.

Кроме того, ученые добавили снимки, имитирующие зеленое здание с высокой степенью вентиляции наружного воздуха, что они назвали «зеленый +».Наконец, они провели серию экспериментов, в которых специально изучали независимые эффекты искусственно повышенного уровня углекислого газа независимо от вентиляции.

Участники прошли когнитивное тестирование на каждом уровне воздействия с использованием инструмента, известного как Моделирование стратегического управления, a технология, используемая для оценки принятия решений и продуктивности. «Участники погружаются в сценарии реального мира, и их ответы на представленную информацию и проблемы фиксируются», — говорит Уша Сатиш, профессор психиатрии и поведенческих наук в Медицинском университете SUNY Upstate и соавтор исследования.

Испытуемые используют компьютерный интерфейс для принятия решений о ситуациях, которые соответствуют реальным повседневным задачам, от относительно простых задач до очень сложных мыслей и действий. По словам исследователей, оценки могут предсказывать реальный успех, измеряемый доходом, уровнем должности, продвижением по службе и уровнем в организации, выявляя способности, необходимые как для повседневной повседневной деятельности, так и для решений более высокого уровня, которые люди принимают дома и на работе.

Согласно исследованию, в среднем когнитивные показатели были на 61 процент выше в дни зеленого строительства и на 101 процент выше в дни зеленого строительства и строительства, чем в дни обычного строительства.Участники набрали больше баллов в «зеленые + дни», чем в «зеленые» дни в 8 из 9 тестовых зон, что привело к увеличению оценок в среднем на 25 процентов при увеличении интенсивности вентиляции наружным воздухом.

Для 7 из 9 областей принятия продуктивных решений средние баллы уменьшались на каждом более высоком уровне углекислого газа. Согласно исследованию, показатели когнитивных функций были на 15 процентов ниже в день с умеренным выбросом CO2 — около 945 частей на миллион, или ppm, и на 50 процентов ниже в день с концентрациями CO2 около 1400 ppm, чем в два дня с «зеленым +», согласно исследованию.

Исследователи разработали исследование, чтобы представить типичные условия, наблюдаемые во многих зданиях, и не включали экстремальные воздействия и не выбирали необычные источники ЛОС.

«Родители и рабочие должны отнестись к этому очень серьезно», — говорит Вивиан Лофтнесс, профессор архитектуры Университета Карнеги-Меллона и эксперт по экологическому дизайну. «CO2 использовался как индикатор серьезных изменений в окружающей среде на открытом воздухе (изменение климата) и в помещении (плохая вентиляция), но до сих пор не считался токсином для человека.«

Если углекислый газ является одновременно индикатором и токсином, она сказала, что общество должно найти немедленные способы увеличения скорости вентиляции наружным воздухом в жилых помещениях», чтобы поддерживать уровень CO2 в помещении ниже 600 ppm, и следить за тем, чтобы воздух для дыхания достигал каждого пассажира, «а также принять меры, чтобы« остановить рост уровня CO2 на открытом воздухе, чтобы он оставался ниже 600 ppm ».

Исторически« уровни углекислого газа в атмосфере находились в довольно узком диапазоне от 180 до 280 ppm », — говорит Джозеф Ромм, редактор-основатель журнала Climate Progress и автор книги «Изменение климата: что нужно знать каждому».«Кроме того, в то время большинство людей проводили большую часть своего времени на открытом воздухе или в неплотно закрытых вольерах».

Сегодня, однако, «в местах, где работает и живет большинство людей, концентрация CO2 значительно выше, чем на открытом воздухе», — добавил он.

Снижение уровня углекислого газа в помещении возможно «за счет [добавления] деревьев и зеленых насаждений, крупных потребителей CO2, а также массивного энергосбережения — изоляции, тени, дневного света, естественной вентиляции для минимизации требований электростанции», — говорит Лофтнесс.

Доктор Дженнифер Лоури, заведующая отделением токсикологии детской больницы милосердия в Канзас-Сити, штат Миссури, и председатель Совета по гигиене окружающей среды Американской академии педиатрии, согласилась, добавив: «Это исследование показывает влияние изменения климата на в гораздо меньшем масштабе «.

Автор исследования Аллен говорит, что принятые сейчас меры могут «улучшить качество окружающей среды в помещении и принести пользу здоровью, благополучию и продуктивности человека», добавив: «Это все в пределах досягаемости.»

В противном случае, как писали ученые в своем обзоре:» С точки зрения глобального изменения климата, эти результаты … предполагают, что повышенные уровни CO2, которым люди могут постоянно подвергаться к концу столетия, могут повлиять на эффективность принятия решений. и, как следствие, влияние на производительность для всех на планете ».

Марлен Кимонс, журналист-фрилансер, в прошлом работала репортером по медицинским наукам в Вашингтонском бюро The Los Angeles Times, округ Колумбия.

Воздействие на здоровье, использование и преимущества

Статья предоставлена ​​научным консультантом Nirvana доктором.Артур Рахимов

Вопреки тому, что можно было ожидать от экологических проблем, связанных с глобальным потеплением, воздействие СО2 (углекислого газа) на здоровье и польза для человеческого организма неисчислимы.

Жизнь зародилась и существовала на Земле тысячелетиями в условиях очень высокого содержания СО2 в окружающем воздухе. Согласно опубликованным исследованиям, когда развивались первые существа с легкими, содержание CO2 в воздухе составляло примерно 7-12%. Таким образом, эти существа могут ощутить все преимущества для здоровья от CO2, перечисленные ниже.

Обратите внимание, что очень высокие концентрации CO2 (20% и более) оказывают неблагоприятное воздействие на человека, а чистый CO2 является токсичным газом. Эта веб-страница посвящена типичным или физиологическим уровням CO2 в легких, которые колеблются от 20 до 50 мм рт. Ст. Или от 2,7 до 7,5%.

Нормальный уровень CO2 в легких и артериальной крови (40 мм рт. Ст. Или около 5,3% на уровне моря) является обязательным условием для нормального здоровья. Нормальный ли уровень СО2 у современных людей? ? При чтении таблицы ниже обратите внимание, что уровни CO2 в легких обратно пропорциональны минутной скорости вентиляции, другими словами, чем больше воздуха вы вдыхаете, тем ниже уровень альвеолярного CO2.

Гипокапния (дефицит CO2) в легких и, в большинстве случаев, в артериальной крови — нормальное явление при хронических заболеваниях из-за распространенности хронической гипервентиляции среди больных.

Кроме того, как мы обнаружили ранее, более 90% современных людей (так называемые «нормальные субъекты») также являются гипервентиляторами (см. Ссылку ниже на Таблицу гипервентиляции с более чем 20 медицинскими исследованиями, относящимися к здоровым субъектам). Следовательно, хроническая гипокапния очень распространена среди современного человека.

Основные эффекты CO2 для здоровья и его использование в организме человека

Перейдите по ссылкам, чтобы найти десятки источников для исследований

— Расширение сосудов (расширение артерий и артериол).Как показали физиологические исследования, гипокапния (низкая концентрация CO2 в артериальной крови) сужает кровеносные сосуды и приводит к снижению перфузии всех жизненно важных органов. Эффект Бора был впервые описан в 1904 году датским физиологом Кристианом Бором (отцом физика Нильса Бора). Этот закон можно найти в современных медицинских учебниках по физиологии. Эффект Бора утверждает, что артериальная гипокапния вызывает снижение выделения кислорода в тканевых капиллярах. — Уровни кислорода в клетках контролируются альвеолярным CO2 и дыханием.Гипервентиляция, независимо от изменений артериального CO2, вызывает альвеолярную гипокапнию (дефицит CO2), что приводит к гипоксии клеток (низкие концентрации кислорода в клетках). Транспорт кислорода, таким образом, зависит от дыхания и этих двух эффектов (вазоконстрикция-вазодилатация и Бора эффект) объясняют влияние гипокапнии (низкое содержание CO2 в крови и клетках) на кровообращение и снижение доставки O2. — Генерация свободных радикалов происходит из-за анаэробного клеточного дыхания, вызванного гипоксией клеток.Следовательно, антиоксидантная защита человеческого тела также регулируется CO2 и дыханием, как показали эти медицинские исследования. Воспалительная реакция, а также хроническое воспаление также регулируются дыханием, поскольку гипоксия приводит к воспалению или усиливает его. Следовательно, гипервентиляция естественным образом способствует воспалительным проблемам со здоровьем, а CO2 и заземление (электрическое заземление человеческого тела) являются ключевыми противовоспалительными средствами. — Стабилизация нервов обусловлена ​​успокаивающим или седативным действием углекислого газа на нервные клетки.Недостаток СО2 в мозге приводит к «спонтанному и асинхронному срабатыванию нейронов» (медицинская цитата), «вызывая» практически все психические и психологические отклонения, начиная от приступов паники и заканчивая проблемами со сном, зависимостями, депрессией и шизофренией. Расслабление или расслабление мышц. количество мышечных клеток является нормальным при высоком уровне CO2, в то время как гипокапния вызывает мышечное напряжение, плохую осанку и, иногда, агрессию и насилие. — Бронходилатация — расширение дыхательных путей: бронхи и бронхиолы расширяются углекислым газом, а их сужение происходит из-за гипокапнии.- Регулирование pH крови и других жидкостей организма. — CO2: Целитель при повреждениях легких: повышенный уровень углекислого газа предотвращает травмы и способствует заживлению тканей легких.

— CO2: Целитель кожи и тканей.

— Равномерность и плавность дыхания контролируется CO2. Недостаток CO2 приводит к «гипокапническому центральному апноэ», который является популярным научным термином, используемым многими врачами и учеными для описания происхождения апноэ во сне.

Прямые риски для здоровья человека из-за повышенного содержания углекислого газа в атмосфере

Я хорошо помню, когда я впервые подумал, что вдыхание воздуха со слишком большим количеством CO может иметь прямое воздействие на здоровье человека.Несколько лет назад я был в Тайбэе и страдал из-за смены часовых поясов в 4 часа утра — слишком рано, чтобы вставать. Я размышлял о беседах с давним наставником о работе Т.К. Чемберлина по потокам углерода и об условиях создания запасов углерода, подходящих для процветания жизни на Земле. Чемберлин был геологом-новатором, разработавшим некоторые из первых геоклиматических моделей. Другие идеи быстро пришли в голову в результате работы по применению принципов устойчивости к общественному здравоохранению. В частности, повышение концентрации даже такого природного соединения, как CO ₂ , в конечном итоге приведет к превышению пороговых значений вреда.Часто мы рискуем обнаружить пороговые значения только после того, как мы их преодолеем.

В голову пришли вопросы. Какие пороги для здоровья человека могут быть превышены при добавлении в воздух большего количества CO ₂ ? Можем ли мы предвидеть вред до того, как он произойдет? Можем ли мы использовать науку об устойчивости для участия в профилактической медицине / общественном здравоохранении в глобальном масштабе? Затем еще одно воспоминание — CO ₂ стимулирует непроизвольное дыхание у млекопитающих. Будем ли мы дышать быстрее или испытывать легкое беспокойство при более высоком уровне CO ₂ , а может быть, уже?

(Фото: Джейк Пашко *)

Я поднялся и стал искать литературу по CO ₂ и вентиляции у людей.Я почувствовал себя немного оправданным, узнав, что CO ₂ действительно вызывает панические атаки, но (к счастью) в гораздо более высоких концентрациях, чем содержится в нашей нынешней атмосфере. Я приветствовал бы неправоту насчет эффектов низких доз, но действительно ли они были исследованы? Я создал папку для статей о CO ₂ и здоровье и отправил свои идеи некоторым коллегам для ознакомления. Несколько дней спустя я нашел теоретическую статью, в которой предполагалось, что более низкие уровни воздействия в долгосрочной перспективе могут сделать нашу кровь кислой.Затем появилась сокровищница исследований воздействия повышенного содержания CO ₂ на членов экипажа во время космических полетов и миссий на подводных лодках. CO ₂ стал проектом.

Различные коллеги и студенты помогли мне узнать о соответствующих физиологических проблемах и проблемах со здоровьем. Я благодарен, что они поддержали зарождающуюся идею. У этой темы было достаточно существа, чтобы заинтересовать Тайлера. Он полностью справился с поставленными задачами и помог собрать отличную команду коллег, которая неукоснительно справлялась с тем, чему мы учились.

Мы узнали, что резкие всплески воздействия CO ₂ происходят в помещении, где может усиливаться наш выдох. Некоторые изменения климата — больше кондиционирования воздуха и больше времени внутри — усугубляют воздействие, как и все более герметичные здания с уменьшенной вентиляцией, предназначенные для повышения энергоэффективности. Городская среда может улавливать CO ₂ , создавая купол повышенной экспозиции. Можем ли мы по-прежнему хорошо нейтрализовать острые воздействия при повышении фоновых уровней CO ₂ ? Увеличиваются ли шипы?

Один из наших соавторов, Реуди, изучает физиологические эффекты среды с низким / высоким содержанием кислорода.Мы рассмотрели несколько экспериментов по оценке воздействия CO ₂ на здоровье. Однако основные источники финансирования не имеют прямого воздействия CO ₂ на здоровье в своих приоритетах финансирования — это просто еще не в их радаре — поэтому мы увидели необходимость в обзорной статье, чтобы осветить эту тему и стимулировать некоторые важные исследования. Вот!

SharedIt Ссылка на версию только для полнотекстового просмотра.

* (Джейк Пашко — молодой фотограф, который любит снимать свои путешествия с помощью фотографий.Джейк родился и вырос за пределами Чикаго (Вернон-Хиллз). Недавно он уехал далеко от дома — где ему нравится запечатлевать красоту своих путешествий и делиться ею с друзьями дома.)

Гиперкапния (гиперкапния): симптомы, причины, лечение

Что такое гиперкапния?

Гиперкапния — это скопление углекислого газа в кровотоке. Он поражает людей с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).

Если у вас ХОБЛ, вы не можете дышать так же легко, как другие люди.Воспаленные дыхательные пути и поврежденная ткань легких мешают вам вдыхать необходимый кислород и выдыхать углекислый газ, от которого ваше тело хочет избавиться.

Гиперкапния — не проблема для всех, кто страдает ХОБЛ, и может не случиться с вами. Ваш врач, вероятно, посоветовал лекарство, чтобы облегчить дыхание. Вы также можете использовать дополнительный кислород. Вы будете вдыхать его через маску или насадку для носа, прикрепленную трубками к устройству, называемому концентратором, который действует как насос, фильтруя и обеспечивая чистый, устойчивый поток воздуха.

Что происходит при гиперкапнии?

Гиперкапния изменяет pH-баланс крови, делая ее слишком кислой. Это может происходить медленно или внезапно. Если это происходит медленно, ваше тело может не отставать, заставляя ваши почки работать тяжелее. Ваши почки выделяют и реабсорбируют бикарбонат, форму углекислого газа, который помогает поддерживать сбалансированный уровень pH в вашем организме.

Внезапное повышение уровня углекислого газа, называемое острой гиперкапнией, более опасно, потому что ваши почки не могут справиться с выбросом.Это наиболее вероятно, если у вас тяжелый случай ХОБЛ или если у вас обострение. В любом случае, вы можете дышать слишком медленно, что означает, что вы не вдыхаете воздух и не выделяете углекислый газ со здоровой скоростью.

Вы также можете получить острую гиперкапнию, если начнете принимать лекарство, вызывающее сонливость, например наркотическое обезболивающее, после травмы или операции. Эти препараты, известные как седативные средства, могут замедлить ваше дыхание.

Острая гиперкапния опасна для жизни.Если вы не лечите его вовремя, вы можете перестать дышать, у вас случится припадок или вы впадете в кому.

Симптомы гиперкапнии

Признаки обычно зависят от степени тяжести гиперкапнии.

Гиперкапния от легкой до умеренной , которая развивается медленно, обычно вызывает:

• Беспокойство
• Одышка
• Дневная вялость
• Головная боль
• Дневная сонливость, даже если вы много спите ночью (ваш врач может назвать эту гиперсоню)

Острая гиперкапния может вызвать:

Если не лечить, это может в конечном итоге привести к коме.

Тяжелая гиперкапния может включать:

Если вы заметили какой-либо из этих симптомов, позвоните своему врачу. Возможно, вам придется отправиться в больницу.

Причины гиперкапнии

Их может быть много, в том числе:

Диагностика гиперкапнии

Ваш врач:

• Получите вашу историю болезни и изучите ваше тело, чтобы найти причины.
• Проверьте свое дыхание. Если вам нужна помощь, вы можете получить дополнительный кислород. Или вам может понадобиться трубка, которая входит в дыхательные пути и подключается к аппарату, который помогает вам дышать (вентиляция).
• Заказать анализ крови:
  • Анализ газов артериальной крови: Этот тест измеряет уровни кислорода и углекислого газа в крови. Врач возьмет кровь из артерии, обычно на вашем запястье. Образец отправляется в лабораторию, где измеряется уровень кислорода и углекислого газа.
  • Панель химии: Проверяет уровень солей (электролитов и бикарбонатов), образующихся при переработке углекислого газа в организме.
  • Общий анализ крови: Низкий уровень кислорода в крови из-за заболевания легких может быть связан с высоким уровнем эритроцитов.Эти другие тесты могут быть выполнены для поиска причин:
    • Токсикологический анализ
    • Тесты функции щитовидной железы
    • Тест креатинфосфокиназы
    • Визуальные тесты, чтобы убедиться, что нет физических проблем с вашими легкими, головным или спинным мозгом.

Лечение гиперкапнии

Не пытайтесь лечить гиперкапнию самостоятельно. Вам нужно будет получить инструкции от своего врача. Если вы обычно используете дополнительный кислород, прием большего количества кислорода может усугубить проблему.Когда у вас ХОБЛ, избыток кислорода может привести к потере способности дышать.

Если у вас гиперкапния, но она не слишком серьезна, ваш врач может лечить ее, попросив вас надеть маску, которая нагнетает воздух в легкие. Возможно, вам придется отправиться в больницу, чтобы пройти это лечение, но ваш врач может разрешить вам делать это дома с помощью того же типа устройства, которое используется для апноэ во сне, аппарата CPAP или BiPAP.

Если у вас тяжелая гиперкапния и вы потеряли сознание, вам потребуется лечение с помощью аппарата ИВЛ.

Как снизить риск гиперкапнии

Вы не всегда можете предотвратить гиперкапнию, но вы можете снизить вероятность ее возникновения, если будете следовать инструкциям врача по лечению ХОБЛ. Всегда принимайте лекарство, которое они рекомендуют, и используйте дополнительный кислород так, как они вам говорят.

Также неплохо не принимать лекарства, которые помогают расслабиться или слишком часто спать (врач назовет их седативными средствами). К ним относятся наркотики для снятия боли и бензодиазепины, такие как Ксанакс и Валиум, от беспокойства или бессонницы.Если вам нужен один из этих препаратов, посоветуйтесь с врачом и обратите внимание на побочные эффекты.

Если вы принимаете дополнительный кислород и ваш врач говорит, что у вас высокий риск развития гиперкапнии, вы можете оставить дома устройство, называемое пульсоксиметром на кончике пальца. Вы можете использовать его, чтобы убедиться, что уровень кислорода не становится слишком высоким, что увеличивает ваши шансы на гиперкапнию.

Обратите внимание на предупреждающие признаки гиперкапнии. Если вы чувствуете необычную одышку, дополнительную сонливость или легко запутаетесь, немедленно обратитесь к врачу.

Что ученые открывают о воздухе, которым вы дышите в помещении

Вы иногда теряете концентрацию на работе? Ваше мышление немного расплывчато? Это может быть что-то витающее в воздухе — и вы и ваши коллеги можете быть источником.

Все мы знаем, что избыток углекислого газа в атмосфере — это плохо. Это парниковый газ, который способствует глобальному потеплению, хотя он не оказывает непосредственного вредного воздействия на людей в концентрациях, которые происходят на открытом воздухе. До недавнего времени эксперты считали, что углекислый газ в помещении, который выделяется, например, при выдохе человека, также безвреден, за исключением чрезвычайно высоких уровней — 5000 частей на миллион (ppm) или более.

Новое исследование, однако, побудило ученых пересмотреть это предположение.

Два исследования, одно из которых было опубликовано в 2012 году, а другое — прошлой осенью, показывают, что воздействие углекислого газа в помещении может отрицательно сказаться на производительности и принятии решений. Хотя исследование было сосредоточено на рабочих, его результаты вызывают тревожные вопросы у людей во многих помещениях, включая школы, самолеты, автомобили и даже дома.

«Мы проводим 90 процентов нашего времени в помещении», — говорит Джозеф Аллен, доцент кафедры оценки воздействия в Гарвардском университете Т.Школа общественного здравоохранения Х. Чан, ведущий автор последнего исследования. «Чтобы понять это, умножьте свой возраст на 0,9. Вот сколько лет вы провели в помещении ».

До сих пор в исследованиях использовались измерения CO2 в качестве приблизительного показателя общей вентиляции в зданиях. Низкая интенсивность вентиляции способствует накоплению концентраций многих загрязнителей, в том числе CO2, что, по мнению экспертов, является причиной болезней. Однако это новое исследование предполагает, что проблемы могут вызывать даже углекислый газ.

«Означает ли это, что дети в переполненном и плохо вентилируемом классе
нарушили процесс принятия решений? Означает ли это, что дети, которые проходят такой тест с высокими ставками, как SAT, могут иметь нарушения? Мы не знаем, — говорит Марк Менделл, один из авторов исследования 2012 года, проведенного Национальной лабораторией им. Лоуренса Беркли Министерства энергетики США. «Но результаты впервые поднимают этот вопрос».

[Вы находитесь в нездоровых офисных отношениях?]

Ученые из лаборатории Беркли решили провести свое исследование после двух небольших венгерских исследований, предполагающих, что CO2 в помещении был вреден при уровнях ниже 5000 ppm.

По девяти шкалам эффективности принятия решений участники исследования в Беркли показали значительное снижение по шести шкалам при уровнях CO2 1000 ppm и значительное снижение по семи шкалам при 2500 ppm. Наиболее резкое снижение успеваемости, когда испытуемые были оценены как «неблагополучные», было связано с проявлением инициативы и стратегическим мышлением.

Исследователи из Беркли, поначалу скептически относившиеся к венгерским исследованиям, были ошеломлены их результатами. «Мы обнаружили удивительные, невероятные эффекты при не столь высоких уровнях CO2», — говорит Менделл.«Наше исследование показало, что даже 1000 ppm оказывали негативное влияние на процесс принятия решений, а 2500 приводили к« дисфункциональной »производительности».

Концентрация CO2 в воздухе на открытом воздухе составляет около 400 ppm. Строительные операторы долгое время пытались удерживать уровни ниже 1000 — как показатель адекватной общей вентиляции, а не потому, что они беспокоились о самом CO2. Но концентрация часто превышает это значение, особенно в переполненных помещениях с плохой вентиляцией, говорит Менделл. По словам ученых из Беркли, в помещении уровни могут достигать нескольких тысяч частей на миллион, а концентрации в классных комнатах иногда превышают 3000 частей на миллион.

Болезни, по всей видимости, связанные с плотными, энергоэффективными новыми зданиями, стали привлекать повышенное внимание начиная с 1970-х годов, с появлением «синдрома больного здания», группы симптомов, включающих головные боли, респираторные симптомы и трудности с концентрацией внимания. Эксперты определили загрязнители воздуха внутри помещений как вероятный источник, но не подозревали, что углекислый газ был частью проблемы.

Гарвардское исследование, в котором также участвовали исследователи из Медицинского центра SUNY Upstate и Сиракузского университета, использовало те же методы тестирования, что и исследование в Беркли, но в нем наблюдали за участниками в течение более длительного периода.Это подтвердило результаты 2012 года.

Двадцать четыре участника — архитекторы, дизайнеры, программисты, инженеры, творческие специалисты по маркетингу и менеджеры — провели шесть полных рабочих дней в экологически безопасном офисном помещении, не видя условий испытаний. Все находились в одних и тех же условиях, которые менялись каждый день.

Исследователи изучили влияние различных концентраций загрязнителей воздуха, в том числе углекислого газа. Они также рассмотрели производительность при высокой и низкой скорости вентиляции.

Испытуемые использовали компьютерный интерфейс для принятия решений в ситуациях, соответствующих реальным вызовам, от относительно простых задач до очень сложных проблем.

В среднем когнитивные показатели были на 61 процент выше в дни с низкой концентрацией загрязняющих веществ по сравнению с теми же баллами участников, когда они проводили время в среде с низкой вентиляцией и повышенным уровнем загрязняющих веществ, и на 101 процент лучше в дни с повышенным уровнем загрязняющих веществ. самая вентиляция. Фактически, участники набрали наибольшее количество баллов в восьми из девяти тестовых областей в дни с максимальной вентиляцией.

Для семи из девяти областей принятия продуктивных решений средние баллы снизились по мере повышения уровня углекислого газа. По сравнению с двумя днями интенсивной вентиляции, показатели когнитивных функций были на 15 процентов ниже в день с умеренным уровнем CO2 — около 945 ppm — и на 50 процентов ниже в день с концентрацией CO2 около 1400 ppm.

Вызывает беспокойство, но, вероятно, поправимо. «Есть вещи, которые мы можем сделать прямо сейчас, чтобы улучшить качество окружающей среды в помещениях и принести пользу здоровью, благополучию и производительности людей», — говорит Аллен.«Это исследование оживило дискуссии с профессионалами отрасли о создании здоровой окружающей среды в помещениях. Людям нужны здания, которые делают их здоровыми ».

Самым очевидным решением является усиление вентиляции снаружи. Но это окажется проблематичным, если уровень углекислого газа в атмосфере будет продолжать расти. Кроме того, это может быть дорого: наружный воздух, который поступает внутрь, нужно согревать зимой и охлаждать летом.

В недавней статье Аллена и его коллег говорится, что расходы на увеличение вентиляции в офисных зданиях будут очень рентабельными для работодателей, оценивая стоимость удвоения тарифов на внутреннюю вентиляцию в 40 долларов на человека в год по сравнению с увеличением производительности на 6500 долларов на человека. в год.

«Повышенное использование энергии может оказаться полезным, если окажется, что оно приносит важные преимущества людям на рабочем месте или в классе, позволяя им думать или работать лучше», — говорит Менделл.

Высокий уровень CO2 приводит к утолщению листьев растений, что может усугубить последствия изменения климата, говорят исследователи.

Пресс-релизы | Исследования | Наука

1 октября 2018 г.

Полог тропического леса в Кашиуана, Бразилия.Джейк Брайант

Ученые-растениеводы заметили, что при повышении уровня углекислого газа в атмосфере большинство растений делают что-то необычное: они утолщают свои листья.

А поскольку деятельность человека приводит к повышению уровня углекислого газа в атмосфере, в нашем будущем, похоже, появятся толстолистные растения.

Но последствия этой физиологической реакции выходят далеко за рамки более толстых листьев у многих растений. Два ученых из Вашингтонского университета обнаружили, что растения с более толстыми листьями могут усугубить последствия изменения климата, потому что они будут менее эффективно связывать атмосферный углерод — факт, который на сегодняшний день не учитывается в моделях изменения климата.

В статье, опубликованной 1 октября в журнале Global Biogeochemical Cycles, исследователи сообщают, что, когда они включили эту информацию в глобальные климатические модели при высоких уровнях углекислого газа в атмосфере, ожидаемых позже в этом столетии, глобальный «сток углерода» внес за счет растения были менее продуктивными — в атмосфере ежегодно оставалось около 5,8 дополнительных петаграмм, или 6,39 миллиарда тонн углерода. Эти уровни аналогичны количеству углерода, ежегодно выбрасываемого в атмосферу в результате антропогенных выбросов ископаемого топлива — 8 петаграмм, или 8.8 млрд тонн.

«Растения гибки и реагируют на различные условия окружающей среды», — сказала старший автор исследования Эбигейл Суонн, доцент кафедры атмосферных наук и биологии Университета штата Вашингтон. «Но до сих пор никто не пытался количественно оценить, как такая реакция на изменение климата повлияет на воздействие растений на нашу планету».

Сцена возле биологической станции Облачный лес Вайкеча в национальном парке Ману в Перу. Эбигейл Суонн

В дополнение к ослаблению стока углерода растений, моделирование, проведенное Суонном и Марли Ковенок, докторантом университета биологии, показало, что глобальные температуры могут повыситься еще на 0.На 3–1,4 градуса по Цельсию больше того, что уже прогнозировалось учеными, изучающими изменение климата.

«Если эта единственная характеристика — толщина листьев — при высоком уровне углекислого газа оказывает такое значительное влияние на ход будущего изменения климата, мы считаем, что глобальные климатические модели должны учитывать другие аспекты физиологии растений и их поведения при попытках прогнозирования. как будет выглядеть климат в конце этого столетия », — сказал Ковенок, ведущий автор статьи.

Ученые не знают, почему растения утолщают листья при повышении уровня углекислого газа в атмосфере. Но реакция была задокументирована для многих различных видов растений, таких как древесные деревья; основные культуры, такие как пшеница, рис и картофель; и другие растения, которые подвергаются фиксации углерода C ₃ , форме фотосинтеза, на которую приходится около 95 процентов фотосинтетической активности на Земле.

Сцена в северном лесу недалеко от Фэрбенкса, Аляска. Эбигейл Суонн

Листья могут утолщаться на треть, что изменяет соотношение площади поверхности к массе в листьях и влияет на такие виды деятельности растений, как фотосинтез, газообмен, испарительное охлаждение и хранение сахара.Растения являются важнейшими модуляторами окружающей их среды — без них атмосфера Земли не содержала бы кислорода, которым мы дышим, — и Ковенок и Суонн считали, что этот критический и предсказуемый ответ утолщения листьев был идеальной отправной точкой для попытки понять, насколько широко распространены изменения в физиология растений повлияет на климат Земли.

«Биологи растений собрали большое количество данных о реакции утолщения листьев на высокие уровни углекислого газа, включая уровни углекислого газа в атмосфере, которые мы увидим позже в этом столетии», — сказал Ковенок.«Мы решили включить известные физиологические эффекты утолщения листьев в климатические модели, чтобы выяснить, какой эффект, если таковой будет, это окажет в глобальном масштабе».

В статье 2009 года исследователей из Европы и Австралии собраны и каталогизированы данные многолетних экспериментов по изучению того, как листья растений изменяются в ответ на различные условия окружающей среды. Ковенок и Сванн включили сопоставленные данные о реакции на углекислый газ в модели земной системы, которые широко используются при моделировании воздействия различных факторов на глобальные климатические модели.

Концентрация углекислого газа в атмосфере сегодня колеблется около 410 частей на миллион. В течение столетия он может вырасти до 900 частей на миллион. Уровень углекислого газа, который Ковенок и Сванн смоделировали с помощью утолщенных листьев, составлял всего 710 частей на миллион. Они также обнаружили, что эффекты были хуже в определенных регионах мира. Например, в некоторых частях Евразии и бассейна Амазонки наблюдалось более высокое минимальное повышение температуры. По словам Ковенока, в этих регионах более толстые листья могут препятствовать испарительному охлаждению растений или образованию облаков.

На этой карте показано глобальное распределение дополнительного потепления из-за утолщения листьев — помимо эффекта повышения содержания углекислого газа в атмосфере до 710 частей на миллион — которое было спроектировано при моделировании Ковенком и Сваном. Ковенок и Сванн, 2018, Global Biogeochemical Cycles

Суонн и Ковенок надеются, что это исследование показывает, что необходимо учитывать реакцию растений на изменение климата в прогнозах будущего климата. Есть много других изменений в физиологии и поведении растений в условиях изменения климата, которые исследователи могли бы смоделировать следующим образом.

«Теперь мы знаем, что даже такие, казалось бы, небольшие изменения в растениях, такие как это, могут иметь глобальное влияние на климат, но нам нужно больше данных о реакции растений, чтобы смоделировать, как растения будут изменяться с высокой точностью», — сказал Суонн. «Люди — не единственные организмы, которые могут влиять на климат».

Исследование финансировалось Национальным научным фондом и UW.