общее о кислороде

Атмосфера, т.е. воздушное пространство, окружающее обо­лочкой нашу планету Земля, состоит из смеси газов. Если взять состав атмосферы у поверхности Земли, то по объему воздух со­стоит из азота 78,09%, кислорода 20,95%, углекислоты 0,03 -0,04%. Остальные газы, составляющие атмосферу Земли, вместе занимают по объему несколько менее 1%, и к ним относятся ар­гон, ксенон, неон, гелий, водород, радон и другие.

Основной по объему составляющей частью атмосферы явля­ется азот, который в том состоянии, в котором находится в ат­мосфере, является биологически нейтральным газом, не поддер­живающим ни дыхание, ни горение. Но, тем не менее, азот имеет ключевое значение для развития и существования жизни на Зем­ле, Азот-это обязательная составляющая часть любого белка, который состоит из аминокислот.

Именно это основное соедине­ние универсально для всех живых существ на Земле, содержит аминогруппу, по которой оно получило название, т. е. соедине­ние, в которое входит азот.

Большинство микроорганизмов без азота существовать не могут, но тем не менее, усваивать азот ат­мосферы они также не в состоянии. Усвоение атмосферного азо­та доступно только небольшой группе микроорганизмов, нахо­дящихся в земле, и от них начинается вся сложная и разветвленная пищевая цепочка разнообразной жизни земной суши.

Тем не ме­нее, азот атмосферы имеет большое биологическое значение в том, что он выполняет роль инертного разбавителя кислорода возду­ха, поскольку жизнь человека и других микроорганизмов в ат­мосфере чистого кислорода практически невозможна.Кислород - это важнейший с гигиенической точки зрения ком­понент атмосферы, так как без кислорода жизнь в ее универсаль­ном понимании становится невозможной.

Даже анаэробные мик­роорганизмы, которые погибают в присутствии кислорода атмосферы (а развиваться они могут только в отсутствии сво­бодного кислорода) также нуждаются в кислороде и погибают без него. Вся суть состоит только в том, что анаэробные микро­организмы усваивают кислород из ряда соединений, в которые входит кислород, разлагая эти соединения.

Итак, кислород-это универсальный жизненный агент, без которого невозможна жизнь, и недостаток его весьма негативно отражается на жизнен­ных процессах, прекращающихся ниже определенного процент­ного содержания кислорода в воздухе.Наиболее чувствителен к недостаче кислорода головной мозг и затем сердечная мышца. Достаточно 7-8 минут прекращения поступления кислорода в кровь, чтобы в коре головного мозга произошли необратимые изменения и восстановление жизни ста­ло практически невозможным. В настоящее время разработан ряд способов, снижающих потребности головного мозга в кислоро­де и сердечной мышцы, что вызвано потребностями хирургии, но мы не касаемся этих и других искусственно создаваемых ситу­аций. Вот почему именно кислород как лечебное средство так ча­сто используют в больничной практике. И если при лечении больных кислород выполняет большую роль, будучи включенным в различные терапевтические комплексы, то с целью профилакти­ки применение кислорода неоправданно скромно.

При использовании кислорода как с лечебной, так и с профи­лактической целями, необходимо иметь в виду следующее. Дей­ствительно, кислород-это живительный газ, без которого невоз­можна жизнь. Кислород может быть чудодейственным средством, подчас буквально воскрешая больного или пострадавшего и воз­вращая его от смерти к жизни. Все это так, но при неумелом его использовании, при увеличенных количествах вводимого кисло­рода, при неправильном его применении организму может быть нанесен серьезный ущерб.

Причина такого неожиданного обо­рота следующая.Углекислый газ в атмосфере содержится, как мы указывали выше, в пределах 0,03% - 0,04%. Это естественная норма и больше в природе, без вмешательства человека, его обычно нет. Однако надо иметь в виду, что в настоящее время как результат промышленной деятельности человека начались определенные изменения в атмос­фере.

В частности - интенсивные процессы сжигания кислорода, вза­мен которого в атмосферу выделяется углекислота. Процесс обра­зования кислорода из углекислоты в природе идет постоянно. Это, в основном, процессы фотосинтеза, когда растения потребляют из атмосферы углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. Идет и обратный процесс дыхания - потребления кислорода с выделени­ем углекислоты. В природе - это процессы дыхания, гниения, бро­жения и частично процессы горения, как это имеет место при лес­ных пожарах и в аналогичных ситуациях.

Но в эти естественные процессы начал вмешиваться человек.Достаточно вспомнить, какое количество кислорода необхо­димо для сжигания в мощных котельных тепловых электростан­ций, теплоцентралей, обеспечивающих города и поселки отопле­нием, в многочисленных котельных жилых и промышленных зданий, в круглосуточно пылающих доменных и мартеновских печах и коксовых батареях.

А сколько кислорода необходимо для работы автомобильных двигателей, передвижения морских су­дов и воздушных лайнеров, находящихся постоянно в воздухе. Приведем только один небольшой, но, на наш взгляд, весьма иллюстративный пример.

Современный воздушный лайнер при перелете через океан по пути из Европы в Америку сжигает в своих турбинах вместе с топливом более сорока тонн кислорода. Толь­ко один трансконтинентальный лайнер, а сколько в воздухе по­стоянно находится гражданских и военных самолетов?Легкими Земли являются леса, которые за счет фотосинтеза возвращают в атмосферу кислород. Но и тут процесс идет в на­правлении, обратном природной схеме. Известно, как низведе­ны леса не только в Европе, но и в их больших массивах, таких как сибирская тайга, южноамериканская сельва.

А сколько гек­таров еще не срубленных лесов ежегодно погибают от лесных пожаров, кислотных дождей и других итогов хозяйственной дея­тельности человека?Все эти действия, как указанные, так и не перечисленные нами, ведут к изменению соотношения кислорода и углекислоты в ат­мосферном воздухе. Особенно изменения такого соотношения от­мечаются в городах, причем, как правило, чем крупнее город, тем ощутимее эти изменения.

Для понимания этих изменений и той профилактической так­тики, к которой мы хотим подвести читателя, следует остановить­ся на физиолого-гигиеническом значении углекислоты в атмос­ферном воздухе.В атмосферном воздухе по объему углекислоты содержится 0,03-0,04%.

 В закрытых помещениях, в которых горожане про­водят большую часть суток, а, следовательно, жизни, углекисло­ты содержится несколько больше. Это неизбежно, поскольку при дыхании потребляется кислород и выделяется углекислота.Верхней границы нормы содержания углекислоты в воздухе по­мещений в гигиене нет.

Один из создателей современной научной гигиены Макс фон Петтенкофер предложил за верхнюю границу допустимого содержания в помещении углекислоты принять 0,07%. Это предложение чисто эмпирическое, которое исходит из того, что если в природном воздухе углекислоты 0,03-0,04%, а, следователь­но, в среднем 0,035%, то концентрацию вдвое выше, т.е. 0,07% мож­но уже принять за допустимый максимум.

Основывался Петтенко­фер на тех наблюдениях, доказывающих, что находящиеся в помещениях с содержанием углекислоты в воздухе 0,07-0,08% обыч­но жалуются на ухудшение самочувствия, появление головных бо­лей и другие явления ухудшения самочувствия.Однако дальнейшее изучение этой проблемы не подтвердило данных о невозможности пребывания в атмосфере с количеством углекислоты по объему большим чем 0,07-0,08%. Людям давали дышать газовой смесью, в которой содержание углекислоты было выше названных количеств, а самочувствие и работоспособность не сокращались.

Поэтому было высказано предположение, что ухудшение са­мочувствия в плохо проветриваемых помещениях наступает невследствие увеличения количества углекислоты и некоторого сни­жения концентрации кислорода, а вследствие изменения соотно­шения между количествами кислорода и углекислоты.Высказывались мнения, что при пребывании людей в поме­щении изменяются влажность воздуха и температура, указыва­лась на значительные изменения электрических параметров воз­духа.

Все эти предположения всегда подтверждались экспериментальными данными, и в каждом из них был свой оп­ределенный резон.Когда появилась необходимость обеспечить дыхание челове­ка в экстремальных условиях (а так было при прогрессе авиации и подъеме самолетов с негерметичными кабинами на большие высоты, где дыхание забортным воздухом уже становилось не­возможным; при развитии автономного погружения под воду ак­валангистов и в других аналогичных ситуациях), то выяснилось следующее.

Когда в начале попробовали дать максимум того, что наиболее необходимо - кислорода, то результат не оправдал ожиданий. Даже специально тренированный человек с отличным здоровьем не выдержит долгого дыхания чистым кислородом. Начали пробовать дыхательные смеси и вот уже выяснилось, что углекислота в воздухе - не отход жизнедеятельности, а жизненно необходимое соединение для нормального функционирования организма.

Это на заре развития научной физиологии и во вре­мена становления научной гигиены считали, что для жизнедея­тельности организма необходим только кислород, а углекисло­та, это конечный продукт обмена, выводимый из организма. Даже сейчас можно услышать, как углекислоту в популярных издани­ях и лекциях называют «шлаком» или отходом жизнедеятельнос­ти организма и есть много теорий, как выводить «шлаки» из орга­низма и чем интенсивней это делать, тем ближе путь к крепкому здоровью.

 Такой примитивный взгляд, к сожалению, прочно уко­ренился, и зачастую школьников даже в настоящее время обуча­ют именно в таком ключе. Но это заблуждение можно развеять повседневными наблюдениями, которые хорошо известны каж­дому.

Если быстро пробежать даже небольшую дистанцию, то вслед­ствие резкого повышения энергетического обмена кровь не мо­жет обеспечить поступление с дыханием достаточного для орга­низма количества кислорода. Те небольшие резервы кислорода, которые имеются в организме, будут из крови утилизированы и создастся так называемый кислородный долг. В то же время в крови начнется накопление и углекислоты, которая в том количестве, в котором она образуется, не может быть выведена из организма с выдыхаемым воздухом. Остановившись после про­бежки, человек некоторое время часто и глубоко дышит пока, не насытит кровь кислородом, а эритроциты не выведут через лег­кие излишки накопившейся в крови углекислоты. Мы обращаем внимание: не выведут излишки накопившейся в крови углекис­лоты.

То, что дело не только в недостаче кислорода, можно убе­диться на другом альтернативном примере. Если спокойно сидя­щий человек начнет часто и глубоко дышать, то у большинства начнется головокружение, а волевое продолжение глубокого ды­хания может закончиться обмороком и даже вообще остановкой дыхания на некоторое время.

Почему такой неожиданный резуль­тат? Дело в том, что при глубоком и частом дыхании начнется одновременно два процесса:

- Насыщение крови кислородом в количествах больших, чем это обычно имеет место.

- Начнется усиленное вымывание из крови углекислоты, и как результат этих двух процессов, начнется изменение нормального соотношения кислород - углекислота.В крови будет увеличиваться количество кислорода, а также одновременно начнется уменьшение количества углекислоты от­носительно нормы.

Что же происходит, когда в крови меняется соотношение кис­лород-углекислота? Происходит сдвиг в кислотно-щелочном рав­новесии и изменяются буферные возможности крови, а это очень важная константа для многих обменных процессов. Кроме того, углекислота является биологическим раздражителем дыхатель­ного центра. Повышение концентрации углекислоты в крови раз­дражает и этим активизирует работу дыхательного центра в го­ловном мозгу и дыхание немедленно учащается и углубляется.

Снижение содержания углекислоты в крови ведет к торможению деятельности дыхательного центра, что проявляет себя в задерж­ке, урежении, снижений глубины дыхания, т.е., как мы говорим, сокращается интенсивность вентиляции легких.Поэтому в дыхательных газовых смесях повышают не толь­ко концентрацию кислорода, но и обязательно подбирают адек­ватные поставленным задачам увеличенные в смеси количества углекислоты.

Таким образом, оказалось, что углекислота - это не «шлак», не продукт обмена, который чем полнее и скорее вы­вести из организма, тем лучше. Углекислота-это биологически активный компонент, без которого не может нормально осуще­ствляться функция внешнего дыхания.Именно поэтому, если тяжело больному с наступающими сим­птомами нарушения дыхания, дать из кислородной подушки чи­стый кислород, то вместо ожидаемого благоприятного эффекта можно в ответ получить остановку дыхания. По существующим правилам больному дают дышать кислородом, направляя струю этого живительного газа из мундштука подушки, держа его на расстоянии 15-20 см от рта. В этом случае больной дышит не кис­лородом, а воздухом, обогащенным кислородом. А это уже со­вершенно разные варианты процедуры.Теперь можно и подвести итог.

Для нормального жизне­обеспечения необходимо дышать воздухом, в котором должно быть около 21% по объему кислорода и 0,03-0,04% углекисло­ты. Остальное заполняет инертный разбавитель - азот. Что же мы имеем в наших помещениях? Количество кислорода вслед­ствие дыхания всегда несколько ниже оптимальных природ­ных норм. В противоположность этому количество углекис­лоты всегда несколько больше этих же норм.

 Следовательно, необходимое соотношение между кислородом и углекислотой нарушено. Ну, а если в производственных помещениях есть еще и различные профессиональные вредности, поступающие в организм с воздухом, т.е. при дыхании? В таком варианте вне зависимости от характера профвредностей данного производ­ства и сам процесс дыхания будет в некоторой степени допол­нительно затруднен, а, следовательно, возможности поступле­ния в организм кислорода и, соответственно - выведение из организма углекислоты, будут дополнительно затруднены и газообмен деформирован.В такой ситуации вне зависимости от деталей внешней среды производства, его негативного профессионально вредного влия­ния дополнительные небольшие количества кислорода, профи­лактически вводимые в организм, всегда будут уместны и ока­жут несомненное профилактическое воздействие.Отсюда следует однозначный вывод. В любом комплексе про­филактических мероприятий на предприятиях, особенно с про­фессионально вредными условиями труда, введение в любой про­филактический комплекс кислородных процедур не только желательно, но и всегда будет позитивным актом.Поэтому предлагаемые кислородные процедуры в любых профессионально-вредных условиях, а для пожилых, уже не ра­ботающих людей, которым проводятся профилактические про­цедуры типа групп здоровья, следует предусмотреть кислородопрофилактику.