1、地球CO2/O2循環(huán)
21世紀全球平均 O2濃度20.9%、CO2濃度400ppm(0.04%)。
CO2夏天較低,冬天較高。
2、CO2/O2濃度關(guān)系
2.1 在貼近地表的大自然的環(huán)境中,O2和CO2,N2的體積分數(shù)是相對恒定不變,即O2含量為20.9%,0.04%,79%是不變,即便是8848的地球之巔也是如此,因為大氣循環(huán);但是在地表垂直方向上的高空會有變化(不在我們的研究范圍之內(nèi))。
2.2 下圖解讀,注意含氧量的減少不是體積分數(shù)的減少,而是同一體積空氣中氧氣分子個數(shù)(或重量)的減少;也就是說同樣一體積的空氣,其中氧氣體積分數(shù)占比仍然是20.9%的;但是,你在5000米的地表吸進去一口空氣,其中氧氣分子數(shù)(或重量)是你在海平面地表吸進去一口空氣的53.11%(11.1/20.9)。
圖表1
3、人呼吸過程中O2/CO2的變化
3.1 人吸入空氣,吸收部分氧氣;呼出空氣,主要排出CO2及少量的水氣;其中氧氣主要與人體內(nèi)的能量物質(zhì)糖類發(fā)生氧化反應,釋放能量,供人體使用。
3.2 O2主要是與人體血管血紅蛋白結(jié)合,CO2主要溶解在人體血管內(nèi)的血漿之中;具體交換過程如下圖:
3.3 健康成年人吸入空氣與呼出氣體中的成份對比,如下圖;
4、O2/ CO2相對含量對人的影響——以成年人為準
4.1 相對含量——標準大壓下,一體積空氣中O2的含量低于16%時,人會明顯感覺到“氧氣不足”,CO2的相對含量超過1000ppm(ppm百萬分之一,0.04%對應的是400ppm)時,不利于健康,超過2000ppm時多數(shù)人明顯易犯困;超過5000ppm可能會對人體,尤其是大腦造成不可逆的傷害。
4.2 絕對含量——一體積空氣中,氧氣的分子個數(shù)(或重量),比如海拔5000米的地表,一體積的空氣,體積分數(shù)不變,但氧氣分子減少到53.11%;,如圖表1所示,當海拔2000米時,人所吸入的一口空氣中,實際的氧分子個數(shù)(或重量)已經(jīng)低到正常值的16.4%;(標準大氣壓下的絕對質(zhì)量),就讓人有缺氧的感覺(高原反應,低壓原因是主要原因之一,否則背個氧氣瓶不就完事了?)。
5、CO2對人的影響
5.1 CO2的香港標準
5.2 CO2的中國標準
5.3 CO2 影響人的生理原理——低濃度興奮神經(jīng)中樞,高濃度抑制神經(jīng)中樞。
5.3.1 CO2,過高的CO2深度(1000ppm以上,這是國際是的CO2健康標準)會抑制神經(jīng)中樞,導致人的呼吸“變慢”(頻率變低同時每次吸入的空氣體積變少),進而導致人體降低了對空氣中的氧氣的利用率(不是空氣中氧氣少了,而是因為CO2的過高,吸入空氣的量少了,相對的吸入的O2絕對量就少了)。
5.3.2 CO2的過高,會導致人體酸堿平衡失調(diào);由于通氣障礙所致呼吸衰竭,因大量CO2潴(ZHU)留,而引起呼吸性酸中毒;同時因嚴重缺氧,氧化過程障礙,酸性代謝產(chǎn)物又增多,??刹l(fā)代謝性酸中毒。
5.3.3 CO2 濃度過低(400ppm為標準),當人吸入低于CO2標準濃度的空氣時,會導致人的神經(jīng)過度興奮,長時間神經(jīng)過度興奮會而導致衰弱。
5.3.4 較高的CO2濃度對人的影響:
6、O2濃度對人的影響
6.1 O2 常壓下,人類在數(shù)萬年中已適應了20.9%的氧氣濃度,常期吸入高于該濃度的O2,多余的氧氣將導致加速人體組織的氧化衰老;所以健康的人,不宜大量/長期暴露于高氧氣濃度的環(huán)境中。
6.2 O2常壓時,在氧濃度為14%-16%(相當於氧分壓13.3-16kpa),會出現(xiàn)呼吸加深加快,脈搏加快,血壓升高,肢體肌肉協(xié)調(diào)動作變差。
當氧濃度為10%-14%時,出現(xiàn)疲乏無力,精神不集中,反應遲鈍,思維紊亂。
在氧濃度為6%-10%時,出現(xiàn)頭暈,頭痛,惡心,嘔吐,意識朦朧,并出現(xiàn)紫紺。
氧濃度在6%以下時,血壓下降,呼吸停頓,脈搏微弱,發(fā)生抽搐,瞳孔放大,繼而心跳呼吸停止而死亡。(所以窒息死亡,與環(huán)境中O2無關(guān))
6.3 搶救呼吸用“純氧”,標準是99.5%,里面含有標準量CO2。
7、O2/CO2在人體呼吸中的相對關(guān)系
7.1 個數(shù)比:約10比8;也就是人體吸收10個O2分子進去,其中8個O2分子變成CO2被呼出來。
7.2 O2進入人體后,主要(約80%)消耗在氧化糖類,釋放人體所需的能量,這部分O2最終變成CO2被呼出來;其中有很小部分氧化人體內(nèi)的組織細胞等。
7.3 CO2主要來源是人體的有氧呼吸,但還有很小一部分是來自人體的無氧呼吸。
8、密封環(huán)境中人窒息死亡過程
9、CO2濃度的應用
9.1 CO2濃度較高,人容易犯困,所以在健康的標準濃度下,提高CO2濃度可以促進入睡:
A)可用于幫助失眠患者入睡,建議不高于2000ppm的國際標準濃度
B)可用于快速哄小孩入睡,建議不高于1500ppm的濃度
9.2 健康環(huán)境CO2濃度(1000ppm以下),健康的大腦效率最高。
10、CO2濃度的國際標準與人體安全
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