1、地球CO2/O2循環(huán)
21世紀(jì)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?jǐn)?shù)是相對(duì)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?yàn)榇髿庋h(huán);但是在地表垂直方向上的高空會(huì)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?jǐn)?shù)的減少,而是同一體積空氣中氧氣分子個(gè)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?jǐn)?shù)占比仍然是20.9%的;但是,你在5000米的地表吸進(jìn)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(jìn)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(yīng),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(duì)比,如下圖;
4、O2/ CO2相對(duì)含量對(duì)人的影響——以成年人為準(zhǔn)
4.1 相對(duì)含量——標(biāo)準(zhǔn)大壓下,一體積空氣中O2的含量低于16%時(shí),人會(huì)明顯感覺到“氧氣不足”,CO2的相對(duì)含量超過1000ppm(ppm百萬分之一,0.04%對(duì)應(yīng)的是400ppm)時(shí),不利于健康,超過2000ppm時(shí)多數(shù)人明顯易犯困;超過5000ppm可能會(huì)對(duì)人體,尤其是大腦造成不可逆的傷害。
4.2 絕對(duì)含量——一體積空氣中,氧氣的分子個(gè)數(shù)(或重量),比如海拔5000米的地表,一體積的空氣,體積分?jǐn)?shù)不變,但氧氣分子減少到53.11%;,如圖表1所示,當(dāng)海拔2000米時(shí),人所吸入的一口空氣中,實(shí)際的氧分子個(gè)數(shù)(或重量)已經(jīng)低到正常值的16.4%;(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的絕對(duì)質(zhì)量),就讓人有缺氧的感覺(高原反應(yīng),低壓原因是主要原因之一,否則背個(gè)氧氣瓶不就完事了?)。
5、CO2對(duì)人的影響
5.1 CO2的香港標(biāo)準(zhǔn)
5.2 CO2的中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
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(guó)際是的CO2健康標(biāo)準(zhǔn))會(huì)抑制神經(jīng)中樞,導(dǎo)致人的呼吸“變慢”(頻率變低同時(shí)每次吸入的空氣體積變少),進(jìn)而導(dǎo)致人體降低了對(duì)空氣中的氧氣的利用率(不是空氣中氧氣少了,而是因?yàn)镃O2的過高,吸入空氣的量少了,相對(duì)的吸入的O2絕對(duì)量就少了)。
5.3.2 CO2的過高,會(huì)導(dǎo)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(shí)因嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)),當(dāng)人吸入低于CO2標(biāo)準(zhǔn)濃度的空氣時(shí),會(huì)導(dǎo)致人的神經(jīng)過度興奮,長(zhǎng)時(shí)間神經(jīng)過度興奮會(huì)而導(dǎo)致衰弱。
5.3.4 較高的CO2濃度對(duì)人的影響:
6、O2濃度對(duì)人的影響
6.1 O2 常壓下,人類在數(shù)萬年中已適應(yīng)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(dǎo)致加速人體組織的氧化衰老;所以健康的人,不宜大量/長(zhǎng)期暴露于高氧氣濃度的環(huán)境中。
6.2 O2常壓時(shí),在氧濃度為14%-16%(相當(dāng)於氧分壓13.3-16kpa),會(huì)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(dòng)作變差。
當(dāng)氧濃度為10%-14%時(shí),出現(xiàn)疲乏無力,精神不集中,反應(yīng)遲鈍,思維紊亂。
在氧濃度為6%-10%時(shí),出現(xiàn)頭暈,頭痛,惡心,嘔吐,意識(shí)朦朧,并出現(xiàn)紫紺。
氧濃度在6%以下時(shí),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(biāo)準(zhǔn)是99.5%,里面含有標(biāo)準(zhǔn)量CO2。
7、O2/CO2在人體呼吸中的相對(duì)關(guān)系
7.1 個(gè)數(shù)比:約10比8;也就是人體吸收10個(gè)O2分子進(jìn)去,其中8個(gè)O2分子變成CO2被呼出來。
7.2 O2進(jìn)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(xì)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(yīng)用
9.1 CO2濃度較高,人容易犯困,所以在健康的標(biāo)準(zhǔn)濃度下,提高CO2濃度可以促進(jìn)入睡:
A)可用于幫助失眠患者入睡,建議不高于2000ppm的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與人體安全