Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Реферат по экологии
на тему "Газы и их влияние на человека"
Содержание
Введение
1. Газы с нейтральным или положительным влиянием на организм человека
1.1 Влияние водорода на организм человека
2. Вредные и токсичные газы
2.1 Влияние озона на организм человека и механизмы его лечебного
действия
2.2 Воздействие оксида углерода на человека
2.3 Влияние углекислого газа на человека
2.3.1 Углекислый газ в воде
3. Влияние инертных газов на организм человека
3.1 Гелиевый воздух и его влияние на человека
3.2 Окислы азота и их влияние на человека
3.2.1 Азотный наркоз
3.2.2 Веселящий газ
Введение
Каждый из нас существует, находясь в окружении газов. В природе они находятся везде: в атмосфере, водах мирового океана, земной коре. Наибольшее влияние на человека оказывают газы, находящиеся в атмосфере.
Современный газовый состав атмосферы - результат длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой в основном газовую смесь двух компонентов - азота(78,09%) и кислорода(20,95%). В норме в нем присутствуют также аргон(0,93%), углекислый газ(0,03%) и незначительные количества инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиака, метана, озона, диоксидов серы и других газов. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятельности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различные продукты растительного, животного или микробного происхождения. Кроме того, важную роль в атмосфере играет водяной пар. Наибольшее значение для различных экосистем имеют три газа, входящих в состав атмосферы: кислород, углекислый газ и азот. Эти газы участвуют в основных биогеохимических циклах. Другие составные части воздуха не участвуют в биохимических циклах, но наличие большого количества загрязнителей в атмосфере может привести к серьезным нарушениям этих циклов. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха. Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорта, различные машиностроительные предприятия.
1. Газы с нейтральным или положительным влиянием на организм человека
1.1 Влияние водорода на организм человека
Каждый из нас существует, находясь в окружении воздуха, в котором содержится приблизительно 20% кислорода. Другими словами мы находимся в окружении такого мощного окислителя как кислород. Кроме того, воздух, пища, почва, вода загрязняются. Нитраты, например, способствуют появлению раковых опухолей.
Почти невозможно устранить сегодня эти загрязнения, а значит в организме человека процесс накопления активного кислорода, свободных радикалов и ряда других опасных соединений идут более активно и считаются ВОЗ одной из главных первопричин различных заболеваний, старения и естественной смерти человека. Активный кислород, например, считается одним из факторов таких заболеваний как астма, инфаркт миокарда, атеросклероз, кровоизлияние в мозг, эпилепсия, лейкемия, болезнь Паркинсона, инфекционные заболевания, СПИД, грипп, пневмония, язва желудка, гепатит, цирроз печени, различные вызывающие рак заболевания, глаукома, ревматизм, дерматиты и т.д.
Поэтому, для того чтобы бороться против окислительной среды и побеждать ее, нам необходим водород." Трудно не согласиться с фактом, что именно японская нация, посредством народной государственной политики заботы о гражданах, огромное внимание уделяет качеству и продолжительности жизни, профилактике заболеваний связанных с экологией. Болезни, старение и сама смерть не смотрят на возраст, должность и статус человека в обществе.
Водород – самый давний на Земле антиоксидант (антиокислитель), один из пяти важнейших элементов нашего тела и составляет до 10 % от его веса. Водород –энергоноситель (топливо) в организме человека. Он не имеет запаха, вкуса, цвета, но имеет колоссальную проникающую способность практически через любой металл, и даже сталь. Водород способен легко проникать в клетки организма, он оказывает влияние на нездоровые органы, даже в случае закупорки кровеносных сосудов.
С момента рождения и до самой смерти наш организм производит водород из клеточной воды, чтобы противостоять активному кислороду. В процессе биологического окисления образуется 24 протона водорода. 12 образуется за счет окисления молекул глюкозы, а остальные 12 за счет 6 молекул воды! Этот процесс открыл в 19 веке русский биолог и биохимик Владимир Паладин. Чем старше человек, тем меньше в его организме воды, тем меньше ему осталось жить. Клетки, для которых вода является и внутренней средой, и средой обитания, при дефиците воды морщатся, теряют свои функции и гибнут, замещаются соединительной тканью (склероз). Но еще до своей гибели, такая клетка затруднит ввод и вывод через нее различных веществ, крови и подарит организму различные заболевания. С течением времени появляются внешние и внутренние признаки старения организма: морщины, склерозируются почки, легкие, пищеварительный тракт и т.д.
Для чего еще нужны организму протоны водорода? Вот что пишет доктор медицинских наук Волков В.В.: "Наша кровь забирает кислород из воздуха в легких с помощью специального дыхательного пигмента, гема. Гем, в виде гемоглобина, заполняет кровяные клетки, эритроциты. Сам гем носит розовый цвет, но в эритроцитах его так много, что он придает крови красный цвет. Для розового гема взаимодействие с кислородом не проходит бесследно. Кислород – сильнейший окислитель и способен все сжечь. И действительно, кислород сжигает (окисляет) розовый гем до зеленого пигмента биливердина. Биливердин больше всего скапливается в клетках печени, селезёнки и красного костного мозга, а также откладывается в клетках соединительной ткани (кожа, кости, капсулы и строма внутренних органов). В высокой концентрации зеленый биливердин носит название черной желчи. Великий Авиценна назвал чёрную желчь причиной раковой болезни. Д.м.н. Волков В.В. в своей работе "Водород против болезней, старения и смерти" называет биливердин смертельным веществом. Увеличение зеленого биливердина также ограничивает процесс переноса кислорода к клеткам организма вызывая кислородный дефицит - гипоксию". Гипоксия нарастает во времени. И не случайно – дают человеку кислородную подушку, помещают в барокамеру, а он …всё равно умирает! Умирает потому, что хоть и дают кислород, а взять он его не может! Мало гема, мало дыхательных пигментов".
Но наш организм способен превратить зелёный биливердин в оранжевый билирубин. Это делает печень. Она выбрасывает оранжевый билирубин с желчью в кишечник, откуда он в составе каловых масс выводится из организма. Для того, чтобы превратить одну молекулу зелёного биливердина в одну молекулу оранжевого билирубина организму необходимо затратить два протона водорода.
По мнению Волкова ВВ., организму человека можно помочь путем насыщения его протонами водорода. Известный итальянский изобретатель Г. Маркони сказал: "Я думаю, что гигиена и биохимия научат человечество продлить жизнь".
При попадании газообразного водорода в организм человека с питьевой водой происходит нейтрализация активного кислорода и свободных радикалов, трансформация зелёного биливердина в оранжевый билирубин. Поэтому нервная система, управляемая мозгом, перестает подавать команду на производство протонов водорода из клеточной воды. Так экономится клеточная вода. Вот что пишет доктор Алекс Каррл (лауреат Нобелевской премии за поддержание жизни в клетках сердца цыпленка в течение 34 лет): "Сама клетка бессмертна. Дело просто в жидкой среде (воде), в которой находится клетка и в которой она вырождается".
Поэтому для нас принципиально важен факт экономного расходования клеточной воды на производство протонов водорода в течение жизни.
Организм человека - великолепная самообновляющаяся система, но даже она, не может нормально функционировать не имея нужных материалов. Именно поэтому полезная водородонасыщенная вода, со свойствами природного антиоксиданта – водорода, применяется в Японии, США и Германии для долголетия и омоложения. У организма появляется резерв, внутренние силы на борьбу с недугами.
И действительно, водород в организме выполняет ряд важных функций. Вот некоторые из них:
- нейтрализация свободнорадикального окисления (В.В. Фролькис, Ж.И. Абрамова, Г.И. Оксенгендлер) Когда кислород (О2), вдыхаемый лёгкими, окисляет пищу, поступающую через рот, то его объём, благодаря пище, уменьшается и образуется активный кислород (1) (радикал сверхоксидного аниона).
(2) Объём уменьшается далее благодаря атому водорода Н вступая с ним в реакцию.
Кислород в лёгких поддерживает производство разновидностей активного кислорода (О2?, Н2О2, НО•) в теле человека, но эти виды активного кислорода последовательно уменьшаются, соединяясь с атомным водородом (активным водородом), и со временем возвращаются в состояние обычной воды.
- Также водород непосредственно участвует в холодном ядерном синтезе (Г. Петрокович), производстве субстрата энергии (АТФ, П. Митчелл, Нобелевская премия, 1978 г.), избавляет наш организм от биливердина (Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин.
Биологическое значение водорода определяется тем, что он входит в состав молекул воды и всех важнейших групп природных соединений, в том числе белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Способность водорода образовывать водородную связь играет решающую роль в поддержании пространственной четвертичной структуры белков, а также в осуществлении принципа комплементарности в построении и функциях нуклеиновых кислот (то есть в хранении и реализации генетической информации), вообще в осуществлении "узнавания" на молекулярном уровне.
Итак, водород принимает участие в важнейших динамических процессах и реакциях в организме – в биологическом окислении, обеспечивающим живые клетки энергией, в реакциях биосинтеза, в азотфиксации и бактериальном фотосинтезе, в поддержании кислотно-щелочного равновесия и гемеостаза, в процессах мембранного транспорта. Даже без одного из этих процессов не возможна полноценная жизнь. Таким образом, наряду с кислородом и углеродом водород образует структурную и функциональную основы явлений жизни.
Поэтому немаловажная роль в профилактике заболеваний и вообще нашей жизни принадлежит водороду. Водород (протон) для человека безвреден, в организме он восстанавливает митохондрию, а Решением Фармакологического комитета бывшего СССР от 22 февраля 1988 года было узаконено применение водорода. Лечение водородонасыщенной водой проводилось инъекционно.
2. Вредные и токсичные газы
2.1 Влияние озона на организм человека и механизмы его лечебного действия
Озон — газ, токсичный при вдыхании. Он раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей, повреждает сурфактант легких. Последовательность болезненных проявлений при вдыхании озона была описана Флюгге. Сначала наступает сонливость, затем изменяется дыхание: оно становится глубоким, неритмичным. В конце появляются перерывы в дыхании. Смерть наступает, видимо, в результате паралича дыхания.
Патологоанатомические исследования показали характерную картину отравления озоном: кровь не свертывается, легкие пронизаны множеством сливных кровоизлияний.
Вследствие этого установлена предельно допустимая концентрация (ПДК) озона в воздухе рабочего помещения 0,1 мг/м2, что в 10 раз больше обонятельного порога для человека. При наружном (на кожные покровы и раневую поверхность), энтеральном (per os et per rectum) и парентеральном введении в терапевтическом диапазоне концентраций озон не оказывает токсического действия на организм человека.
При наружном применении высоких концентраций газообразного озона и озонированных растворов проявляются его мощные окислительные свойства, направленные против микроорганизмов. Причем озон более эффективен во влажной среде, так как при разложении озона в воде образуется высокореакционный гидроксильный радикал. Озон убивает все виды бактерий, вирусов, грибов и простейших. При этом, в отличие от многих антисептиков, озон не оказывает разрушающего и раздражающего действия на ткани, так как клетки многоклеточного организма имеют антиоксидантную систему защиты.
В исследованиях проведено испытание бактерицидных свойств озонированной дистиллированной воды с концентрацией в ней озона 4 мг/л. Установлено в условиях in vitro, что происходит полное подавление роста колоний стафилококка, кишечной и синегнойной палочек, протеев, клебсиеллы при 102—104 КОЕ/мл. При более высоком количестве микроорганизмов (около 105—107 КОЕ/ мл) отмечается их неполная инактивация.
Среди причин бактерицидного эффекта озона чаще всего упоминают нарушение целостности оболочек бактериальных клеток, вызываемое окислением фосфолипидов и липопротеидов. Грамположительные бактерии более чувствительны к озону, чем грамотрицательные, что, видимо, связано с различием в строении их оболочек. Есть также данные о взаимодействии озона с протеинами. Обнаружено проникновение озона внутрь микробной клетки, вступление его в реакцию с веществами цитоплазмы и превращение замкнутого плазмида ДНК в открытую ДНК, что снижает пролиферацию бактерий.
Эффект озонированного растительного масла обусловлен наличием озонидов. Полагают, что за счет кислородной связи озонид ненасыщенной жирной кислоты соединяется с рецептором для микроорганизмов и блокирует его. Наибольшим бактерицидным эффектом обладает масло с пероксидным числом 2,5—3 тыс. Но даже при разведении масляного раствора в 10, 20, 50 и 100 раз он сохраняет стерилизующий эффект в отношении микроорганизмов. Обнаружен его эффект на культуру T.rubrum, T.interdigitale, M.canis, плесневые и дрожжеподобные грибы рода Candida. Терапевтическая эффективность представлена при микозе стоп, онихомикозе, кандидозе кожных складок, паховой эпидермофитии. Вирицидное действие озона связывают с повреждением полипептидных цепей оболочки, что может приводить к нарушению способности вирусов прикрепляться к клеткам-мишеням и расщеплению одной нити РНК на две части, подрывая фундамент реакции размножения. Капсулированные вирусы более чувствительны к действию озона, чем некапсулированные. Это объясняется тем, что капсула содержит много липидов, которые легко взаимодействуют с озоном.
Важнейшим открытием явилось обнаружение антивирусного эффекта озона на культуре лимфоцитов, зараженной ВИЧ-1 (Freberg, Carpendale, 1988). Механизм инактивации ВИЧ объясняется следующими моментами:
1) частичным разрушением оболочки вируса и потерей им своих свойств;
2) инактивацией фермента обратной транскриптазы, что ингибирует процесс транскрипции и трансляции вирусных белков и, соответственно, размножение вируса;
3) нарушением способности вирусов соединяться с рецепторами клеток-мишеней.
По данным Viebahn, электрофильная молекула озона может реагировать с парой свободных электронов азота в М-ацетил-глюкозамине, который обнаруживается в вирусных акцепторах клетки-хозяина; это снижает чувствительность клеток к вирусам и устраняет феномен зависимости. Причем выяснено, что озон может инактивировать вирус как экстракорпорально, так и внутри клеток. Важную роль играет активация синтеза биологически активного пептида интерферона, защищающего незараженные клетки от проникновения вируса. Кроме того, многие инфекции, сопровождающие ВИЧ, оказались устойчивыми к антибиотикам, но способными инактивироваться озоном в концентрациях, не токсичных для клеток организма.
Точками воздействия озона в организме теплокровных являются:
- ненасыщенные жирные кислоты;
- свободные аминокислоты;
- аминокислоты в пептидных связях;
- никотинамид-коэнзим.
Обнаружены селективные свойства озона по отношению к соединениям, имеющим двойные связи, и прежде всего к полиненасыщенным жирным кислотам (ПНЖК). Основными продуктами, образующимися при взаимодействии озона с ненасыщенными жирными кислотами наряду с озонидами, являются гидропероксиды. Образующиеся в реакциях озонолиза пероксиды отличаются от аутогенных своей короткоцепочечностью и гидрофильностью. Аутогенные пероксиды являются короткоцепочечными пероксидами липофильного характера. Небольшое количество пероксидов озона усиливает потребление кислорода кровью во много раз. Стабильность этих пероксидов незначительна, в течение короткого времени они распадаются и не поддаются аналитическому обнаружению. Повышенное потребление кислорода организмом было доказано с помощью специальных измерений газов крови. Наиболее четкое подтверждение было показано на увеличении артериовенозной разницы по кислороду.
Проведенные исследования по изучению спектра белков в плазме крови у экспериментальных животных не выявили изменений в соотношении фракций, это свидетельствует о том, что терапевтические концентрации озона не повреждают белковые структуры. В то же время у больных с воспалительными заболеваниями лица и шеи после курса озонотерапии отмечена нормализация белоксинтезирующей функции печени, то есть увеличение количества альбумина и снижение уровней белков острой фазы.
Наиболее полно изучено влияние озона на биохимические процессы, происходящие в эритроцитах, которые являются наиболее простой моделью для изучения. В то же время этот объект имеет немаловажное значение в связи с тем, что в медицинской практике достаточно широко используются методики парентерального введения озона.
Под влиянием озона уменьшается концентрация глюкозы в крови, что, по-видимому, связано с ростом активности Г-6-ФДГ и усилением ее использования в реакциях гексозомонофосфатного шунта. Кроме того, снижается содержание в крови лактата и пирувата. Отмечен сосудорасширяющий эффект озонотерапии, что предположительно связывают с активацией МО-синтетазы. Образующаяся окись азота обладает вазодилятационным действием. В экспериментах показана возможность реакций с озоном аминокислот, которые являются предшественниками биологически активных веществ (дофамина, норадреналина, адреналина). Они мобилизуют жирные кислоты и глюкозу, обладают вазоактивным действием.
В настоящее время активно изучается влияние озона на белые клетки крови и иммунную систему, что особенно актуально при хронических инфекционных заболеваниях, когда отмечается снижение уровня перекиси водорода. Выяснено также, что озон стимулирует выработку цитокинов лимфоцитами и моноцитами.
Экспериментальные данные позволяют сделать вывод об эффективном вмешательстве озона в свободнорадикальные и энергетические процессы опухолевой клетки, вызывающем изменения в анаболических процессах и в конечном итоге ее гибель, что подтверждается морфологическими исследованиями.
Доказано активное влияние озона на свертывающую систему крови - снижая концентрацию фибриногена, озон уменьшает агрегацию форменных элементов крови и улучшает ее реологические свойства, вводимый внутривенно озонированный физиологический раствор повышает фибринолитическую активность крови пациентов, не приводя к гиперфибринолизу. Является одним из ведущих механизмов восстановления кровотока в органах и тканях. Озон воздействует на всех этапах сложной цепной ферментативной реакции, каковой является процесс свертывания крови, однонаправленно, умеренно сдвигая систему коагуляционного гомеостаза в сторону снижения свертывающей способности крови, предотвращая тем самым внутрисосудистое тромбообразование, особенно в участках с замедленным кровотоком. Уменьшая вязкость и свертываемость крови, озонированный изотонический раствор хлорида натрия улучшает микроциркуляцию, которая охватывает множество взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, среди которых в первую очередь следует назвать следующие: циркуляция крови и лимфы в сосудах диаметром от 2 до 200 мкм, поведение клеток крови (деформация, агрегация, адгезия и др.), свертывание крови (коагуляция, фибринолизис, тромбообразование, роль тромбоцитов), транскапиллярный обмен и ультраструктурные особенности микрососудов .
С.П. Перетягин и соавт. (1992) проводили озонирование крови пациентам после клинической смерти и обнаружили, что это привело к восстановлению ее кислородтранспортной функции.
Озон не оказывает разрушающего действия на ткани и клетки, он восстанавливает или увеличивает нормальное клеточное окисление, которое было снижено болезненным состоянием. Кровь в присутствии озона может поглощать в 2—10 раз больше кислорода, чем при обычных условиях, так как в этом случае кислород растворяется в плазме. Опыты доказали тропизм озона и его фиксацию тканями. В процессе озонотерапии происходит насыщение кислородом как сыворотки крови, так и эритроцитов. При этом возможно поддержание обмена веществ через внеклеточную жидкость, несмотря на нарушенный тонус сосудов. При проведении большой аутогемотерапии с озоном у всех пролеченных пациентов показано статистически значимое повышение парциального давления кислорода в артериальной крови, снижение парциального давления углекислого газа и увеличение содержания гемоглобина.
При многих заболеваниях, одним из ведущих симптомов которых является боль (мигрень, ревматические болезни, неврологические проявления остеохондроза позвоночника), получен анальгетический эффект озонотерапии. Он может быть связан с несколькими моментами:
1) противовоспалительное действие озона;
2) благодаря увеличению тканевой оксигенации усиливаются метаболизм и элиминация продуктов, вызывающих активацию болевых рецепторов;
3) в результате усиленного высвобождения в тканях кислорода вновь устанавливается катион-анионное соотношение в измененной клеточной мембране, то есть озон действует электрофизиологически как истинный антагонист боли;
4) уменьшение боли может происходить из-за ингибирования катаболических хрящевых ферментов.
Вследствие вышеперечисленных эффектов озонотерапия находит всё более широкое применение в медицинской практике. Применение озонотерапии приводит к улучшению кислородного обеспечения тканей, активации кислородзависимых процессов в них, Снижению тонуса сосудов и ингибированию атеросклеротического процесса. Патогенетически обоснованным является использование озона для лечения заболеваний.
2.2 Воздействие оксида углерода на человека
Оксид углерода, или угарный газ, - очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. В закрытом помещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из-за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть.
Угарный газ, или оксид углерода, смертельно опасен в больших дозах, но небольшое его количество предотвращает отторжение донорских органов. Ученые использовали газ в водорастворимой форме для поддержания жизни органов и снижения риска их отторжения.
В подложечной области, в суставах, невралгические боли, потливость, учащенные позывы к мочеиспусканию, иногда — обморочное состояние после работы. Отмечаются стойкий ярко-красный дермографизм, дрожание конечностей, экстра-пирамидные расстройства — нарушение координации движений, прыгающая походка, понижение или усиление сухожильных рефлексов (Ре1гу), тремор пальцев вытянутых рук, лабиринтные нарушения, нистагм при поворотах головы и вращении тела, расстройства кожной чувствительности, вялость или полное отсутствие зрачковых реакций, невриты и .полиневриты. Возможны расстройства речи, Невралгии, в тяжелых случаях — парезы, в частности лицевого нерва (маскообразное лицо), энцефалопатии, психозы (деменции, шизофреноподобные состояния и др.), апоплектиформные и эпилептиформные судорожные припадки. Иногда картина расстройства центральной нервной" системы напоминает паркинсонизм. Могут быть церебро-сосудистые и дизнцефальныё кризы, усиленная потливость кистей рук, акроцианоз, трофические расстройства кожи, крапивница, иногда преждевременное поседение и выпадение волос.
При хронических отравлениях наблюдаются более тяжелые заболевания Сердечно-сосудистой системы, чем при острых, особенно у лиц, занимающихся физическим трудом. Отмечаются аритмия, учащение пульса, экстрасистолия, неустойчивость пульса и кровяного давления со склонностью к снижению последнего (но изредка может развиться гипертоническая болезнь, сенокардические явления.
На ЭКГ — нарушения атриовентрикулярной и внутрижелудочковой проводимости. Возможны инфаркты миокарда. Поражения сердца обычно выявляются через 1—1,5 года после отравления, иногда уже после прекращения контакта с СО. Наблюдаются также повышение проницаемости капилляров в разных органах, повреждения эндотелия и тромбозы коронарных сосудов.
Концентрация Мг/м3 Длительность воздействия Симптомы отравления 6 20 мин Снижение цветовой и световой чувствительности глаз Снижение точности зрительного восприятия пространства и ночного зрения 80-111 3,5 часа Снижение скорости зрительного восприятия, ухудшение выполнения психологических и психомоторных тестов, координации мелких точных движений и аналитического мышления 460 4-5 часов Сильная головная боль, слабость, головокружение, туман перед глазами, тошнота и рвота, коллапс. Головная боль, общая мышечная слабость, тошнота. 1350 1 час Сердцебиение. Легкое пошатывание, одышка при легкой мышечной работе, расстройства зрения и слуха. Пульсирующая головная боль, спутанность в мыслях. Учащение дыхания и пульса; кома, прерываемая судорогами; чейнстоксово дыхание 1760 20 мин Потеря сознания, коллапс 1800 1-1,5 часа То же. Ослабление дыхания и сердечной деятельности. Может наступить смерть 3500 5-10 мин Головная боль, головокружение, рвота, потеря сознания 3400 20-30 мин Слабый пульс, замедление и остановка дыхания. Смерть 14000 1-3 мин Потеря сознания, рвота, смерть2.3 Влияние углекислого газа на человека
Ученые уже давно подозревают, что углекислый газ имеет прямое отношение к глобальному потеплению, но, как оказалось, углекислый газ может иметь непосредственное отношение и к нашему здоровью. Человек является основным источником углекислого газа в помещении, поскольку мы выдыхаем от 18 до 25 литров этого газа в час. Повышенное содержание уровня углекислого газа может наблюдаться во всех помещениях, где находятся люди: в школьных классах и институтских аудиториях, в комнатах для совещаний и офисных помещениях, в спальнях и детских комнатах.
То, что нам не хватает кислорода в душном помещении, – это миф. Расчеты показывают, что вопреки существующему стереотипу, головная боль, слабость, и другие симптомы возникают у человека в помещении не от недостатка кислорода, а именно от избытка углекислого газа.
Еще недавно в Европейских странах и США уровень углекислого газа в помещении измеряли только для того, чтоб проверить качество работы вентиляции, и считалось, что СО2 опасен для человека только в больших концентрациях. Исследования же о влиянии углекислого газа на организм человека в концентрации приблизительно 0,1% появились совсем недавно.
Мало кто знает, что чистый воздух за городом содержит около 0,04% углекислого газа, и, чем ближе содержание СО2 в помещении к этой цифре, тем лучше чувствует себя человек.
Согласно последним исследованиям, проведенным в Великобритании крупной аудиторской фирмой KPMG, высокий уровень СО2 в воздухе офисного помещения может явиться причиной заболеваемости сотрудников и снизить концентрации их внимания на треть. Повышенный уровень углекислого газа может быть причиной головной боли, воспаления глаз и носоглотки, а так же вызывать усталость у персонала. В результате всего этого компании теряют огромные деньги, а виноват в этом углекислый газ. Джуля Беннет, которая руководила исследованиями, утверждает, что высокий уровень углекислого газа в офисных помещениях - это очень распространенное явление.
В результате недавних исследований, проведенных индийскими учеными среди жителей города Калькутта, выяснено, что даже в низких концентрациях углекислый газ является потенциально токсичным газом. Ученые сделали вывод, что углекислый газ по своей токсичности близок к двуокиси азота, принимая во внимание его воздействие на клеточную мембрану и биохимические изменения, происходящие в крови человека, такие, как ацидоз. Длительный ацидоз в свою очередь приводит к заболеванию сердечно-сосудистой системы, гипертонии, усталости и другим неблагоприятным для человеческого организма последствиям.
Жители крупного мегаполиса подвергаются негативному влиянию повышенного уровня углекислого газа с утра до вечера. Сначала в переполненном общественном транспорте и в собственных автомобилях, которые подолгу стоят в пробках. Затем на работе, где часто бывает душно и нечем дышать.
Очень важно поддерживать хорошее качество воздуха в спальне, т.к. люди проводят там треть своей жизни. Для того, чтоб хорошо выспаться гораздо важнее качественный воздух в спальне, чем продолжительность сна, а уровень углекислого газа в спальнях и детских комнатах должен быть ниже 0,08%. Высокий уровень СО2 в этих помещениях может явиться причиной таких симптомов, как заложенность носа, раздражение горла и глаз, головной боли и бессонницы.
Финские ученые нашли способ решения этой проблемы исходя из аксиомы, что если в природе уровень углекислого газа составляет 0,035-0,04%, то и в помещениях он должен быть приближен к этому уровню. Изобретенное ими устройство удаляет из воздуха помещений избыток углекислого газа. Принцип основан на абсорбции (поглощении) углекислого газа специальным веществом.
2.3.1 Углекислый газ в воде
Из с. 149. Углекислый газ несколько меняет кислотно-щелочную среду. Это плохо влияет на организм человека. Дело в том, что любой процесс в нашем организме происходит при определенной кислотности, которая соответствует практически чистой воде. Присутствие углекислого газа его сильно меняет, что несколько изменяет наши биохимические процессы. Это отражается также и на вкусовых свойствах (кисловатый привкус), что приводит к неприятным ощущениям.
Таким образом, этим вопросом уже много лет занимается медицина всего мира, что привело к появлению некоторых противопоказаний к потреблению газированной воды в любом виде.
Во-первых, любые хронические заболевания желудочно-кишечного тракта полностью запрещают употребление газированной воды. Дело в том, что при питье такой воды, происходит раздражение слизистой оболочки, что приводит к обострению многих воспалительных процессов. Чаще всего медики прописывают для лечения минеральную воду, но при этом не стоит забывать о том, что обязательно необходимо ее пить только после удаления углекислого газа.
Во-вторых, детям, которым не исполнилось трех лет не стоит давать такие напитки, потому что их организм еще не достаточно образовался, а значит, возможно нарушение обмена веществ в их организме.
В-третьих, индивидуальные аллергические реакции на углекислый газ довольно часто встречаются среди людей, значит, нужно значительно уменьшить количество газированной воды.
В-четвертых, избыточный вес также обязует Вас исключить из своего рациона газированные напитки, потому что чаще всего он обусловлен неправильным обменом веществ, который может быть ухудшен из-за углекислого газа.
По законодательству европейских стран наличие углекислого газа не должно превышать четырех десятых процента. Это даст отличное консервирующее действие,
но при этом не будет воздействовать на организм человека, что придаст лучшее качество воде. Исключение дается только природной минеральной воде, которая может содержать несколько большее количество газа.
3. Влияние инертных газов на организм человека
Из с. 206. Было бы естественно полагать, что благородные газы не должны влиять на живые организмы, потому как инертны химически. Однако это не совсем так. В с меси с кислородом вдыхание высших инертных газов приводит человека в состояние, сходное с алкогольным опьянением. Такое наркотическое действие инертных газов обуславливается растворением их в нервных тканях. И чем выше атомный вес инертного газа, тем выше его растворимость, и тем большее наркотическое действие он способен оказывать.
3.1 Гелиевый воздух и его влияние на человекаВоздух, в котором весь азот или большая его часть заменена гелием, сегодня уже не новость. Его широко используют на земле, под землей и под водой.
Гелиевый воздух втрое легче и намного подвижнее обычного воздуха. Он активнее ведет себя в легких – быстро подводит кислород и быстро эвакуирует углекислый газ. Вот почему гелиевый воздух дают больным при расстройствах дыхания и некоторых операциях. Он снимает удушья, лечит бронхиальную астму и заболевания гортани.
Дыхание гелиевым воздухом практически исключает азотную эмболию (кессонную болезнь), которой при переходе от повышенного давления к нормальному подвержены водолазы и специалисты других профессий, работа которых проходит в условиях повышенного давления. Причина этой болезни – довольно значительная, особенно при повышенном давлении, растворимость азота в крови. По мере уменьшения давления он выделяется в виде газовых пузырьков, которые могут закупорить кровеносные
сосуды, повредить нервные узлы... В отличие от азота, гелий практически нерастворим в жидкостях организма, поэтому он не может быть причиной кессонной болезни. К тому же гелиевый воздух исключает возникновение "азотного наркоза", внешне сходного с алкогольным опьянением.
Рано или поздно человечеству придется научиться подолгу жить и работать на морском дне, чтобы всерьез воспользоваться минеральными и пищевыми ресурсами шельфа. А на больших глубинах, как показали опыты советских, французских и американских исследователей, гелиевый воздух пока незаменим. Биологи доказали, что длительное дыхание гелиевым воздухом не вызывает отрицательных сдвигов в человеческом организме и не грозит изменениями в генетическом аппарате: гелиевая атмосфера не влияет на развитие клеток и частоту мутаций. Известны работы, авторы которых считают гелиевый воздух оптимальной воздушной средой для космических кораблей, совершающих длительные полеты во Вселенную. Но пока за пределы земной атмосферы искусственный гелиевый воздух еще не поднимался.
3.2 Окислы азота и их влияние на человека
Из с. 205. Оксид азота образующийся главным образом естественным путем, безвреден для человека. Он представляет собой бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Вдыхание небольших количеств N2O приводит к притуплению болевой чувствительности, вследствие чего этот газ иногда в смеси с кислородом применяют для наркоза. В малых количествах N2O вызывает чувство опьянения (отсюда название "веселящий газ"). Вдыхание чистого N2O быстро вызывает наркотическое состояние и удушье.
Оксид азота NO и диоксид азота N2O в атмосфере встречаются вместе, поэтому чаще всего оценивают их совместное воздействие на организм человека. Только вблизи от источника выбросов отмечается высокая концентрация NO. При сгорании топлива в автомобилях и в тепловых электростанциях примерно 90% оксидов азота образуется в
форме монооксида азота. Оставшиеся 10% приходятся на диоксид азота. Однако в ходе химических реакций значительная часть NO превращается в N2O - гораздо более опасное соединение. Монооксид азота NO представляет собой бесцветный газ. Он не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вдыхании NO, как и CO, связывается с гемоглобином. При этом образуется нестойкое нитрозосоединение, которое быстро переходит в метгемоглобин, при этом Fe2+ переходит в Fe3+. Ион Fe3+ не может обратимо связывать O2 и таким образом выходит из процесса переноса кислорода. Концентрация метгемоглобина в крови 60 – 70% считается летальной. Но такое предельное значение может возникнуть только в закрытых помещениях, а на открытом воздухе это невозможно.
По мере удаления от источника выброса все большее количество NO превращается в NO2 - бурый, обладающий характерным неприятным запахом газ. Диоксид азота сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. Диоксид азота вызывает сенсорные, функциональные и патологические эффекты. Рассмотрим некоторые из них. К сенсорным эффектам можно отнести обонятельные и зрительные реакции организма на воздействие NO2. Даже при малых концентрациях, составляющих всего 0,23 мг/м3, человек ощущает присутствие этого газа. Эта концентрация является порогом обнаружения диоксида азота. Однако способность организма обнаруживать NO2 пропадает после 10 минут вдыхания, но при этом ощущается чувство сухости и першения в горле. Хотя и эти признаки исчезают при продолжительном воздействии газа в концентрации, в 15 раз превышающей порог обнаружения. Таким образом, NO2 ослабляет обоняние.
Но диоксид азота воздействует не только на обоняние, но и ослабляет ночное зрение – способность глаза адаптироваться к темноте. Этот эффект же наблюдается при концентрации 0,14 мг/м3, что, соответственно, ниже порога обнаружения.
Функциональным эффектом, вызываемым диоксидом азота, является повышенное сопротивление дыхательных путей. Иными словами, NO2 вызывает увеличение усилий, затрачиваемых на дыхание. Эта реакция наблюдалась у здоровых людей при концентрации NO2 всего 0,056 мг/м3, что в четыре раза ниже порога обнаружения. А
люди с хроническими заболеваниями легких испытывают затрудненность дыхания уже при концентрации 0,038 мг/м3.
Патологические эффекты проявляются в том, что NO2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний.
Из с. 186. Люди, страдающие хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфиземой легких, астмой) и сердечно-сосудистыми болезнями, могут быть более чувствительны к прямым воздействиям NO2. У них легче развиваются осложнения (например, воспаление легких) при кратковременных респираторных инфекциях. Полагают, что около 10 – 15% населения США страдает хроническими респираторными заболеваниями. Исходя из этого, в США установлен стандарт на содержание NO2 на уровне, предохраняющем население от респираторных инфекций. Среднегодовой стандарт качества воздуха в США предусматривает концентрацию NO2 0,1 мг/м3. Нет данных на допустимое содержание NO2 в небольшие промежутки времени (например, среднесуточную концентрацию). В Германии принята максимально допустимая эмиссионная концентрация (МЭК) NO2 - 9 мг/м3. МЭК показывает, какая концентрация вещества выбрасывается тем или иным источником в воздух. Измерение концентрации выбросов производится непосредственно в потоке
газов. Но следует знать, что диоксид азота представляет собой опасность для здоровья человека, даже если его концентрация в воздухе меньше МЭК, особенно при длительном действии.
В Украине установлены следующие экологические стандарты на содержание оксидов азота в атмосферном воздухе населенных мест: для NO2 максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) составляет 0,085 мг/м3, а среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) – 0,04 мг/м3; для NO ПДКм.р = 0,4 мг/м3, ПДКс.с = 0,06 мг/м3.
3.2.1 Азотный наркоз
Распространенное мнение о физиологической инертности азота не совсем правильно. Азот физиологически инертен при обычных условиях.
При повышенном давлении, например при погружении водолазов, растет концентрация растворенного азота в белковых и особенно жировых тканях организма. Это приводит к так называемому азотному наркозу. Водолаз словно пьянеет: нарушается координация движений, мутится сознание. В том, что причина этого – азот, ученые окончательно убедились после проведения экспериментов, в которых вместо обычного воздуха в скафандр водолаза подавалась гелио-кислородная смесь. При этом симптомы наркоза исчезли.
3.2.2 Веселящий газ
Одна из пяти окислов азота два - закись азота (N2O) обладает весьма своеобразным физиологическим действием, за которое ее часто называют веселящим газом.
Лечение зубов может проходить весело. Теперь пациентам "Стоматологической практики" доступна уникальная Из пяти окислов азота два услуга – лечение зубов с использованием "веселящего газа", или закиси азота. Этот газ используется в медицине более 150 лет и остается наиболее современным, востребованным и популярным препаратом.
Перед началом процедур пациент надевает маску и делает несколько вдохов газа с приятным сладковатым запахом. После этого появляется чувство расслабленности, спокойствия, понижается болевой порог, и врач может начинать лечение. Пациент при этом остается в сознании и может общаться с доктором.
Человек вдыхает, конечно, не чистый газ, а его смесь кислородом. Коктейль "веселящего газа" безопасен, он не вызывает привыкания, во время приема давление и частота сердечных сокращений остаются в норме. Сегодня закись азота считается наиболее мягким релаксантом и может использоваться для пациентов разных возрастов. Более того она наиболее популярна именно на детском приеме стоматологов. Например, на западе технология применяется уже более 30 лет. В США, Израиле, Великобритании 100% детских стоматологических клиник ежедневно применяют "веселящий газ".
Эффект от "веселящего газа" проходит также быстро как и наступает. Достаточно нескольких минут для того, чтобы газ выветрился из легких. Пациент самостоятельно возвращается домой и даже может в этот же день беспрепятственно садиться за руль.