Гипокапния – это опасная патология, которая характеризуется снижением концентрации углекислого газа в крови человека, что в свою очередь негативным образом отражается на физиологическом состоянии.
В системе газообмена происходит образование избыточного количества углекислого газа, который частично растворяется в крови. Вещества, образующиеся в результате биохимических реакций, регулируют кислотно-щелочное равновесие в кроветворении. Функции правильного газообмена требуются для нормального функционирования внеклеточных и клеточных элементов человеческого организма.
Патологические процессы, нарушающие естественный газообмен, приводят к нежелательному сдвигу концентрации углекислого газа. В результате угнетаются функции организма и ухудшается общее самочувствие человека.
Причины появления заболевания
Подобное заболевание еще не до конца изучено, и во многих клинических случаях его этиология может оставаться неясной. Если говорить о причинах развития патологии, то они могут иметь следующий характер:
Морфологические поражения органов центральной и периферической нервной системы. В частности, это нарушения мозгового кровообращения, травмы, доброкачественные и злокачественные новообразования;
Патологии, имеющие бактериальное или инфекционное происхождение (менингит или энцефалит);
Острые и хронические психоневрологические расстройства. Это могут быть психозы, параноидальные состояния, панические атаки;
Применение определенных препаратов, обладающих избыточной токсичностью;
Повышение температуры тела или гипертермия;
Снижение степени парциального давления, которое может быть вызвано признаками горной болезни;
Отек и обструктивные изменения в легких и бронхах;
Неправильная техника проведения искусственной вентиляции легких.
Также фактором развития заболевания может служить патология тонусов сосудов, заболевания сердечно-сосудистой системы, наличие диуреза, необъяснимая нервная и мышечная возбудимость.
Симптомы заболевания
Человек может жаловаться на резкие и неприятные головокружения. Часто наблюдается отдышка и головная боль, боли в области груди, повышенная утомляемость и сонливость.
Гипервентиляционный синдром, вызываемый состоянием гипокапнии, может приводить не только к головокружениям, но и к потере сознания. Пациент чувствует потемнение в глазах, который называется эффектом «черных мушек».
Помимо прочего страдает координация движений и двигательная активность пациента. Отмечается снижение умственной работоспособности, а во время наступления приступа гипокапнии иногда появляются судороги и гипертонус мышц. Патологическое состояние наступает, как правило, резко.
Гипокапния может наблюдаться и в те моменты, когда человек находится в состоянии сильного стресса или паники. Кстати, нехватка углекислого газа в крови у отдельных пациентов может проявляться и в связи с возрастными физиологическими изменениями. Отмечается подобное неприятное состояние у людей, страдающих от избыточного веса и гиподинамии.
Диагностика гипокапнии
В системе диагностики заболевания применяются современные инструментальные и лабораторные методы. Контроль уровня углекислого газа в крови помогает обозначить специальный медицинский аппарат под названием ткапнограф, который помогает анализировать количество углекислого газа в крови пациента.
Также измеряется артериальное давление, делаются клинические анализы крови. Стоит сказать то, что гипокапния обычно возникает не самостоятельно, а на фоне уже имеющегося определенного патологического процесса в организме, который медики должны исследовать. Дополнительно может назначаться рентгенография, МРТ, УЗИ.
Лечение и первая помощь при возникновении гипокапнии
Лечебные процедуры предназначаются для создания оптимального уровня углекислого газа в крови пациента. С этой целью медики используют особые воздушные смеси, которые повышают искусственным образом концентрацию углекислого газа.
Этот метод позволяет организму восполнить нехватку углекислого газа и нормализовать его уровень до нормального физиологического состояния. При первой помощи необходимо дать специальную воздушную смесь. Следует постараться дать доступ кислороду в том случае, если больной почувствовал себя плохо в закрытом помещении. Также надо обязательно измерить уровень артериального давления.
Гипокапния – это тревожный симптом, и при его проявлении следует обязательно обратиться к врачу для полного и всестороннего обследования организма, так как за этим патологическим состоянием могут скрываться довольно серьезные и тяжелые патологии, требующие неотложного лечения.
Накопление co2 в тканях
В 1975 г. Lanphier высказал мнение о том, что независимо от этиологии индивидуальная тенденция к накоплению СО2 во время физического напряжения, по-видимому, является самым важным и единственным фактором, вызывающим патологически высокое РаОТ2 и его потенциально опасные последствия. Далее автор указал, что такие факторы, как повышенная физическая работа, затрачиваемая на дыхание, высокое PiО2, содержание СО2 во вдыхае-мом газе и избыточное мертвое пространство дыхательного аппарата, также играют важную роль.
Однако их влияние, по-видимому, значительно возрастает у лиц, не способных поддерживать нормальные величины СО2 даже при оптимальных условиях выполняемой работы.
Читайте также: Кушаки из ткани своими руками
Способность переносить воздействие СО2, вероятно, обеспечила многим водолазам возможность очень хорошего приспособления к необходимым условиям, связанным с глубиной погружения и воздухоснабжением. И пока условия будут относительно благоприятными, водолаз не будет испытывать затруднений при выполнении работы. Однако та же переносимость организмом воздействия СО2, но в других условиях, может изначально способствовать развитию у водолаза кислородных судорог, повышению чувствительности к наркотическому действию азота, вероятной потере сознания в результате воздействия самой двуокиси углерода и, по-видимому, повышению предрасположенности к декомпрессионной болезни.
Нежелательные эффекты накопления СО2 во время подводного погружения в основном аналогичны таковым при экспозиции под избыточным давлением СО22 во вдыхаемом газе или при высоком РасО2 вследствие различных причин, вызывающих неадекватную легочную вентиляцию. Но при этом имеет место одно конкретное исключение: накопление СО2, как показано, является центром неадекватного дыхательного стимула. Симптом одышки вряд ли может развиться при возрастании Рсо2 в результате слабой реакции организма на физическую нагрузку.
Накопление СО2 в организме было впервые установлено и описано Lanphier в 1955 г. в связи с возросшей предрасположенностью водолазов к кислородным судорогам во время физического напряжения. В 1959 г. Lambertsen и сотрудники высказали предположение, что «накопителями СО2» являются исключительно лица, у которых отравление кислородом наступает значительно легче во время физической нагрузки, чем в состоянии покоя. Если это справедливо, то полученные данные имели бы очень важное значение.
Однако этот вопрос еще достаточно не изучен. Не исключено, что несовместимые на первый взгляд наблюдения, касающиеся изучения безопасных пределов воздействия кислорода, могут быть объяснены с позиций, указанной зависимости.
Schaefer в 1974 г. установил, что избыток СО2 оказывает резкое влияние на терморегуляцию организма. Теплопродукция может угнетаться, в то время как потери тепла возрастают. Предположение о том, что повышенное Рсо2 усиливает вероятность развития декомпрессионной болезни, основано на допущении, что поглощение тканями нейтрального газа на глубине будет повышено, а удаление его при декомпрессии будет происходить соответственно медленнее, чем при нормальном Рсо2.
Если парциальное давление СО2 в тканях остается высоким, то это, по-видимому, будет благоприятным условием для образования газовых пузырьков при данном напряжении нейтрального газа.
Потеря или нарушение сознания может стать результатом достаточного для этого повышения РаСО2 независимо от причины. Таким состояниям реже, чем можно предположить, предшествует одышка даже у лиц, не являющихся «накопителями СО2». О таком случае сообщили Barlow, Macintosh в 1944 г. Авторы описали его как «провал сознания на мелководье» при использовании автономного подводного аппарата с закрытым циклом и схемой возвратного дыхания.
Они показали, что у большинства водолазов может развиться тяжелая интоксикация СО2 без предварительных признаков, обусловленных одышкой, особенно когда ситуация осложняется, высокой концентрацией кислорода и физическим напряжением. Следует обратить внимание, что термин «провал сознания на мелководье» в последние годы неправильно использовался для описания потери сознания в результате гипоксии при погружениях с задержкой дыхания. Возникшая путаница и искажение первоначального смысла термина стали причиной многих недоразумений.
Влияние концентрации углекислого газа на организм человека
В данной работе рассмотрено влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО2 в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты.
In this paper, the effect of the concentration of carbon dioxide on the human body is considered. The actual topic is topical in connection with the frequent violation of the level of comfort of CO2 concentration in enclosed premises, as well as in concentration with the absence in Russia of standards for the content of carbon dioxide.
Дыхание — физиологический процесс, гарантирующий течение метаболизма. Для комфортного существования человек должен дышать воздухом, состоящим из 21,5% кислорода и 0,03 – 0,04% углекислого газа. Остальное заполняет двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха, один из самых распространённых элементов на Земле – азот.
Читайте также: Джинсовая ткань это лен
Параметры содержания кислорода и углекислого газа в различных средах [2]
| Среда | О2 | СО2 |
| Атмосферный воздух, % | 20,9 | 0,03 |
| Выдыхаемый воздух, % | 16,4 | 4 |
| Альвеолярный воздух, мм рт. ст. (парциальное давление) | 105-110 | 40 |
| Артериальная кровь, мм рт. ст. | 100 | 40 |
| Венозная кровь, мм рт. ст. | 40 | 46 |
| Ткани:межтканевая жидкость, мм рт. ст.клетки, мм рт. ст. | 20-400,1-10,0 | 46-6060-70 |
При концентрации углекислого газа выше 0,1% (1000 ppm [parts per million]) возникает ощущение духоты: общий дискомфорт, слабость, головная боль, снижение концентрации внимания. Также увеличивается частота и глубина дыхания, происходит сужение бронхов, а при концентрации выше 15% — спазм голосовой щели. При длительном нахождении в помещениях с избыточным количеством углекислого газа происходят изменения в кровеносной, центральной нервной, дыхательной системах, при умственной деятельности нарушается, восприятие, оперативная память, распределение внимания.
Существует ошибочное мнение, что это проявления нехватки кислорода. На самом деле, это признаки повышенного уровня углекислого газа в окружающем пространстве.
В то же время углекислый газ, необходим организму. Парциальное давление углекислого газа влияет на кору головного мозга, дыхательный и сосудодвигательный центры, углекислый газ также отвечает за тонус сосудов, бронхов, обмен веществ, секрецию гормонов, электролитный состав крови и тканей. А значит, опосредованно влияет на активность ферментов и скорость почти всех биохимических реакций организма.
Уменьшение содержания кислорода до 15% или увеличение до 80% не существенно влияет на организм. В то время как на изменение концентрации углекислого газа на 0,1% оказывает существенное негативное воздействие. Отсюда можно сделать вывод о том, что углекислый примерно в 60-80 раз важнее кислорода.
В зависимость количества выделяемого углекислого газа от вида деятельности человека [1]
Состояние спокойного бодрствования
Современный человек очень много времени проводит в помещении. В условиях сурового климата люди пребывают на улице всего 10 % своего времени.
В помещении концентрация углекислоты растет быстрее, чем понижается концентрация кислорода. Данную закономерность можно проследить по графикам, полученным опытным путем в одном из школьных классов
/Mansurov.files/image001.png)
Рисунок 1. Зависимость уровня углекислого газа и кислорода от времени [1].
Уровень углекислого газа в классе во время урока (а) постоянно растет. (Первые 10 минут — настройка приборов, поэтому показания скачут.) За 15 минут перемены при открытом окне концентрация СО2 падает и затем снова растет. Уровень кислорода (б) практически не меняется.
При концентрации углекислого газа внутри помещения выше 800 — 1000 ppm, люди, работающие там, испытывают синдром больного здания (СБЗ), а здания носят наименование «больные». Уровень примесей, которые могли бы вызвать раздражение слизистых оболочек, сухой кашель и головную боль растет значительно медленнее, чем уровень углекислого газа. А когда в офисном помещении его концентрация опускалась ниже 800 ppm (0,08%), то и симптомы СБЗ становились слабее. Проблема СБЗ стала актуальна после появления герметичных стеклопакетов и низкой эффективности принудительной вентиляции из-за экономии электроэнергии. Бесспорно, причинами СБЗ могут выступать выделения строительных и отделочных материалов, споры плесени и т д. при ненадлежащей вентиляции концентрация этих веществ будет расти, но не так быстро, как концентрация углекислоты.
Как разные количества углекислого газа в воздухе влияют на человека [1]
| Уровень СО2, ррm | Физиологические проявления |
| 380-400 | Идеальный для здоровья и хорошего самочувствия человека. |
| 400-600 | Нормальное качество воздуха.Рекомендовано для детских комнат, спален, школ и детских садов. |
| 600-1000 | Появляются жалобы на качество воздуха. У людей, страдающих астмой могут учащаться приступы. |
| Выше 1000 | Общий дискомфорт, слабость, головная боль. Концентрация внимания падает на треть. Растет число ошибок в работе. Может привести к негативным изменениям в крови. Может вызывать проблемы с дыхательной и кровеносной системами. |
| Выше 2000 | Количество ошибок в работе сильно возрастает. 70 % сотрудников не могут сосредоточиться на работе. |
Проблема повышенного уровня углекислого газа в помещении существует во всех странах. Ей активно занимаются в Европе США и Канаде. В России нет жестких норм на содержание в помещениях углекислого газа. Обратимся к нормативной литературе. В России норма воздухообмена не менее 30 м 3 /ч [3]. В Европе – 72 м 3 /ч [5].
Читайте также: Соединительная ткань может быть жидкой
Рассмотрим, как были получены данные цифры:
Главный критерий – это объем углекислого газа, выделяемый человеком. Он, как было рассмотрено ранее, зависит от вида деятельности человека, а также от возраста, пола и т. д. Большинство источников рассматривают 1000 ppm как предельно-допустимую концентрацию углекислоты в помещении для длительного пребывания.
Для расчётов будем использовать обозначения:
- V — объем (воздуха, углекислого газа, и т.д.), м 3 ;
- Vk — объем комнаты, м 3 ;
- VСО2 — объем СО2 в помещении, м 3 ;
- v — скорость газообмена, м 3 /ч;
- vв — «скорость вентиляции», объем воздуха, подаваемого в помещение (и удаляемого из него) за единицу времени, м 3 /ч;
- vd — «скорость дыхания», объем кислорода, замещаемого углекислым газом в единицу времени. Коэффициент дыхания (неравность объема потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа) не учитываем, м 3 /ч;
- vСО2 — скорость изменения объема СО2 , м 3 /ч;
- k – концентрация, ppm;
- k(t) — концентрация СО2 от времени, ppm;
- kв — концентрация СО2 в подаваемом воздухе, ppm;
- kmax — максимально допустимая концентрация СО2 в помещении, ppm;
- t – время, ч.
Найдем изменение объема СО2 в помещении. Оно зависит от поступления СО2 с приточным воздухом из системы вентиляции, поступления СО2 от дыхания и удаления загрязненного воздуха из помещения. Будем считать, что СО2 равномерно распределяется по помещению. Это значительное упрощение модели, но дает возможность быстро оценить порядок величин.
Отсюда скорость изменения объема СО2:
Если человек вошел в помещение, то концентрация СО2 будет расти до тех пор, пока не придет к равновесному состоянию, т.е. удаляться из комнаты будет ровно столько, сколько поступила с дыханием. То есть скорость изменения концентрации будет равна нулю:
Установившаяся концентрация будет равна:
Отсюда легко выяснить необходимую скорость вентиляции при допустимой концентрации:
Для одного человека с vd = 20л/час (=0.02 м 3 /ч), kmax = 1000ppm (=0.001) и чистым воздухом за окном с vв = 400ppm (=0.0004) получим:
vв = 0.02 / (0.001 — 0.0004) = 33 м 3 /ч.
Мы получили цифру, данную в СП. Это минимальный объем вентиляции на человека. Она не зависит от площади и объема комнаты, только от «скорости дыхания» и объема вентиляции. Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования концентрация СО2 вырастет до 1000 ppm, а при физической активности будет превышение норм.
Для других значений kmax объем вентиляции должен быть:
Требуемый воздухообмен для поддержания заданной концентрации СО2
| Концентрация СО 2 , ppm | Требуемый воздухообмен, м 3 /ч |
| 1000 | 33 |
| 900 | 40 |
| 800 | 50 |
| 700 | 67 |
| 600 | 100 |
| 500 | 200 |
Из этой таблицы можно найти требуемый объем вентиляции при заданном качестве воздуха.
Таким образом, воздухообмен 30 м 3 /ч, принятый нормативным в России не позволяет чувствовать себя комфортно в помещении. Европейский стандарт воздухообмена 72 м 3 /ч позволяет одерживать концентрацию углекислого газа, не влияющую на самочувствие человека.
1. И. В. Гурина. «Кто ответит за духоту в помещении» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://swegon.by/publications/0000396/ (Дата обращения: 25.06.2017)
2. Кислород и углекислый газ в крови человека. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.grandars.ru/college/medicina/kislorod-v-krovi.html (Дата обращения: 23.06.2017)
3. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» стр. 60 (приложение К).
4. Что такое углекислый газ? [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://zenslim.ru/content/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D1%8B%D0%B9-%D0%B3%D0%B0%D0%B7-%D0%B2%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%B5%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8 (Дата обращения: 13.06.2017)
5. EN 13779 Ventilation for non-residential buildings – p.57 ( Table A/11)
канд. техн. наук, доцент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) , 630008, РФ, Новосибирск, улица Ленинградская, 113
сandidate of technical sciences, associate professor of Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin), 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113
студент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), 630008, РФ, Новосибирск, улица Ленинградская, 113
student of Novosibirsk State Architectura and Construction University 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113
студент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) 630008, РФ, Новосибирск, улица Ленинградская, 113
student of Novosibirsk State Architectural and Construction University Russia, Novosibirsk 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом