Vai oglekļa dioksīds ir indīgs?

Jūs droši vien zināt, ka oglekļa dioksīds ir gāze, kas atrodas elpojamā gaisā. Augi to "elpo" lai iegūtu glikozi. Jūs izelpojat oglekļa dioksīda gāzi kā elpošanas blakusproduktu. Oglekļa dioksīds atmosfērā ir viens no siltumnīcefekta gāzes. Jūs to pievienojat sodai, kas dabiski sastopams alū, un cietā veidā kā sausais ledus. Balstoties uz to, ko jūs zināt, vai jūs domājat, ka oglekļa dioksīds ir indīgs, vai tas nav toksisks, vai atrodas kaut kur pa vidu?

Parasti oglekļa dioksīds ir nē indīgs. Tas izdalās no jūsu šūnām jūsu asinsritē un no turienes caur plaušām, tomēr vienmēr atrodas visā jūsu ķermenī.

Oglekļa dioksīds pilda svarīgas fizioloģiskās funkcijas. Tā kā tā līmenis paaugstinās asinsritē, tas stimulē elpošanas impulsu. Ja elpošanas ātrums nav pietiekams, lai uzturētu optimālu CO līmeni₂, elpošanas centrs reaģē, palielinot elpošanas ātrumu. Zems skābekļa līmenis, gluži pretēji, to dara nē stimulēt palielinātu elpošanas ātrumu vai dziļumu.

Oglekļa dioksīds ir būtisks hemoglobīna darbībai. Oglekļa dioksīds un skābeklis dažādās vietās saistās ar hemoglobīna molekulu, bet CO2 saistīšana maina hemoglobīna konformāciju. Haldāna efekts rodas, kad oglekļa dioksīda saistīšana samazina piesaistītā skābekļa daudzumu noteiktam gāzes daļējam spiedienam. Boha efekts rodas, paaugstinoties CO₂ daļējs spiediens vai samazināts pH izraisa hemoglobīna izvadīšanu no skābekļa audos.

Kamēr oglekļa dioksīds ir gāze plaušās, tas asinīs pastāv arī citos veidos. ferments oglekļa anhidrāze pārvērš apmēram 70% līdz 80% oglekļa dioksīda bikarbonāta jonos, HCO₃^-. No 5% līdz 10% oglekļa dioksīda ir izšķīdināta gāze plazmā. Vēl 5% līdz 10% ir saistīti ar hemoglobīnu kā karbamino savienojumus eritrocītos. Oglekļa dioksīda precīzais daudzums mainās atkarībā no tā, vai asinis ir arteriālās (skābekļa piepūles) vai venozās (atzarotās ar skābekli).

Tomēr, ja jūs ieelpojat lielu oglekļa dioksīda koncentrāciju vai atkārtoti ieelpojat gaisu (piemēram, no plastmasas maisa vai telts), jūs varat tikt pakļauts oglekļa dioksīda intoksikācijas riskam vai pat saindēšanās ar oglekļa dioksīdu. Oglekļa dioksīda intoksikācija un oglekļa dioksīds saindēšanās nav atkarīga no skābekļa koncentrācijas, tāpēc jums var būt pietiekami daudz skābekļa, lai atbalstītu dzīvi, tomēr joprojām cieš no pieaugošās oglekļa dioksīda koncentrācijas asinīs un audos.

Pārmērīgas oglekļa dioksīda koncentrācijas stāvokli asinīs sauc par hiperkapniju vai hiperkarbiju. Oglekļa dioksīda toksicitātes simptomi ir paaugstināts asinsspiediens, izskalota āda, galvassāpes un raustīšanās muskuļi. Augstākā līmenī jūs varētu piedzīvot paniku, neregulāru sirdsdarbību, halucinācijas, vemšanu un iespējamu bezsamaņu vai pat nāvi.

Ir vairākas iespējas hiperkapnijas cēloņi. To var izraisīt hipoventilācija, samazināta apziņa, plaušu slimības, gaisa atkārtota elpošana vai vide, kurā ir augsts CO līmenis₂ (piemēram, netālu no vulkāna vai ģeotermiskās atveres vai dažās darba vietās zem tā). Tas var rasties arī tad, ja cilvēkam ar miega apnoja tiek ievadīts papildu skābeklis.

Hiperkapnijas diagnoze tiek veikta, izmērot oglekļa dioksīda gāzes spiedienu asinīs vai pH. Gāzes koncentrācija asinīs virs 45 mmHg oglekļa dioksīda apvienojumā ar zemu seruma pH līmeni norāda uz hiperkarbiju.

• Vidējais pieaugušais cilvēks dienā saražo apmēram 1 kg (2,3 mārciņas) oglekļa dioksīda. Citiem vārdiem sakot, cilvēks katru dienu izdala aptuveni 290 g (0,63 mārciņas) oglekļa.
• Pārāk ātra elpošana samazina oglekļa dioksīda līmeni, izraisot hiperventilāciju. Hiperventilācija, savukārt, var izraisīt elpceļu alkalozi. Turpretī pārāk sekla vai lēna elpošana galu galā izraisa hipoventilāciju un elpošanas ceļu acidozi.
• Pēc hiperventilācijas jūs varat aizturēt elpu ilgāk nekā pirms tam. Hiperventilācija pazemina arteriālo asiņu oglekļa dioksīda koncentrāciju, būtiski neietekmējot skābekļa līmeni asinīs. Elpošanas disks mazinās, līdz ar to mazinās vēlme elpot. Tas tomēr rada risku, jo ir iespējams zaudēt samaņu, pirms jūtat pārliecinošu vēlmi elpot.

• Glatte Jr H. A.; Motsay G. J.; Velčs B. E. (1967). "Oglekļa dioksīda tolerances pētījumi". Brooks AFB, TX Aviācijas un kosmosa medicīnas skolas tehniskais ziņojums. SAM-TR-67-77.
• Lambertsens, C. Dž. (1971). "Oglekļa dioksīda tolerance un toksicitāte". Vides biomedicīnas stresa datu centrs, Pensilvānijas Universitātes Medicīnas centra Vides medicīnas institūts. IFEM. Filadelfija, PA. Ziņojums Nr. 2-71.