Мы дышим воздухом, который на 21% состоит из кислорода, и он нам необходим для жизни. Таким образом, вы можете подумать, что вдыхание 100-процентного кислорода было бы полезно для нас, но на самом деле это может быть вредно. Итак, короткий ответ: чистый кислород, как правило, вреден, а иногда и токсичен. Чтобы понять почему, нужно углубиться в некоторые детали.
Ваши легкие в основном представляют собой длинный ряд трубок, которые разветвляются от носа и рта (от трахеи до бронхов и бронхиол) и заканчиваются маленькими тонкостенными воздушными мешочками, называемыми альвеолами. Подумайте о мыльных пузырях на конце соломинки, и вы поймете что такое альвеолы. Вокруг каждой альвеолы находятся маленькие тонкостенные кровеносные сосуды, называемые легочными капиллярами. Между капиллярами и альвеолой находится тонкая стенка (толщиной около 0,5 микрона), через которую проходят различные газы (кислород, углекислый газ и азот).
Когда вы вдыхаете, альвеолы наполняются этим воздухом. Поскольку концентрация кислорода высока в альвеолах и низка в крови, поступающей в легочные капилляры, кислород диффундирует из воздуха в кровь. Аналогично, поскольку концентрация углекислого газа в крови, которая входит в капилляры, выше, чем в альвеолярном воздухе, углекислый газ переходит из крови в альвеолы. Концентрация азота в крови и альвеолярном воздухе примерно одинакова. Газы обмениваются через альвеолярную стенку, и воздух внутри альвеол становится обедненным кислородом и обогащенным углекислым газом. Когда вы выдыхаете, вы выдыхаете этот обогащенный углекислым газом воздух с низким содержанием кислорода.
Что будет?
Что будет, если дышать 100% кислородом? У морских свинок, подвергшихся воздействию 100% кислороду при нормальном давлении воздуха в течение 48 часов, накапливается жидкость в легких и эпителиальных клетках, выстилающих альвеолы. Кроме того, легочные капилляры повреждаются. Вероятно, причиной этого повреждения является высокореактивная форма молекулы кислорода, называемая свободным радикалом кислорода, которая разрушает белки и мембраны в эпителиальных клетках. У людей, которые будут вдыхать 100% кислород при нормальном давлении, происходит следующее:
· Накапливается жидкость в легких.
· Поток газа через альвеолы замедляется, что означает, что человеку нужно больше дышать, чтобы получить достаточно кислорода.
· Возникают боли в груди при глубоком дыхании.
· Общий объем обменного воздуха в легких уменьшается на 17 процентов.
· Слизь закупоривает локальные участки обрушившихся альвеол - состояние, называемое ателектазом. Кислород, содержащийся в закупоренных альвеолах, впитывается в кровь, не остается газа, чтобы поддерживать наполнение закупоренных альвеол, и они разрушаются.
При пониженном давлении проблем с постоянным вдыханием 100% кислорода, не возникает, и это доказали астронавты в программах Gemini и Apollo, они вдыхали 100% кислород при пониженном давлении в течение двух недель без проблем.
А вот когда 100% кислород вдыхается под высоким давлением (более чем в четыре раза больше атмосферного), может возникнуть острое отравление кислородом с такими симптомами как:
· Тошнота
· Головокружение
· Мышечные подергивания
· Затуманенное зрение
· Приступы / конвульсии
Такие симптомы может испытывать военный дайвер, использующий устройства для дыхания, дайверы, которых лечат от декомпрессии в гипербарических камерах, или пациенты, которых лечат от острого отравления угарным газом. Эти пациенты должны тщательно контролироваться во время лечения.