Воздействие углекислого газа на организм человека, участие в процессах жизнедеятельности

Из чего состоит?

Состав газированной воды очень простой. Она содержит непосредственно воду и углекислый газ. Такой состав имеет простая газированная вода. Вред или польза будет от нее организму – это предмет непрекращающихся споров сторонников и противников правильного питания. Все зависит от того, какая вода в составе. Она бывает простой, минеральной или сладкой с добавлением красителей и ароматизаторов.

В зависимости от уровня насыщения углекислым газом вода бывает трех видов. Это слабогазированная, среднегазированная и сильногазированная вода. Уровень содержания углекислого газа в ней составляет от 0,2 до 0,4 процента соответственно.

Терапевтические свойства двуокиси углерода

Проникновение углекислого газа в организм вызывает у человека дыхательный рефлекс. Повышение давления химического соединения провоцирует тонкие нервные окончания посылать импульсы к рецепторам головного или (и) спинного мозга. Именно так происходят процессы вдоха и выдоха. Если уровень углекислоты в крови начинает повышаться, то легкие ускоряют его выделение из тела.

Ученые доказали, что значительная продолжительность жизни у людей, проживающих в высокогорье, непосредственно связана с большим содержанием углекислого газа в воздухе. Он повышает иммунитет, нормализует обменные процессы, укрепляет сердечно-сосудистую систему.

В организме человека двуокись углерода является одним из важнейших регуляторов, выступая в качестве основного продукта наравне с молекулярным кислородом. Роль углекислого газа в процессе жизнедеятельности человека сложно переоценить. К основным функциональным особенностям вещества можно отнести следующие:

• обладает способностями вызывать стойкое расширение крупных сосудов и капилляров;
• способно оказывать седативное влияние на центральную нервную системы, провоцируя анестезирующее действие;
• принимает участие в продуцировании важнейших аминокислот;
• возбуждает дыхательный центр при увеличении концентрации в кровяном русле.

Полезные свойства

Природная газированная вода известна человеку еще с древних времен. Изначально ее использовали только в качестве лечебного средства. Все желающие могли приехать к природному источнику, набрать воды и даже искупаться в ней. В XVIII веке вода начала разливаться в промышленных масштабах. Но поскольку такое предпринимательство оказалось невыгодным, так как жидкость быстро выдыхалась и теряла большую часть своих полезных свойств, было принято решение газировать ее искусственным путем.

Положительное влияние на организм может оказать только газированная минеральная вода. Вред или польза от этого продукта будет зависеть от количества и качества употребляемого напитка. В целом природная минеральная вода назначается врачом в лечебных целях. Не рекомендуется злоупотреблять этим напитком, несмотря на то, что он способствует выработке желудочного сока при пониженной кислотности, поддерживает щелочной баланс, активизирует работу ферментов, предотвращает вымывание кальция из организма.

Помимо природной газированной воды, полезными для организма могут быть и сладкие напитки на основе лекарственных трав («Тархун», «Байкал», «Саяны»).

Польза углекислого газа

Оздоровляющее действие двуокиси углерода на организм человека широко используется в медицине в терапии различных заболеваний. Так, в последнее время пользуются огромной популярностью сухие углекислые ванны. Процедура заключается в воздействии углекислого газа на тело человека при отсутствии посторонних факторов: давления воды и температуры окружающей среды.

Косметические салоны и лечебные учреждения предлагают клиентам проведение необычных врачебных манипуляций:

Под сложными терминами скрываются газовые уколы или инъекции углекислым газом. Такие процедуры можно отнести как к разновидностям мезотерапии, так и к методикам реабилитации после перенесенных тяжелых заболеваний.

Перед проведением этих процедур следует посетить лечащего врача для консультации и тщательной диагностики. Как и все методики терапии, уколы с углекислым газом имеют противопоказания к применению.

Полезные свойства двуокиси углерода используются в терапии сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии. А сухие ванны снижают содержание свободных радикалов в организме, обладают омолаживающим действием. Углекислый газ увеличивает сопротивляемость человека вирусным и бактериальным инфекциям, укрепляет иммунитет, повышает жизненный тонус.

Негативное влияние и противопоказания

Вода, которая искусственно стала газированной благодаря добавлению в нее углекислого газа, имеет синтетическое происхождение и никакой пищевой ценности в себе не несет. Особенно это касается сладких напитков.

Вред газированной воды на организм человека заключается в том, что углекислота, которая присутствует в составе этого продукта, вызывает метеоризм, отрыжку и вздутие кишечника.

Сладкие газированные напитки особенно вредны для человека. Они способствуют нарушению работы поджелудочной железы и печени, вызывают сбои в эндокринной системе, провоцируют развитие сахарного диабета и других серьезных заболеваний.

Газированная вода, вред или польза которой заключаются в ее составе, может либо восстановить и поддержать водно-солевой баланс, либо нарушить его.

Как влияет диоксид углерода на организм человека

Как пищевая добавка углекислый газ признан «условно безопасным» и разрешен к использованию практически во всех странах мира, в том числе и в России. Тем не менее, по утверждению специалистов, чрезмерное употребление, например в составе газированных напитков, диоксида углерода, вред которого заключается в способности увеличивать всасываемость кишечника, может привести к следующим неприятным последствиям:

• быстрое опьянение в результате употребления газированных алкогольных напитков;
• вздутие живота и отрыжка;
• существуют данные, что сильногазированные напитки способны вымывать кальций из костей.

Минеральная газированная вода

Полезные микро- и макроэлементы, а также минеральные соединения делают продукт полезным для организма. Следует отметить, что, кроме уровня газирования, такая вода бывает разной минерализации. Слабая и средняя «минералка» подходит для ежедневного употребления. Она не только прекрасно утолит жажду, но и насытит организм полезными соединениями. А вот газированная вода с высокой степенью минерализации предназначена для использования в лечебных целях. Употреблять ее нужно только в ограниченном количестве, поскольку содержание полезных элементов в ней достаточно велико для повседневного использования.

Газированная минеральная вода, вред или польза которой зависит от количества важных соединений в ней, безусловно, является более качественной, чем сладкие напитки. Но в каждом правиле есть исключения.

Сладкая газированная вода

Газированные напитки могут быть полезными. Все зависит от содержимого бутылки. Сладкая газированная вода, вред или польза которой являются предметом споров врачей, диетологов и производителей, может иметь в своем составе искусственные пищевые добавки или экстракты лекарственных трав.

«Дюшес» и «Тархун» содержат эстрагон, который является эффективным сосудосуживающим средством, улучшает работу пищеварительной системы и повышает аппетит. Газированная вода «Саяны» и «Байкал» имеет в своем составе экстракт растения левзея, который способствует снятию усталости, повышению активности мышц и нормализации нервной системы.

Помимо натуральных компонентов, в составе воды могут быть и вредные пищевые добавки: красители, консерванты, усилители вкуса. Такие газированные напитки могут вызвать привыкание, появление высыпаний и аллергических реакций, поражение слизистой оболочки желудка, повреждение эмали зубов.

Вред «шипучей» воды для ребенка

В последние годы диетологи и педиатры бьют тревогу. Родители все чаще стали покупать своим маленьким детям газированные напитки. Последствия от таких неразумных поступков налицо: количество мальчиков и девочек, страдающих ожирением, с каждым годом неуклонно растет. К чему может привести злоупотребление газировкой? Повышенная нервная возбудимость, проблемы с костной и эндокринной системами, плохие зубы. Все это лишь малая часть того, какой может быть вред сладкой газированной воды для организма.

Кроме детей, сладкую газировку следует исключить беременным женщинам и кормящим мамам, а также людям, которые ведут борьбу с лишним весом, заболеваниями органов желудочно-кишечного тракта, и аллергикам.

Газированная вода: вред или польза для похудения

Всем известно, что любая диета основана на достаточном потреблении жидкости, а именно чистой воды. В противном случае вес будет стоять на месте. Никакой пищевой и энергетической ценности газированная вода не несет. В ней не содержатся белки, жиры и углеводы, ее калорийность также равна нулю.

Способствовать похудению она будет точно так же, как и простая вода. Известно, что жидкость в желудке придает чувство сытости. Поэтому ее нужно пить обязательно тем, кто ведет активную борьбу с лишним весом. При этом вред газированной воды может проявляться в том, что она вызывает вздутие и метеоризм, то есть некоторый дискомфорт в кишечнике. Но если это не доставляет неудобств, то худеть можно с любой водой, и с газированной в том числе.

Следует отметить, что речь идет только о простой газированной воде, без пищевых добавок: подсластителей, консервантов, ароматизаторов, красителей. В противном случае вместо снижения веса можно заработать несколько дополнительных килограммов.

Токсичность газа

В обычном состоянии углекислота не токсична. Как уже упоминалось выше, опасность представляют только повышенные его концентрации. Вдыхание большого его количества приводит к смерти.

Углекислота окружает нас постоянно

Атмосферный воздух состоит из трех основных веществ, одним из которых и является углекислый газ. Даже в совершенно чистых в плане экологии районах его концентрация составляет не менее 0,03%. Для дыхания же животных и человека безопасным можно считать воздух, концентрация СО2В в котором составляет не более 0,05%.

Уже при 0,06% могут проявляться такие симптомы, как слабость и замедленная реакция. Так же несколько нарушается дыхание и способность к сосредоточению. Тем, что живет в мегаполисах и трудится в офисах знакомо состояние, называемое синдромом больного помещения. Он проявляется при концентрациях в 0,08%. Люди, работающие в душных кабинетах, редко проветриваемых, начинают часто кашлять и быстро утомляются. При проявлении подобных симптомов следует сделать экспертизу воздуха для точного установления процента содержания СО2.

Дискомфорт и повышенная слабость при содержании в 0,1% значительно увеличиваются. Ежедневное пребывание в такой комнате может даже привести к негативным изменениям в структуре ДНК. Если же уровень углекислоты в воздухе увеличивается до 10%, человеку становится очень трудно дышать. При 30% начинают отчетливо проявляться все признаки отравления. Лишь один час вдыхания такого воздуха может привести к летальному исходу. 40% же не оставляют живому организму совершенно никакого шанса на выживание.

Установлено, что за час человек вдыхает около 20 литров кислорода. При этом в окружающую среду поступает около 18 л углекислоты. Этот же газ выделяется так же в результате жизнедеятельности бактерий при гниении чего-либо в подвалах или колодцах. В изолированных от внешнего мира помещениях он способен накапливаться. Это объясняет тот факт, что с появлением окон ПВХ синдром больного здания у людей начал проявляться намного чаще. По этой же причине отмечен рост процента заболевших астмой. Поэтому наиболее простым решением профилактики отравлений СО2 является обыкновенное проветривание помещений.

На настоящий момент изучены еще далеко не все вредные свойства этого газа. Он на самом деле может представлять собой достаточно серьезную опасность. Поэтому игнорирование опасных концентраций этого тяжелого газа в помещении можно считать просто непростительной ошибкой.

Подведение итогов

Сложно однозначно ответить на вопрос, что принесет организму газированная вода, вред или польза будет от ее употребления. Прежде всего, при выборе этого напитка следует обратить внимание на то, какое он имеет происхождение: природное или синтетическое. Натуральная минеральная вода содержит в своем составе полезные микроэлементы, которые способствуют оздоровлению организма. Газировка, особенно сладкая, полученная искусственным путем, не может быть полезной. От употребления напитков на ее основе следует ожидать только негативных последствий, ухудшения работы организма.

Источник https://fb.ru/article/202297/gazirovannaya-voda-vred-ili-polza-dlya-organizma

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по влиянию CO2 на организм человека. В 60-ых годах учёная О.В.Елисеева в своей диссертации привела детальное исследование, как влияет углекислый газ в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека и пришла к выводу, что кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга. Согласно ее рекомендациям, содержание CO2 в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание CO2 должно быть около 0,05% (500 ррm).

Специалисты знают, что существует прямая связь между концентрацией CO2 и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08% (т. е. 800 ррm). Хотя в современных офисах очень часто бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия CO2. Когда речь идёт о больном человеке, то порог его чувствительности ещё увеличивается.

Зависимость физиологических проявлений от содержания CO2 в воздухе приведена в таблице:

Основные изменения при вдыхании повышенных концентраций углекислого газа (гиперкапнии) происходят в центральной нервной системе, и носят они при этом фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких к 2% – понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Что именно происходит при повышении концентрации CO2 в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO2 в альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO2 + Н2O = Н2СО3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО3-. Кровь закисляется, что по-научному называется газовым ацидозом. Чем выше концентрация CO2 в воздухе, которым мы дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Когда начинается ацидоз, то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, – об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО3-. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т. ч. и угольная (Н2СО3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.

Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% CO2 (кислород был в норме – 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций – 0,3% CO2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го CO2 деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию повышенного уровня CO2.

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное CO2) являются длительные отрицательные последствия. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

Вывод – во избежание негативных последствий, содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе нужно обязательно контролировать. Для этой цели отлично подходит современный и надежный прибор – Детектор углекислого газа.

Источник https://alfaeco.su/o-vrede-uglekislogo-gaza-co2/

Когда углекислый газ становится ядом

Автор Андрей Беляков

09.04.2008 13:09

Здоровье » Здоровье и профилактика » Профилактика

Без углекислого газа, как и без кислорода, жизнь человека невозможна. Углекислота стимулирует защитные системы нашего организма, помогая справляться с физическими и интеллектуальными нагрузками. Но только в определенных дозах. Когда же наступает момент, при котором углекислый газ начинает нас медленно убивать?

12 поделились

Когда углекислый газ становится ядом

Мало кто знает, что свежий морской или загородный воздух содержит около 0,03-0,04% углекислого газа и это тот уровень, который необходим для нашего дыхания. Одновременно большинству из нас знакомо ощущение духоты в помещении и симптомы связанные с этим т.е. усталость, сонливость, раздражительность. Такое состояния многие связывают с нехваткой кислорода. На самом деле, это симптомы вызваны превышением уровня углекислого газа в воздухе. Кислорода еще достаточно, а углекислота уже в избытке.

Предельно допустимой нормой содержания углекислого газа в воздухе внутри помещений считается 0,1-0,15%. Исследования, проведенные в Великобритании в 2007г., выявили, что при уровне углекислого газа 0,1% (т.е. в два с небольшим раза выше, чем нормальный атмосферный уровень) в офисном помещении сотрудники испытывают головную боль, усталость, не могут сконцентрировать внимание. Все это в конечном итоге приводит к увеличению числа больничных листов и не способности продуктивно работать. Особенно страдают носоглотка и верхние дыхательные пути.

Группа итальянских ученых в 2006г. представила результаты своих исследований на Конгрессе Европейского Респираторного Общества. В результате исследований было выявлено, что два школьника из трех в Европе испытывают на себе негативное воздействие повышенного уровня углекислого газа в классе. У них наблюдалось тяжелое дыхание, отдышка, сухой кашель, ринит и проблемы с носоглоткой гораздо чаще, чем у их сверстников.

В США, Канаде и ЕЭС в настоящее время качеству воздуха в школах уделяется большое внимание, есть организации, которые занимаются замерами уровня содержания углекислого газа в школьных помещениях. В России таких организаций практически нет, а точнее сказать, не видны плоды их деятельности. Исследования того, как влияет повышенный уровень СО2 в классе на здоровье и успеваемость детей не проводились, хотя нужно понимать, что эта проблема в школах России стоит не менее остро, чем в Европе или США.

Более того, недавние исследования индийских ученых показали, что углекислый газ даже в небольших концентрациях (т.е. уже при уровне 0,06%) является для человека таким же токсичным, как двуокись азота. Выяснено, что даже в низких концентрациях углекислый газ в помещении становится токсичным, поскольку воздействует на клеточную мембрану и в крови человека происходят биохимические изменения, такие, как ацидоз (изменение кислотно-щелочного равновесия в организме).

Длительный ацидоз в свою очередь приводит к заболеванию сердечно-сосудистой системы, прибавлению в весе, снижению иммунитета, заболеванию почек, появление суставных и головных болей, к общей слабости.

Занимаясь в фитнес- или тренажерных залах вы также можете столкнуться с проблемой повышенного уровня углекислого газа, и вместо пользы нанесете вред своему организму. Это особенно актуально потому, что при физических нагрузках уровень концентрации углекислоты в крови и так повышается, и в плохо проветриваемом помещении человек почувствует признаки гиперкапнии (избыток углекислого газа).

Вызванные гиперкапнией испарину, головную боль, головокружение и одышку списывают на физическое утомление и воспринимают чуть ли не как доказательство своей двигательной активности. На самом деле, это может говорить о переизбытке углекислого газа. в артериальной крови. Длительная гиперкапния характеризуется расширением сосудов миокарда и головного мозга, может привести к росту кислотности крови, вторичному спазму кровеносных сосудов, замедлению сердечных сокращений.

Нет сомнения, что проблема повышенного уровня углекислого газов в помещении присуща всем городам с плохой экологией. Если в экологически чистых местах можно просто открыть окно и дышать свежим воздухом, то в районе Садового кольца или Невского проспекта этого делать не стоит. Здесь уровень СО2 может быть выше нормального атмосферного в несколько раз.

Как же можно решить эту проблему в наш техногенный век? Во-первых, с помощью комнатных растений. Но поскольку поглощение ими избыточной углекилоты из воздуха происходит только на свету, то одним им вряд ли справиться, если, конечно, вы не работаете в зимнем саду или в оранжерее.

Углекислый газ можно удалять из воздуха помещения специальными приборами. Эти приборы называются абсорберами (поглотителями) углекислого газа. В основе действия абсорбера углекислого газа заложен принцип захвата молекул СО2 специальным веществом.

В дополнение к этому, следуйте рекомендациям, которые позволят вам жить и работать в воздухе с нормальным уровнем углекислого газа, даже если вы находитесь не в экологически чистом городе.

На работе

Не устанавливаете воздухоочистители, которые не в состоянии удалять углекислый газ. Не забывайте, что кондиционеры лишь охлаждают внутренний воздух. Проверяйте то, как работает вентиляция, какое количество воздуха она подает в расчете на каждого сотрудника. Желательно, чтобы принтеры, фотокопировальные аппараты находились в отдельном помещении и использованный воздух из комнат, где они стоят, не подавался в офисное помещение.

В школе

Вот о чем следует задуматься родителям, чтобы понять хорошее ли качество воздуха в школе, где учится ребенок: ваш ребенок кашляет и чихает больше, чем раньше, у него начали проявляться симптомы аллергии и участились заболевания верхних дыхательных путей, ваш ребенок лучше себя чувствует в выходные дни, когда не ходит в школу. Тогда, возможно, уровень углекислого газа в классе, где он учится выше нормы. Кстати, его можно замерить специальными приборами, которые должны быть в арсенале санэпидслужб.

В спальне

Для хорошего качества сна и здоровья человека необходимо, чтобы уровень СО2 в спальнях и детских комнатах был не выше 0,08%. Ученые Технологического Университета Делф (Delft University of Technology), Нидерланды, считают, что для сна важнее качественный воздух в спальне, чем продолжительность сна. Высокий уровень СО2 в спальнях может также усиливать храп.

Обсудить

Диоксид углерода, Е290 – что это такое?

Диоксид углерода, также называемый углекислым газом, известен применяется в производстве продуктов питания как добавка E290. Химическая формула добавки E290 – CO2. Диоксид углерода при обычных условиях – это не имеющий запаха, бесцветный газ. Углекислый газ легко растворим в воде (1 литр CO2 в одном литре воды при температуре 15 °С) и образует при этом слабую кислоту.

Углекислый газ образуется в результате горения и биологического разложения (гниения) различных органических веществ, в процессе жизнедеятельности живых организмов (при гниении и разложении гумуса почв, при лесных пожарах, в результате сжигания нефтяных продуктов, газа и угля, в процессе дыхания растений, животных и человека. Организм человека, в котором диоксид углерода играет важнейшую роль, выделяет его в количестве, примерно равном 2,3 кг в сутки.

Углекислый газ относится к веществам, которые очень распространены в природе. Углекислота в колоссальных количествах присутствует в атмосфере и в минеральных источниках, значительное ее количество растворено в воде морей и океанов. В атмосфере нашей планеты концентрация углекислого газа примерно равна 0,04 %. Плотность диоксида углерода в полтора раза превышает плотность воздуха. Данное вещество является одним из так называемых парниковых газов, и его накопление в атмосфере – одна из причин ускорения глобального потепления. Диоксид углерода также входит в состав атмосферы нескольких планет нашей Солнечной системы: например, Марса и Венеры, и составляет значительную ее часть.

В промышленных количествах углекислый газ получают из дымовых газов или в процессе разложения минеральных карбонатов (доломита и известняка), а также как побочный продукт спиртового брожения. Полученную смесь газов подвергают разделению, очистке и получают конечный продукт – чистый диоксид углерода. Также существует способ получения E290 при производстве чистого кислорода, аргона и азота на установках для разделения воздуха.

Углекислота.Влияние на человека повышенного содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе

На многих производствах до сих пор влияние на человека высоких концентраций углекислого газа (углекислоты) весьма ощутимо. Раньше это были люди, которые работали в бродильных цехах, овощехранилищах, в санаториях с нарзанными ваннами в атмосфере, обогащенной углекислотой, в течение 6—8 ч. Сейчас при развитии космической техники, подводного исследования шельфа морей и океанов, в других аналогичных условиях человеку приходится беспрерывно находиться в замкнутом пространстве с повышенным содержанием весьма небезразличного для организма углекислого газа неделями и даже месяцами.

Биологическую активность этого конечного продукта метаболизма человека, играющего важную роль в гомеостазе организма, каждый из нас неоднократно испытывал на себе. Например, находясь более часа в душном помещении при большом скоплении народа (в кинотеатре, на лекции, рядом с интенсивно курящими), а затем выйдя на свежий прохладный воздух, испытываем как минимум головокружение, а то и резкие головные боли, тошноту и полуобморочное состояние. Этот феномен «обратного действия углекислоты» был получен в эксперименте и подробно описан еще в 1911 году П. М. Альбицким. Происходит это в связи с переходом из атмосферы с повышенным содержанием углекислого газа (гиперкапнии) в нормальный атмосферный воздух (нормокапнию) и обусловлено инерцией компенсаторных «антиуглекислотных» механизмов.

В обеспечении условий жизнедеятельности человека нередко особую остроту приобретает вопрос об адекватности газовой среды условиям выполняемой работы. То есть требуется в герметизированных объектах поддерживать такие уровни углекислоты, которые не оказывали бы отрицательного влияния на работоспособность и здоровье людей. Фактические данные о влиянии повышенного содержания углекислого газа на центральную нервную систему положены в основу предельно допустимых концентраций (ПДК) в замкнутых обитаемых помещениях различного назначения. В настоящее время большинство исследователей считает, что длительное обеспечение высокого уровня работоспособности человека в условиях гиперкапнической среды возможно лишь при ПДК в границах 1% и ниже. Такая концентрация углекислого газа, в частности, является предельной, по данным американских ученых, в отсеках атомных подводных лодок и в кабинах космических кораблей.

Многолетний опыт наблюдений за людьми, длительно находящимися в замкнутом пространстве, показывает, что они могут на протяжении многих часов и даже нескольких суток находиться в атмосфере с 3%-ным содержанием углекислоты, если ее нарастание в воздухе идет постепенно, а физическая деятельность человека при этом минимальная. Но в таких условиях резко снижается умственная и физическая работоспособность, продолжают нарастать симптомы неблагоприятного действия углекислого газа.

А может ли организм человека адаптироваться к гиперкапнии? Частично да, может, но в пределах не более 1—1,5%-ной концентрации. При этом понижается возбудимость дыхательного центра, уменьшается вентиляторная функция, уменьшаются сдвиги системы крови. Но при продолжительном действии на организм гиперкапнической газовой среды наряду с включением компенсаторных реакций происходит переход на новый уровень функционирования многих систем обеспечения жизнедеятельности. Снижается потребление кислорода, понижается теплопродукция, сокращается емкость сосудистого русла, замедляется сердечный ритм. При кажущемся внешнем благополучии снижается реактивность организма к ряду внешних воздействий, особенно требующих быстрой реакции сердечно-сосудистой системы, повышенного кислородного обеспечения. Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии является длительное отрицательное последействие. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

Рассмотрим подробнее механизмы влияния углекислого газа на человека. Этот биологически активный газ в организме связывается с кровью, вступает в буферную реакцию с гемоглобином, присоединяясь к свободным аминогруппам его полипептидных цепей и образуя карбогемоглобин. Большая часть углекислоты (около 80%) вступает в связь с катионами натрия, калия и кальция, образуя систему бикарбонатов крови. Количество углекислого газа в организме человека среднего веса около 130 л, в гиперкапнической среде оно резко возрастает: примерно на 0,7 л при повышении парциального давления углекислоты во вдыхаемом воздухе на каждый миллиметр ртутного столба.

При высоких концентрациях углекислого газа увеличиваются частота и глубина дыхания. Особенно резко возрастает вентиляция легких при совершаемой в условиях гиперкапнии мышечной работе: в 10—12 раз и более. Это далеко не безразлично для организма человека, возникают сложные, а часто и парадоксальные реакции. При очень больших концентрациях углекислого газа во вдыхаемом воздухе происходит сужение бронхов, а при концентрации выше 15% — спазм голосовой щели.

Изменения состава крови при длительной гиперкапнии заключаются в увеличении числа эритроцитов, лейкоцитов и содержания гемоглобина, увеличении вязкости крови, мобилизации форменных элементов из кровяных депо. В дальнейшем эти механизмы существенно угнетаются. Происходит уменьшение содержания сахара в крови, снижается утилизация глюкозы. Наблюдается уменьшение гликогенных запасов печени, снижение содержания гликогена в мозгу. Снижается содержание кальция в крови, и усиливается деминерализация костей, тормозится белковый обмен и ресинтез макроэргических фосфорных соединений. Особенно значительно уменьшается содержание АТФ в мозговой ткани. Повышение содержания углекислоты во вдыхаемом воздухе сначала вызывает учащение сердцебиения, затем, наоборот, — брадикардию. В связи с увеличением вязкости крови значительно увеличивается и нагрузка на сердце.

Основные изменения происходят, конечно же, в центральной нервной системе, и носят они при гиперкапнии фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких 2%, а при содержании углекислого газа в 5—6% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Внешне у людей гиперкапния характеризуется появлением ряда субъективных симптомов, а именно головной боли, головокружения, чувства разбитости, раздражительности, нарушений сна. Снижение работоспособности точно коррелирует с повышением процентного содержания углекислого газа в атмосферном воздухе. При приближении этого показателя к 1 % увеличивается время двигательной реакции, уменьшается точность реакции слежения; при 1,5—2% начинает качественно меняться умственная деятельность человека, нарушаются функции дифференцировки, восприятия, оперативной памяти и распределения внимания. При длительной работе в атмосфере, содержащей 3% углекислого газа, начинаются существенные расстройства мышления, памяти, тонкой двигательной координации, резко возрастает число описок и ошибок деятельности, начинаются расстройства слуха и зрения.

Морфологические исследования мозга животных показали, что изменения эндотелия мозговых сосудов, хроматолиз, вакуолизация и набухание цитоплазмы нейронов головного мозга происходят при помещении в 10%-ную углекислоту всего на 10 мин.

При производственной деятельности (особенно в аварийных ситуациях) важными являются воздействия одновременно нескольких экстремальных факторов. В большинстве случаев при таких комбинированных воздействиях углекислота усугубляет отрицательное влияние на человека. При физической нагрузке у водолаза или космонавта углекислый газ увлекает за собой азот и, активируя диффузию из тканей в пузырьки, при перепаде давлений способствует возникновению декомпрессионной (кессонной) болезни.

При рассмотрении влияния на организм углекислоты в очень высоких концентрациях может сложиться впечатление, что эти вопросы важны только для узких специалистов и редких специальностей. На самом деле это не так. В помещениях с плохой вентиляцией, где много людей и работающей техники, повышенное содержание углекислого газа не исключение, а скорее плохое правило. Плохо вентилируемая кухня жилой квартиры при включенных газовых горелках быстро наполняется продуктами горения. Существенно повышено содержание углекислоты может быть и в атмосфере городов (особенно в промышленных задымленных районах), в местах скопления транспорта.

Диоксид углерода, E290 – влияние на организм, вред или польза?

Углекислый газ нетоксичен и не опасен для здоровья. Необходимо помнить, что диоксид углерода ускоряет всасывание в слизистую оболочку желудка различных веществ, и может служить причиной быстрого опьянения при употреблении алкогольных напитков, его содержащих. Газированные диоксидом углерода напитки представляют собой фактически разбавленный раствор слабой угольной кислоты, поэтому активное употребление напитков, содержащих добавку Е290, противопоказано людям, имеющим медицинские проблемы с желудком и желудочно-кишечным трактом (гастриты, язвы и т.п.).

О том, как влияет растущий уровень CO2 в атмосфере на организм человека

Впоследнее время много усилий прикладывается к тому, чтобы идентифицировать и уменьшить количество загрязняющих атмосферу веществ. Углекислый газ нельзя считать газом, который отвечает только за то, чтобы пропускать тепло в нашу атмосферу и из нее, сам по себе он является серьезным загрязняющим веществом. Рассмотрим физиологическое влияние увеличения СО2 в атмосфере. Концентрация этого газа не поднималась выше 320 ррм за последние 40 тыс. лет. Геологические исследования показывают, что концентрация СО2 выше 320 ррм последний раз наблюдалась 27 млн лет назад. Исследования показывают, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере связано исключительно с деятельностью человека, такой например, как сжигание топлива. При теперешней концентрации СО2 в атмосфере, равной 373 ррм, люди и другие млекопитающие уже находятся на неизвестной территории, принимая во внимание то, как может атмосфера с гораздо более высоким содержанием углекислого газа влиять на них. Физиологическое влияние углекислого газа

Несмотря на то, что предельно допустимая норма для промышленных производств считается 5000 ррм для 8 рабочих часов при 40-часовой рабочей неделе, ни один человек не сможет выдержать такой уровень СО2 в атмосфере 24 часа в сутки 365 дней в году на протяжении всей своей жизни, а также ни один человек не сможет произвести на свет потомство в таких условиях. Этот уровень относится к рабочим, которые заняты на пивоварнях и в теплицах, где уровень СО2 специально устанавливается в пределах 900 ррм. Таким образом, влияние уровня СО2, которому они подвергаются, является смешанным. Безопасный уровень СО2 для жилых и рабочих помещений не имеет отношения к дискуссии по поводу долговременного влияния повышенного уровня СО2 в атмосфере, которое может быть выше настоящего уровня, но ниже токсичного уровня. Последние исследования влияния СО2 на метаболизм человека показывают, что безопасный уровень углекислого газа требует пересмотра, особенно принимая во внимание тот факт, что угольная кислота участвует в виде свободной кислоты в сыворотке крови, которая является щелочной жидкостью [1–4]. Эта работа имеет своей целью показать, что уровень углекислого газа в атмосфере, при котором человечество может выжить, значительно ниже, чем предполагалось. Рассчитанный токсичный уровень углекислого газа в атмосфере, при котором человек может жить всю жизнь, — 426 ррм (рис. 1) [4]. При текущем увеличении уровня СО2 в атмосфере токсичный уровень будет достигнут при AD 2050, основываясь на экстраполяции результатов измерения с Mauna Loa5. Под влиянием углекислого газа происходит снижение величины pH в сыворотке крови, что ведет к ацидозу. Минимальным эффектом последствием ацидоза является состояние перевозбуждения и умеренная гипертензия. По мере возрастания степени ацидоза появляется сонливость и состояние беспокойства. Одним из следствий этих изменений является уменьшение желания проявлять физическую активность и получать от этого удовольствия. Другие последствия влияния на метаболизм описаны в литературе [6]. Эмбриональные ненормальности становятся также возможными, т.к. увеличение содержания углекислого газа в атмосфере влияет на метаболизм матери и ее потомства. Токсичный атмосферный уровень Соотношение между высоким уровнем углекислого газа в помещении и его влиянием на здоровье человека были описаны в литературе [7]. Эти исследования проводились для уровней СО2 от 300 до 700 ррм выше атмосферного уровня. При концентрации СО2 600 ppm в помещении люди начинают чувствовать признаки ухудшения качества воздуха. Когда концентрация СО2 становится выше этого уровня, некоторые люди начинают испытывать один из классических симптомов отравления углекислотой, таких как проблемы с дыханием, учащенный пульс, головная боль, снижение слуха, гипервентиляция, потливость, усталость. При уровне 1000 ppm почти все из находящихся в помещении испытывают те или иные симптомы, описанные выше. Предполагается, что человек подвергается влиянию высокого уровня СО2 некоторое время, а не всю свою жизнь. В настоящее время можно избавиться от всех этих симптомов, просто выйдя на свежий воздух. В случае, если уровень СО2 в атмосфере достигнет 600 ppm, вся планета будет иметь атмосферу, похожую на душную комнату. А условия в помещениях существующих ныне зданий станут еще более неприятными, т.к. уровень СО2 легко достигнет 1000 ppm и выше. В офисных зданиях, которые сейчас характеризуются как «больные» из-за отравления в них сотрудников углекислым газом [8], уровень углекислого газа сейчас достигает от 800 до 1200 ppm, а в будущем сможет достигнуть 2000 ppm. Эти уровни СО2 могут быть даже выше, если уровень СО2 в атмосфере достигнет 600 ppm. В странах, где широко используется биомасса для отопления, уровень углекислого газа в помещении не опускается ниже 500 ppm. Этот уровень СО2 вызовет изменения в метаболизме, как предполагается, такие как снижение pH сыворотки крови, что приведет к широкому распространению ацидоза. Это, в свою очередь, увеличит чувствительность к другим негативным факторам [9]. Приматы очень восприимчивы к высокому уровню углекислого газа в атмосфере, это подтверждается геологическипалеонтологическими исследованиями. Во время эпохи эоцена температура на земле была значительно выше, чем сейчас, в то время как уровень СО2 в атмосфере был приблизительно такой же, как сейчас. Окаменелости показывают, что приматы обильно населяли евразийский континент в Bartonian и Lutetian годы эпохи эоцена. Геологические раскопки показывают, что в Priabonian годы эпохи эоцена (27 млн лет назад) содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось в три раза по сравнению с теперешним уровнем [4]. Окаменелости показывают, что практически все приматы с Евразийского континента исчезли [10]. Из этого можно сделать вывод, что приматы могут жить в жарком климате, но не могут выносить высокого уровня углекислого газа в атмосфере. Физическая адаптация в повысившемуся уровню углекислого газа в атмосфере Ни люди, ни млекопитающие не смогут приспособиться к высокому уровню углекислого газа в атмосфере. Было установлено в течение многих десятилетий, что люди и млекопитающие вообще не могут адаптироваться к длительному вдыханию токсичных веществ. Выводы Самое нижнее значение, на котором концентрация СО2 в атмосфере может стабилизироваться при уменьшении активности людей (сжигания биотоплива и т.д.), представляется в исследовании [16] как 550 ppm. Для достижения этого уровня должен быть предпринят ряд ограничений. Скорее всего, если учитывать существующие квоты, уровень СО2 может достигнуть 750 ppm. Этот уровень никаким образом не соответствует рассчитанному безопасному уровню в 426 ppm. Эта величина также выше, чем 600 ppm, при котором появляется ощущение «душной комнаты». Как только уровень углекислого газа в атмосфере достигнет 600 ppm, нахождение на воздухе станет неприятным и не будет никакой возможности уменьшить симптомы, которые будут сопутствовать данному уровню. Эта ситуация вряд ли сможет быть терпимой для человечества (а также для всех млекопитающих, за исключением, может быть, китов) без серьезных изменений со стороны здоровья. Влияние легкого отравления углекислым газом начинает наблюдаться уже сейчас во время атлетических соревнований, т.к. атлетам становится все сложнее улучшить результаты. Также возможно, что смерти во Франции в 2003 г. * были связаны с одновременным воздействием высокой температуры и повышенного содержания углекислого газа в зданиях. Существует вероятность того, что когда концентрация углекислого газа в атмосфере достигнет 426 ppm (а это может случиться раньше, чем через два поколения от настоящего времени), здоровье по крайней мере некоторой части населения земли, ухудшится, включая развитые страны. Также очевидно, что если наступят те экстремальные условия, которые были описаны выше, биосфере и человечеству угрожает серьезная опасность. ❏

* Прим. ред.: Во Франции в августе 2003 г. от жары умерли почти 45 тыс. человек (жара была невиданная, под 40 °С): 15 тыс. в Париже и еще не менее 30 тыс. человек в других городах. Возможно, такая же беспрецедентная катастрофа постигла и Испанию, и Италию — точные данные тщательно скрываются. Диагноз умерших определялся как сердечная недостаточность и обострение других болезней (в документах не указывалось, что причина смерти — жара, «перегрев» или вызванные ими инфекционные заболевания). Не лучше дела и в других странах Европы. В Нидерландах в температурный пик лета 2003 г. «нетипичная» смертность достигала 25 человек в день. Министерство здравоохранения Португалии назвало общую цифру (куда включены погибшие от лесных пожаров) в 1316 человек. СМИ пишут о 2000 жертв жары в Италии и примерно таком же количестве в Испании (только в Мадриде от перегрева умерло якобы 370 человек). Статистика в основном неофициальная, т.к. органы здравоохранения отказываются проводить соответствующие расследования, ссылаясь на невозможность в данных случаях отделить «неестественные» причины смертей от «естественных». Получается, что от перегрева за один месяц (или, максимум, полтора) в Старом Свете умерло больше, чем от атипичной пневмонии во всем мире за полгода!

1. Neftal A., Oeschger H., Schwander J., Steuffer B. and Zumbrunn R., Ice core sample measurement gives atmospheric CO2 content over the past 40,000 yr. Nature, 1982. 2. Petit J.R. et al., Climate and atmospheric history of the past 420,00 years from the Vostok ice core. Antarctic. Nature, 1999. 3. Berner R.A., Lasaga C. and Garrels R.M., The carbonate-silicate geochemical cycle and its effect on atmospheric carbon dioxide over the past 100 million years. Am. J. Sci., 1983. 4. Robertson D.S. The rise in the atmospheric concentration of carbon dioxide and the effects on human health. Med. Hypotheses, 2001. 5. Keeling C.D. and Whorf T.P., Atmospheric carbon dioxide record from Mauna Loa. Period of record 1958–2003. Carbon Dioxide Research Group, Scripps Institution of Oceanography, University of California, Internet source. 6. Wiederkehr M. and Krapf R., Metabolic and endocrine effects of metabolic acidosis in humans. Swiss Med. Wkly, 2001. 7. Seppanen O.A., Fisk W.J. and Mendell M.J., Association of ventilation rates and CO2 concentrations with health and other responses in commercial and institutional buildings. Indoor Air, 1999. 8. Erdmann C.A., Steiner K.C. and Apte M.G., Indoor carbon dioxide concentrations and sick building syndrome symptoms in the BASE study revisited: Analyses of the 100 building dataset. Proceedings Indoor Air, 2002, III. 9. Smith K.R., National burden of disease in India from indoor air pollution — 400–550 thousand premature deaths can be attributed annually to use of biomass fuels in India. School of Public Health, University of California, Berkeley, 2000. 10. Radiative forcing of climate change. Report of the Scientific Assessment Working Group of IPCC. Summary for policymakers (issued by the Meteorological Office, Bracknell, UK), 1994. 11. Raman M.M., Chowdhury U.K., Mukherjee S.C., Mondal B.K., Paul K. and Lodh D. Chronic arsenic toxicity in Bangladesh and West Bengal, India — a review and commentary. J. Clin. Toxicol, 2001. 12. Hernberg S., Lead poisoning in a historical perspective. Am. J. Ind. Med. 13. Seyferth D., The rise and fall of tetraethyl lead. 1. Discovery and slow development in European universities, 1853–1920. Organometallics, 2003. 14. Carson R., Silent Spring Houghton Mifflin, Boston, 1962. 15. Hirano A., Malmud N. and Kurland L., Parkinsonismdementia, an endemic disease on the island of Guam. II. Pathological features. Brain, 1961. 16. Conroy G.C., Primate Evolution W.W. Norton Publishers, New York, 1984. Received 13 July 2005; revised accepted 15 January 2006.

Пищевая добавка Е290, углекислый газ – применение в продуктах питания

При производстве пищевых продуктов добавка Е290 находит применение в роли газа для насыщения напитков, консерванта, антиоксиданта, регулятора кислотности и защитного газа. Диоксид углерода повсеместно используется при производстве безалкогольных и алкогольных газированных напитков. Угольная кислота, которая образуется при растворении CO2 в воде, проявляет антимикробные и обеззараживающие свойства.

В кондитерском и хлебопекарном производстве добавка Е290 находит применение в качестве разрыхлителя, придавая объем кондитерским и хлебобулочным изделиям. Также диоксид углерода широко используется в виноделии, где он выполняет функцию регулятора брожения. Углекислый газ используется как защитный газ при хранении различных пищевых продуктов.

Источник https://is-it-good.info/additives/e290-dioksid-ugleroda

Характерные особенности углекислого газа

Двуокись углерода, угольный ангидрид, углекислый газ — газообразное химическое соединение, не обладающее цветом и запахом. Вещество в 1, 5 раза тяжелее воздуха, а его концентрация в атмосфере Земли составляет приблизительно 0,04 %. Отличительной особенностью углекислого газа является отсутствие жидкой формы при увеличении давления — соединение сразу переходит в твердое состояние, известное как «сухой лед». Но при создании определенных искусственных условий двуокись углерода принимает форму жидкости, что широко используется для ее транспортировки и длительного хранения.

Углекислый газ не становится преградой для ультрафиолетовых лучей, которые поступают в атмосферу от Солнца. А вот инфракрасное излучение Земли абсорбируется углеродным ангидридом. Это и становится причиной глобального потепления с момента образования огромного количества промышленных производств.

В течение суток организм человека поглощает и метаболизирует около 1 кг двуокиси углерода. Она принимает активное участие в обмене веществ, который происходит в мягких, костных, суставных тканях, а затем попадает в венозное русло. С потоком крови углекислый газ поступает в легкие и покидает организм при каждом выдохе.

Химическое вещество находится в теле человека преимущественно в венозной системе. Капиллярная сеть легочных структур и артериальная кровь содержат небольшую концентрацию углекислого газа. В медицине используется термин «парциальное давление», характеризующий концентрационное соотношение соединения по отношению ко всему объему крови.