Продолжение
В начале этой статьи речь идет о том, что столь страшное для многих людей слово «химия» в применении к пищевым продуктам, присутствует везде. Кальций, кислород, магний, железо и другие, жизненно важные для организма человека, вещества - это все есть химия. Важно только знать, чего и сколько человеку требуется для поддержания молодости и здоровья. В продолжении этой статьи - описание свойств и важности для организма человека тех или иных химических веществ.
Роль кислорода для организма человека
Кислород - это восьмой элемент таблицы химических элементов Менделеева. На нашей планете есть низшие формы существания, которые не приемлют кислорода и обходятся вовсе без воздуха. Но для человека кислород жизненно необходим. Без него не будет работать весь организм, а легкие потеряют свою актуальность.
В свободном состоянии кислород представляет собой газообразное вещество. Но при низких температурах может превращаться в жидкость или даже кристаллизуется.
Молекула кислорода состоит всего из 2-х атомов кислорода - О 2. А вот молекула озона, который по сути является формой кислорода и абсолютно незаменима для существования жизни на планете Земля имеет 3 атома кислорода - О 3 . Разрушение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к повышению радиации, к разрушению природы, к появлению все новых и новых форм заболеваний.
Где на Земле есть кислород?
Кроме атмосферы кислород еще присутствует в земной коре. При этом интересно то, что, по сравнению со всеми остальными элементами, кислорода приходится аж до 47%. Содержится он в земной коре в форме различных соединений. В мировом океане, включая и пресные воды, содержание кислорода во всевозможных соединениях составляет почти 86%. А вот в атмосфере его всего 23%.
Кроме атмосферы, земли и воды кислород входит в состав клеток абсолютно всех живых организмов и во множество органических веществ.
Это интересно! В холодной воде мирового океана кислорода больше, чем в теплой.
В каких процессах организма принимает участие кислород
Кислород - это сильнейший окислитель. Поэтому он принимает участие во всех окислительных реакциях организма человека.
Кроме того, что человек дышит и с воздухом получает кислород, это вещество также применяют дополнительно в медицине и в пищевой промышленности.
В медицине кислород применяют в кислородных баллонах и ингаляторах для лечения различных заболеваний дыхательной системы, в общей анестезии при хирургических операциях.
В пищевой промышленности кислород применяют в качестве газа-наполнителя и пропеллента (газообразующего вещества для смесей продуктов). Кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е-948.
Кислород позволяет дышать и поддерживать существование. В этом заключается его главная биологическая роль. Он принимает участие в процессах обмена веществ, в разложении и усвояемости различных питательных веществ.
В нашем теле кислород отвечает за процесс выработки энергии. В наших клетках только благодаря кислороду происходит оксигенация — превращение питательных веществ (жиров и липидов) в энергию клетки. При снижении парциального давления (содержания) кислорода во вдыхаемом уровне – снижается его уровень в крови — снижается активность организма на клеточном уровне. Известно, что более 20% кислорода потребляет головной мозг. Дефицит кислорода способствует Соответственно, при падении уровня кислорода страдают самочувствие, работоспособность, общий тонус, иммунитет.
Важно также знать, что именно кислород может выводить из организма токсины.
Обратите внимание, что во всех иностранных фильмах при аварии или человеку в тяжелом состоянии медики экстренных служб первым делом надевают пострадавшему кислородный аппарат, чтобы поднять сопротивляемость организма и повысить его шансы на выживание.
Лечебное воздействие кислорода известно и используется в медицине с конца XVIII века. В СССР активное использование кислорода в профилактических целях началось в 60х годах прошлого века.
Гипоксия
Гипоксия или кислородное голодание — пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях. Гипоксия возникает при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе и в крови, при нарушении биохимических процессов тканевого дыхания. Вследствие гипоксии в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения. Наиболее чувствительными к кислородной недостаточности являются центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени.
Проявлениями гипоксии являются нарушение дыхания, одышка; нарушение функций органов и систем.
Вред кислорода
Иногда можно услышать, что «Кислород – окислитель, который ускоряет старение организма».
Здесь из верного посыла делается неверный вывод. Да, кислород – окислитель. Только благодаря ему питательные вещества из пищи перерабатываются в энергию организма.
Страх перед кислородом связан с двумя исключительными его свойствами: свободными радикалами и отравлением им при избыточном давлении.
1. Что такое свободные радикалы?
Некоторые из огромного количества постоянно протекающих окислительных (вырабатывающих энергию) и восстановительных реакций организма не завершаются до конца, и тогда образуются вещества с нестабильными молекулами, имеющими на внешних электронных уровнях неспаренные электроны, называемые «свободные радикалы». Они стремятся захватить недостающий электрон у любой другой молекулы. Эта молекула, превратившись в свободный радикал, похищает электрон у следующей, и так далее..
Зачем это нужно? Определенное количество свободных радикалов, или оксидантов, жизненно необходимо организму. Прежде всего — для борьбы с вредными микроорганизмами. Свободные радикалы используются иммунной системой в качестве «снарядов» против «интервентов». В норме в организме человека 5% образовавшихся в ходе химических реакций веществ становятся свободными радикалами.
Главными причинами нарушения естественного биохимического равновесия и роста количества свободных радикалов ученые называют эмоциональный стресс, тяжелые физические нагрузки, травмы и истощение на фоне загрязнения воздуха, употребления в пищу консервированных и технологически неправильно переработанных продуктов, овощей и фруктов, выращенных с помощью гербицидов и пестицидов, ультрафиолетового и радиационного облучения.
Таким образом, старение — это биологический процесс замедления деления клеток, а ошибочно связываемые со старением свободные радикалы — естественные и необходимые организму механизмы защиты и их вредоносное воздействие связано с нарушением естественных процессов в организме негативными факторами окружающей среды и стрессом.
2. «Кислородом легко отравиться».
Действительно, избыток кислорода опасен. Избыток кислорода вызывает увеличение количества окисленного гемоглобина в крови и снижение количества восстановленного гемоглобина. И, поскольку именно восстановленный гемоглобин выводит углекислый газ, его задержка в тканях приводит к гиперкапнии – отравлению CO2.
При переизбытке кислорода растет число свободнорадикальных метаболитов, тех самых страшных «свободных радикалов», которые обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, способных повредить биологические мембраны клеток.
Ужасно, правда? Сразу хочется перестать дышать. К счастью, для того, чтобы отравиться кислородом, необходимо повышенное давление кислорода как, например, в барокамере (при оксигенобаротерапии) или при погружении со специальными дыхательными смесями. В обычной жизни такие ситуации не встречаются.
3. «В горах мало кислорода, зато много долгожителей! Т.е. кислород вреден».
Действительно, в Советском союзе в горных районах Кавказа и в Закавказье был зарегистрировано некоторое число долгожителей. Если же посмотреть на список верифицированных (т.е. подтвержденных) долгожителей мира за всю его историю, то картина не будет такой очевидной: старейшие долгожители, зарегистрированные во Франции, США и Японии в горах не жили..
В Японии, где до сих пор живет и здравствует самая старая женщина планеты Мисао Окава, которой уже более 116 лет, находится и «остров долгожителей» Окинава. Средняя продолжительность жизни здесь у мужчин - 88 лет, у женщин - 92; это выше, чем в остальной Японии, на 10-15 лет. На острове собраны данные о семистах с лишним местных долгожителей старше ста лет. Там говорят, что: «В отличие от кавказских горцев, хунзакутов Северного Пакистана и других народностей, похваляющихся своим долголетием, все окинавские акты рождения с 1879 года задокументированы в японском семейном реестре - косэки». Сами окинвацы считают, что секрет их долголетия покоится на четырех китах: диета, активный образ жизни, самодостаточность и духовность. Местные жители никогда не переедают, придерживаясь принципа «хари хачи бу» - наесться на восемь десятых. Эти «восемь десятых» у них состоят из свинины, водорослей и тофу, овощей, дайкона и местного горького огурца. Старейшие окинавцы не сидят без дела: они активно работают на земле, и их отдых тоже активен: больше всего они любят играть в местную разновидность крокета.: Окинаву называют самым счастливым островом – там нет свойственной крупным островам Японии спешки и стресса. Местные жители привержены философии юимару - «добросердечное и дружеское совместное усилие».
Интересно, что как только окинавцы переезжают в другие части страны, то среди таких людей уже не встречается долгожителей.. Таким образом, ученые, изучающие этот феномен выяснили, что в долгожительстве островитян генетический фактор роли не играет. А мы, со своей стороны, считаем крайне важным, что Окинавские острова находятся в активно продуваемой ветрами зоне в океане, и уровень содержания кислорода в таких зонах фиксируют как наиболее высокий – 21,9 – 22% кислорода.
Поэтому, задача системы OxyHaus не столько ПОВЫСИТЬ уровень кислорода в помещении, сколько ВОССТАНОВИТЬ природный его баланс.
В насыщенных естественным уровнем кислорода тканях организма ускоряется процесс обмена веществ, происходит «активация» организма, повышается его сопротивление негативным факторам, растет его выносливость и эффективность работы органов и систем.
Технология
В кислородных концентраторах Atmung применена разработанная NASA технология PSA (процесс абсорбции переменного давления). Внешний воздух проходит очистку через систему фильтров, после чего прибор при помощи молекулярного сита из вулканического минерала цеолита выделяет кислород. Чистый, почти 100% кислород подается потоком под давлением 5-10 литров в минуту. Этого давления дкостаточно, чтобы обеспечить природный уровень кислорода в помещении площадью до 30 метров.
Чистота воздуха
«Но ведь на улице грязный воздух, а кислород переносит с собой все вещества».
Именно поэтому в системах OxyHaus установлена трехступенчатая система фильтрации входящего воздуха. И уже очищенный воздух попадает на цеолитовое молекулярное сито, в котором отделяется кислород воздуха.
Опасность/безопасность
«Чем опасно применение системы OxyHaus? Ведь кислород взрывоопасен».
Применение концентратора безопасно. В промышленных кислородных баллонах существует опасность взрыва, поскольку в них кислород под высоким давлением. В кислородных концентраторах Atmung, на базе которых построена система, нет горючих материалов, в них использована технология PSA (процесс адсорбции переменного давления), разработанная NASA, она безопасна и проста в эксплуатации.
Эффективность
«Зачем мне ваша система? Я могу снизить уровень СО2 в помещении открыв окно и проветрив»
Действительно, регулярное проветривание очень полезная привычка и мы также его рекомендуем для снижения уровня СО2. Однако, городской воздух нельзя назвать по-настоящему свежим – в нем, кроме повышенного уровня вредных веществ, снижен уровень кислорода. В лесу содержание кислорода около 22%, а в городском воздухе – 20,5 – 20,8%. Эта кажущаяся незначительной разница ощутимо влияет на организм человека.
«Я попробовал подышать кислородом и ничего не почувствовал»
Воздействие кислорода не стоит сравнивать с воздействием энергетиков. Положительное воздействие кислорода имеет накопительный эффект, поэтому кислородный баланс организма необходимо пополнять регулярно. Мы рекомендуем включать систему OxyHaus на ночь и на 3-4 часа в день во время физических или интеллектуальных нагрузок. Использование системы 24 часа в сутки не обязательно.
«В чем разница с очистителями воздуха?»
Очиститель воздуха выполняет только функцию уменьшения количества пыли, но не решает проблему баланса уровня кислорода духоты.
«Какая концентрация кислорода в помещении является наиболее благоприятной?»
Наиболее благоприятно содержание кислорода близкое к такому же, как в лесу или на берегу моря: 22%. Даже если у вас, за счет естественной вентиляции, уровень кислорода будет чуть выше 21% — это благоприятная атмосфера.
«Можно ли отравиться кислородом?»
Кислородное отравление, гипероксия, — возникает вследствие дыхания кислородосодержащими газовыми смесями (воздуха, нитрокса) при повышенном давлении. Отравление кислородом может произойти при использовании кислородных аппаратов, регенеративных аппаратов, при использовании для дыхания искусственных газовых смесей, во время проведения кислородной рекомпрессии, а также вследствие превышения лечебных доз в процессе оксигенобаротерапии. При отравлении кислородом развиваются нарушения функций центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.
Кислород в больших концентрациях даже в условиях атмосферного давления действует на организм как яд хроноконцентрационного действия. Так, при парциальном давлении кислорода в 1 АТА (дыхание чистым кислородом в атмосферных условиях) уже после 72-часового дыхания в легких развиваются воспалительные явления. При более высоких парциальных давлениях кислорода воспалительные явления в легких не успевают развиться, так как через несколько минут возникают судороги, остановка дыхания и потеря сознания. Это происходит в связи с кислородной интоксикацией центральной нервной системы (ЦНС).
В медицинской практике кислород измеряется и лимитируется дозами. В техническом дайвинге принято вместо доз применять ограничения исходя из максимально допустимого РO 2 и кислородного лимита времени. Индивидуальная переносимость повышенного содержания кислорода человеком очень различна и может меняться день ото дня. Исследования показали, что кислородная интоксикация ЦНС может наступить при дыхании смесью с парциальным давлением кислорода более 1,6 АТА или при превышении кислородного лимита времени для данного РO 2 19 .
Проявление кислородной интоксикации ЦНС под водой, скорее всего, приведет к утоплению пострадавшего, из-за начавшихся судорог и остановки дыхания (апноэ). Попытка же его подъема в этом состоянии на поверхность связана с большим риском получения баротравмы и газовой эмболии артерий. Так что в обоих случаях очень велика вероятность смертельного исхода.
Следует знать типичные симптомы наступления кислородной интоксикации ЦНС:
- усталость и рассеянное сознание,
- головокружение, звон или музыка в ушах,
- расстройство зрения (туннельное зрение),
- тошнота, головная боль,
- подергивание губ, носа, щек, диафрагмы,
- нарушение координации движений,
- судороги и потеря сознания.
При первых же подобных проявлениях начинайте нормальное всплытие, чтобы снизить парциальное давление кислорода, и как можно быстрее переходите на дыхание воздухом. Незначительная кислородная интоксикация может не принести никакого вреда. Все же стоит придерживаться установленных ограничений, а не уповать на то, что сможете вовремя отреагировать на первые признаки интоксикации. Проявления могут возникнуть внезапно, симптоматика быстро прогрессировать, и даже посторонняя помощь оказаться бесполезной.
Итак, чтобы избежать интоксикации ЦНС, не следует превышать допустимой глубины и времени погружения. Так как азотный бездекомпрессйонный лимит времени, как правило, гораздо меньше кислородного лимита времени, вероятность превышения временных ограничений меньше, чем глубинных.
При использовании смесей NITROX во время погружений, приближенных к максимально допустимой глубине, очень важно контролировать плавучесть!
Два основных правила предупреждения кислородной интоксикации ЦНС:
1. Всегда проверяйте и записывайте FO 2 и РO 2 для каждого погружения с использованием смеси NITROX.
2. Никогда не превышайте максимальную глубину и кислородный лимит времени.
Малые дозы кислорода, вдыхаемые продолжительное время, приводят к легочной кислородной интоксикации. Наиболее заметными симптомами являются чувство жжения в легких и частый сухой кашель. Чаще легочная кислородная интоксикация наблюдается у больных при длительном использовании кислорода в медицинских целях, а не у подводных пловцов, использующих для дыхания смеси NITROX.
Вопросы для самоконтроля (глава 5)
1. Баллоны со смесями должны отличаться от баллонов, забитых воздухом, во избежание путаницы.
Да/Нет
2. Какие последствия могут быть при использовании по ошибке во время погружения воздуха вместо смеси NITROX?
а) декомпрессионная болезнь
в) азотный наркоз
г) без последствий
3. Какие последствия могут быть при использовании по ошибке во время погружения смеси NITROX вместо воздуха?
а) декомпрессионная болезнь
б) кислородная интоксикация ЦНС
в) азотный наркоз
г) без последствий
4. Общее правило маркировки смесей NITROX: зеленая полоса, опоясывающая баллон в верхней части, с надписью "NITROX" большими буквами.
Да/Нет
5. Баллон со смесью NITROX должен быть снабжен биркой для указания
а) % O 2 , РO 2 , дата, шутка
б) название организации и номер
в) FO 2 , MOD, дата, имя
г) FO 2 , РO 2 , MOD, имя
6. Одно из двух основных правил вашей безопасности гласит: "никогда самостоятельно не проверяй смесь в баллоне".
Да/Нет
7. Бирка на баллоне со смесью служит для
а) записи погружений
б) разведения огня
в) записи показателей смеси
г) записи его номера
8. Перед каждым использованием кислородный анализатор надо выставить
а) на ноль
б) по содержанию кислорода в атмосферном воздухе
9. Какой кислород можно использовать для приготовления смесей NITROX?
а) авиационный
б) медицинский
в) промышленный
г) а и б
10. Каковы последствия превышения при погружении максимально допустимого парциального давления кислорода (1.6 АТА)?
а) легочная интоксикация
б) судороги и утопление
в) декомпрессионная болезнь
г) азотный наркоз
11. Баллоны, промаркированные надписью "NITROX", могут быть использованы только сертифицированными найтрокс-дайверами.
Да/Нет
12. Баллоны может набивать смесями любой человек, так как не существует специальных обучающих этому курсов и лицензий.
Да/Нет
13. Если на бирке, привязанной к баллону, указано FO 2 содержащейся в нем смеси, можно спокойно использовать этот баллон без дополнительной проверки.
Да/Нет
Глава 6. ТАБЛИЦЫ NTL (назад)
Аннотация к таблицам Булмана
Прежде чем применять декомпрессионные таблицы на практике, внимательно изучите инструкции по их использованию. Учтите, что даже правильное использование таблиц и компьютеров не дает 100% гарантии от возникновения проявлений кессонной болезни.
Данные таблицы были разработаны в 1986 году профессором Университета в Цюрихе А. А. Булманом. Именно они выбраны потому, что отличаются исключительной точностью и надежностью. Кроме того, их можно применять для расчета многократных погружений с использованием различных газовых смесей.
Открытие кислорода произошло дважды, во второй половине XVIII столетия с разницей в несколько лет. В 1771 году кислород получил швед Карл Шееле, нагревая селитру и серную кислоту. Полученный газ был назван «огненным воздухом». В 1774 английский химик Джозеф Пристли проводил процесс разложения оксида ртути в полностью закрытом сосуде и открыл кислород, но принял его за ингредиент воздуха. Только после того, как Пристли поделился своей находкой с французом Антуаном Лавуазье, стало понятно, что открыт новый элемент (calorizator). Пальма первенства данного открытия принадлежит Пристли потому, что Шееле опубликовал свой научный труд с описанием открытия лишь в 1777 году.
Кислород является элементом XVI группы II периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 8 и атомную массу 15,9994. Принято обозначать кислород символом О (от латинского Oxygenium - порождающий кислоту). В русском языке название кислород стало производным от кислоты , термина, который был введён М.В. Ломоносовым.
Нахождение в природе
Кислород является самым распространённым элементом по нахождению в земной коре и Мировом океане. Соединения кислорода (в основном - силикаты) составляют не менее 47% массы земной коры, кислород вырабатывается в процессе фотосинтеза лесами и всеми зелёными растениями, большая часть приходится на фитопланктон морских и пресных вод. Кислород - обязательная составная часть любых живых клеток, также находится в большинстве веществ органического происхождения.
Физические и химические свойства
Кислород - лёгкий неметалл, состоит в группе халькогенов, имеет высокую химическую активность. Кислород, как простое вещество, представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса, имеет жидкое состояние - светло-голубая прозрачная жидкость и твёрдое - светло-синие кристаллы. Состоит из двух атомов кислорода (обозначается формулой О₂).
Кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Живые существа дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечнососудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном.
Кислород - основа основ жизнедеятельности всех живых организмов на Земле, является основным биогенным элементом. Находится в составе молекул всех важнейших веществ, которые отвечают за структуру и функции клеток (липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты). Каждый живой организм содержит гораздо больше кислорода, чем какого-либо элемента (до 70%). Для примера, организм взрослого среднестатического человека массой 70 кг содержит 43 кг кислорода.
Кислород поступает в живые организмы (растения, животные и человек) благодаря органам дыхания и поступлению воды. Помня о том, что в организме человека самый главный орган дыхания - это кожа, становится понятно, сколько кислорода может получать человек, особенно летом на берегу водоёма. Определить потребность человека в кислороде достаточно сложно, ведь она зависит от многих факторов - возраст, пол, масса и поверхность тела, система питания, внешняя среда и т.д.
Применение кислорода в жизни
Кислород применяется практически повсеместно - от металлургии до производства ракетного топлива и взрывчатых веществ, применяемых для дорожных работах в горах; от медицины до пищевой промышленности.
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки , как пропеллент и упаковочный газ.
Кислород - наиболее распространенный в окружающей среде химический элемент. Он составляет 89% массы воды, 23% массы воздуха и около 50% массы природных минералов. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом, поступающим в организмы при дыхании. Наиболее эффективно обеспечение живых организмов кислородом и использование его в окислительно-восстановительных процессах происходит в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе, который поглощают живые организмы, составляет 20, 8% (лучше - при несколько более высоком содержании: на 0, 5 -1, 0%).
Кислород: способствует снижению веса. Регулярное потребление кислорода в сочетании с двигательной активностью, приводит к активному расщеплению жиров;
Кислород: нормализуется сон: он становится более глубоким и продолжительным, уменьшается период засыпания и двигательной активности
Несколько фактов о кислороде Менее чем 200 лет назад земная атмосфера содержала 40% кислорода. Сейчас из воздуха к нам поступает только 21%. Кислород составляет 90% массы молекулы воды. Организм же содержит 65 -75% воды. Каждый день мы совершаем около 20. 000 вдохов. Головной мозг составляет 2% общей массы тела и потребляет 20% кислорода поступающего в организм. В воде Мирового океана кислорода гораздо больше, чем в атмосфере. Населению Земли и животным нужно 2000 лет, чтобы исчерпать весь кислород из атмосферы, а растениям суши и водорослям достаточно 600 лет, чтобы восстановить эту массу кислорода в воздухе, окружающем Землю. Если на какой-нибудь планете будут обнаружены вместе с кислородом вода и благоприятные температурные условия, то можно предполагать, что там есть жизнь.
Несколько фактов о кислороде Недостаток кислорода является результатом промышленных выбросов и загрязнений. Постепенно это разрушает защитный озоновый слой. Кровь снабжает кислородом все системы организма, стимулирует химические реакции и очищает организм от шлаков и токсинов. Причиной многих раковых заболеваний является недостаток кислорода в клетках. Рак поражает все органы человека за исключением сердца по причине поступления в этот орган кислорода. Подкожное введение кислорода может вылечить многие тяжелые заболевания, например, гангрену. В специальных барокамерах, заполненных кислородом, лечат некоторые болезни сердца, мозга, почек, печени, мягких и костных тканей, проводят сложные хирургические операции.
