Общее количество воздуха, проходящее через легкие в единицу времени, называется легочной вентиляцией и измеряется в л/мин. В состоянии покоя легочная вентиляция равна 5–6 л/мин, при физической нагрузке она увеличивается до 60–80 л/мин.
Процентное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе составляет 21 %. Однако при дыхании используется не весь кислород. Значительная его часть выдыхается. В выдыхаемом воздухе содержится не меньше 16 % кислорода. Таким образом, при легочной вентиляции в 6 л/мин усваивается 0,3 л/мин кислорода.
При потреблении 1 (н) л кислорода (количество потребляемого кислорода, как и выделяемого углекислого газа, обычно измеряется в так называемых «нормальных литрах» (н) л, приведенных к нормальным условиям при давлении 101,3 кПа и температуре 0 °С) человек выделяет примерно 19–21 кДж (4,6–5 ккал) тепла. В среднем может быть принят энергетический эквивалент 1 (н) л кислорода 20 кДж, а 1 г кислорода — 14 кдж.
Потребление кислорода в среднем на одного человека составляет 22 (н) л/ч или 528 (н) л/сут.
Человеку массой порядка 80 кг потребуется в среднем 26,4 (н) л/ч.
Средние экспериментальные данные о легочной вентиляции, истинном количестве потребляемого кислорода и тепловыделении приведены в нижеследующей таблице:
| Табл. 1. Средние экспериментальные данные о теплопродукции, легочной вентиляции, истинном количестве потребляемого кислорода у человека массой 60–70 кг, ростом 170–180 см | ||||
|---|---|---|---|---|
| Состояние организма; характеристика выполняемой работы | Легочная вентиляция, (н) л/мин | Истинное потребление кислорода, (н) л/мин | Теплопродукция | |
| Вт | ккал/мин | |||
| Покой | 5–6 | 0,25–0,3 | 83–105 | 1,25–1,5 |
| Очень легкая работа | 6–10 | 0,3–0,5 | 105–175 | 1,5–2,5 |
| Легкая работа | 10–16 | 0,5–0,8 | 175–280 | 2,5–4,0 |
| Средняя работа | 16–25 | 0,8–1,2 | 280–420 | 4,0–6,0 |
| Тяжелая работа | 25–40 | 1,2–2,0 | 420–700 | 6,0–10,0 |
| Очень тяжелая работа | 40–50 | 2,0–2,5 | 700–874 | 10,0–12,5 |
| Чрезвычайно тяжелая работа | 50–60 | 2,5–3,0 | 874–1050 | 12,5–15,0 |
| Изнурительная работа | Более 60 | Более 3,0 | Более 1050 | Более 15,0 |
Углекислый газ
Содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе Земли относительно постоянно и составляет 0,03–0,04 %. Содержание диоксида углерода в городском воздухе может быть выше, чем в чистой атмосфере, и составлять до 0,05 %.
При вдыхании больших концентраций углекислого газа нарушаются окислительно-восстановительные процессы. Чем больше диоксида углерода во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Накопление диоксида углерода в крови и тканях ведет к развитию тканевой аноксии. При увеличении содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе до 3–4 % отмечаются симптомы интоксикации, при 8 % возникает тяжелое отравление и наступает смерть.
ПДК диоксида углерода в воздухе лечебных учреждений равна 0,07 %, а в воздухе жилых и общественных зданий — 0,1 %. Последняя величина принимается в качестве расчетной при определении эффективности вентиляции жилых и общественных зданий.
Азот
Азот по количественному содержанию является наиболее существенной частью атмосферного воздуха.
Азот принадлежит к инертным газам, он не поддерживает дыхание и горение, жизнь в атмосфере чистого азота невозможна. Однако в природе нашей планеты происходит его круговорот. Азот усваивается некоторыми видами бактерий почвы, а также сине-зелеными водорослями.
Азот является своеобразным разбавителем кислорода, выполняя в этой связи жизненно важную функцию, т. к. дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. При этом отмечено, что его повышенное содержание во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При увеличении содержания азота до 93 % наступает смерть. Наиболее выраженные неблагоприятные свойства азот проявляет в условиях повышенного давления, что связано с его наркотическим действием. Известна также его роль в происхождении кессонной болезни.