Физиология и гигиена системы дыхания
АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ
1. Сущность и этапы дыхания/
Дыханием называется сложный физиологический процесс обмена кислородом и углекислым газом между организмом и внешней средой. Этот процесс может быть разделен на рад последовательных этапов:
1) внешнее дыхание - обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом;
2) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью, протекающей в легочных капиллярах;
3) транспорт газов кровью;
4) газообмен между кровью и тканями.
Первый и второй этапы процесса дыхания осуществляются системой органов дыхания, включающей воздухоносные пути и легкие, в которых происходит газообмен
Рекомендуемые материалы
2. Строение системы дыхания
Воздухоносные пути начинаются носовой полостью (рис. 79), далее следуют гортань, трахея, бронхи (рис. 80, 81).
Воздух через наружные отверстия (ноздри) поступает в полость носа, стенки которой образованы костями черепа и хрящами. Полость разделена костно-хрящевой перегородкой на две половины. В каждой половине на наружной боковой стенке имеются по три носовые раковины: верхняя, средняя, нижняя и, соответственно, три носовых хода. В нижний носовой ход открывается носослезный канал, по которому из полости глазницы выделяется избыток слезной жидкости. В верхний и средний носовые ходы открываются отверстия воздухоносных пазух лобной, решетчатой, клиновидной и верхнечелюстных (гайморовых) костей. Внутренняя поверхность полости носа покрыта слизистой оболочкой, верхний слой которой образован реснитчатым эпителием, содержащим клетки, вырабатывающие слизь. Исключение составляет небольшой участок слизистой в области верхнего носового хода, где находится рецепторный аппарат обонятельного нерва. Движением ресничек со стенок полости удаляется слизь вместе с осевшими на ней пылевыми частицами. Слизистая оболочка богата кровеносными сосудами, из которых на поверхность стенок могут выходить лейкоциты и захватывать антигены (микроорганизмы и др.). Вдыхаемый воздух, попадая в полость носа, обогревается, увлажняется, очищается от пыли и частично обезвреживается. Отсюда он попадает в глотку и далее в гортань.
Гортань состоит из нескольких подвижно сочлененных между собой хрящей и вверху соединена мембраной и мышцами с подъязычной костью, а внизу - с трахеей. Спереди и частично с боков к ней прилегает щитовидная железа. Сверху вход в гортань прикрывает надгортанник, препятствующий попаданию пищи в дыхательные пути. В гортани находятся голосовые связки, вибрация которых при прохождении воздуха вызывает образование звуков. Длина и толщина голосовых связок зависят от пола, возраста, величины гортани, что определяет высоту и тембр голоса. Мышцы (все - поперечно-полосатые) гортани изменяют ширину голосовой щели и степень натяжения голосовых связок. Помимо гортани в воспроизведении членораздельной речи принимают участие также язык, губы, щеки, мягкое небо. На уровне 6-7 шейных позвонков гортань переходит в дыхательную трубку - трахею.
Трахея состоит из 16-20 хрящевых полуколец, которые препятствуют спаданию ее стенок. Эти полукольца сзади объединены между собой соединительно-тканной мембраной с переплетающимися гладкими мышечными волокнами. Длина трахеи у взрослого составляет 12 - 14 см. Позади трахеи располагается пищевод, спереди внизу - вилочковая железа.
Бронхи. Нижний конец трахеи делится на два бронха. Это место деления называется бифуркацией трахеи. В области бифуркации, на нижней стенке расположен хрящевой киль, разделяющий вдыхаемый воздух на два потока. Правый бронх более широкий и короткий, чем левый. Правое легкое разделено на три доли, а левое - на две. В легких бронхи многократно ветвятся, и диаметр их постепенно уменьшается. Вся совокупность бронхов в каждом легком называется бронхиальным деревом. Стенки и трахеи и бронхов состоят из внутреннего эпителиального слоя, наружного соединительнотканного и среднего слоя, содержащего хрящевые кольца и гладкие мышцы. С уменьшением диаметра бронхов в среднем слое постепенно исчезают хрящевые кольца. Эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность
воздухоносных путей (до бронхиол) имеет реснички и называется мерцательным. В результате согласованных движений ресничек слизь, к которой прилипли частицы, не задержанные в носовой полости, постоянно продвигаются к надгортаннику и, достигнув пищевода, заглатываются. Так из воздухоносных путей удаляются бактерии и мелкие чужеродные частицы. Самые тонкие веточки бронхиального дерева называются бронхиолами. Бронхиолы переходят в слепо заканчивающиеся мешочки, состоящие из множества пузырьков -альвеол. Стенка альвеол - это тонкая мембрана с однослойным плоским респираторным (дыхательным) эпителием. Клетки эпителия альвеол синтезируют и выделяют сурфактант - фосфолипидную пленку, которая тонким ' слоем покрывает альвеолы изнутри и не дает им спадаться, а также способствует значительному уменьшению сил, необходимых для растяжения ткани в легких при вдохе. Кроме того, в составе эпителия альвеол есть клетки, способные к фагоцитозу, а также клетки, вырабатывающие бактерицидные вещества. Снаружи ачьвеолы густо оплетены сетью кровеносных капилляров (рис. 82).
Совокупность конечной бронхиолы и альвеолярных ходов с альвеолами, оплетенными капиллярами называется ацинусом. Это - структурно-
дпгональная единица легкого, осуществляющая газообмен между воздухом и кровью. Суммарная площадь обменной поверхности достигает 80 – 100 м2 толщина двуслойного (стенка альвеолы - стенка капилляра) барьера О 5 мкм. Газообмен между воздухом и кровью осуществляется путем диффузии.
Легкие занимают большую часть объема грудной клетки. Ткань легких имеет губчатое строение и состоит из бронхов разного калибра, ацинусов, кровеносных и лимфатических сосудов, а также рыхлой соединительной ткани заполняющей пространства между вышеперечисленными структурами. Соединительная ткань весьма богата гладкими мышечными клетками, группы которых располагается преимущественно вдоль бронхиол и эластическими волокнами. Они обеспечивают так называемую эластическую тягу ткани легкого, имеющую важное значение в механизме вдоха и выдоха.
Каждое легкое имеет верхушку и основание, обращенное к диафрагме. На внутренней поверхности легких, в центральной части, располагаются ворота, куда входят бронх, легочная артерия, нервы, а выходят легочные вены. Снаружи легкое покрыто плеврой, которая состоит из двух листков: внутренний покрывает все легкое, а в области ворот этот слой переходит на диафрагму и внутреннюю поверхность грудной клетки, образуя наружный или пристеночный листок плевры. Между этими листками находится герметичная плевральная полость с небольшим количеством серозной жидкости. Последняя имеет бактерицидные свойства и уменьшает трение листков при дыхательных движениях.
Кровобрашение в легких осуществляется легочными и бронхиальными сосудами. Легочные сосуды составляют малый круг кровообращения и выполняют главным образом функцию газообмена между кровью и воздухом. Бронхиальные сосуды обеспечивают питание ткани легкого и принадлежат большому кругу кровообращения. Между этими системами существует множество анастомозов.
Особенностью малого круга кровообращения являются относительно небольшая длина его сосудов, меньшее (примерно в 10 раз по сравнению с большим кругом) сопротивление, оказываемое току крови, тонкость стенок крупных артерий и почти непосредственное соприкосновение капилляров с воздухом легочных альвеол. Из-за меньшего сопротивления давление в артериях легких в 5 - 6 раз меньше давления в аорте. Микроциркуляторное русло легких имеет хорошо развитую систему сфинктеров, регулирующих направление и интенсивность кровотока. В покое кровь протекает примерно через 50% всех легочных капилляров, а по мере возрастания нагрузки доля перфузируемых капилляров увеличивается. При тяжелой мышечной работе кровоток в легких может возрастать в четыре раза, а давление в легочной артерии в два раза.
Легочный кровоток в целом зависит от величины сердечного выброса, поэтому в конечном итоге он управляется общими регуляторньши механизмами сердечно-сосудистой системы. Отсюда очень тесная связь между регуляциях дыхания и кровообращения, которая особенно ярко проявляется при мышечной работе.
3. Дыхательный акт и вентиляция легких
Обмен газов в легких человека поддерживается их вентиляцией за счет возвратно-поступательного перемещения воздуха в просвете дыхательных путей, которое происходит в процессе вдоха и выдоха (дыхательного акта).
Мышцы, осуществляющие дыхательный акт, подразделяют на мышцы вдоха и мышцы выдоха, способствующие соответственно увеличению и уменьшению объема грудной клетки. Кроме того, выделяют группу вспомогательных мышц, которые включаются при форсированном дыхании.
Основная мышца вдоха - диафрагма (рис. 83). При спокойном дыхании она обеспечивает практически весь объем легочной вентиляции. Диафрагма работает синергично с наружными межреберными мышцами. Благодаря сокращению мышц вдоха увеличиваются вертикальный и переднезадний размеры грудной клетки
К мышцам выдоха относят внутренние межреберные мышцы, которые опускают ребра и мышцы брюшного пресса. Функция последних состоит в повышении внутрибрюшного давления, благодаря чему купол диафрагмы впячивается в грудную полость и уменьшает ее объем.
К вспомогательным мышцам дыхания относят ряд мышц шеи, груди и спины, сокращение которых вызывает перемещение ребер, облегчая действие основных мышц вдоха и выдоха.
В процессе вдоха ткань легких растягивается, т.к. увеличивается объем грудной клетки, и давление в легких становится на 2-3 мм рт.ст. меньше, чем в атмосфере. Разница давлений обеспечивает поступление воздуха в легкие. Во время вдоха одновременно увеличивается объем плевральной полости и, следовательно, давление в ней падает и становится на 9 мм рт.ст. ниже атмосферного. В результате увеличивается разница между давлением атмосферного воздуха и давлением в плевральной полости, что также способствует растяжению легочной ткани. Препятствует процессу вдоха давление в брюшной полости и собственное сопротивление стенок живота. Кроме того, замедляет растяжение легочной ткани эластическая тяга легких и поверхностное натяжение стенок альвеол.
Спокойный выдох начинается, как только расслабляется мускулатура вдоха. При этом возросшая в ходе вдоха эластическая тяга легких возвращает их в исходное состояние. При этом из-за уменьшения объема легких давление в них становится выше атмосферного и воздух из воздухоносных путей устремляется наружу. Таким образом, выдох в отличие от вдоха происходит пассивно, за счет высвобождения энергии растянутых во время фазы вдоха легких. Лишь при форсированном дыхании включаются мышцы выдоха, активно способствующие дополнительному уменьшению объема грудной полости, причем в этом случае давление в плевральной полости может становиться выше атмосферного.
Итак, дыхательный цикл включает две фазы: вдох и выдох. Обычно вдох несколько короче выдоха, у взрослого человека их соотношение в среднем равно1 :1,3.
Легочные объемы. Объем воздуха, вдыхаемого за каждый дыхательный цикл, - дыхательный объем (ДО, примерно 500см3), - составляет при спокойном дыхании относительно небольшую часть обшей емкости легких. При увеличении легочной вентиляции этот объем возрастает за счет дополнительного воздуха (резервного объема), поступающего в легкие при вдохе (РОВд) и изгоняемого при выдохе (РОВыд). Количественно эти объемы равны 1500 см3. Если зафиксировать разницу между максимально глубоким вдохом и максимально глубоким выдохом, получается величина жизненной емкости легких (ЖЕЛ), в которую не входит так называемый остаточный объем (около 1500см3). удаляемый только при полном спадении легких
Величина ЖЕЛ зависит от возрастных, половых и морфологических особенностей человека и является одним из важнейших функциональных показателей внешнего дыхания, которые используются в антропометрических исследованиях для оценки физического развития человека. У взрослого человека ЖЕЛ в среднем равна:
500см3 (ДО) + 1500см3 (РОВд) + 1500см3 (РОВыд) = 3500см3.
У мужчин ЖЕЛ колеблется от 3200 до 7200см3, у женщин - от 2500 до 5000см3. У детей ЖЕЛ значительно меньше.
Однако при спокойном дыхании легкие не опорожняются и до остаточного объема. Ту часть общей емкости легких, которая остается заполненной после обычного выдоха, т.е. при полном расслаблении дыхательных мышц, называют функциональной остаточной емкостью. В нее входит остаточный объем плюс резервный объем выдоха. Соотношение легочных объемов у человека представлено на схеме (Бреслав, 1991):
I - общая емкость легких; П - жизненная емкость легких; Ш - резервный объем вдоха; IY - дыхательный объем; Y - резервный объем выдоха YI - остаточный объем; YII - емкость вдоха; YII1 - функциональная остаточная емкость;
Частота дыхания в покое у взрослого человека колеблется от 14 до 20 движений в минуту. Однако при физической работе или другом состоянии напряжения организма частота дыхания может сильно возрастать.
Легочной вентиляцией называют объем воздуха, вдыхаемого за единицу времени (обычно используют минутный объем дыхания - МОД). Таким образом, МОД - это произведение дыхательного объема на частоту дыхательных циклов ( 0,5л х 14 = 7,0л), В покое МОД колеблется от 7 до 10 л. При физической работе МОД увеличивается до 150 - 180 л. Величина МОД также является важным функциональным показателем внешнего дыхания. У спортсменов МОД значительно выше, чем у людей, не занимающихся спортом; у мужчин выше, чем у женщин; у взрослых выше, чем у детей и подростков. Однако в легочном газообмене участвует не весь вентилируемый воздух, а лишь та его часть, которая достигает альвеол.
4. Газообмен в легких
Дело в том, что примерно 1/3 дыхательного объема покоя приходится на вентиляцию так называемого мертвого пространства (трахеи, бронхов вплоть до дыхательных бронхиол), заполненного воздухом, который непосредственно не участвует в газообмене и лишь перемещается в просвете воздухоносных путей при вдохе и выдохе. Мертвое пространство участвует в кондиционирующей функции воздухоносных путей - увлажнении и обогреве вдыхаемого воздуха за счет интенсивного кровоснабжения и секреции | слизистой оболочки носовых ходов, носоглотки, гортани, трахеи и бронхов., Подготовленный таким образом воздух, достигая альвелярного пространства (преимущественно за счет процессов диффузии) вступает в непрерывно идущий обмен газов с кровью. Воздух, поступающий в легкие содержит около 21% кислорода, примерно 0,03% углекислого газа и 79% азота (табл. 7). Однако по мере продвижения к альвеолам состав воздуха значительно меняется: количество кислорода падает до 14%, а углекислого газа - возрастает до 5%. Изменение состава обусловлено смешиванием вновь поступившего воздуха с воздухом, содержащимся в глубоких отделах бронхиального дерева. Воздух. заполняющий альвеолы, так называемый альвеолярный газ, служит для организма своего рода внутренней атмосферой. Постоянство состава альвеолярного газа (табл. 7) обеспечивается механизмами регуляции дыхания и является необходимым условием нормального протекания газообмена. При этом воздух мертвого пространства служит своеобразным буфером, сглаживающим колебания состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла.
5. Транспорт газов кровью
Газообмен в легких между кровью и альвеолярным воздухом соверша-путем диффузии. Попавший в кровь кислород находится в двух состоя-физическом растворении и в химической связи с гемоглобином (основная форма переноса кислорода кровью).
Таблица 7
Газовый состав дыхательной среды
и крови у человека (средние величины в покое)
Среда
| Кислород
| Углекислый газ
| ||
Парциальное i давление, мм рт.ст.
| Содержание, Об.%
| Парциальное давление, мм рт.ст.
| Содержание, Об.%
| |
|
|
|
|
|
Вдыхаемый воздух Выдыхаемый воздух Альвеолярный газ Артериальная кровь Венозная кровь Артериовенозная разница | 159
126
103
95
40
-55
| 20,9
16,6
14,5
20,0
15,0
-5
| 0,2
28
40
40
46
+6
| 0,03
3,7
55
50
54
+4
|
Гемоглобин образует с кислородом очень непрочное, легко диссоциирующее соединение - оксигемоглобин (1г гемоглобина связывает 1,34 см кислорода). Содержание гемоглобина в крови здорового человека составляет в среднем 140 г/л (14 г%). Насыщение гемоглобина кислородом зависит от нескольких факторов, в первую очередь - от парциального давления кислорода в атмосферном и альвеолярном воздухе. Одной из основных причин, способствующих отдаче кислорода гемоглобином, является сдвиг активной реакции среды (рН) в тканях в кислую сторону.
Максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 см3 крови - кислородная емкость. Средние значения этого показателя у взрослого человека - 19 - 22 об%.
Растворимость углекислого газа в крови значительно выше, чем
кислорода, Большая часть углекислого газа содержится в крови и эритроцитах в
виде солей угольной кислоты (48-51 об%), около 25-30 об% - в
соединении с гемоглобином в виде карбоксигемоглобина, около 2/3 всех
соединений углекислого газа находится в плазме и около 1/3 - в эритроцитах.
Известно, что в эритроцитах содержится угольная ангидраза (карбоан- гидраза) - биологический катализатор, фермент, который ускоряет расщепление угольной кислоты в капиллярах легких. В тканевых же капиллярах при тии карбоангидразы происходит синтез угольной кислоты в эритроцитах ( бикарбонат калия) и в плазме (бикарбонат натрия).
При нарушении газообмена в легких или при нарушении процессов транспорта кислорода к тканям в последних возникает состояние тканевой гипоксии. При снижении напряжения кислорода в артериальной крови происходит увеличение вентиляции легких. Артериальная гипоксия может возникнуть на большой высоте над уровнем моря, где атмосферное давление, а вследствие этого и парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе
понижены.
При тяжелой артериальной гипоксии нарушаются процессы жизнедеятельности.
9.6. Регуляция дыхания
Главная цель регуляции дыхания состоит в поддержании соответствия легочной вентиляции потребностям организма. Так при физической нагрузке требуется возрастание объема дыхания, что возможно благодаря изменению частоты и глубины дыхания. Выполнению задач регуляции способствуют как рефлекторные (нервные), так и гуморальные механизмы.
Нервная регуляция дыхания осуществляется многоуровневой системой при ведущем значении коры больших полушарий (рис. 84).
Низший дыхательный центр находится в продолговатом мозге и состоит из взаимосвязанных центров вдоха и выдоха, обладающих свойством автоматии. Нейроны этих центров тесно взаимодействуют с различными группами клеток, расположенными выше в стволе мозга (в варолиевом мосту). Ритмически возникающее возбуждение (обеспечивающее ритмичность дыхания) нейронов в этой области сохраняется даже при полном отсутствии информации, поступающей от периферических рецепторов. Однако автоматическая активность дыхательного центра находится под модулирующим влиянием гуморальных факторов, вышележащих отделов головного мозга, а также информации с периферии (от хеморецепторов и рецепторов растяжения легких, от механорецепторов верхних дыхательных путей, от про-приорецепторов дыхательных мышц). Иначе можно сказать, что дыхательный центр осуществляет регуляцию дыхания с помощью безусловных рефлексов, приспособление, же дыхательной функции к меняющимся условиям окружающей среды регулируется корой больших полушарий. Дыхательный центр продолговатого мозга тесно связан с нейронами шейного и грудного отделов спинного мозга, откуда выходят двигательные нервы, иннервируюшие дыхательные мышцы (диафрагму, межреберные и др.). Разрушение низшего дыхательного центра ведет к остановке дыхания.
Гуморальная регуляция дыхания. Возбудимость нейронов дыхательного центра в значительной мере определяется концентрацией в крови углекислого газа. Повышение в крови его концентрации (главный гуморальный стимул) возбуждающе действует на дыхательный центр, что приводит к интенсификации дыхания. Воздействие углекислого газа на дыхательный центр осуществляется двумя путями: непосредственно (кровь омывает хеморецепторы ствола мозга) и опосредованно, через хеморецепторы каротидного синуса (сонная артерия) и дуги аорты.
Меньшее значение в регуляции дыхания имеет кислород. Только значительное снижение его концентрации в воздухе (примерно в два раза) стимулирует легочную вентиляцию. Эта особенность связана с большими резервами кислородной емкости крови.
Особенно сильным стимулом для дыхательного центра является сочетание повышенной концентрации углекислого газа с недостатком кислорода в крови, что связано с нарушением кислотно-щелочного равновесия в организме и накоплением в нем кислых продуктов обмена. Особо чувствительна к этому ткань мозга.
7. Возрастные особенности и гигиена системы дыхания
В пренатальном периоде собственные органы дыхания плода практически не функционируют, а необходимый для жизни кислород плод получает через плаценту. Легкие плода находятся в спавшемся состоянии, имеют плотную консистенцию и слабо развитую эластическую ткань. С первым вдохом новорожденного легкие расправляются и устанавливается ритмическое дыхание, частота которого колеблется от 40 до 60 в минуту.
Механизм первого вдоха новорожденного связан с действием на нервные клетки дыхательного центра растворенного в крови углекислого газа. Быстрое повышение его концентрации в крови ребенка происходит в процессе родов, когда нарушается плацентарное кровообращение. Накапливающийся углекислый газ, действует прямо и опосредованно (через хеморецепторы сосудов) на клетки дыхательного центра, последний активируется и включаются механизмы дыхания - ребенок совершает первый вдох.
Особенно интенсивное развитие органов дыхания наблюдается в первые годы жизни ребенка: значительно увеличивается масса и объем легких, улучшаются эластические свойства легочной ткани. Однако у детей слизистые оболочки дыхательных путей нежнее, меньше вырабатывают защитной слизи, а легкие более полнокровны. Это обусловливает более легкое развитие патологических изменений в органах дыхания.
В онтогенезе изменяется частота и глубина дыхания (табл. 5, 8). Глубина дыхания в сравнении с взрослыми у детей раннего возраста в 8 - 10 раз меньше . До 8 лет мальчики дышат несколько чаще девочек, позже различия практически исчезают. Глубина дыхания и легочная вентиляция у мальчиков и взрослых мужчин больше, чем у девочек и женщин соответственно. С возрастом значительно изменяется жизненная емкость легких, достигая к 16 - 17 годам функционального уровня взрослого
Величина жизненной емкости легких у детей и подростков (мл)
Пол детей
| Возраст, годы 1
| |||||
6
| 7
| 10
| 12
| 15
| 17 I
| |
Мальчики
| 1200
| 1400
| 1630
| 1975
| 2600
| 3520 I
|
Девочки
| 1100
| 1200
| 1460
| 1905
| 1530
| 2760
|
Газовый состав альвеолярного и выдыхаемого воздуха у детей отличается от взрослых большим содержанием кислорода и меньшим - углекислого газа, т.е. процент используемого кислорода у детей значительно меньше.
У детей значительно слабее выражена способность к произвольной регуляции дыхания. Совершенствование произвольной регуляции дыхания происходит параллельно развитию речи и приближается к уровню взрослого только к 11 - 12 годам.
Физические нагрузки, систематические занятия физкультурой и спортом положительно влияют на функциональные показатели дыхания:
1) возрастает жизненная емкость легких (у штангистов - до 4000мл, у боксеров - до 4800мл, у гребцов - до 5450мл, у нетренированных того же возраста - 3600мл);
2) возрастает глубина дыхания и одновременно снижается его частота (у спортсменов в среднем - 6-10 в минуту, у нетренированных -
14-20).
Такие изменения дыхания существенно улучшают процессы газообмена в легких, при этом более полно обеспечиваются потребности организма в кислороде. Тренировка дыхания увеличивает устойчивость людей к заболеваниям дыхательной системы.
Важное значение для формирования правильного дыхания имеют также специальные дыхательные упражнения и правильная осанка детей. Сгорбленная рабочая поза ребенка сдавливает его грудную клетку и нарушает деятельность органов дыхания.
Необходимо учитывать, что заболевания детей и подростков, поражающие дыхательные пути, оказывают вредное влияние на развитие всех физиологических систем детского организма. Например, поражение носа и глотки приводит к нарушению носового дыхания, ухудшению обеспечения организма кислородом и, как следствие, нарушает высшую нервную деятельность ребенка, а также способствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний.
Очень важным условием правильного режима дыхания является состояние воздуха в школьных помещениях. Они должны постоянно проветриваться Кроме того, во внешкольное время дети должны несколько часов в сутки находиться на свежем воздухе. При этом одежда ребенка должна быть достаточно легкой и не стеснять его дыхательных движений.
8. Гигиена воздуха
Воздушно-тепловой режим в школьном здании Микроклимат - климат в закрытых помещениях. Химический состав атмосферного воздуха: кислород - 21%, азот - 78,1%, углекислый газ -0,04-0,03%. Взрослый человек в сутки в состоянии покоя выдыхает около 13-14 куб.м воздуха. Химический состав выдыхаемого воздуха: кислород -16,5%, азот - 78,1%, углекислого газа - 4,4%.
В закрытых помещениях вследствие жизнедеятельности человека меняются физико-химические свойства воздуха: увеличивается количество углекислого газа, повышается температура и запыленность, изменяется электрическое состояние (уменьшается количество отрицательных и легких ионов и нарастает число тяжелых и положительных). Изменяются биологические свойства воздуха. В результате жизнедеятельности организма повышается бактериальная загрязненность воздуха, куда поступают различные продукты распада, в том числе и дурно пахнущие вещества, выделяемые кожей, кишечником, грязной одеждой и др. Все это ухудшает воздух закрытых помещений. Пребывание учащихся в таких помещениях может вызвать у них головную боль, слабость, недомогание, ослабить внимание и память, снизить работоспособность.
Гигиенически полноценным считается такой воздух, который по своим качествам приближается к незагрязненному" атмосферному или почти соответствует ему. Исследованиями установлены наиболее оптимальные гигиенические нормативы воздушных условий в помещениях школ:
1) в классах и кабинетах температура воздуха должна составлять 18-20 градусов,
2) относительная влажность - 40-60 %,
3) скорость движения воздуха - 0,2-0,4 м/с.
О качестве воздуха в помещениях судят по количеству углекислого газа в нем, так как с нарастанием содержания углекислоты изменяются физические свойства воздуха, повышается его температура и влажность, изменяется электрическое состояние, накапливаются продукты жизнедеятельности организма. Установлено, что предельно допустимая концентрация углекислого газа (ПДК) в помещениях для детей составляет 0,1%.
Для того чтобы воздух в школьных помещениях отвечал гигиеническим требованиям, на каждого ученика в течение часа должно быть не менее 16-20 куб.м объема воздуха. Поскольку количество воздуха в классе на одного учащегося не превышает 5 куб.м, для обеспечения благоприятных условий среды необходима 3-4 кратная смена воздуха (в течение одного часа) в классной комнате. Прекрасное средство воздухообмена - сквозное проветривание
Длительность проветривания зависит от температуры наружного воз, Учебные помещения во время перемен обязательно должны проветрив через окна и фрамуги. При устройстве фрамуг с боковыми щитками возможен постоянный доступ свежего воздуха в классе.
Аэрация классных комнат должна контролироваться термометром, который располагается на уровне 1,0-1,2 м от пола. При понижении температур воздуха в классе до 12 -14 градусов следует закрыть окна и фрамуги.
Газовый состав дыхательной среды
и крови у человека (средние величины в покое)
Среда
| Кислород
| Углекислый газ
| ||
Парциальное i давление, мм рт.ст.
| Содержание, Об.%
| Парциальное давление, мм рт.ст.
| Содержание, Об.%
| |
|
|
|
|
|
Вдыхаемый воздух Выдыхаемый воздух Альвеолярный газ Артериальная кровь Венозная кровь Артериовенозная разница | 159
126
103
95
40
-55
| 20,9
16,6
14,5
20,0
15,0
-5
| 0,2
28
40
40
46
+6
| 0,03
3,7
55
50
Лекция "Лекция 5" также может быть Вам полезна. 54
+4
|