Чем мы дышим кислородом или воздухом

Иллюстрация: Ольга Денисова

Ежеминутно мы делаем около 14 вдохов. Это порядка 840 вдохов в час и 20 160 вдохов сутки. Но что же именно вдыхает человек, и может ли он навредит своим дыханием другим? Об этом мы спросили младшего научного сотрудника Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Анну Сильченко.

Воздух, которым мы дышим, на 78% состоит из азота, на 21% — из кислорода и на 0,03% — из углекислого газа. Оставшийся процент приходится на водяные пары, водород, благородные газы и другие примеси. С точки зрения физиологии для нас важны только кислород и углекислый газ. Остальные элементы, хоть и растворены в нашей крови, не влияют на жизнедеятельность организма.

В альвеолах легких происходит газообмен: кислород из воздуха растворяется в крови, а углекислый газ, наоборот, выделяется наружу. В итоге в выдыхаемом воздухе содержится примерно 16-17% кислорода и 4% углекислого газа, а также повышается концентрация водяных паров. В проветриваемых помещениях дыхание других людей не представляет для нас опасности.

Другое дело – если вы оказались заперты в подводной лодке со сломанной системой жизнеобеспечения. В таком случае дыхание экипажа будет приводить к постепенному увеличению концентрации углекислого газа. Если воздух на 2-4% состоит из углекислого газа, человек начинает чувствовать сонливость и слабость. Опасной считается концентрация около 7-10%, при которых развиваются удушье, головная боль, происходит потеря сознания. Смертельной считается концентрация 30-35%.

Что касается азота, опасность для нас он представляет только при высоких давлениях — например, глубоко под водой. Азот в высокой концентрации также представляет угрозу при резком уменьшении давления, так как при этом развивается кессонная болезнь.

А.В.Сильченко, младший научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, преподаватель образовательного центра для школьников «Improvement». В образовательном центре ведет группы по физике и математике.

О «Физике города»

Каждый день, просыпаясь утром, мы погружаемся в город, полный фактур, звуков и красок. Пока мы идем на работу и гуляем в парке, нам в голову приходит миллион вопросов о том, как же все вокруг нас устроено в этом огромном мегаполисе. Почему небоскребы не падают? Чем отличается кровь горожанина от крови жителя деревни? Выше какого этажа не стоит жить и почему?

Мы предложили ученым дать ответы на наши вопросы и разъяснить, чем опасно обилие городского освещения, как наше дыхание может навредить окружающим и из-за чего люди болеют зимой. Так появился проект «Физика города». Новые вопросы и новые ответы ищите на нашем сайте по понедельникам и четвергам.

Чем может быть опасен воздух?

Как сделать воздух чище?

Что такое Atmotube 2.0?

Как это работает?

Это точно работает?

Кому подойдёт Atmotube 2.0?

Рассказываем, какие опасности таит воздух и как вовремя их обнаружить.

Чем может быть опасен воздух?

Для начала стоит разобраться, из чего состоит воздух, которым мы дышим. Главная его составляющая для нас — это кислород (21%). Основной элемент — азот (78%). Оставшаяся доля принадлежит аргону, углекислому газу с содержанием в воздухе около 0,04% и прочим элементам и соединениям.

Нарушение состава воздуха может создать проблемы для нашего организма. Самые распространённые из них — это высокая концентрация CO, CO₂ и наличие в воздухе летучих органических веществ (VOC).

Именно из-за повышенного содержания углекислого газа нам становится плохо в людном помещении, а VOC — причина того, что наша голова начинает болеть при вдыхании запаха краски или выхлопных газов.

VOC — это те химические соединения, которые существуют в виде газов, выделенных из твёрдых и жидких веществ, и легко испаряются даже при комнатной температуре. Угарный газ, метан, пары спиртов, формальдегид, ацетон, пропан, дихлорметан — всё это широко распространено вокруг нас в виде вредных газов. Особенность многих из них заключается в том, что наш организм способен обнаружить их только по ощущениям, вызванным этими вредными веществами, а не по запаху.

Как сделать воздух чище?

VOC и повышенного содержания CO и CO₂ не избежать в большом густонаселённом городе, где ездят машины, а в подъездах домов делают ремонт. Но что, если вы вдыхаете вредный воздух дома или на работе постоянно, даже когда не чувствуете никаких запахов? Если вы испытываете усталость и недомогание, беспричинно кашляете и часто жалуетесь на самочувствие, велика вероятность, что проблема в воздухе, которым вы дышите. В таком случае нужно действовать. Вот что можно сделать:

• Проветрить комнату. Простейший, но довольно эффективный способ избавиться от скопившегося в комнате CO₂. Особенно рекомендуется владельцам газовых плит при приготовлении пищи.
• Купить очиститель воздуха. Эти устройства различаются по способу очистки и эффективности. Один из самых простых вариантов — мойка воздуха, работающая как увлажнитель.
• Приобрести комнатное папоротниковое растение. Простой способ снизить содержание углекислого газа и VOC рядом с собой.
• Сменить средства бытовой химии. Иронично, но иногда мы загрязняем воздух, пытаясь сделать квартиру чище. Те средства, что преподносятся как экологически чистые, зачастую так же вредны, как и обыкновенные. Избежать вреда помогут проверенные варианты: сода и хозяйственное мыло.
• Поменять вытяжку и проверить вентиляцию. Системы вентиляции требуют ухода, а внутриквартирные вытяжки могут быть некачественными.
• Сделать ремонт. Радикальный способ избавиться от токсичных красок и вредных материалов, которые вы использовали, делая прошлый ремонт.
• Переехать или сменить место работы. Если вы живёте рядом с ТЭЦ или оживлённым шоссе, прочие способы очистки воздуха вряд ли помогут. Необходимы радикальные меры.

Главное в любой ситуации — вовремя идентифицировать опасность. С этим помогут мониторы качества воздуха — специальные устройства, реагирующие на VOC, CO и CO₂ вокруг нас. В руки Лайфхакера попало одно из таких устройств — портативный монитор Atmotube 2.0.

Что такое Atmotube 2.0?

Atmotube 2.0 — небольшой тубусообразный гаджет, который помещается в ладони. На корпусе с титановым покрытием находится лишь одна кнопка и светодиод. На одном торце расположено гнездо для зарядки и полукольцо для крепления, а на другом — мембрана, за которой спрятаны датчики.

В комплекте идёт зарядка USB Type-C и карабин для крепления Atmotube 2.0 на замке рюкзака или связке ключей.

Этот нехитрый девайс работает в связке со смартфоном через Bluetooth и постоянно измеряет уровень загрязнённости, температуру и влажность воздуха. Atmotube реагирует на повышенное содержание углекислого газа и наличие широкого диапазона VOC, мгновенно предупреждая владельца, если качество воздуха вокруг заметно падает.

Таким образом, о проблеме загрязнённости воздуха можно будет забыть — достаточно лишь носить гаджет с собой, заряжать его раз в три-четыре дня и при необходимости реагировать на уведомления на экране.

Как это работает?

Гаджет из коробки обычно имеет чуть разряженный аккумулятор, для начала производитель рекомендует восстановить заряд полностью. В это время можно скачать и настроить приложение для работы с Atmotube. Поддерживаются платформы iOS и Android. После установки приложение предложит произвести калибровку прибора, на этом этап подготовки заканчивается — Atmotube готов к работе.

Простейший индикатор качества воздуха установлен в самом Atmotube — это светодиод, который загорается одним из пяти цветов при нажатии кнопки. Если цвет синий или зелёный, всё в порядке, если жёлтый, оранжевый или красный — воздух загрязнён.

В приложении показывается более подробная информация: индекс загрязнённости, вычисляемый по концентрации в воздухе VOC и CO, а также их содержание в ppm. Индекс принимает значения от 1 до 100: чем воздух вреднее, тем меньше число. Когда индекс падает ниже 40, Atmotube присылает уведомление. Также в приложении можно следить за температурой и влажностью воздуха.

После включения Atmotube проверяет воздух с частотой раз в 10 секунд, а через некоторое время входит в режим энергосбережения и делает замеры реже. Такой подход себя оправдывает: Atmotube с аккумулятором на 350 мА·ч работает дольше трёх дней на одном заряде.

У Atmotube 2.0 нет своего чипа памяти, поэтому разрывать связь или уносить гаджет далеко от смартфона не рекомендуется.

Это точно работает?

События предыдущего вечера я могу восстановить по второму скриншоту: примерно в 18:40 я покинул хорошо проветриваемый офис, затем 15 минут ехал в автомобиле, а потом около двух с половиной часов сидел в кафе. В кафе с хорошей вентиляцией, но большим количеством людей, некоторые из которых курили кальян. Затем была небольшая прогулка — отметка качества воздуха вновь стала синей.

Также мы подвергли гаджет экстрим-тесту: подержали его над ёмкостью с жидкостью для розжига костра. Atmotube сразу почуял неладное, а менее чем через две минуты прислал уведомление о загрязнённости воздуха на смартфон.

В эффективности работы гаджета убедились не только мы. Сначала Atmotube поверили более двух тысяч пользователей краудфандинговой площадки Indiegogo, уже готовое изделие отметили на выставке CES 2017, а потом о нём написал ряд авторитетных изданий, среди которых CNN и TechCrunch.

Кому подойдёт Atmotube 2.0?

Монитор качества воздуха будет полезен каждому жителю большого города. Спёртый воздух в людных местах, выхлопные газы, табачный дым, химические очистители, испарения от стройматериалов, красок и растворителей — всё это окружает нас ежедневно. Полностью от вредных факторов избавиться не получится, но кое-что сделать мы всё-таки в силах. Например, поменять вытяжку, сделать ремонт, купить комнатное растение или хотя бы просто проветрить комнату. Нужно лишь понимать, когда действовать, и как раз для этого нужен специальный монитор.

Как правило, мониторы качества воздуха — стационарные устройства с внушительными габаритами, требующие подключения к сети. Такое решение подойдёт для домашнего использования, но как же быть с той половиной суток (в лучшем случае), которые мы проводим вне дома?

Atmotube 2.0 — отличное решение для тех, кто хочет следить за качеством воздуха не только дома, но и в офисе, на даче или по дороге на работу. Он достаточно компактный, чтобы носить его с собой, долго держит заряд и работает с любым современным смартфоном.

Единственный нюанс: если вас интересуют точные показатели содержания CO₂ в воздухе, то лучше приобрести детектор углекислого газа. Atmotube 2.0 реагирует на духоту, вызванную большим количеством людей, и улавливает повышение концентрации CO₂, но точных данных в ppm не даёт.

Где купить?

• — подобрать очиститель воздуха
• — нужна техническая консультация
• — запрос каталогов Аэролайф

Ваше сообщение успешно отправлено, мы свяжемся с Вами в ближайшее время!

Чем мы дышим?

За все время существования человечества состав земной атмосферы практически не менялся. Наши предки дышали воздухом, который на 78 % состоял из азота и на 21 % – из кислорода. Еще один процент – аргон и углекислый газ. Остальные газы составляли лишь 0,0004 %.

Что такое остальные газы? Это неон, криптон, метан, гелий, ксенон, окислы азота, оксид углерода (угарный газ), водород, аммиак, окислы серы, сероводород, углеводороды. И пусть на долю этих веществ приходится всего около четырех десятитысячных процента, когда их концентрация в воздухе современного мегаполиса превышает предельно допустимую, они существенно отравляют нам жизнь.

Научно-технический прогресс, помимо удобств и комфорта, подарил человечеству разнообразные аллергические заболевания. Медики считают, что во многих случаях аллергия – это реакция организма на незнакомые вещества. Действительно, откуда знать иммунной системе человека, которая закладывалась еще до Великого потопа, о появлении в ХХ веке, например, бенз(а)пирена, присутствующего в выхлопах автомобиля, или стирола, который лежит в основе АБС-пластика?

С каждым годом количество загрязнителей растет, в воздухе появляются новые опасные и токсичные химические вещества, меняющие состав атмосферы в крупных мегаполисах. Сейчас на нашей планете практически не осталось мест, где бы в воздухе не было отравляющих веществ. Даже во льдах Антарктиды ученые обнаружили различные антропогенные загрязнители, а ведь там нет никаких промышленных производств.

Летучие органические загрязнители (ЛОС) – токсичные (ядовитые) газы, выхлопы автотранспорта, табачный дым, городской смог

Атмосфера современного мегаполиса и его пригорода содержит огромное количество природных загрязнителей – угарный газ, окислы азота, озон. Также ученые находят в воздухе и антропогенные токсичные химические загрязнители, такие как фенол, формальдегид, стирол, бензальдегиды, количество которых в десятки раз превышает предельно допустимые концентрации.

На самом деле, все перечисленное – далеко не полный перечень того, чем мы дышим на улицах городов. А ведь даже в малых дозах эти вещества могут вызывать отравление. К тому же они сравнительно легко вступают в химические реакции с кислородом и другими окислителями, что приводит к образованию еще более опасных загрязнителей. Читать далее…

Пыль и аэрозоли – домашняя пыль, пылевые клещи, аллергены и сапрофиты

Говоря о пыли как о загрязнителе воздуха, мы все понимаем, что придорожная пыль деревенского проселка, конечно, неприятна, но не столь опасна, как та же пыль у ворот химкомбината или лакокрасочного цеха. Все дело в том, что ее частички, покрытые пленкой воды, способны поглощать (адсорбировать) и переносить на большие расстояния огромные количества химических веществ, в том числе и вредных.

Например, угольная пыль из выхлопа дизельного автомобиля содержит продукты неполного сгорания (бенз(а)пирен, альдегиды, соединения серы) и является страшным ядом – канцерогеном и мутагеном. Она способна привести к респираторным расстройствам при разовом воздействии и к онкологическим заболеваниям – при длительном. Читать далее…

Запахи. Ароматические углеводороды – ароматические вещества

Запах – это специфическое ощущение присутствия в воздухе летучих ароматных веществ (ЛАВ), обнаруживаемых рецепторами обоняния, расположенными в носовой полости человека.

Восприятие ароматов субъективно: одни нам приятны, другие – нет. Однако все сходятся во мнении, что сильные запахи досаждают и могут служить причиной плохого самочувствия. Более того, многие резкие запахи (например еды или табака) способны пропитывать собой окружающее пространство: стены дома, мягкую мебель, текстиль, одежду. Вряд ли кому-то понравится постоянно пребывать в такой атмосфере. Читать далее…

Бактериальные загрязнители – вирусы, бактерии, споры грибов и плесени

Для полноты картины укажем на еще один источник загрязнений – это сам человек, а также его любимые домашние животные и предметы быта: ковры, мягкая мебель, одежда и т. д. На нашу долю приходится распространение вирусов и бактерий, аллергенов и пылевых клещей, а также спор грибов, т. е. плесени.

Для того чтобы подхватить ОРВИ, не надо далеко ходить – 90 % инфекций передается воздушно-капельным или воздушно-пылевым путем. Болезнетворные микробы подстерегают нас непосредственно в доме и офисе: вирусы и грибки очень любят селиться рядом с человеком. Любопытно, что в пустующих помещениях они не живут. Читать далее…

КАК ОЧИСТИТЬ ВОЗДУХ?

Такого рода наблюдения можно продолжать до бесконечности, но мы не стремимся окончательно запугать читателя. И без того нарисовалась довольно мрачная картина жизни человека в современном городе. Все говорит об одном: воздух, которым мы дышим, надо очищать. Как? Пожалуйста, современные технологии очистки воздуха.