Отровен ли е въглеродният диоксид?

Вероятно знаете, че въглеродният диоксид е газ, който присъства във въздуха, който дишате. Растенията го "дишат" за да се направи глюкоза. Издишвате въглероден диоксид като страничен продукт на дишането. Въглеродният диоксид в атмосферата е един от парникови газове. Можете да го добавите към сода, естествено срещаща се в бирата, и в твърдата й форма като сух лед. Въз основа на това, което знаете, смятате ли, че въглеродният диоксид е отровен или е нетоксичен или някъде по средата?

Обикновено въглеродният диоксид е не отровни. Той се разпространява от клетките ви в кръвообращението и оттам през белите дробове, но въпреки това винаги присъства в тялото ви.

Въглеродният диоксид служи за важни физиологични функции. Тъй като нивото му се повишава в кръвообращението, то стимулира импулса да диша. Ако скоростта на дишане не е достатъчна за поддържане на оптималното ниво на СО₂, дихателният център реагира чрез увеличаване на скоростта на дишане. За разлика от това ниските нива на кислород не стимулират повишена скорост или дълбочина на дишането.

Въглеродният диоксид е от съществено значение за функцията на хемоглобина. Въглеродният диоксид и кислородът се свързват на различни места на молекулата на хемоглобина, но свързването на CO2 променя конформацията на хемоглобина. Ефектът Халдан възниква, когато свързването на въглероден диоксид намалява количеството кислород, свързано за определено парциално налягане на газа. Ефектът на Бор се появява при покачване на СО₂ частично налягане или понижено pH причинява хемоглобин да разтоварва кислорода към тъканите.

Докато въглеродният диоксид е газ в белите дробове, той съществува в други форми в кръвта. Най- ензим въглеродна анхидраза преобразува около 70% до 80% въглероден диоксид в бикарбонатни йони, HCO₃^-. Между 5% и 10% въглероден диоксид е разтворен газ в плазма. Други 5% до 10% се свързват с хемоглобина като карбамино съединения в червените кръвни клетки. Точността на въглеродния диоксид варира в зависимост от това дали кръвта е артериална (кислородна) или венозна (дезоксигенирана).

Ако обаче вдишвате високи концентрации на въглероден диоксид или отново дишате въздух (като напр от найлонова торбичка или палатка), може да сте изложени на риск от интоксикация с въглероден диоксид или дори отравяне с въглероден диоксид. Интоксикация с въглероден диоксид и въглероден двуокис отравянето не зависи от концентрацията на кислород, така че може да имате достатъчно кислород, който да поддържа живот, но все още страдат от ефектите на повишаваща се концентрация на въглероден диоксид в кръвта и носни кърпи.

Състоянието на излишната концентрация на въглероден диоксид в кръвта се нарича хиперкапния или хиперкарбия. Симптомите на токсичност на въглероден диоксид включват високо кръвно налягане, зачервена кожа, главоболие и мускули. При по-високи нива може да изпитате паника, нередовен сърдечен ритъм, халюцинации, повръщане и потенциално безсъзнание или дори смърт.

Има няколко потенциала причини за хиперкапния. Това може да бъде резултат от хиповентилация, намалено съзнание, белодробни заболявания, рехабилиращ въздух или излагане на среда с високо съдържание на CO₂ (напр. в близост до вулкан или геотермален отвор или на някои работни места). Тя може да възникне и когато допълнителен кислород се прилага на човек със сънна апнея.

Диагнозата на хиперкапния се поставя чрез измерване на налягането или рН на въглеродния диоксид в кръвта. Концентрацията на кръвен газ над 45 mmHg въглероден диоксид в комбинация с ниско серумно рН показва хиперкарбия.

• Средно възрастният човек произвежда около 1 кг (2,3 фунта) въглероден диоксид на ден. С други думи, човек отделя около 290 g (0,63 lbs) въглерод всеки ден.
• Дишането твърде бързо изчерпва нивата на въглеродния двуокис, причинявайки хипервентилация. Хипервентилацията от своя страна може да доведе до респираторна алкалоза. За разлика от това, дишането твърде плитко или бавно в крайна сметка причинява хиповентилация и респираторна ацидоза.
• Можете да задържите дъха си по-дълго след хипервентилация, отколкото преди него. Хипервентилацията понижава концентрацията на въглероден диоксид в артериалната кръв, без да оказва значително влияние върху нивата на кислород в кръвта. Дихателното шофиране намалява, така че желанието за дишане е намалено. Това обаче носи риск, тъй като е възможно да загубите съзнание, преди да почувствате непреодолим порив да дишате.

• Glatte Jr H. A.; Моцай Г. J.; Уелч Б. E. (1967). "Изследвания за толерантност на въглероден диоксид". Брукс AFB, Технически доклад на училището по аерокосмическа медицина TX. SAM-TR-67-77.
• Ламбертен, С. J. (1971). "Толерантност и токсичност на въглероден диоксид". Център за данни за биомедицински стрес в околната среда, Институт по екологична медицина, Медицински център на Университета на Пенсилвания. IFEM. Филаделфия, Пенсилвания. Доклад № 2-71.