Volume udara untuk kesehatan. Tentang pertukaran udara nyata di pondok
Hanya dengan aktivitas fisik yang sangat kuat kita dapat meningkat volume udara yang dihirup (dihembuskan) empat kali (yaitu, hingga 2/3 dari tiga liter), sehingga diperoleh dua pertiga dari volume paru-paru biasa (2 liter - kapasitas vital paru-paru- YEL). Dengan cara yang sama, dengan pernafasan yang kuat, seseorang dapat menghembuskan tambahan 1,5 liter hingga setengah liter - volume cadangan... Volume maksimum atau kapasitas paru total dapat melebihi 3 liter. Untuk beberapa, mencapai 5 liter atau lebih (misalnya, atlet terlatih, atlet, dll.).
Volume menit dan harian, dengan mempertimbangkan kondisi fisik tubuh yang berbeda
Rata-rata, berbaring dalam keadaan istirahat total, orang menghirup dan menghembuskan 5 liter udara (0,3 m3 / jam) setiap menit; dalam posisi berdiri - 7 liter, sambil berjalan - 10 liter, dengan operasi sederhana - 25 liter, dengan beban berat - 40 liter, dan pada tekanan tertinggi, misalnya, selama kompetisi olahraga - 60 liter atau lebih (3,6 m3 / jam ). Sebagai referensi, dalam satu m3 - 1000 liter.Jadi, berapa banyak udara yang dihirup dan dihembuskan seseorang per hari? Rata-rata, kita melewati 15-20 meter kubik udara melalui paru-paru kita per hari, dan sekitar 6.000 meter kubik per tahun. meter. Untuk umur terpanjang, seseorang tidak dapat menggunakan udara yang dihirup dengan volume setengah kilometer kubik.
Tingkat pernapasan anak-anak dan orang dewasa
Biasanya, laju pernapasan pada organisme yang terbentuk adalah 12 kali per menit, pada anak dua kali lebih tinggi.Tabel 1... Ketergantungan laju pernapasan, volume tidal (mutlak dan per 1 kg berat badan) pada usia menurut N. A. Shalkov.
6 - 60 liter per menit
Untuk menentukan berapa banyak udara yang dikonsumsi seseorang, konsep ventilasi paru digunakan. Ini menentukan berapa banyak udara yang melewati paru-paru dalam satu menit. Nilai ini dipengaruhi oleh beberapa faktor:
- Latihan fisik
- Keadaan tubuh
- Adanya penyakit
Karena seseorang dalam keadaan tenang dan bergerak setiap hari, jumlah udara yang dibutuhkannya akan berbeda setiap hari. Ada indikator rata-rata yang menurutnya ventilasi paru:
- Dengan ketenangan, tidak adanya stres dan aktivitas fisik, itu akan menjadi 6 liter per menit.
- Jika Anda mengubah status, maka hasilnya juga akan berubah. Dengan upaya fisik ringan, beban ringan (berjalan, jongkok) - 20.
- Dalam kasus ketika Anda melakukan pekerjaan yang lebih sulit (latihan dengan beban, menggali tanah, memotong kayu), maka hasilnya akan meningkat dan akan menjadi sekitar 60 liter per menit.
Pertukaran udara dalam ruangan
Saat merancang sistem ventilasi, sejumlah rekomendasi digunakan. Jadi, rata-rata volume paru pada orang dewasa adalah 4,5 liter (0,0045 m3). Satu napas diambil per detik. Berdasarkan data ini, para peneliti menyimpulkan tingkat konsumsi udara segar. Untuk orang dewasa, ini adalah 30 m3 per jam, dan dua puluh sudah cukup untuk seorang anak.
Dokumen peraturan menetapkan bahwa 3 m3 udara dibutuhkan per meter persegi ruang hidup. Ini adalah angka rata-rata, karena tidak ada yang bisa mengatakan sebelumnya berapa banyak orang yang secara bersamaan akan berada di satu atau lain ruangan.
Perlu juga diperhatikan bahwa selain menyediakan udara segar, juga harus ada sistem untuk menghilangkan karbon dioksida. Hal ini tidak sama untuk ruangan yang berbeda. Jadi, di dapur, itu harus dilakukan lebih sering. Proses seperti itu diukur dalam multiplisitas. Jadi di dapur itu sama dengan tiga, dan di tempat tinggal - 0,5-1. Juga, ada tabel norma, di mana ditunjukkan bahwa tingkat konsumsi udara di bioskop di mana merokok dilarang harus 40 m3 per orang, dan di kafe dan restoran tempat Anda bisa merokok - 60 meter kubik.
Komponen utama yang kita ekstrak dari udara adalah oksigen.
- saat tidur, seseorang membutuhkan 15-20;
- jika Anda hanya berbohong - 20 - 25;
- untuk berjalan - 30-40 liter;
- saat menjalankan 120-150 hp
Dibandingkan dengan organisme lain, pertumbuhan dan tubuh seseorang yang banyak bekerja secara fisik membutuhkan lebih banyak oksigen. Statistik menarik: seseorang mengkonsumsi 15-20 liter oksigen dalam satu jam; selama terjaga, tetapi ketika seseorang hanya berbohong, jumlah oksigen yang diserap meningkat 30-35%; orang yang berjalan dengan tenang mengkonsumsi oksigen 100% lebih banyak; pekerjaan yang tenang dan ringan menyebabkan peningkatan penyerapan oksigen oleh seseorang sebesar 200%; kerja fisik yang keras membutuhkan peningkatan oksigen yang diserap secara signifikan - dari 600% atau lebih (tergantung pada intensitas pekerjaan).
Kapasitas paru-paru manusia
Kapasitas juga dipengaruhi secara signifikan oleh aktivitas proses pernapasannya. Kapasitas paru-paru atlet melebihi norma 1-1,5 liter, dan kapasitas paru-paru perenang profesional dapat mencapai 6 liter. Dengan demikian, peningkatan kapasitas paru-paru menurunkan laju pernapasan dan meningkatkan kedalaman inspirasi.Untuk orang biasa (bukan atlet), laju pernapasan adalah 14-18 napas, dan untuk atlet - 6-10 napas per menit. Selama satu siklus pernapasan lengkap, seseorang menghirup 400 - 600 sentimeter kubik udara, sementara, dengan demikian, ia menyerap 16-24 sentimeter kubik oksigen dan melepaskan 14-21 sentimeter kubik karbon dioksida.
Seorang pekerja yang melakukan pekerjaan fisik yang berat, dengan syarat bahwa pekerjaan dengan intensitas tinggi, menyerap sekitar 500 sentimeter kubik oksigen dalam satu menit. Namun, pekerja yang sama dalam keadaan tenang, dalam posisi berdiri, menyerap tidak lebih dari 300 sentimeter kubik oksigen dalam satu menit.
Dari semua yang telah dikatakan, dapat disimpulkan bahwa faktor-faktor seperti usia, gaya hidup dan intensitas pekerjaan secara langsung mempengaruhi kebutuhan seseorang akan oksigen. Dan bahkan kekurangan oksigen jangka pendek memiliki efek yang merugikan pada fungsi vital tubuh manusia.
.. berapa liter udara yang dibutuhkan seseorang per hari?
Jumlah udara yang dipompa oleh paru-paru manusia dalam satu menit dalam teknologi (dan tidak hanya di dalamnya) disebut ventilasi paru. Nilai ini bervariasi dalam rentang yang cukup luas. Itu tergantung baik pada sifat fisik dan fisiologis individu tertentu dan pada jenis aktivitasnya. Biasanya, ketika menghitung sistem pendukung kehidupan, diasumsikan bahwa saat istirahat, ventilasi paru adalah 6 l / mnt, dengan aktivitas fisik ringan - kira-kira. 20 l / mnt, dan untuk pekerjaan berat - 60 l / mnt atau lebih.
Jadi, jika saya memahami pertanyaan Anda dengan benar, maka 8,6-16,0 meter kubik udara akan dipompa melalui paru-paru seseorang per hari (jika tidak dibajak).
Jika seseorang duduk di ruangan yang tidak berventilasi, maka ini adalah masalah yang sama sekali berbeda, juga mudah dipecahkan. Dalam bentuk standarnya, rumus untuk orang yang tinggal di sel tertutup tanpa ventilasi biasanya menentukan waktu mereka bisa duduk di sana, dan memiliki bentuk sebagai berikut:
T = [(V-0,08 * n) * (Kd-K)]: M * n (eh, menulis rumus di surat itu merepotkan). Di sini T adalah waktu yang diizinkan untuk tinggal di kamar, jam, V adalah volume kamar, l, n adalah jumlah orang di kamar, Kd adalah konsentrasi karbon dioksida yang diizinkan, l / l, K adalah konsentrasi awal karbon dioksida sebelum ruangan ditutup, l / l , M adalah emisi rata-rata karbon dioksida oleh satu orang di dalam ruangan, l / jam. Karena kita dihadapkan dengan tugas lain - untuk menentukan volume ruangan yang diperlukan untuk waktu yang diketahui dihabiskan di dalamnya, kita akan mengubah rumus ini dan mendapatkan:
V = (T * M + 0,08Kd-0,08K) :( Kd-K)
Kemudian kita substitusikan parameternya.
Anda menulis bahwa waktu yang dibutuhkan adalah satu hari, yang berarti T = 24; Pelepasan karbon dioksida, jika seseorang duduk di sana selama sehari dan tidak mempersiapkan pertandingan tinju untuk gelar juara dunia, saya pikir itu dapat diambil sebagai rata-rata harian, yaitu 30 liter / jam (jika lebih , ganti apa yang Anda butuhkan; lebih sedikit tidak mungkin). Kd, yaitu konsentrasi karbon dioksida yang diizinkan. Ada bidang besar untuk imajinasi. Siapa yang duduk - dahi muda yang sehat atau orang sakit dan lemah? Anak-anak? Pria tua? Secara umum, jika rezim hemat, maka nilai ini tidak dapat dibuat lebih dari 0,5% dengan cara apa pun, dan jika orang muda sehat yang menderita sakit kepala ringan mungkin bercanda, maka tidak ada hal buruk yang akan terjadi pada 1% per hari. Omong-omong, Anda menulis tentang hipoksia, karena kekurangan oksigen, kelaparan oksigen. Kami menghitung berdasarkan karbon dioksida, sehingga kemungkinan kondisi yang tidak menyenangkan akan disebut hiperkopnia, yaitu kelebihan CO2.
Jadi, kita ambil Kd dalam kisaran 0,005-0,01, yaitu dari setengah persen hingga satu persen. Nah, dan K diketahui, jika udara tidak digas, maka 0,03%, yaitu 0,0003.
Jika kita substitusi dan dibulatkan, maka pada akhirnya kita mendapatkan volume ruang yang dibutuhkan untuk satu orang dari 72.000 menjadi 144.000 liter, atau dari 72 menjadi 144 meter kubik. Perbedaannya, tentu saja, disebabkan oleh fakta bahwa kami mempertimbangkan konsentrasi yang diizinkan dalam kisaran 0,5-1%. Dalam volume 72 meter kubik per hari, satu organisme akan bernafas hingga satu persen, dalam 144 - hingga setengah persen.
Secara umum, saya ingin mengatakan bahwa eksperimen semacam itu paling baik dilakukan dengan penganalisis gas untuk oksigen dan karbon dioksida di dalam ruangan. Jika sulit mendapatkan instrumen, setidaknya Anda bisa membeli tabung gelas untuk analisis ekspres dan melakukannya setiap jam. Faktanya adalah bahwa kadang-kadang Anda menemukan individu individu, melahap oksigen (dan, karenanya, memancarkan karbon dioksida) dalam jumlah yang sangat besar. Misalnya, kami memiliki yang seperti itu (saya bekerja di kapal selam Mir), pertukaran gasnya sekitar dua kali lebih tinggi daripada orang normal. Selanjutnya, sangat dilarang untuk merokok dalam volume ini, dan jika Anda memasukkan seorang perokok, lebih baik baginya untuk tidak merokok selama sehari, jika tidak karbon monoksida akan bernafas, dan ini lebih buruk daripada CO2. Nah, hal terbaik, tentu saja, adalah mengatur beberapa sistem pendukung kehidupan sederhana di ruang terbatas. Maka setidaknya duduklah di tiga meter kubik selama seminggu - akan ada sesuatu untuk diminum dan dimakan.
Jumlah oksigen yang dikonsumsi oleh seseorang dengan perut kosong dalam keadaan istirahat otot, berbaring, merupakan indikator metabolisme yang diperlukan untuk mempertahankan fungsi vital tubuh saat istirahat, yaitu metabolisme basal. Metabolisme dasar manusia ditandai dengan konsumsi oksigen dalam kisaran 200-250 ml/menit dengan konsumsi energi sekitar 1-1,2 kkal/menit. Metabolisme basal dipengaruhi oleh jenis kelamin, usia, berat badan dan permukaan, komposisi makanan, kondisi iklim, suhu lingkungan, dll. Laju metabolisme energi dasar orang dewasa adalah 1 kkal per 1 kg berat badan per jam.
Peningkatan konsumsi oksigen selama bekerja diperlukan untuk oksidasi produk dekomposisi karbohidrat dalam fase aerobik (asam laktat), lemak, serta untuk resintesis zat yang mengandung nitrogen dalam fase anaerobik. Kebutuhan tubuh akan oksigen semakin besar, semakin intens pekerjaannya. Dalam batas-batas tertentu, ada hubungan linier antara beratnya pekerjaan yang dilakukan dan konsumsi oksigen. Korespondensi ini dipastikan oleh peningkatan sistem kardiovaskular dan peningkatan koefisien difusi oksigen melalui jaringan paru-paru. Koefisien difusi meningkat dari 50 saat beroperasi pada 450 kg / menit menjadi 61 saat beroperasi pada 1590 kg / menit.
Jumlah oksigen per menit yang diperlukan untuk oksidasi lengkap produk dekomposisi disebut kebutuhan oksigen, atau kebutuhan oksigen, sedangkan jumlah oksigen maksimum yang dapat diterima tubuh per menit disebut batas oksigen. Langit-langit oksigen pada orang yang tidak terlatih untuk pekerjaan fisik kira-kira 3 l / mnt, dan pada orang yang terlatih dapat mencapai 4-5 l / mnt.
Biaya energi untuk kerja negatif dinamis kira-kira 50% dari biaya energi untuk kerja positif dinamis. Jadi, pergerakan beban pada bidang horizontal 9-16 kali lebih mudah daripada mengangkat beban.
Beras. 1. Dinamika konsumsi oksigen selama kerja fisik. Penetasan kotak-kotak - konsumsi oksigen selama bekerja; naungan horizontal - kebutuhan oksigen; naungan vertikal - hutang oksigen. Gambar di sebelah kiri - pekerjaan dengan tingkat keparahan sedang; gambar di sebelah kanan - bekerja dengan utang oksigen progresif.
Konsumsi oksigen selama operasi positif dinamis ditunjukkan pada Gambar. 1. Seperti yang terlihat dari gambar ini, kurva konsumsi oksigen pada awal pekerjaan tumbuh dan hanya setelah 2-3 menit diatur pada tingkat tertentu, yang kemudian ditahan untuk waktu yang lama (steady state). Inti dari jalur kurva seperti itu adalah bahwa pada awalnya pekerjaan dilakukan dengan kepuasan yang tidak lengkap dari permintaan oksigen dan, sebagai akibatnya, dengan hutang oksigen yang meningkat, karena proses energi di otot selama kontraksi terjadi secara instan, dan pengiriman oksigen karena inersia sistem kardiovaskular dan pernapasan lambat ... Dan hanya ketika pengiriman oksigen sepenuhnya sesuai dengan kebutuhan oksigen, konsumsi oksigen yang stabil terjadi.
Hutang oksigen yang terbentuk pada awal pekerjaan dilunasi setelah akhir pekerjaan, selama periode pemulihan, di mana konsumsi oksigen mencapai tingkat awalnya. Ini adalah dinamika konsumsi oksigen selama pekerjaan ringan dan sedang. Selama pekerjaan berat, kondisi konsumsi oksigen yang stabil pada dasarnya tidak pernah terjadi; kekurangan oksigen di awal pekerjaan ditambahkan ke defisit oksigen yang terbentuk selama itu. Dalam hal ini, konsumsi oksigen tumbuh sepanjang waktu hingga ke langit-langit oksigen. Periode pemulihan dengan pekerjaan seperti itu diperpanjang secara signifikan. Dalam kasus ketika kebutuhan oksigen selama operasi melebihi langit-langit oksigen, yang disebut keadaan tunak palsu terjadi. Ini mencerminkan langit-langit oksigen, bukan kebutuhan oksigen yang sebenarnya. Masa pemulihannya pun lebih lama.
Jadi, dengan tingkat konsumsi oksigen sehubungan dengan pekerjaan, seseorang dapat menilai tingkat keparahan pekerjaan yang dilakukan. Konsumsi oksigen yang stabil selama bekerja dapat menunjukkan bahwa kebutuhan oksigen terpenuhi sepenuhnya, bahwa akumulasi asam laktat dalam otot dan darah tidak terjadi, bahwa ia memiliki waktu untuk disintesis ulang menjadi glikogen. Tidak adanya kondisi mapan dan peningkatan konsumsi oksigen selama bekerja menunjukkan beratnya pekerjaan, akumulasi asam laktat, yang membutuhkan oksigen untuk resintesisnya. Bahkan kerja yang lebih keras dicirikan oleh keadaan tunak palsu.
Lamanya masa pemulihan untuk konsumsi oksigen juga menunjukkan tingkat keparahan pekerjaan yang lebih besar atau lebih kecil. Dengan pekerjaan ringan, hutang oksigen kecil. Asam laktat yang terbentuk sebagian besar memiliki waktu untuk disintesis kembali di otot menjadi glikogen selama bekerja, durasi periode pemulihan tidak melebihi beberapa menit. Setelah kerja keras, konsumsi oksigen turun dengan cepat pada awalnya, dan kemudian sangat lambat, total durasi periode pemulihan dapat mencapai -30 menit atau lebih.
Pemulihan konsumsi oksigen tidak berarti pemulihan fungsi tubuh yang terganggu secara keseluruhan. Banyak fungsi tubuh, misalnya, keadaan sistem pernapasan dan kardiovaskular, kecerdasan pernapasan, proses biokimia, dll., Saat ini belum mencapai tingkat awalnya.
Untuk analisis proses pertukaran gas, perubahan koefisien pernapasan CO 2 / O 2 (DC) mungkin menarik.
Pada kondisi konsumsi oksigen yang stabil selama operasi, DC dapat menunjukkan sifat zat teroksidasi. Dengan kerja keras, DC naik menjadi 1, yang menunjukkan oksidasi karbohidrat. Setelah bekerja, DC bisa lebih dari 1, yang dijelaskan oleh pelanggaran keseimbangan asam-basa darah dan peningkatan konsentrasi ion hidrogen (pH): peningkatan pH terus menggairahkan pusat pernapasan dan, akibatnya, karbon dioksida secara intensif dicuci dari darah dengan penurunan konsumsi oksigen secara simultan, yaitu dalam rasio CO 2 / O 2, pembilangnya meningkat dan penyebutnya berkurang.
Pada tahap pemulihan selanjutnya, DC mungkin lebih rendah dari indikator kerja tambahan awal. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa selama periode pemulihan cadangan darah alkali dilepaskan, dan karbon dioksida dipertahankan untuk mempertahankan pH normal.
Dalam operasi statis, konsumsi oksigen berbeda. Dalam proses kerja, ekspresi kerja statis yang paling konkrit adalah pemeliharaan postur kerja seseorang. Postur kerja sebagai keadaan keseimbangan tubuh dapat dilakukan dalam urutan perlawanan aktif terhadap kekuatan eksternal; dalam hal ini, ada ketegangan otot tetanik yang berkepanjangan. Jenis pekerjaan statis ini sangat tidak ekonomis dalam hal persarafan dan energi. Postur kerja, di mana pemeliharaan keseimbangan terjadi dengan adaptasi terhadap arah gravitasi, jauh lebih ekonomis, karena dalam hal ini ketegangan otot tonik daripada tetanik dicatat. Dalam praktiknya, kedua jenis pekerjaan statis diamati, sering menggantikan satu sama lain, tetapi pekerjaan statis, disertai dengan tegangan tetanik, sangat penting dari sudut pandang fisiologi persalinan. Dinamika konsumsi oksigen dengan jenis pekerjaan statis ini ditunjukkan pada Gambar. 2.
Diagram menunjukkan bahwa selama stres statis, konsumsi oksigen secara signifikan lebih sedikit daripada kebutuhan oksigen, yaitu, otot bekerja hampir dalam kondisi anaerobik. Pada periode segera setelah bekerja, konsumsi oksigen meningkat tajam dan kemudian secara bertahap menurun (fenomena Lingard), dan periode pemulihan bisa lama, karena hampir semua kebutuhan oksigen terpenuhi setelah bekerja. Lingard memberikan penjelasan berikut untuk fenomena yang ditemukannya. Dengan "kontraksi otot tetanik, karena kompresi pembuluh darah, penyumbatan mekanis dibuat pada aliran darah dan dengan demikian pengiriman oksigen dan aliran keluar produk pembusukan - asam laktat. Pekerjaan statis bersifat anaerobik, oleh karena itu, lompatan karakteristik menuju peningkatan konsumsi oksigen setelah bekerja adalah karena kebutuhan untuk oksidasi produk dekomposisi yang terbentuk selama bekerja.
Penjelasan ini tidak lengkap. Berdasarkan ajaran N.E. Vvedensky, konsumsi oksigen yang rendah selama kerja statis mungkin bukan karena faktor mekanis melainkan penurunan metabolisme karena pengaruh refleks tekan, mekanismenya adalah sebagai berikut. Sebagai akibat dari stres statis (impuls terus menerus dari otot), sel-sel tertentu dari korteks serebral memasuki keadaan eksitasi berkepanjangan yang kuat, yang pada akhirnya mengarah pada fenomena penghambatan seperti blok parabiotik. Setelah penghentian pekerjaan statis (keadaan pesimis), periode peninggian dimulai - peningkatan rangsangan dan, sebagai akibatnya, peningkatan metabolisme. Keadaan peningkatan rangsangan meluas ke pusat pernapasan dan kardiovaskular. Jenis pekerjaan statis yang dijelaskan adalah energi rendah, konsumsi oksigen, bahkan dengan tekanan statis yang sangat signifikan, jarang melebihi 1 l / menit, tetapi kelelahan dapat terjadi cukup cepat, yang dijelaskan oleh perubahan pada sistem saraf pusat.
Jenis pekerjaan statis lainnya - mempertahankan postur karena kontraksi otot tonik - membutuhkan biaya energi yang rendah dan tidak terlalu melelahkan. Ini dijelaskan oleh impuls yang jarang dan kurang lebih seragam dari karakteristik sistem saraf pusat dari persarafan tonik dan kekhasan reaksi kontraktil itu sendiri, impuls yang jarang dan lemah, keuletan dan fusi impuls, stabilitas efeknya. Contohnya adalah kebiasaan posisi berdiri seseorang.
Beras. 2. Skema fenomena Lingard.
