科學:呼吸100%氧氣有害嗎

2020-12-05 百家號

導語:我們呼吸21%氧氣的空氣,我們需要氧氣才能生存。所以你可能會認為呼吸100%的氧氣對我們有好處,但實際上它可能是有害的。所以,簡短的回答是,純氧通常是壞的,有時是有毒的。要了解原因,你需要詳細介紹一下。

你的肺部基本上是一系列長的管子,從你的鼻子和嘴巴(從氣管到支氣管到細支氣管)分支出來,最後是一些叫做肺泡的薄壁氣囊。想想吸管末端的肥皂泡,你就會明白肺泡。圍繞每個肺泡被小的,薄壁的血液血管,稱為肺毛細血管。在毛細管和肺泡之間是薄壁(約0.5微米厚),各種氣體(氧氣,二氧化碳和氮氣)通過該壁。

當你吸氣時,肺泡充滿了這種空氣。由於肺泡中的氧濃度高,進入肺毛細血管的血液中的氧濃度低,因此氧從空氣擴散到血液中。同樣地,因為進入毛細血管的血液中的二氧化碳濃度高於肺泡空氣中的二氧化碳濃度,所以二氧化碳從血液傳遞到肺泡。血液和肺泡空氣中的氮濃度大致相同。通過肺泡壁和肺泡內的空氣交換的氣體變得貧氧並富含二氧化碳。當你呼氣時,你會呼出這種富含二氧化碳的貧氧空氣。

現在如果你吸入100%的氧氣會發生什麼?在正常氣壓下暴露於100%氧氣48小時的豚鼠中,液體積聚在肺部和肺泡內襯的上皮細胞中。此外,肺毛細血管受損。氧分子的高反應性形式,稱為氧自由基,其破壞上皮細胞中的蛋白質和膜,可能導致這種損害。

在正常壓力下呼吸100%氧氣的人,這是發生的事情:液體積聚在肺部。穿過肺泡的氣流減慢,這意味著該人必須呼吸更多才能獲得足夠的氧氣。深呼吸時會出現胸痛。肺部可交換空氣的總量減少了17%。粘液堵塞局部區域的塌陷肺泡,這種情況稱為肺不張。

被堵塞的肺泡中的氧氣被吸收到血液中,沒有氣體留下來阻止堵塞的肺泡充氣,它們會塌陷。粘液栓是正常的,但它們通過咳嗽清除。如果呼吸空氣時肺泡堵塞,則肺泡中的氮氣會使它們充氣。雙子座和阿波羅計劃的太空人在減壓下吸入100%的氧氣長達兩周,沒有任何問題。

總結:相反,當100%氧氣在高壓下呼吸(超過大氣壓力的4倍)時,可能會出現以下症狀的急性氧中毒:噁心,頭暈,肌肉抽搐,模糊的視野,癲癇發作/抽搐。使用再呼吸裝置的軍用SCUBA潛水員可以體驗如此高的氧氣壓力,潛水員在高壓艙中進行彎曲治療或者患者因急性一氧化碳中毒而接受治療。在治療期間必須仔細監測這些患者。

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