书城教材教辅中学化学课程资源丛书-化学知识大课堂
45079500000006

第6章 呼吸与氧气

氧气对人以及一切生物,都是最需的东西。所有动物,小到蚊、蚁,大到巨鲸、野象,天生的都长有一套呼吸器官,一生下来,本能的就会用它呼吸空气,吸收其中的氧气,来维持自已的生命。植物的叶片上长有小孔,光照下主要的是从空气中吸取二氧化碳,若在黑暗处,主要的则是吸取空气中的氧,前者进行光合作用,后者则和动物相似,进行呼吸作用。生物的呼吸器官是各种各样的,有的长有肺,有的长有鳃,有的皮肤就能进行呼吸,生来就都有这一种构造。

人若有一天遇到特殊情况,没有吃的,渴了也没有喝的,他仍能坚持劳动和学习,只要他有足够的毅力,定能转危为安。如果同时呼吸不到足够的新鲜空气,情况就要糟糕得多,这时他首要的求生之路,就是要打通气道。在抢救塌方、雪崩下被埋的遇难者时,第一件事就是要即时送入氧气,保证他的呼吸。

很多情况下的病患者,需要让他吸氧气,保证血液中氧气有足够的浓度,患者才能头脑清醒,肢体的神经功能正常,才有跟疾病作斗争的基本条件。

在高山、水下,航空航天的特殊环境里作业的人,配备可靠的供氧设施,更是十分必要的,如若人员缺氧,造成的损失将是无法估计。

整个宇宙中,氧元素的含量并不多,只占重量的0.96%,这还不到百分之一。有趣的是整个地球(由地表到地心),氧的含量却占了29.53%,几乎是宇宙的30倍。而地球表层,包括大气和水在内,含氧量高达49.5%,几乎是所有其他元素重量的总和。氧气在现在大气中的总含量,用一个天文数字才能表示出来,约有1.15×1015吨。但在地球表面约6.5千米高度以下的空气中,氧气的浓度和平均气压,才能供人正常呼吸来维持生命。

我们正常情况下,吸进的空气中含氧气21%,含二氧化碳0.04%,其他是氮气等气体,而呼出的气体中含氧气16%左右,含二氧化碳约4%。一个呼吸频率正常的人,一分钟约呼吸15次,一天24小时中,吸收了氧气约0.75千克,呼出了二氧化碳约1千克。从上面的粗略数字表明,氧气在人体内几乎全部跟组织中的碳元素反应,产生二氧化碳,另外还消耗于跟氢结合生成水或跟其他元素结合。

我们可以用上面的数字,做一个想象的,不精确的,但又是十分有趣的推算:化学上测出了12克的纯碳,充分燃烧生成44克二氧化碳,会放出94千卡(现在用焦耳来表示,约合393千焦耳)的热。如果人体里的碳氧化成二氧化碳,也用这种方法来计算,那么,生成1千克二氧化碳时,则会放出(1000克/44克)×94千卡=2136.36千卡的热,这些热完全用于烧开水的话,可以把2公斤0°C的水烧热到100°C。当然这种推算是可笑的。但人身体在正常情况下,就是靠这一类似的情况来保持体温的,人还要活动,还要思考,都要有能量来维持,其中的化学反应,可就要复杂得多了。

人体缺氧,最先受到损伤的是神经细胞,而且又最难恢服活力,特别是大脑受损。如果不死,也会有丧失智力,肢体残废、甚至成为完全无用的植物人的可能。

在我们日常生活中,造成体内缺氧的危险因素之一是煤气中毒。煤气中的毒物,主要是一氧化碳。国外有些规定,对于城市空气的质量要求,一般不能让一氧化碳的含量超过百万分之十(10ppm),而在近海平面处,洁净的空气中,也会含有0.10ppm的一氧化碳。大城市非主要街道上,平均一氧化碳的含量水平约7ppm。运输繁忙的地区则可达到50ppm或更多,尤其下午的四五点钟时,是它的最高峰。

人在含30ppm一氧化碳的环境中,不到8小时,就会有头痛、呕吐的反应。一氧化碳浓度超过2000ppm(02%),一小时左右就会使人死亡。

一氧化碳有比氧气高140倍的能力,跟血红蛋白结合成稳定的化合物。空气中若含有01%的一氧化碳,如人还能正常呼吸,最终体内输氧的血红蛋白,就会有60%失去跟氧结合的能力,而正常人血中,这种无力的血红蛋白只有5%左右。使结合在血红蛋白上的一氧化碳解脱下来的最好办法,首先是使中毒者能自主呼吸,并且即时让他吸入高浓度的氧,然后让病人进入高压氧舱中,进行护理和治疗。

呼吸是动物重要的生理活动。我们平常要注意环境中空气的质量,多做户外活动,不抽烟,以保证体质健康,头脑清醒,思维敏捷地从事学习和工作。