Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью

Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: кислорода 20,940%, углекислого газа 0,03%, азота и инертных газов (аргон и др.) 79,03%.

Состав же выдыхаемого воздуха следующий: кислорода 16,3%, углекислого газа 4% и азота 79,7%. Надо учесть, что приведенные данные являются средними и колеблются довольно резко. Это непостоянство в составе выдыхаемого воздуха зависит от интенсивности обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Как видно из приведенных данных, а также из данных таблицы 4, где приведен состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха, содержание азота в выдыхаемом и альвеолярном воздухе выше, чем в атмосферном. Эта разность не является следствием того, что азот вдыхается меньше, а выдыхается больше. Азот и инертные газы в газообмене не участвуют. Такая разница обусловлена тем, что объем вдыхаемого воздуха больше, чем выдыхаемого, так как кислорода потребляется больше, чем выделяется углекислого газа, и поэтому процентное содержание азота возрастает, в силу чего одно и то же количество его распределяется в меньшем объеме.

Таблица 6

Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Воздух	Содержание газов, в %			Пары воды
	Кислород	Углекислый газ	Азот
Вдыхаемый	20,94	0,03	79,03	0,5
Выдыхаемый	16,3	4	79,7	6,0
Альвеолярный	14,2	5,2	80,6	6,0

Состав альвеолярного воздуха во многом отличается от атмосферного воздуха. В нем резко падает содержание кислорода и возрастает количество углекислого газа. Такое изменение состава объясняется тем, что именно здесь, в альвеолах, происходит обмен газов между воздухом и кровью, причем кровь поглощает кислород и отдает углекислый газ. Процентное содержание отдельных газов в альвеолярном воздухе следующее: кислорода 14,2 – 14,6%, углекислого газа 5,2 – 5,7% и азота 79,7 – 80,6%. Как видно из табл. 4, альвеолярный и выдыхаемый воздух по своему составу значительно отличаются друг от друга. Отличие их состава связано с тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в воздухоносных путях, в так называемом вредном пространстве. Следовательно, выдыхаемый воздух представляет собой смесь альвеолярного воздуха и воздуха вредного пространства. Если считать, что человек в среднем выдыхает (при одном выдохе) 500 мл, то этот воздух будет состоять из 360 мл альвеолярного воздуха и 140 мл воздуха, находившегося во вредном пространстве.

Парциальное давление и коэффициент растворимости. Переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется определенным физическим законам.

Каждый газ растворяется в жидкости в зависимости от своего парциального давления. Что же называется парциальным давлением газа? Если имеется смесь газов, то парциальное давление каждого газа определяется процентным содержанием данного газа в смеси газов.

Таким образом, парциальным давлением называется та часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси. Поясним это примером.

В состав атмосферного воздуха входит кислород, углекислый газ и азот, причем, как нам известно, кислорода содержится 20,94%, углекислого газа 0,03% и азота 79,03%. Каково же будет парциальное давление каждого из этих газов?

Атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Следовательно, если воздух оказывает давление, равное 760 мм, то парциальное давление кислорода будет равняться 20,94% от общего давления, т. е. от 760 мм, и будет равно 159 мм рт. ст. Парциальное давление азота составит 79,03% атмосферного давления и будет равно 600,8 мм рт. ст. Углекислого газа содержится очень мало – всего 0,03%. Поэтому и парциальное давление углекислого газа будет составлять приблизительно 0,2 мм рт. ст. Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем давление (напряжение) этого же газа в жидкости, то газ растворяется в жидкости, и между жидкостью и окружающим ее газом устанавливается определенное равновесие. Напряжение газа измеряют парциальным давлением газа над жидкостью, с которой он находится в равновесии.

Если, например, парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе будет выше, чем в притекающей венозной крови, то кислород из альвеолярного воздуха будет переходить в кровь.

Но в силу той же разницы газ из жидкости будет выходить в окружающий воздух, когда напряжение газа в жидкости выше, чем его парциальное давление в окружающей среде. Если напряжение углекислого газа в венозной крови будет выше, чем его парциальное давление в альвеолярном воздухе, то этот газ будет выходить из венозной крови в альвеолярный воздух. Переход газа из жидкости в окружающую смесь газов будет продолжаться до тех пор, пока не установится равновесие.

Таким образом, газ растворяется в жидкости или выходит из жидкости в окружающую среду в зависимости от величины парциального давления этого же газа в воздухе и его напряжения в жидкости, причем газ переходит из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением. Этот переход продолжается до тех пор, пока не установится равновесие.

Кроме парциального давления, при растворении газов в жидкости большое значение имеют температура жидкости и коэффициент растворимости газа в жидкости.

Между температурой жидкости и количеством растворенного в ней газа существует определенная зависимость: чем выше температура жидкости, тем меньше газа в ней растворяется. Общеизвестно, что при кипячении воды из нее выделяются пузырьки растворенного в ней воздуха.

Коэффициентом растворимости называется то количество газа, которое может быть растворено в 1 мл воды при давлении 760 мм рт. ст. при данной температуре.

Коэффициент растворимости меняется в зависимости от температуры раствора. Разные газы имеют разный коэффициент растворимости, так же как и в разных растворителях может раствориться разное количество одного и того же газа.