Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

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.

Переход газов в легких из воздуха в кровь и, наоборот, поступление газов из крови в воздух " одчиняется определенным физическим законам, связанным с парциальным давлением и коэф­фициентами растворимости газов в жидкостях.

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 входят 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 жидкостях 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.

Переход газов в легких из воздуха в кровь и, наоборот, поступление газов из крови в воздух подчиняются рассмотренным выше физическим законам. Однако в легких имеется ряд особенно­стей. Воздух, находящийся в альвеолах, и кровь, протекающая по капиллярам, отделены друг от друга всего лишь двумя слоями клеток: стенкой альвеолы и стенкой капилляра. Незначительная толщина перепонки, отделяющей газ от крови, не мешает свободному переходу газа. Полный газообмен между альвеолярным воздухом и кровью возможен в короткий срок протекания крови по легочным капиллярам в том случае, если имеются условия для лучшего и быстрого перехода газов. Одним из таких условий является большая площадь легких. Действительно, если растя­нуть легкие, то их поверхность равняется в среднем 90 м². Вся огромная площадь легкого густо покрыта капиллярами, по которым кровь растекается очень небольшим слоем. Огромная пло­щадь соприкосновения крови и воздуха при незначительной толщине слоя протекающей в капил­лярах крови способствует быстрому насыщению крови кислородом и отдаче углекислоты. Газо­обмен совершается в легких между альвеолярным воздухом и кровью. Обмен газов в легких может протекать совершенно нормально, так как имеется вполне достаточная разность в напряжении газов в крови и их парциальном давлении в воздухе. Эта разность видна из табл. 5.2.

Таблица 5.2