人为什么不能吸纯氧?

人为什么不能吸纯氧?,第1张

法国气体生物学家保罗·贝尔特(Paul Bert)在人类历史上第一个发现并系统研究氧气毒性。在1887年他详细描述了氧气的毒性,所以有时候把中枢神经系统氧中毒称为Paul Bert效应。如果氧含量超过40%,较长时间使用,就会引起氧中毒;若时间持续延长将发生不可逆的损伤,记忆丧失。如果人在1个大气压的纯氧中待上6个小时,就会引起胸痛、咳嗽、喉痛等不适,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。吸入纯氧数日病人可发生感觉异常肌肉抽搐烦躁、视网膜缺血甚至失明。在2个大气压的高压纯氧环境中,最多可停留1.5小时,如3个大气压甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死,抽搐昏迷,导致死亡。

氧气之所以成为生命气息,乃是因为它的强氧化性。氧气促进氧化过程,很多反应在纯氧下反应剧烈。人体各组织均不能承受过多的氧,这是因为氧气浓度和物质的氧化速率有关。纯氧本身不靠酶催化就能与不饱和脂肪酸反应,并能破坏贮存这些酸的磷脂,而磷脂又是构成细胞生物膜的主要成分,从而最终造成细胞死亡,这个过程叫做脂质过氧化。此外,氧对细胞的破坏还在于它可产生自由基。氧气中的一部分进入人体后会转化成氧自由基,引起一系列对脑细胞有破坏性的连锁反应,使脑细胞受到永久性的病理损伤和破坏。

从生物与环境的关系角度看,人适应现在的大气成分是生物长期进化的结果。血液里的氧气主要依靠与血红蛋白结合来运输,只有少部分是直接溶解的。人体内的血红蛋白是一定的,血液里氧气的溶解度也是有一定范围的。在正常氧气浓度下,正常人的血氧饱和度大约都在 95% 以上,血红蛋白和血液溶解氧气的能力也基本上接近上限。如果吸氧的浓度继续升高,血液里的氧含量也并不会增加很多。这点少量的增加对健康没有明显的益处。即便是空气里氧分压稍微低一点,血氧饱和度也不会有明显下降,依然能满足需要。

因此,纯氧可以作为一种治疗措施存在,但是体质正常时,人呼吸纯氧,对身体是有害的。对于一般的健康的青年人,如果不是居住在高海拔地区或者什么其他的缺氧环境里,随便什么时候抽管动脉血,血里的氧饱和度都是很高的。过量吸氧还会促进生命衰老,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆,形成老年斑。吸氧还不如适当户外活动有用。

对于地球上的生物全部灭绝后,氧气多久会从大气中消失呢之话题,我认为,地球上的生物全部灭绝后,如果目前的自然环境不变,存在的氧气是不会从大气中消失的。

为什么会这样说呢?因为,一方面有海洋的存在;另一方面有水循环系统的存在。先来说说海洋的情况,地球有稳定液态水体(海洋)的存在,就会有氧元素的客观存在,其实,人们对生命生存必须要依靠氧气的认识有误区,地球上只有陆生动物小部分才依靠氧气生存的,

而大部分动物生命的生存是依靠氧元素来获得供氧作用的,如生存在海洋、河流和湖泊的各类动物;生存在细胞生物体中的各类原核生物(即细菌);生存在土层淤泥的各类型动物等等都不需要氧气来获得供氧作用。

由于在液态水体之中天然有氧元素的存在,因而,地球上绝大部分的各类动物都能依靠水中的氧元素获得良性生存。再来谈谈水循环系统的情况,地球由于有大气层围封的作用,因长期受太阳光的热辐射影响,会使部分液态水体转化为气态现象并被注入到大气层之中,

随之又能以下雪和下雨的方式回归到地表,这个循环变化过程会使水产生一系列的物理化学反应现象,从中会分离出大量的氧分子而存在于大气之中,会使大气含有大量的氧气持续存在。

如果目前生物都灭绝,那么空气中的氧气暂时没有生命的消耗,也没有生命继续产生。但是,氧气会和地表的其它矿物继续发生化学反应,比如岩石表面经常出现一种红褐色的表皮,那是氧化铁。于是乎,氧气的浓度会逐渐下降。但是,正如前面所说言,水分子被电离产生的氧气还会继续供应。这样一来,空气中的氧气不会降低到零。

我们每天都在呼吸,从人体呼吸生理来看,人体进行新陈代谢离不开氧气,但是人可以在纯氧中生存吗?早在19世纪中叶,英国科学家保尔·伯特首先发现,如果让动物呼吸纯氧会引起中毒,人类也同样。人如果在大于0.05MPa(半个大气压)的纯氧环境中,对所有的细胞都有毒害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏,导致肺水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1MPa(1个大气压)的纯氧环境中,人只能存活24小时,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2MPa(2个大气压)高压纯氧环境中,最多可停留1.5小时~2小时,超过了会引起脑中毒、生命节奏紊乱、精神错乱、记忆丧失。如加入0.3MPa(3个大气压)甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死、抽搐昏迷,导致死亡。此外,过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应,可生成过氧化氢,进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质,它堆积在心肌,使心肌细胞老化,心功能减退;堆积在血管壁上,造成血管老化和硬化;堆积在肝脏,削弱肝功能;堆积在大脑,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆;堆积在皮肤上,形成老年斑。【《少年科普报》3月20日】


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