Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Сколько кислорода в воздухе зимой?

01.02.2021 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 649

Есть такая народная поговорка: «Лето для души, зима для здоровья». Суть утверждения в целебности зимнего морозного воздуха. Эта поговорка, разумеется,  только для тех, кто зимой не сидит в помещении, а активно двигается на воздухе. Почему зимний воздух считается полезным? Правда ли, что в нем больше кислорода? 

В атмосферном воздухе содержится примерно 78% азота и 21% кислорода (по объему). Согласно законам физики, в частности универсальному газовому закону, если при постоянном давлении температура газа уменьшается, то уменьшается его объём, т.е. увеличивается плотность. 

зима

таблица с сайта http://thermalinfo.ru/ 

Таким образом, при вдохе человек получает больше кислорода зимой, чем летом. Надо заметить, что летом в воздухе содержится также большое количество водяных паров, вытесняющих кислород. 

У метеорологов есть формула, помогающая рассчитать количество кислорода в 1 кубометре воздуха в зависимости от температуры и давления. 

O2(г/м3) = 83*(P-e)/T

где Р – атмосферное давление в гПа, Т – температура в Кельвинах, е – парциальное давление водяного пара в гПа. 

Два примера расчета:

летом при температуре +20 °С, давлении 1014 Гпа и влажности 60% (е = 25,2 Гпа) получаем содержание кислорода 280 г/м3,

зимой при температуре -20 °С и давлении 1014 Гпа, получаем содержание кислорода 332,5 г/м3.  Содержание кислорода повысилось на 17 %. 

Помимо повышения содержания кислорода в воздухе, зимой при наличии снежного покрова дополнительным положительным фактором для дыхания является то, что ледяные кристаллы снега активизируют ионизацию воздуха (выделяются полезные отрицательные ионы, снег действует как "ионизатор" воздуха) и поэтому усвоение улучшается и "дышится легче". Если еще принять во внимание снижение запыленности воздуха из-за наличия снежного покрова, то зимний морозный и ионизированный воздух действительно может считаться целебным. 

Однако, не все так однозначно в вопросе о кислороде и его влиянии на здоровье человека.

По мнению ученых биологические свойства молекулярного кислорода как минимум двуедины. Кислород — мощный окислитель, с помощью которого можно получить много полезной энергии, и в то же время сильный яд, свободно проходящий сквозь клеточные мембраны и повреждающий клетки. Иногда говорят, что кислород — это обоюдоострый меч. Поэтому у всех организмов, имеющих дело с кислородом, обязательно есть и специальные ферментные системы, гасящие его химическое воздействие. 

Палеонтологические исследования показывают, что кислород не всегда присутствовал в атмосфере нашей планеты. В первый миллиард лет существования жизни содержание кислорода в атмосфере составляло не больше 0,001% от современного, то есть его там практически не было. После этого наступила эпоха, в течение которой облик Земли и состав её атмосферы изменился. Эти изменения связывают с появлением бактерий с развитым кислородным фотосинтезом, т.н. цианобактерий. Этот период назвали «кислородная революция» или даже «кислородная катастрофа». За короткое по меркам земной истории время (считанные десятки миллионов лет) концентрация кислорода в атмосфере резко выросла, до прежних ничтожных величин она не опустилась больше никогда. Биосфера необратимо стала кислородной. 

В первые 100–200 миллионов лет «нового кислородного мира» кислород был для большинства живых организмов только смертельным ядом. Результатом кислородной революции стало массовое вымирание. Выжили только те, кто успел создать защищающие от кислорода ферменты, а иногда еще и толстые клеточные стенки. Ситуация поменялась, когда появились бактерии которые включили кислород в цепочку реакций, разлагающих глюкозу, и таким образом начали использовать его для получения энергии. В дальнейшем жизнь на Земле развивалась по пути, который предполагал наличие кислорода в атмосфере. Появились многоклеточные растения и животные для которых кислород был жизненно необходим для получения энергии и роста. 

Возникает вопрос. Сколько кислорода нужно человеку для нормального функционирования организма? Что лучше, недостаток кислорода или избыток? Проблема сложная. Мы не претендуем на её полное научное объяснение, скорее на краткое популярное изложение на основе надежных, на наш взгляд, источников. 

Итак, организм человека сформировался в условиях наличия кислорода в атмосфере, он приспособился к её определенному составу. Исследования ученых показывают, что существенный недостаток кислорода приводит к тому, что в клетках и тканях снижается уровень АТФ (универсального источники энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах). В результате активируется бескислородный путь получения энергии – анаэробный гликолиз, что приводит к быстрым истощениям запаса гликогена в клетках и накоплению в них недоокисленных продуктов обмена и смещению рН клеток в кислую сторону (ацидоз). При этом происходит разрушение мембран клеток, развиваются белковые и жировые дистрофии, а затем наступает гибель клеток, с последующим замещением их соединительной тканью (склероз органов), что непременно сопровождается нарушением функций органов и систем. Однако следует заметить, что люди, которые долгое время недополучают кислород (например, долго живут в горах, где воздух сильно разряжен), постепенно приспособились к более низкому содержанию кислорода и не страдают от его нехватки. 

Что происходит в организме человека при получении избыточного кислорода? Как уже отмечалось, кислород может быть ядом для организма. В процессе эволюции у растений и животных, а также у человека  сформировались защитные механизмы от этого яда.

Около 98 % от всего потребляемого клеткой кислорода восстанавливается в митохондриях до воды в процессе окислительного фосфорилирования. Однако остаются  активные формы кислорода (АФК) – свободные радикалы, которые имеют неспаренный электрон. Избыточные радикалы могут взаимодействовать, например, с липидами клеточных мембран. Если это клетки, из которых состоят кровеносные сосуды, то может развиться атеросклероз, если зрительные клетки сетчатки глаза - катаракта. При повреждении нейронов головного мозга - слабеют память и внимание. А если свободные радикалы «добираются» до наследственного вещества клетки, молекул ДНК, то последствия еще серьезнее. Поскольку ДНК контролирует буквально все процессы в организме, то следствием ее повреждения могут быть и дефект в выработке гормонов, и нарушение процессов пищеварения, и потеря контроля над ростом и делением клеток, что ведет к их злокачественному перерождению. В настоящее время с формированием липидной пероксидации ученые связывают процесс ускоренного старения, болезни сердца, иммунодефициты, онкологические и другие заболевания. 

Из вышеизложенного можно сделать важные выводы. Человеку необходим кислород, он дает энергию для жизни, активизирует процессы обмена, работу мозга. Но поскольку активный кислород может привести также к повреждению клеток и старению организма, необходимо защитить клетки. Один из способов защиты – обеспечить  организм веществами, играющими антиоксидантную функцию. 

Всем давно известно слово «антиоксиданты». Они потому так названы, что защищают клетки от АФК. Защита клетки осуществляется несколькими антиоксидантными ферментами и низкомолекулярными антиоксидантами (например, витамин С). Кроме этого, антиоксидантными свойствами обладают полифенолы (например, аналоги некоторых компонентов красного вина). Про важность потребления антиоксидантов сейчас много говорят. Все уже знают, что нужно есть красные фрукты, овощи и пить зеленый чай. И теперь мы знаем, что зимой, когда воздух насыщен кислородом, они особенно важны.

 

Начали изложение с кислорода в воздухе, а закончили на пользе фруктов. Больше времени на воздухе и больше фруктов и овощей на столе – это и есть законы здоровой зимы. 

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Интересные факты о температуре">> Все статьи нашего блога >>

Добавить комментарий: