Efekt CO2

Jak powszechnie wiadomo redukcja tlenu w atmosferze ma negatywne efekty na pożar ale również na ludzi. Niedobór tlenu u człowieka w świecie medycyny nosi nazwę hipoksji. Na hipoksję narażeni byli lotnicy w trakcie lotów na dużych wysokościach w otwartych kabinach, astronauci i wspinacze wysokogórscy. Istnieją różne powody hipoksji – jednym z nich jest właśnie działanie środków gaśniczych takich jak gazy obojętne.

Gdy stężenie tlenu zostaje zredukowane w atmosferze jego nasycenie zmniejsza się również w krwi człowieka. Spadek ten wykrywany jest przez chemoreceptory w arteriach głównych, które automatycznie powodują zwiększenie respiracji.

Hipoksja ma szczególny wpływ na tkanki mózgowe, których metabolizm jest ściśle powiązany z częściowym ciśnieniem tętniczym mózgu, poziomem tlenu we krwi oraz kwasowości. Jeśli częściowe ciśnienie tlenu spadnie powyżej pewnego limitu skutkuje to natychmiastową utratą świadomości.

Badania przeprowadzone przez Instytut medycyny aeronautycznej w Kopenhadze na pilotach myśliwców podają następujące wyniki:

• 10.6% 30 minut
• 8.0% 3-5 minut
• 6.3% 1.5-2.5 minuty
• 5.2% 1 minuta
• 3.8% 0.5 minuty
• 2.4% 0.25 minuty

Badania wykazują duże różnice w wynikach w zależności od wieku, wagi, trybu życia, stanu zdrowia, kondycji fizycznej.

Jaki wpływ ma natomiast CO2? Jest produktem metabolizmu i głównym regulatorem poziomu pH w krwi i tkankach. W czasie ćwiczeń fizycznych stężenie CO2 w krwi oraz w wydychanym powietrzu zwiększa się i jest głównym motorem przyśpieszonego oddechu. Zwiększenie dawki wdychanego CO2, tak jak ćwiczenia fizyczne, powoduje przyspieszony oddech i wzrost kwasowości (spadek pH). W prosty sposób ujmując: mózg posiada regulacyjny zawór, który umożliwia zwiększony dopływ krwi do mózgu przy wyższych stężeniach CO2 i zmniejszony przy niższych stężeniach CO2. Łatwo to zademonstrować na przykładzie hiperwentylacji – po minucie bądź dwóch występują zawroty głowy, dalszy proces może doprowadzić do omdlenia, właśnie w skutek zbyt małej ilości CO2.

W 1943 roku Gibbs  (Gibbs F. A.et al 1943. Aviation Medicine, Oct.: 250-261) przeprowadził badania, w których przebadano moment omdlenia czy też utraty świadomości dla 4 środowisk z następującymi stężeniami tlenu i dwutlenku węgla:

• 6% Tlenu i 5% CO2 przez 3 minuty
• 4% Tlenu i 5% CO2 przez kolejne 3 minuty – EEG w normie, świadomość zachowana
• 2 z przebadanych osób wytrzymały kolejne 2 minuty: 2% tlenu i 5% CO2 zachowując świadomość i będąc w stanie wykonać proste działania matematyczne oraz wykonywać komendy głosowe.

Inne badanie pokazało, że obiekt poddany atmosferze 5% tlenu/95% azotu po utracie świadomości odzyskiwał ją natychmiastowo po dodaniu CO2 (90% azot, 5% powietrze, 5% CO2).

Z powyższych narzuca się oczywisty wniosek, że dodatek CO2 jest niejako dodatkową polisą na życie w przypadku użytkowania gazów obojętnych.