Вуглекислий газ (CO2) є основним продуктом клітинного дихання людини. Кількість CO2, що виділяється організмом, безпосередньо пов’язана з інтенсивністю обміну речовин, а отже — з рівнем фізичного навантаження. Під час роботи м’язів зростає споживання кисню і відповідно збільшується утворення та виділення CO2 через легені.
1. Фізіологічна основа
Основна реакція клітинного дихання (спрощено):
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + енергія
Чим вищі енергетичні витрати, тим:
споживання O2 ↑
виділення CO2 ↑
2. Основні параметри
- VCO2 — швидкість виділення CO2, л/хв
- VO2 — швидкість споживання O2, л/хв
- RQ — дихальний коефіцієнт:
RQ = VCO2 / VO2
Типові значення:
RQ ≈ 0,7 – 1,0
3. Виділення CO2 залежно від навантаження
Орієнтовні значення для дорослої людини (70–75 кг)
| Рівень активності | VO2, л/хв | VCO2, л/хв | CO2, л/год |
|---|---|---|---|
| Повний спокій | 0,25 | 0,20 | ~12 |
| Сидяча робота | 0,35 | 0,30 | ~18 |
| Ходьба (3–4 км/год) | 0,6 | 0,5 | ~30 |
| Швидка ходьба | 1,0 | 0,9 | ~54 |
| Легка фізична праця | 1,2 | 1,1 | ~66 |
| Біг підтюпцем | 2,0 | 1,8 | ~108 |
| Інтенсивне тренування | 3,0 | 2,7 | ~160 |
| Максимальне навантаження | 4,0–5,0 | 3,8–4,8 | 230–290 |
| Рівень навантаження | Сумарний вдих (видих) = респірації, (м3 / год) | Виділення (емісія) вуглекислого газу (СО2), (м3 / год) |
| Сон | 0.3 | 0.013 |
| Відпочинок або легка робота | 0.5 | 0.02 |
| Звичайна робота | 2 – 3 | 0.08 – 0.13 |
| Важка праця | 7 – 8 | 0.33 – 0.38 |
4. Добове виділення CO2
Для середньої людини:
- У стані спокою:
~0,9–1,0 кг CO2 / добу
- При активному способі життя:
1,2–2,0 кг CO2 / добу
5. Вплив фізичного навантаження
При переході від спокою до важкої роботи:
виділення CO2 зростає у 10–20 разів
Це має значення для:
- вентиляції приміщень
- проєктування спортзалів
- розрахунку систем життєзабезпечення
- оцінки якості повітря (CO2 як індикатор)
6. Практичний інженерний розрахунок
Оцінка виділення CO2:
G_CO2 = VCO2 * 60
де:
- G_CO2 — л/год
- VCO2 — л/хв
Масовий перехід:
m_CO2 = G_CO2 * 1,96 г/л
(густина CO2 при нормальних умовах)
7. Порівняння (1 людина)
| Стан | CO2, г/год |
|---|---|
| Сон | ~35 |
| Офісна робота | ~70 |
| Ходьба | ~120 |
| Важка фізична праця | 300–500 |
Виділення CO2 людиною є надійним показником рівня фізичного навантаження та метаболізму. При зростанні інтенсивності роботи м’язів утворення CO2 зростає кратно, що необхідно враховувати у вентиляції, гігієні праці, спорті та медицині.