呼吸的重要作用有两个,吸收氧气和排出二氧化碳。
二氧化碳是人体的主要代谢产物,溶解于水,在血液中分压大约40毫米汞柱,40/760在肺部析出占呼出气体体积大约5%。除了作为代谢产物,它还是二氧化碳-碳酸氢根缓冲系统的重要元素,这个缓冲系统对维持血液酸碱度起到至关重要的作用。
由于二氧化碳可以通过呼吸排出,在血液酸性急性上升的时候,自主神经系统的生理调控会使心跳加速、血压升高以及呼吸频率增加,这可以加速二氧化碳的呼出从而使血液碱性上升。
这在正常大气中是正常的生理negative feedback,在空气中二氧化碳含量低的情况下气体交换可以有效析出二氧化碳。但是在二氧化碳高浓度的环境中则成为了恶性的positive feedback,本来加速循环和呼吸排出二氧化碳的机能被激活,却导致了二氧化碳的吸收,反而使血液中的二氧化碳浓度进一步快速升高,进一步增加了血液的酸性,越演越烈根本停不下来。
生理酸性决定了各种生理结构和功能的稳定,例如维持蛋白质的结构、酶的活性、氢和碳酸氢离子交换功能等。的在血液酸性极度上升的情况下,一切弱碱性下的平衡都会被打破,组织受损神经电功能紊乱分分钟要命。
这个和二氧化碳的扩散作用有关系。人体进行有氧呼吸,二氧化碳是代谢废物。二氧化碳从血液里,通过肺泡表面扩散出去。扩散作用,一般来说都是从高浓度到低浓度。人呼出的气体里面二氧化碳占4-5.3%。如果空气中二氧化碳浓度是10%,显然人类目前的呼吸就不管用了,反而二氧化碳还会从空气中进体内来。体内二氧化碳要积累到目前的一倍以上才可以排出去。题主可以想象这就好像把汽车的排气管堵上了,发动机就坏了。
而氮气就无所谓了,因为氮气并不参与各细胞成分的化学过程。