Abschnitt 4 - 4 Wirkung von Kohlendioxid (CO2) auf den Menschen
Die Atmung dient nicht nur der Sauerstoffaufnahme, sondern auch der Regulation des CO2-Gehalts im Blut. Da CO2 im Blut gelöst als Kohlensäure vorkommt, spielt die Atmung eine wichtige Rolle bei der Steuerung des Säure-Basen-Haushalts. Eine gestörte Abatmung von CO2, z. B. durch Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Einatemluft, kann für den Menschen bedrohlich werden, da ein konstanter pH-Wert um 7,4 für die Lebensprozesse von entscheidender Bedeutung sind. Bereits ab einem pH-Wert unter 7,35 spricht man von einer respiratorischen Azidose, d.h. von einer Übersäuerung des Blutes durch CO2 bzw. Kohlensäure.
Mit steigender Übersäuerung werden die biochemischen Lebensprozesse empfindlich gestört und bedroht. Dies erklärt die in der Tabelle 2 dargestellten Wirkungen auf verschiedene Organsysteme und die Vergiftungserscheinungen bei hohen CO2-Konzentrationen in der Einatemluft.
Die Stoffwechselvorgänge, die in jeder Körperzelle ablaufen und der Energiegewinnung dienen, kann man als zelluläre Verbrennungsprozesse von Nährstoffen (Glucose) beschreiben. Hierbei wird Sauerstoff benötigt, welches die Zelle aus arteriellem (sauerstoffreichem) Blut bezieht. Als Produkt dieser Verbrennung entsteht Wasser und CO2. Die zelluläre Sauerstoffaufnahme und CO2-Abgabe werden auch als innere Atmung bezeichnet. Das CO2 wird von der einzelnen Zelle über das venöse Blut und den Blutkreislauf zurück zur Lunge geführt.
In den Lungenbläschen der Lunge erfolgt dann die CO2-Abgabe und die erneute Sauerstoffaufnahme (äußere Atmung). Durch Ventilation wird das CO2 dann aus den Lungenbläschen über die kleinen und großen Bronchen sowie die Luftröhre (Trachea) an die Außenluft abgegeben.
Abb. 5 Die Atemwege des Menschen und die Lungenbläschen (Alveoli)
Abb. 6
Sauerstoff(O2)- und Kohlendioxid(CO2)austausch in den Lungenbläschen
Tabelle 2
Orientierungswerte für die Wirkung von Kohlendioxid (CO2) in Abhängigkeit von der Konzentration in der Einatemluft
| CO2-Anteil in der Einatemluft | Vergiftungssymptome durch CO2 |
|---|---|
| ca. 0,5-1 Vol.-% | bei nur kurzzeitiger Einatmung generell noch keine besonderen Beeinträchtigungen der Körperfunktionen |
| ca. 2-3 Vol.-% | zunehmende Reizung des Atemzentrums mit Aktivierung der Atmung und Erhöhung der Pulsfrequenz |
| ca. 4-7 Vol.-% | Verstärkung der vorgenannten Beschwerden; zusätzlich Durchblutungsprobleme im Gehirn, Aufkommen von Schwindelgefühl, Brechreiz und Ohrensausen |
| ca. 8-10 Vol.-% | Verstärkung der vorgenannten Beschwerden bis zu Krämpfen und Bewusstlosigkeit mit kurzfristig folgendem Tod |
| über 10 Vol.-% | Tod tritt kurzfristig ein |
Quelle: (BGN; ASI 8.01)
Bereits ab 4 Vol.-% ist mit erheblichen Symptomen und ab 8 Vol.-% mit Todesgefahr zu rechnen. Diese Werte dienen der Orientierung, da die Dauer einer Exposition und die individuelle Empfindlichkeit (z. B. bei Vorerkrankungen) bei der Schwere der Vergiftungssymptome ebenfalls eine Rolle spielten.