陳衛(wèi)東

問題：從人體肺中呼出的氣體中，氧氣濃度高還是二氧化碳濃度高？

對于這個(gè)問題，很多學(xué)生爭論不休，有人認(rèn)為是二氧化碳濃度高，有人甚至認(rèn)為沒有氧氣，有人則認(rèn)為是氧氣濃度高.

要回答這個(gè)問題，首先要了解人體內(nèi)各個(gè)部分的氣體交換狀況.人體的氣體交換主要發(fā)生在兩個(gè)部位，肺泡處和組織細(xì)胞處，如圖1所示.

吸入肺部的氣體中，氮?dú)獗壤罡撸?8%，而氧氣約占21%，二氧化碳只占0.032%，水蒸氣0.5%.

肺泡內(nèi)的氣體交換形式如圖2所示，其形式是靜脈血中二氧化碳迅速擴(kuò)散進(jìn)入肺泡，而肺泡中的氧氣迅速擴(kuò)散進(jìn)入血液.氧氣和二氧化碳為什么能夠按照上述方式快速擴(kuò)散呢？肺泡與血液中的氣體交換是通過擴(kuò)散作用來完成的，既然靠擴(kuò)散作用來進(jìn)行氣體交換，那么，交換雙方就要存在著分壓差.肺部肺泡氣與肺部靜脈血之間的氣體分壓差如表1.

決定氣體擴(kuò)散方向和影響氣體擴(kuò)散速度的首要因素是分壓梯度.呼吸膜兩側(cè)的氣體分壓差越大，氣體擴(kuò)散速度就越快.原來，在肺內(nèi)，肺泡氣的氧分壓高于肺毛細(xì)血管中的靜脈血氧分壓，分壓差約為63mmHg，故氧從肺泡擴(kuò)散進(jìn)入靜脈血；靜脈血的二氧化碳分壓則高于肺泡氣的二氧化碳分壓，分壓差約為6mmHg，故二氧化碳從靜脈血擴(kuò)散入肺泡.

由于分壓差比較大，因此在很短時(shí)間內(nèi)，血液中的氧和二氧化碳分壓即可與肺泡氣達(dá)到平衡，靜脈血變成動(dòng)脈血.

圖3血液在肺部由靜脈血轉(zhuǎn)換成動(dòng)脈血后，流回心臟，再由心臟輸送到全身各處，當(dāng)血液經(jīng)主動(dòng)脈和各級動(dòng)脈后到達(dá)全身各處毛細(xì)血管，才能與組織細(xì)胞發(fā)生氣體交換.其形式如圖3所示.從圖中可以看出，毛細(xì)血管中的血液與組織細(xì)胞之間也不能直接發(fā)生氣體交換，還需要通過組織液.也就是說血液中的氧氣需要通過血液→毛細(xì)血管壁→組織液→細(xì)胞膜→細(xì)胞內(nèi)途徑才能進(jìn)入細(xì)胞，而細(xì)胞中的二氧化碳則需要通過與上述過程相反的途徑才能進(jìn)入血液.而這樣的兩個(gè)過程的氧氣和二氧化碳也是通過分壓差來擴(kuò)散完成的.動(dòng)脈血、靜脈血及組織處的分壓差如表2.

在組織內(nèi)，毛細(xì)血管起始端中動(dòng)脈血的氧分壓高于組織液氧分壓，故氧由血液擴(kuò)散入組織液；組織液二氧化碳分壓高于動(dòng)脈血二氧化碳分壓，故二氧化碳從組織液擴(kuò)散入血.血液通過毛細(xì)血管的時(shí)間較長，氣體交換也很迅速，通過氣體交換，動(dòng)脈血即變成靜脈血.

從上述分析可知，無論是肺部還是組織細(xì)胞處的氣體交換都是由于分壓差通過氣體擴(kuò)散作用來完成的，只要擴(kuò)散的兩邊氣體分壓差平衡了，氣體的擴(kuò)散趨勢也就停止了，因此肺泡中氧氣不可能全部進(jìn)入血液，血液中的氧氣也不可能全部進(jìn)入組織細(xì)胞；同樣細(xì)胞中的二氧化碳不可能全部進(jìn)入血液，血液中的二氧化碳也不可能全部進(jìn)入肺泡.由于人體內(nèi)并不利用氮?dú)猓彝ㄟ^呼吸系統(tǒng)還可以排出一部分水，因此呼出的氣體中，氮?dú)?4%，氧氣16%，水蒸氣6%，二氧化碳4%.

（收稿日期：2016-08-23）