Is kooldioxide giftig?

Je weet waarschijnlijk dat koolstofdioxide een gas is dat aanwezig is in de lucht die je inademt. Planten "ademen" het om glucose te maken. Je ademt koolstofdioxidegas uit als bijproduct van de ademhaling. Koolstofdioxide in de atmosfeer is een van de broeikasgassen. Je vindt het toegevoegd aan frisdrank, dat van nature voorkomt in bier, en in zijn vaste vorm als droog ijs. Denk je dat koolstofdioxide op basis van wat je weet giftig is of niet giftig of ergens daartussenin?

Je hebt koolstofdioxide nodig om te leven

Gewoonlijk is koolstofdioxide niet giftig. Het diffundeert vanuit uw cellen naar uw bloedbaan en vandaar via uw longen, maar het is altijd aanwezig in uw lichaam.

Koolstofdioxide dient belangrijke fysiologische functies. Naarmate het niveau in de bloedbaan stijgt, stimuleert het de impuls om te ademen. Als de snelheid van ademen niet voldoende is om het optimale niveau van CO te handhaven₂, het ademhalingscentrum reageert door de ademhalingssnelheid te verhogen. Lage zuurstofniveaus daarentegen wel niet stimuleer verhoogde snelheid of diepte van ademhaling.

Koolstofdioxide is essentieel voor de hemoglobinefunctie. Kooldioxide en zuurstof binden op verschillende plaatsen op het hemoglobinemolecuul, maar de binding van CO2 verandert de conformatie van hemoglobine. Het Haldane-effect treedt op wanneer binding van kooldioxide de hoeveelheid zuurstof vermindert die wordt gebonden voor een bepaalde partiële druk van het gas. Het Bohr-effect treedt op bij stijgende CO₂ gedeeltelijke druk of verlaagde pH zorgt ervoor dat hemoglobine zuurstof naar weefsels afvoert.

Hoewel koolstofdioxide een gas in de longen is, bestaat het in andere vormen in het bloed. Het enzym koolzuuranhydrase zet ongeveer 70% tot 80% koolstofdioxide om in bicarbonaationen, HCO₃^-. Tussen 5% en 10% koolstofdioxide is een opgelost gas in plasma. Nog eens 5% tot 10% is gebonden aan hemoglobine als carbaminoverbindingen in rode bloedcellen. De exacte hoeveelheid kooldioxide varieert afhankelijk van of het bloed arterieel (zuurstofrijk) of veneus (zuurstofarm) is.

Te veel kooldioxide is giftig

Als u echter hoge concentraties kooldioxide inademt of lucht opnieuw inademt (zoals uit een plastic zak of tent), loopt u mogelijk het risico op intoxicatie met kooldioxide of zelfs kooldioxidevergiftiging. Kooldioxide-intoxicatie en koolstofdioxidevergiftiging zijn onafhankelijk van de zuurstofconcentratie, dus u hebt mogelijk voldoende zuurstof aanwezig om het leven te ondersteunen, maar toch nog steeds last van de effecten van een stijgende concentratie kooldioxide in uw bloed en weefsels.

De toestand van overmatige concentratie kooldioxide in het bloed wordt hypercapnia of hypercarbia genoemd. Symptomen van kooldioxide-toxiciteit zijn onder meer hoge bloeddruk, rode huid, hoofdpijn en spiertrekkingen. Op hogere niveaus kunt u paniek, onregelmatige hartslag, hallucinaties, overgegeven en mogelijk bewusteloosheid of zelfs de dood ervaren.

Er zijn verschillende mogelijke oorzaken van hypercapnie. Het kan het gevolg zijn van hypoventilatie, verminderd bewustzijn, longziekte, opnieuw inademen van lucht of blootstelling aan een omgeving met veel CO₂ (bijvoorbeeld in de buurt van een vulkaan of geothermische ventilatie of onder op sommige werkplekken). Het kan ook optreden wanneer extra zuurstof wordt toegediend aan een persoon met slaapapneu.

De diagnose hypercapnie wordt gesteld door het meten van de koolstofdioxidegasdruk of pH in het bloed. Een bloedgasconcentratie van meer dan 45 mmHg kooldioxide in combinatie met een lage serum-pH duidt op hypercarbia.

Leuke weetjes

• De gemiddelde volwassen mens produceert per dag ongeveer 1 kg kooldioxide. Met andere woorden, een persoon geeft elke dag ongeveer 290 g (0,63 lbs) koolstof af.
• Te snel ademen verlaagt het koolstofdioxidegehalte en veroorzaakt hyperventilatie. Hyperventilatie kan op zijn beurt leiden tot respiratoire alkalose. In tegenstelling, te oppervlakkig of langzaam ademen veroorzaakt uiteindelijk hypoventilatie en respiratoire acidose.
• Je kunt je adem langer vasthouden na hyperventileren dan ervoor. Hyperventilatie verlaagt de koolstofdioxideconcentratie van arterieel bloed zonder een significante invloed te hebben op het zuurstofgehalte in het bloed. De ademhalingsaandrijving neemt af, waardoor de drang om te ademen wordt verminderd. Dit houdt echter een risico in, omdat het mogelijk is om het bewustzijn te verliezen voordat je een overweldigende drang voelt om te ademen.

bronnen

• Glatte Jr H. A .; Motsay G. J .; Welch B. E. (1967). "Kooldioxide-tolerantiestudies". Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report. SAM-TR-67-77.
• Lambertsen, C. J. (1971). "Kooldioxide-tolerantie en toxiciteit". Environmental Biomedical Stress Data Center, Institute for Environmental Medicine, University of Pennsylvania Medical Center. IFEM. Philadelphia, PA. Rapport nr. 2-71.