為什麼二氧化碳濃度 10% 人就會死，空氣中氮氣濃度達 78% 人也能生存？

01-06

高分答案都不對。錯誤原因很簡單，不知道二氧化碳的生理功能和呼吸病理生理學。

第一，二氧化碳通過肺泡氣體交換，極易溶於血漿，而人體攜帶二氧化碳主要是通過與緩衝體系成碳酸氫鹽與紅細胞中的血紅蛋白結合，二者構成所謂血二氧化碳分壓PCO2來源。

第二，高大氣二氧化碳分壓，造成肺泡高二氧化碳分壓，抑制肺泡及組織氣體交換，進而造成靜脈和動脈血高二氧化碳分壓，體內二氧化碳瀦留，高分壓的二氧化碳可穿透腦脊液屏障，抑制延髓呼吸心跳中樞，心臟及呼吸驟停，臨床死亡，構成所謂二氧化碳麻醉。

氮氣不易溶於血漿，不溶於血紅蛋白，無氮分壓，氮氣在人體以遊離氣體存在，唯一可能造成降壓病氣體栓塞。

別人是在很認真的問問題，抖機靈的撤了吧。

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其他的答主提到了分壓，我之前只是在試圖通俗易懂地講解一下原因，今天有時間就解釋一下分壓吧。

大氣壓約等於760毫米汞柱，大氣中大約80%氮氣20%氧氣，因此可以理解為氮氣有608毫米汞柱，氧氣有152毫米汞柱。

此時可以說氧氣的分壓約為152毫米汞柱也就是20kPa。

這個分壓是大於體內氧氣的，因此氧氣能夠進來然後被血紅蛋白捉住。

二氧化碳體內的分壓則大於外界，在pH高一些的肺部扔出來然後出去了，此時外部分壓高於內部，二氧化碳相反倒灌，直接進入肺部降低Ph然後二氧化碳越積越多了。

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問了一下我老師，表示除了底下的缺氧以外還有一種可能，那就是碳酸5.6的pH會直接讓酶失活，然後機體不工作了，就死了。

——————————————————原答案

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首先需要知道氮氣不溶於水，因此和你的肺內血液不產生作用，沒啥影響（如果說太多了導致的氧氣不足不算的話）

接著二氧化碳溶於血液後形成了碳酸，酸性，降低了血液pH。

血紅蛋白在肺部帶走氧氣在組織釋放，在組織再帶走二氧化碳在肺部釋放，但是有想過為什麼這麼準確嗎？

這是血紅蛋白飽和度和pH的圖像

組織處的二氧化碳含量比較高，pH偏低，因此與氧氣的結合能力降低，釋放氧氣，此時與二氧化碳的結合能力增強，抓住血液中的二氧化碳。

而在肺部的pH比組織高，血紅蛋白傾向於扔掉二氧化碳抓住氧氣，此時就能完成一整個循環啦！

接著來看題，二氧化碳濃度過高，這會影響血液pH，肺部的也傾向於抓二氧化碳扔氧氣了，那麼身體內就會惡性循環二氧化碳越來越多，氧氣則不足，最終缺氧而死。

這個和二氧化碳的擴散作用有關係。人體進行有氧呼吸，二氧化碳是代謝廢物。二氧化碳從血液里，通過肺泡表面擴散出去。擴散作用，一般來說都是從高濃度到低濃度。人呼出的氣體裡面二氧化碳佔4-5.3%。如果空氣中二氧化碳濃度是10%，顯然人類目前的呼吸就不管用了，反而二氧化碳還會從空氣中進體內來。體內二氧化碳要積累到目前的一倍以上才可以排出去。題主可以想像這就好像把汽車的排氣管堵上了，發動機就壞了。

而氮氣就無所謂了，因為氮氣並不參與各細胞成分的化學過程。

呼吸的重要作用有兩個，吸收氧氣和排出二氧化碳。

二氧化碳是人體的主要代謝產物，溶解於水，在血液中分壓大約40毫米汞柱，40/760在肺部析出占呼出氣體體積大約5%。除了作為代謝產物，它還是二氧化碳-碳酸氫根緩衝系統的重要元素，這個緩衝系統對維持血液酸鹼度起到至關重要的作用。

由於二氧化碳可以通過呼吸排出，在血液酸性急性上升的時候，自主神經系統的生理調控會使心跳加速、血壓升高以及呼吸頻率增加，這可以加速二氧化碳的呼出從而使血液鹼性上升。

這在正常大氣中是正常的生理negative feedback，在空氣中二氧化碳含量低的情況下氣體交換可以有效析出二氧化碳。但是在二氧化碳高濃度的環境中則成為了惡性的positive feedback，本來加速循環和呼吸排出二氧化碳的機能被激活，卻導致了二氧化碳的吸收，反而使血液中的二氧化碳濃度進一步快速升高，進一步增加了血液的酸性，越演越烈根本停不下來。

生理酸性決定了各種生理結構和功能的穩定，例如維持蛋白質的結構、酶的活性、氫和碳酸氫離子交換功能等。的在血液酸性極度上升的情況下，一切弱鹼性下的平衡都會被打破，組織受損神經電功能紊亂分分鐘要命。

氮氣對於人的代謝反應來說是比較惰性的，並不會參與到生理反應中來，可以理解為一種惰性的「載氣」。其含量雖高但是影響有限。而二氧化碳就不同了，其作為有氧呼吸的終產物，濃度變化對於代謝水平影響較大，並且會作為信號分子對神經中樞造成影響。例如高濃度的二氧化碳會影響呼吸中樞活性完成缺氧。

高票答案不是不對就是大部分人看不懂（太專業）

我簡單總結下說點人話吧：

1、二氧化碳溶於血液，而氮氣不能，這是前提；

2、空氣中二氧化碳濃度低時，血液中二氧化碳可以順利排入空氣中（別管怎麼排了）；而空氣中如果二氧化碳濃度高於一定值時，血液中的二氧化碳就無法排到空氣中（濃度低方無法向濃度搞方滲透，說的夠通俗吧）

當然有影響只是個劑量問題。氮濃度高也會中毒。氮不參與各細胞成分的化學過程，但它在血液中的分壓達到一定的高度，就會產生麻醉作用。如人體潛水到50一120米深度時，呼吸氣體的氮分壓可升高到5—10個大氣壓，則高壓氮將產生麻醉作用，稱為氮麻醉。高壓氮可大量溶解於脂肪成份和神經中，引起神經纖維的傳導和中樞突觸傳遞受阻，神經元的興奮性不能正常發生，使人體各種機能減弱，處於抑制狀態，嚴重者可引起死亡。人或高等動物在高分壓氮的作用下，神經系統可出現一系列的功能異常，類似酒醉表現，稱為氮麻醉。氮麻醉的發展，可以先是興奮，然後產生智力遲鈍、頭昏、記憶力減退，嚴重影響醫護人員的搶救治療工作。

正常情況下，當吸入氣中二氧化碳濃度增加時，肺泡氣的二氧化碳分壓升高，動脈血二氧化碳分壓也隨之升高，這會刺激化學感受器，使呼吸加深加快，肺通氣量增加。可見CO2在呼吸調節中起重要作用。

動脈血二氧化碳分壓在一定範圍內升高，可以加強對呼吸的刺激作用。

但超過一定限度則有呼吸中樞的抑制和麻醉效應。

氧氣是劇毒的，大部分金屬都能被氧氣腐蝕。二氧化碳到是很溫柔的氣體。

很早很早以前，溫柔的二氧化碳遍布全球，植物繁茂。後來劇毒氧氣越來越多，怎麼辦呢？動物出現了，負責吸收氧氣。這東西畢竟劇毒啊，所以呼吸氧氣越快的動物壽命越短。大部分動物的壽命不能和植物（喬木）比啊。

有的動物不能忍受78%的氮氣，早就死絕啦。

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有很大的胡說的成分，不要當做考試答案用。

對氧氣太濃會有什麼問題這件事，可以參考「呼吸性鹼中毒」。

這和兩者的化學性質有直接關係。

二氧化碳（CO2)，是兩個氧原子夾著一個碳原子。由於質子數不同，氧原子和碳原子對於電子的吸引能力有區別，氧的electronegativity（電負性？評價吸引電子能力的指標）是3.44Paulings，碳是2.55，他們的electronegativity difference（電負差異？）是0.89，那麼他們之間形成的鍵，肯定是氧原子帶partially negative（部分負電？），碳原子帶partially negative（部分正電？）。

雖然整個二氧化碳是非極性的，但這種electronegativity difference，就會導致二氧化碳相對容易和其他物質反應，比如水，我們知道水也是由兩種不同元素組成的。同樣也有電性分配不均的問題，水中氧帶負電多一點，氫帶正電多一點。這個時候二氧化碳里的碳，在碰撞中就容易被水中的氧吸引，二氧化碳中的氧，容易被水中的氫吸引。

然後形成碳酸，注意黑色的碳原子和三個紅色的氧原子結合，右邊的那個氧就是原來水中的氧。

反觀氮氣（N2），是兩個完全相同的氮原子形成三個共價鍵，兩邊是平均分配的，整個分子是完全線性的，並不會出現一個氮原子稍微多一點負電，一個氮原子稍微多一點正電的情況。它們的electronegativity difference是0，對外幾乎不顯電性。而且它的外層軌道大多是half filled（半滿的？），根據hund"s rule，3個電子分別佔據了三個2p軌道，只有個s軌道是滿的，這樣他們之間又沒有spin-pair repulsion（自旋對排斥？）。對比氧原子，其中一個p軌道上有兩個電子，這兩個自旋方向不同的電子有排斥，相對容易跑掉。所以氮氣對外沒有electronegativity difference，對內沒有spin-pair repusion，自然就很難在沒有催化劑常溫常壓的情況下和包括水在內的大多數物質發生反應。氮氣濃度高一點也就沒什麼關係了。

呼吸是一個動態平衡的過程，即使二氧化碳達到10%，只要呼吸作用還在進行，體內二氧化碳分壓也會相應上升到高於外界，假以幾十萬年進化，還是能排出去的。為什麼說是幾十萬年，因為二氧化碳還參與體液酸鹼平衡，酸中毒是會死的，呼吸頻率的調節也會受到干擾。得花幾十萬年把呼吸調節點和酸鹼平衡點調過來。

二疊紀發生過一次氧氣、二氧化碳濃度大改變，90%的物種滅絕。

氮氣分壓過高也會引起疾病，常見的有氮麻醉，很像酒精中毒的癥狀。

但這個是潛水的職業病，一般水下作業人員易發，所以上浮時要逐步減壓。

相信有過潛水經歷的都知道吧。

答主在三亞潛水過，大概十幾米，還沒有這種影響，然而教練還是很細緻的講了講。

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二氧化碳的中毒機理在兩個方面吧

1.麻醉效應。少量的二氧化碳能作為信號分子刺激呼吸中樞，而過量的反而會抑制呼吸中樞，導致缺氧而死。(很像硫化氫，少量的有臭味，而高濃度的是無味的。或者說，人已經無法感覺到味道了。)

2.酸鹼失調。二氧化碳溶於血液生成的碳酸成酸性，內環境的緩衝物質消耗完之後，大量的二氧化碳使pH下降，大多數的酶活性下降(胃蛋白酶這種不怕)，於是人就掛了。

答主只是一位高中生，有錯還請不吝賜教。

二氧化碳能和血紅蛋白結合

想補充一點，絕大部分生物的存在在於適應了現在的空氣中各物質的含量，氧氣21% 氮氣78% 二氧化碳不足0.1% 。10%的二氧化碳含量人會死，88%氮氣含量，人一樣會死。千萬不要以為氮氣78%沒危險就小看它，每年死在氮氣手上的人並不少，氮氣並不是如有些答案所說是無所謂的東西。

本末倒置了，是因為在二氧化碳不到10%，氮氣78%這個環境只能進化出適應這個環境的生物。

因為受不了氮氣的生物壓根就沒機會進化出來

簡單來說，氮氣和二氧化碳化學性質不同。

因為氮氣僅僅是一種穩定的，不與人體呼吸過程發生反應的氣體，不參與血液循環。

而人的血液循環的功能，不僅包括把呼吸得來的氧氣提供給各個器官，也包括把各個器官氧化反應生成的二氧化碳運輸到肺臟從而排放到體外。

氮氣不會參與這個循環。但是二氧化碳會溶解到血液里，並參與這個循環。如果吸入過多自然會導致體內血液攜帶的二氧化碳過多，身體排放二氧化碳的壓力就會加大。

很簡單，兩句話

1. CO2可以和O2競爭血紅蛋白導致血液無法有效運氧而N2不可以

2. 同等濃度下，CO2的結合血紅蛋白能力是O2的210倍

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更正一下，仔細想了想，第二條具體數值可能很難計算，應該是大於千倍以上

對氮氣敏感的物種在地球環境沒有競爭力，就算出現過也迅速被選擇掉了。

因為氮氣很穩定，很難參與生化反應。

當然，不適應歷史上大氣組成變化的動物，都死了。