HVOR FORSVINDER RØGEN HEN?

Transkript

1 KAPITEL 4: HVOR FORSVINDER RØGEN HEN? Du har sikkert oplevet at sidde i et lokale, hvor der bliver røget. Luften kan føles helt tæt af røgtåge. I starten kan røgen ses, men efter kort tid kan den kun lugtes. Hvor er røgen forsvundet hen? Noget af røgen bliver i lokalet, mens andet bliver trukket ned i lungerne af rygeren og andre i lokalet, når de trækker vejret. Du kan i dette kapitel læse om, hvad der sker med røgen, der bliver i lokalet, og med røgen der kommer ned i lungerne og videre rundt i kroppen. Vi ser også nærmere på gassen kulilte, der er en stor del af røgen. 38

2 GÅ OP I RØG Kræftens Bekæmpelse 39

3 Kapitel 4: Ordforklaring (*) Passiv ryger: En person der ikke selv ryger, men som bliver udsat for andres tobaksrøg. Inhalere: At trække røg gennem luftvejene ned i lungerne. Massefylde: Vægten af et stof i et bestemt rumfang. Angives som g/cm 3 ved fast stof og g/liter ved gasser. Atmosfærisk luft: Den luft, som omgiver os her på jorden. Koncentration: Mængden af et stof i en blanding af andre stoffer. Jo større mængde der er af et stof i en blanding, desto mere koncentreret er blandingen. Kubikmeter: Volumen eller rumfanget af en retvinklet kasse, hvor hver side er 1 m. 1 kubikmeter = 1 m 3. Tyngdekraft: Den kraft som alle legemer (ting) trækker i hinanden med. Jorden trækker for eksempel alle ting nedad. Røg i lokalet I lokaler, hvor der ryges, indeholder luften røg fra den glødende cigaret, men også fra udåndingsluften fra rygeren. Det er de to kilder af røg, man indånder som passiv ryger*. Rygeren selv indånder derudover røgen, som dannes ved inhalering* af en cigaret. Røg består dels af gasser og dels af partikler. Det er de større partikler, der kan ses i lokalet, mens både partiklerne og gasserne kan lugtes. I det følgende kan du læse om, hvad der sker med røgen i et lokale, hvordan gasserne og partiklerne bevæger sig, og hvor de forsvinder hen. Gasser Når gasserne fra cigarettens røg kommer ud i lokalet, vil de meget hurtigt fordele sig jævnt i hele lokalet. Nogle gasser stiger til vejrs, mens andre gasser søger mod gulvet. Det er gassernes vægt eller rettere massefylden*, set i forhold til den atmosfæriske lufts* massefylde, der bestemmer, om gasserne stiger til vejrs, lægger sig ved gulvet eller forbliver fordelt jævnt i den atmosfæriske luft (figur 4.1). Atmosfærisk lufts massefylde er 1,29 g/liter (forsøg 4.1). Forskellige gasser N 2 (Nitrogen/Kvælstof) N 2 O (Dinitrogenoxid) NH 3 (Ammoniak) CH 3 CH 3 (Acetone/Propanon) (Carbondioxid/kuldioxid) (Carbonmonoxid/ Kulilte) CH 3 CH 2 Cl (Chlorethan/Vinylchlorid) C 6 H 6 (Benzen) Massefylden 1,25 g/liter 1,98 g/liter 0,77 g/liter 2,00 g/liter 1,98 g/liter 1,25 g/mol 2,20 g/liter 2,80 g/liter Figur 4.1. Massefylden for nogle af de gasser, der udvikles ved forbrændingen af tobak. Hvor længe gasserne bliver i rummet afhænger af, hvor stor luftudskiftning der er, og dermed hvor tæt rummet er (opgave 4.1). Partikler Når en ryger tænder en cigaret, vil den maximale koncentration* af partikler i lokalets luft opnås allerede efter 15 minutter. Det vil sige, at der er et maksimum for, hvor mange partikler der kan være per kubikmeter* luft. Men der kan sagtens være flere partikler end dette maksimum i lokalet. Det hænger sammen med, at partiklerne løbende bliver afsat i møbler, gulvtæpper, gardiner, loftet, vægge, og især i støv, og det betyder så, at partiklerne ikke længere kan måles i luften. 40

4 GÅ OP I RØG Kræftens Bekæmpelse Når der ikke længere ryges i lokalet, så falder koncentrationen af partikler i lokalets luft. Generelt falder koncentrationen af partikler i et lokale på grund af fire faktorer: 1. Koagulering: Partiklerne smelter sammen til større partikler. Dette gælder især de meget små partikler. 2. Diffusion: De meget små partikler bevæger sig fra områder med større koncentrationer til områder i lokalet med mindre koncentrationer (figur 4.2). Ved bevægelsen rundt i lokalet vil en del af partiklerne ramme genstande, som for eksempel møbler og støv, og blive afsat der. 3. Tyngdekraft: Partiklerne trækkes ned mod gulvet på grund af tyngdekraften*. Der vil blive trukket mest i de største partikler, som hurtigst falder ned. Opgave/forsøg Forsøg 4.1: Undersøg luftens massefylde set i forhold til gasser i tobaksrøgen. Opgave 4.1: Beregn koncentrationen af kulilte i et lokale med storrygere.? 4. Ventilation: Hvis der er ventilation i lokalet, øger det partiklernes hastighed, og dermed chancen for at de rammer noget og bliver afsat. Samtidig vil der blive tilført luft, så der sker en fortynding af partikelkoncentrationen. Tilsat røg Diffusion Figur 4.2. Diffusion af et stof (røde prikker), der tilsættes et andet stof (blå prikker). Forestil dig, at stoffet er røgpartikler (røde prikker) i et lokales luft (blå prikker). Røgen fordelt i hele lokalet Koncentrationen af partikler fra tobaksrøg i et lokale falder især på grund af ventilation og diffusion. Koagulering har derimod næsten ingen effekt, og tyngdekraftafsætningen har slet ingen effekt på de små partikler, der findes i tobaksrøgen (figur 4.3). Tobakslugt efter cigaretten er slukket Der kan stadig måles røgpartikler i luften 6 timer efter, at der er blevet røget i et lokale. Men røgen og gasserne kan lugtes i meget længere tid. Røgen kan lugtes i flere dage i et lokale, hvor der har været røget, og helt op til år efter der sidst har været røget i et lokale, hvor der er blevet røget meget. Det skyldes, at der bliver hvirvlet partikler fra støv, møbler, tapet og lignende op i luften. Samtidig fordamper stoffer fra partiklerne, hvorved de bliver til gasser og kan lugtes. 41

5 Kapitel 4: Ordforklaring (*) Molekyle: Stoffer, som indeholder flere atomer, der holdes sammen af kemiske bindinger. Toksisk/ toksin: Et giftstof, der kan medføre skader i levende organismer. Mutagen: Et stof, der kan ændre på organismers DNA (arvemasse). Membran/cellemembran: Celler er afgrænset mod deres omgivelser med en cellemembran. Ion: Et positivt eller negativt elektrisk ladet atom. Vandopløselig: Når et stof let opløses i vand. Fedtopløselig: Når et stof let opløses i fedtlignende stoffer, men ikke så let opløses i vand. Ændring i koncentration 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Tyngdekraft 5000 Tid i sekunder Figur 4.3. I figuren ses de fire afsætningsmekanismer og deres evne til at reducere koncentrationen af partikler. Afsætningsmekanismerne er tyngdekraft, koagulation, diffusion og ventilation (her en lav ventilation på 0,03 m 3 /sekund). Tyngdekraften og koagulationseffekten har ikke nogen væsentlig betydning for afsætningen. Derimod har ventilation og diffusion stor betydning for afsætningen og fjernelse af partiklerne. Røg i lokaler hvor der ikke ryges Koagulation Diffusion Ventillation Partikler er i stand til at bevæge sig mellem lokaler. Tobaksrøg er derfor i stand til at forurene lokaler, hvor der ellers ikke ryges. Partikler diffunderer mellem to lokaler med en forsinkelse, hvormed røgpartikelkoncentrationen i et ikkerygelokale først når sit maksimum noget tid efter rygningens ophør. Hvis der en åben dør imellem de to lokaler, så vil der stort set være lige mange partikler i det rum, der ryges i, og i det der ikke ryges i. Jo flere barrierer i form af døre, gulve og vægge der er, jo lavere vil koncentrationen af partikler være i det lokale, hvor der ikke ryges. Gasserne og partiklerne optages forskelligt Når du trækker vejret i et lokale, hvor der bliver røget, indeholder luften partikler og gasser fra tobaksrøgen. Rygeren selv får mest røg ned i lungerne, men passive rygere får også røg ned i lungerne. I det følgende kan du læse, hvad der sker med gasserne og partiklerne fra røgen, efter de bliver indåndet. 42

6 GÅ OP I RØG Kræftens Bekæmpelse Gasser Når gasserne indåndes og kommer ned i lungerne, er der fire forskellige forhold, der har betydning for, hvor meget af gassen der optages i lungerne, og hvor meget af gassen der kommer videre rundt i kroppen. De fire forhold er: 1. Koncentration: Koncentrationen af gas i luften har stor betydning for, hvor meget af gassen der optages i lungerne. Ved store koncentrationer af gasser i luften bliver lungernes overflade bombarderet af molekylerne* i gassen. Dermed er der større risiko for, at gassen afsættes på lungernes overflade eller, at den kommer over i væsken i lungerne, og dermed kan optages i vævet og blodet. Her kan molekylerne i gassen begynde at volde skade. Enten ved den direkte fysiske påvirkning som for eksempel ætsning eller ved en toksisk* eller mutagen* påvirkning, der ødelægger organismer på anden vis. 2. Størrelse: Jo større gasmolekylerne er, desto sværere er det for dem at komme gennem vævet eller cellernes membran*. De mindste gasmolekyler er derfor dem, vi lettest optager (figur 4.4). 3. Ladning: Hvis gasmolekylerne er elektrisk ladede (ioner*), har de sværere ved at trænge ind i blodbanerne end gasmolekyler, der ikke er ladede. 4. Vandopløselighed*: Gasser der let opløses i vand optages bedst i lungerne. Hvis gassen derimod er fedtopløselig*, er den sværere at optage. Det skyldes, at vandopløselige gasser kan opløses direkte i lungevæsken og herefter overføres til blodet. Iltrigt blod Iltfattigt O2 Figur 4.4. Her ses hvordan optagelsen af oxygen ( ) til blodbanen foregår, og hvordan der afgives kuldioxid ( ) fra blodbanen i lungernes alveoler. Kulilten () og større partikler fra røgen blokerer denne proces. Store molekyler 43

7 Kapitel 4: Ordforklaring (*) Bronkierne: Se kapitel 3, figur 3.2. Slimkirtler: En samling af celler, som udskiller slim. Ultrafine partikler: Partikler, som er mindre end 0,1µm i diameter. Alveolerne: Se kapitel 3, figur 3.2. Kulilte, carbonmonooxid, : En klar og lugtfri gas. Gassen kan forgifte eller kvæle ved indånding. Partikler Udover gasser indeholder røgen også partikler. Partiklerne er større end gasmolekylerne, og blandt andet derfor er deres vej fra lokalet ned til lungerne anderledes end gassernes. Næsehule Mundhule Svælg Luftrør Lunger Hovedbronkier Figur 4.5. Her ses et menneskes luftveje. Når vi trækker vejret starter luftens vej ved læberne og næseborene og fortsætter gennem næsehulen og mundhulen. Herfra går luftens vej til svælget og videre gennem struben, hvor den løber forbi strubelåget mellem stemmelæberne og ned i luftrøret, som deles i de to hovedbronkier. Partiklerne opfanges ned gennem luftvejene efter et bestemt mønster, der afhænger af partiklernes størrelse (se figur 4.5 for luftvejene). Større partikler opfanges i de første strittende hår i næsen, i slimlaget i næsen og i slimlaget i svælget. I luftrøret og bronkierne* bliver de lidt mindre partikler opfanget i slimlaget, som dannes af slimkirtler* i vævet i luftrøret og bronkierne. Herfra bliver partiklerne transporteret op i munden ved fimrehårenes bevægelser og videre herfra til maven, tarmene og ud via afføringen (figur 4.6). De ultrafine* partikler afsættes helt ude i de yderste dele af lungesystemet og dermed i alveolerne*. Her er luftstrømmene langsommere end i luftrøret og bronkierne, så de ultrafine partikler har tid til at blive afsat. Herfra vil partiklerne kunne blive fjernet ved hjælp af makrofager (se kapitel 3, figur 3.3). 44

8 GÅ OP I RØG Kræftens Bekæmpelse 100 Afsat i lungesystemet 80 % -afsætning Område med afsættelse i alveoler Område med afsættelse i luftrør og bronchier Område med afsættelse i næse og svælg 0 0,01 0,1 1, Partikelstørrelse (diameter,µm) Figur 4.6. På figuren kan man se, hvor røgpartiklerne bliver afsat i lungesystemets forskellige områder set i forhold til størrelsen af partiklerne. Y-aksen angiver hvor stor en andel, der bliver afsat af de pågældende partikler. Arealet over kurven angiver mængden af partikler, der bliver udåndet igen. X-aksen angiver partiklernes størrelse. De største partikler afsættes i næse og svælg. De fine og små partikler bliver afsat i luftrøret og bronkierne, mens de ultrafine og mest helbredsskadelige bliver afsat i alveolerne. Nogle af de ultrafine partikler er så små, at de kan vandre direkte fra luften i lungerne over i blodbanen uden hjælp fra makrofagerne. Man kan derfor måle de ultrafine partikler fra tobaksrøgen i rygeres og i passive rygeres blod. Ultrafine partikler kan også optages direkte i mund og svælg og vandre med nervebanerne op til hjernen. Viden om de ultrafine partikler er ret ny, og man ved endnu ikke præcist, hvilke skader partiklerne kan forårsage i blodet og i hjernen. Kulilte en væsentlig del af røgen Kulilte* () er en af de gasser, der findes mest af i tobaksrøgen. Kulilte nedsætter kondien, da kulilte blokerer for optagelsen af oxygen ( ). Du kan i dette afsnit læse om, hvordan kulilten dannes, og hvordan den påvirker rygernes kondition. Hvordan dannes kulilte? Når rygeren suger på cigaretten, tilføres der oxygen ( ). Det øger forbrændingen af tobakken. En stor del af tobakken vil forbrænde til carbondioxid ( ) og kulilte (). Hvor meget og der dannes, det afhænger af temperaturen, og hvor meget der er til stede. 45

9 Kapitel 4: Ordforklaring (*) Hæmoglobin: Et rødt stof i blodet, der binder oxygen og transporterer det ud til kroppens celler. Celle: Den mindste enhed af liv. Populært sagt kan man kalde celler de byggeklodser, som planter, dyr og mennesker er bygget af. Jo mere der er til stede ved forbrændingen, jo mindre dannes der. Men samtidig har øget temperatur den modsatte effekt. Når temperaturen overstiger 500 o C, dannes der mere og mindre. Denne balance kan beskrives ved nedenstående kemiske ligevægt: 2 (g) + (g) 2 (g) + energi (varme) Hvis tilførslen af øges, så vil ligevægten mellem og forskydes mod højre, så der dannes mere. Samtidig vil en højere temperatur forskyde ligevægten mod venstre, så der dannes mere. Temperaturen i cigaretgløden ( o C) ligger i det område, hvor der dannes meget (figur 4.7). EPO: Et hormon, som fremmer dannelsen af røde blodlegemer. Inden for visse sportsgrene anvendes epo, så sportsudøverne får en bedre iltoptagelsen. Grænseværdi: Er en værdi for, hvor meget der højst må være af for eksempel giftige stoffer i et lokale. Ppm (parts per million): Måleenhed, der angiver andele pr. million. Det er et mål, man bruger for koncentrationen af et stof. Volumen % Glødezonens normale temperaturområde Figur 4.7. Her illustreres ligevægten mellem dannelse af kulilte () og kuldioxid ( ) i forhold til temperaturen. Ud af x-aksen aflæses temperatur, og ud af y-aksen aflæses volumenprocenten af og t( C) En rygers kondi Kondition er i høj grad afhængig af kroppens evne til at forsyne muskelcellerne med oxygen. Oxygen ( ) er nemlig nødvendig for, at musklerne kan forbrænde energistoffer, såsom kulhydrater og fedt, så de bliver til energi. Oxygen, der er optaget gennem lungerne, bliver transporteret rundt i kroppen bundet til blodets hæmoglobin*. Oxygen afleveres til kroppens celler*, så de kan gennemføre deres forbrænding af energistoffer og dermed danne energi. Jo mere oxygen der kan komme rundt til kroppens celler, jo bedre kan ens kondi blive. Når man ryger og dermed indånder kulilte (), så binder kulilten sig til blodets hæmoglobin og blokerer derfor for oxygens optagelse. Kulilte binder sig 210 gange bedre end oxygen til blodets hæmoglobin (forsøg 4.2). Hvis man ryger 30 cigaretter om dagen, kan det resultere i, at 10 % af hæmoglobinet er optaget af kulilte, og ens kondi er blevet nedsat med det tilsvarende. Det svarer til, at en cykelrytter, der er ryger, kan øge sin gennemsnitshastighed fra 30 km/t til

10 GÅ OP I RØG Kræftens Bekæmpelse km/t, hvis han eller hun stopper med at ryge. Den forbedring af præstationen svarer til den forbedring, der ses hos cykelryttere, som tager EPO*. EPO hæver nemlig blodets normale mængde af hæmoglobin. Kulilte i udåndingsluften Udåndingsluften fra rygere indeholder kulilte (). Kulilte bliver kun langsomt udskilt fra kroppen, fordi det sidder så godt fast på hæmoglobin (forsøg 4.3). Derfor kan man let måle kulilte i en rygers udåndingsluft, selv efter at vedkommende ikke har røget i flere timer. Kulilte kan faktisk måles i op til et døgn efter, at den sidste cigaret er røget. I udåndingsluften hos storrygere kan man måle koncentrationer af kulilte, der er større end den hygiejniske grænseværdi* på 25 ppm*. Det vil sige, at storrygere udånder luft med en højere koncentration af kulilte, end der er lovligt at have i luften på en arbejdsplads. Opgave/forsøg Forsøg 4.2. Kulilte i blodet. Forsøg 4.3: Beregn kulilte i udåndingsluften hos rygere og ikkerygere.? 47