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, van nature voorkomend in bier, en in vaste vorm als droogijs. Op basis van wat je weet, denk je dat koolstofdioxide giftig is of niet giftig of ergens daar tussenin?

Gewoonlijk is kooldioxide dat wel niet giftig. Het diffundeert van je cellen in je bloedbaan en van daaruit via je longen, maar het is altijd in je hele lichaam aanwezig.

Kooldioxide heeft belangrijke fysiologische functies. Naarmate het niveau in de bloedbaan stijgt, stimuleert het de impuls om te ademen. Als de ademhalingssnelheid niet voldoende is om het optimale CO-niveau te behouden₂reageert het ademhalingscentrum door de ademhalingssnelheid te verhogen. Lage zuurstofniveaus daarentegen niet stimuleer verhoogde snelheid of diepte van ademhaling.

Kooldioxide is essentieel voor de hemoglobinefunctie. Kooldioxide en zuurstof binden zich op verschillende plaatsen op het hemoglobinemolecuul, maar de binding van CO2 verandert de conformatie van hemoglobine. Het Haldane-effect treedt op wanneer de binding van koolstofdioxide de hoeveelheid zuurstof vermindert die gebonden is aan een bepaalde partiële druk van het gas. Het Bohr-effect treedt op wanneer de CO stijgt₂ partiële druk of verlaagde pH zorgt ervoor dat hemoglobine zuurstof naar weefsels afvoert.

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

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

De toestand van overmatige kooldioxideconcentratie in het bloed wordt hypercapnie of hypercarbia genoemd. Symptomen van kooldioxidetoxiciteit zijn onder meer hoge bloeddruk, een rode huid, hoofdpijn en spiertrekkingen. Op hogere niveaus kun je paniek, onregelmatige hartslag, hallucinaties, braken en mogelijk bewusteloosheid of zelfs de dood ervaren.

Er zijn verschillende mogelijkheden oorzaken van hypercapnie. Het kan het gevolg zijn van hypoventilatie, verminderd bewustzijn, longziekte, opnieuw ademen van lucht of blootstelling aan een omgeving met veel CO₂ (bijv. in de buurt van een vulkaan of geothermische ventilatieopening of eronder op sommige werkplekken). Het kan ook voorkomen wanneer extra zuurstof wordt toegediend aan een persoon met slaapapneu.

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

• De gemiddelde volwassen mens produceert ongeveer 1 kg (2,3 lbs) kooldioxide per dag. Met andere woorden, een persoon geeft elke dag ongeveer 290 g (0,63 lbs) koolstof vrij.
• Te snel ademen verlaagt het kooldioxidegehalte en veroorzaakt hyperventilatie. Hyperventilatie kan op zijn beurt leiden tot respiratoire alkalose. Daarentegen veroorzaakt te ondiep of langzaam ademen uiteindelijk hypoventilatie en respiratoire acidose.
• Na hyperventileren kunt u uw adem langer inhouden dan ervoor. Hyperventilatie verlaagt de kooldioxideconcentratie 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 brengt echter een risico met zich mee, omdat het mogelijk is om het bewustzijn te verliezen voordat u een overweldigende drang om te ademen voelt.

• Glatte Jr H. EEN.; Motsay G. J.; Welch B. E. (1967). "Kooldioxidetolerantiestudies". 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.