窒素が呼吸に与える影響

窒素は大気の約4/5を占め、無色・無臭・無味で常温常圧ではほとんど不活性です。しかし、呼吸に関わるさまざまな現象に影響を与えます。本稿では、窒素が呼吸に及ぼす主な影響と、潜水や高地での実例を紹介します。

酸素の希釈

医療現場では純酸素を投与しますが、長時間の高濃度酸素は酸素中毒を招き、肺胞の崩壊や肺水腫、腎臓障害などを引き起こします。大気中に窒素が存在することで酸素濃度が適度に抑えられ、純酸素の有害性が緩和されます。

低酸素状態（低酸素症・無酸素症）

窒素濃度が上がりすぎると酸素が相対的に減少し、低酸素症や組織に酸素が全く届かない無酸素症が起こります。特に脳への酸素不足は注意散漫、記憶障害、運動協調性の低下をもたらします。

空気中の窒素濃度が高い環境に長時間いると、体は赤血球を増やして酸素運搬能力を補います。1968年メキシコシティオリンピック（標高約2,200m）では、現地選手は高地順応により好成績を残しました。現在では、アスリートが高地でトレーニングし、酸素濃度が通常の地点に戻った際に持久力や速度が向上する方法が一般的です。

窒素酔い（窒素麻酔）

窒素はほぼ不活性ですが、深海で圧縮空気を吸うダイバーは窒素も体内に取り込みます。水深約30メートル以上で窒素酔いが発生し、判断力低下や危険な行動を誘発します。酔いはアルコールやバリウムに似た軽度の陶酔感で、「深海の恍惚」や「マティーニ効果」と呼ばれます。水面に上がれば酔いは完全に解消されます。

減圧症（潜水病）

潜水中に体内に溶け込んだ窒素は、急激に圧力が下がると血液中に気泡を形成します。関節痛・筋肉痛・かゆみ・倦怠感・めまいなどが現れ、肺が詰まって咳や窒息を引き起こすこともあります。最悪の場合致命的です。減圧症（別名「ザ・バンズ」）を防ぐため、ダイバーはゆっくりと段階的に上昇し、適切な安全停泊を行います。

窒素呼吸を行う微生物