Текст книги "Поговорим о дыхании. Дар, который мы не ценим"

Глава 3. В воздухе что-то носится. Что мы вдыхаем

Жарким днем в канун Рождества я стояла на деревянном помосте, выступающем в озеро Клифтон. Сюда меня привел друг, чтобы показать тромболиты: уходящую в бесконечность череду безупречно отшлифованных округлых камней под колышущейся голубизной мелких прибрежных вод. Я прочла надпись на щите: «Миллионы лет назад предки этих тромболитов производили кислород, необходимый для жизни на суше». И, будто в многократном увеличении, моим глазам предстала целостная картина. Без кислорода не было бы ни этих вышагивающих между тромболитами цапель, ни шуршащих в прибрежной траве поссумов, ни гуляющего со своим лабрадором мужчины, который поприветствовал нас на пути к мосткам. Даже лесу, по которому мы шли к озеру, нужен кислород. Но раньше я никогда не задумывалась, откуда он появился на Земле. Кислород – это часть газовой смеси, которую мы зовем воздухом. Дышать им так естественно для любого здорового человека. Вдох – первое, что мы делаем в жизни, выдох – последнее. Между ними пролегают примерно шестьсот пятьдесят миллионов дыхательных движений – наши постоянные спутники. Мы можем одним махом преодолеть два лестничных пролета, можем позвать собаку, загрузить ящик минералки в багажник, спеть ребенку колыбельную, просто заснуть на диване. И всё это дыхание проделывает вместе с нами. По крайней мере, пока не испустим дух.

Воздух нам жизненно необходим. Обычно его, без цвета и запаха, мы не замечаем и чувствуем лишь тогда, когда дуем на ранку или когда порыв ветра треплет полы пальто. Его часто упоминают в идиоматических выражениях на разных языках: кто-то «необходим как воздух», а кто-то «ветреный человек», что-то «брошено на ветер», а что-то «носится в воздухе». Ценность воздуха особенно чувствуется, когда мы покидаем привычную среду обитания: например, ныряем на глубину, поднимаемся высоко в горы или выходим в космос. Тут нам приходится брать с собой воздух как защитный пузырь. Однако и в обычной обстановке дышать бывает невыносимо: автомобили, электростанции, фабрики, некоторые виды сельского хозяйства и обогрева выбрасывают в атмосферу мельчайшие твердые частицы: продукты износа дорожного покрытия, сажу, пыль. Частицы настолько микроскопичны, что не видимы глазу, однако превращают то, чем мы дышим, в ядовитую взвесь. От этого, к примеру, в Германии ежегодно умирают преждевременно десятки тысяч человек. Вдыхающий тонкую пыль не только подвергается риску гипертонии, инсульта или инфаркта, но и предрасположен к развитию ранней деменции.

Был ли это homo erectus[11]11
  Homo erectus (лат.) – человек прямоходящий.


[Закрыть], подавившийся куском высушенной рыбы и заметивший, что без воздуха никак? Или двое неандертальцев, тискающих друг друга, несмотря на насморк? Знание того, что человеку необходимо дышать, чтобы жить, – старо, как само человечество. «Дыхание жизни» – понятие, связующее множество культур. Еще за три тысячи лет до появления христианства возник шумерский миф о создании богини Ашнан и ее брата Лахара[12]12
  Ашнан и Лахар – шумерские боги скота и зерна.


[Закрыть] для обеспечения едой и питьем других богов. Но те постоянно пьянствовали и отлынивали от своих обязанностей, и тогда им в поддержку был сотворен человек. А «ради блага в их чистых овчарнях» человеку даровано дыхание. В Египте Изида, одно из древнейших божеств, обращала к больному «слова магической силы, и рот ее был наполнен дыханием жизни». Озирис, извечный спутник Изиды, равным образом оживлял ее дыханием «рот в рот» – как сказочную Спящую красавицу – и однажды так успешно, что богиня забеременела и вскоре родила малышку Гора. Между 1500 и 1000 годами до н. э. была составлена «Ригведа» – одно из самых значительных священных писаний индуизма. В его гимнах упоминается «Даритель жизненно необходимого дыхания». Индийская йога связывает во едино духовное начало и медицину. Впервые в «Йога-сутре», автором которой традиционно считается ученый Патанджали, живший в I веке до н. э., собраны руководства, направляющие сторонников этого учения в практике освобождения от мирских привязанностей и освобождения духа. Инструментом для этого служит дыхание. Оно так важно, что в «Упанишадах», философских трактатах двухтысячелетней давности, приводятся данные нормальной частоты дыхания: 22 636 дыхательных движений в сутки – фактически первый физиологический замер. Австралийские аборигены в штате Квинсленд связывают дыхание с духом вау-вау живущим в теле до самой смерти. В Индонезии власть умирающего вождя племени переходит к тому из его сыновей, кто поймает ртом последний вздох отца. В «Хуанди ней-цзин»[13]13
  黄帝内经 (кит.) — «Трактат Желтого императора о внутреннем».


[Закрыть], китайском медицинском трактате, которому свыше 2200 лет, мир создан несколькими вдохами: «небесное дыхание сотворило Землю, дыхание Земли сотворило человека, и дыхание оживило его печень». Очередь легких подходит позже. Но «ци» – это энергия, лежащая в основе всего сущего: пар, дыхание, атмосфера, воздух; она ни материальна, ни нематериальна. Понятие «ци» имеет столько дефиниций, что в «Новом китайско-немецком словаре» его словарная статья занимает аж две страницы.

Греческий философ Анаксимен (585–525 гг. до н. э.) считал, что воздух – первичная материя, из которой возникло всё. Также в античности на эту роль претендовали вода и огонь. Решением дилеммы стало учение о четырех элементах философа Эмпедокла (495–444 гг. до н. э.). Согласно ему, всё сущее состоит из четырех стихий: воздуха, огня, земли и воды. Точка зрения, которая продержалась на удивление долго и обладала влиянием в разных сферах, не исключая и медицину. Лишь в XVII веке распрощались с идеей, что воздух является элементом. Сегодня мы знаем: воздух – это материя. Смесь газов, частицы которого беспрестанно движутся со скоростью около четырехсот метров в секунду и тем не менее держатся на довольно большом расстоянии друг от друга. Проще говоря, у них много воздуха. Так что наша ассоциация воздуха со свободой не так уж и неверна. Иногда частицы всё-таки случайно сталкиваются и отскакивают, как электромобильчики на картинге. И чем чаще происходят столкновения, тем выше атмосферное давление.

Вдыхаемый нами воздух более чем на три четверти состоит из азота (N) и примерно на пятую часть из кислорода (O₂). Около одного процента составляют аргон (Ar) и следы других инертных газов. Окись углерода (CO), диоксид серы (SO₂) или оксид азота (NO) свидетельствуют о загрязнении воздуха, будь тому причиной дизельный двигатель, горящий в камине брикет или ТЭЦ. Однако, если у нас «скребет в горле», виноваты не они. Это неприятное ощущение возникает, когда в воздухе недостаточно водяного пара. Влажность менее двадцати процентов вызывает проблемы. Комфортной для нас является влажность от сорока до шестидесяти процентов. При влажности воздуха свыше этого большинство начинает сильно потеть. В воздухе, которым мы дышим, присутствуют аэрозоли, смеси газов, жидкие и твердые частицы, а также органические вещества: пыльца, водоросли, споры грибов, вирусы. Неорганические соединения испаряются морями и океанами, извергаются вулканами, выбрасываются трущимися об асфальт автомобильными покрышками. И всё это мы втягиваем в легкие ради малой толики кислорода, – как если бы, желая лишь изюминку, съедали коробку мюсли.

Газы расширяются, насколько позволяет пространство. Состав воздуха в атмосфере на высоте ниже двадцати километров примерно одинаков по всей планете, разве что с незначительными колебаниями в региональных и часовых рамках. В ночное время сгущается выдыхаемый животными и людьми углекислый газ. С первыми лучами солнца пробуждается всё зеленое. Деревья на бульваре, тростник, газон футбольного поля и даже фикус в офисе начинают своими устьицами – порами на поверхности листьев – вытягивать из воздуха углекислый газ, а в окружающую среду перекачивать кислород. Например, полуторавековой бук за день фильтрует своими восемьюдесятью тысячами листьев свыше двадцати четырех килограммов диоксида; столько же выбрасывает малолитражка на ста пятидесяти километрах. Но его листья поглощают еще и аэрозоль из истираемой резины, и бактерии. Одиннадцатью тысячами литров выделяемого кислорода наш бук может обеспечить целую классную комнату. Кроме того, он увлажняет воздух, «выдыхая» до пятисот литров воды в день. Именно эта эвапотранспирация, или суммарное испарение, делает древесную тень столь приятно прохладной. С заходом солнца фотосинтезу приходит конец. Растения теперь тоже переключаются на дыхание кислородом, как люди и животные, – пока утром не начнется новый цикл.

Похожее происходит и с временами года. Весною в Северном полушарии всё всходит и распускается – и появляется больше кислорода для каждой твари. Сезонные колебания содержания кислорода в атмосфере над большими городами достигают десяти процентов. Осенью шуршание палых листьев под ногами знаменует разложение. Хороший аргумент, если нет желания выходить на прогулку: «Подумай, сколько углекислого газа сейчас в лесной подстилке!» Кхе, кхе! На самом деле разницы никакой. Теперь в работу вступает Южное полушарие. Суши там, конечно, меньше, зато много лесов, которые поставляют нам изрядную долю кислорода. Однако самым мощным производителем кислорода на Земле являются крохи, обитающие в морях и океанах: одноклеточные прохлорококки. В каждой капле воды содержатся миллионы этих цианобактерий. Им и другим морским организмам мы обязаны семьюдесятью процентами нашего кислорода. На съемках со спутников NASA к западу от пролива Дрейка виден растянувшийся на тысячу километров зеленый ковер фитопланктона – водорослей и цианобактерий. Там, между южной оконечностью Южной Америки и северной Антарктического полуострова, океан похож на джакузи. Океанические течения и постоянные западные ветра взвихривают и развевают на все стороны света то, что отдают микроорганизмы: кислород для всех.

КИСЛОРОД – 2I%

Кислород – наиболее часто встречающийся элемент на Земле. Он обеспечивает рост и развитие, он жизненно важный ресурс. В атмосфере нет более драгоценных для нас молекул. Без кислорода не могли бы осуществляться многие реакции – среди газов он нечто вроде зачинщика, вмешивается во всё подряд.

Половина всех атомов в земной коре – атомы кислорода, они присутствуют почти во всех минералах. В атмосфере он фигурирует в виде двухатомной молекулы (O₂), озона (O₃) и в различных соединениях вроде диоксида углерода (CO₂). В воде – двухатомным водородом и одноатомным кислородом (H₂O). Вода наполняет реки и океаны, причем кислород составляет девяносто процентов массы. Раскачивающаяся лейка, полная до краев, которую едва поднимаешь? И, конечно, из кислорода состоит наше тело. За двадцать четыре часа человеческий организм перерабатывает примерно квадриллион молекул кислорода. Две тысячи триллионов триллионов находится в нас ежемоментно: в кровотоке как O₂, а в основном – в виде воды.

Хотя кислород вездесущ, он становится ощутим, лишь когда его не хватает. У него нет ни вкуса, ни запаха. Леденцовую синеву он проявляет только в жидкой форме, при нестерпимых минус 182,97 по Цельсию. Открыт он был (а заодно и функционирование дыхания) только в XVIII веке. Первые алхимики, получившие в своих опытах кислород, не знали, куда его вписать. Для них любой дым или туман был своего рода «воздухом». Вот и Роберт Бойль, натурфилософ ирландского происхождения, не «раскусил» его, когда в 1673 году выпарил оксид свинца. Он знал, что и свечи, и животные равным образом излучают свет, когда их лишают воздуха с помощью вакуумного насоса. В своем сочинении 1674 года «Suspicions about the Hidden Realities»[14]14
  «Suspicions about the Hidden Realities» (англ.) – «Подозрения о скрытых реалиях воздуха».


[Закрыть] он писал: «Не раз меня посещало подозрение, что воздух имеет и иные скрытые свойства или силы… ибо он не есть простая и элементарная субстанция, как полагают многие, а дикая смесь». Без немецкой любви к порядку «дикая смесь» могла бы раскрыть свои секреты куда раньше. Химик Георг Эрнст Шталь (1659–1734) был не только лейб-медиком прусского короля, но еще и президентом Collegium Medicum[15]15
  Collegium Medicum (лат.) – медицинская коллегия.


[Закрыть] в Берлине, а также влиятельным ученым. Он пытался систематизировать процессы, протекающие при химических реакциях. Флогистонная теория его коллеги Иоганна Иоахима Бехера показалась ему подходящей: каждое горючее вещество содержит флогистон – субстанцию, высвобождающуюся при горении. Вполне приемлемая рабочая гипотеза, в свое время представлявшаяся прорывом. Эта таинственная субстанция позволяла объяснять результаты кое-каких лабораторных опытов: так флогистон на десятилетия оказался своеобразным заместителем кислорода.

Когда кислород попал наконец в поле зрения, то разгорелся необычайно ярко. В начале семидесятых годов XVIII века швед немецкого происхождения Карл Вильгельм Шееле трудился в лаборатории аптеки «Цум Ваппен фон Уппланд» в шведском городе Упсала. Там он экспериментировал с доступными веществами и уже открыл винный камень. Но особенно его завораживал воздух, «то текучее невидимое вещество, которое мы постоянно вдыхаем, которое повсюду окружает Землю, очень эластичное и обладает весом». Из четырех элементов античной Греции два уже были развенчаны: земля и огонь. Воздух пока держался. Теперь Шееле пытается разложить его. Он сжигает водород, фосфор, серу, уголь. Получает азот – «испорченный воздух» – и кислород, который называет «огненный воздух». «Я наполнил этим воздухом склянку, сверху поставил другую, узкую, с зажженным источником света внутри; и как только сделал это, свет разгорелся большим пламенем, и луч его был так ярок, что ослеплял глаза». Для его лабораторных мышек это открытие повлекло счастливую перемену участи: если в прошлых «воздухах» свет в их глазах быстро мерк, то в «огненном воздухе» жить они стали значительно дольше. Шееле был бы рад и дальше изучать свойства новообретенного воздуха, но кошелек ученика аптекаря тощ. В 1774 году он пишет французскому химику Антуану Лорану Лавуазье, которым искренне восхищался, описывает свою лабораторную установку и просит повторить опыт. Успех настиг Шееле в 1775-м. Его, не имевшего высшего образования, Шведская королевская академия наук избирает действительным членом – в присутствии короля! Опыты Шееле принесли ему мировую славу. Но в те времена не было интернета. И манускрипт «Химический трактат о воздухе и воде» пролежал у издателя на несколько лет дольше ожидаемого. Он вышел в свет только в 1777 году.

Английский теолог Джозеф Пристли, 1733 года рождения, имел натуру лучезарную. Для пасторской службы ему не хватало надлежащей солидности: проповеди не самая сильная его сторона, а либеральные взгляды вызывают неодобрение. В нем живет ученый, хоть и без образования. Неподалеку от его дома в Лидсе стоит пивоварня. Доносящиеся из ее бродильни запахи возбуждают любопытство. Он договаривается с пивоваром, чтобы в свободное время его допускали к чанам для экспериментов. Пастор работает ловко, собственноручно изготовленным инструментом. Он вычерпывает «связанный воздух», который пластом стойко держится над алкоголем, и дает его, как и Карл Вильгельм Шееле, мышам. Впрок им это не идет: тут же приканчивает. Зато в воде субстанция весело булькает пузырьками – так Пристли изобрел «содовую». Он едва не пускается в плавание к берегам Полинезии со знаменитым капитаном Куком: надо испытать его прохладительный напиток на предмет профилактики цинги. Но на борт поднимается другой натуралист, не в последнюю очередь потому, что у официальной церкви разногласия с политическими воззрениями Пристли. А тот беспечно исследует дальше. Он встал на путь великого открытия. Дыхание – это он понял – должно нечто извлекать из воздуха, ибо для дальнейшего использования тот становится непригоден. Однако каким-то образом «хороший воздух» восстанавливается, иначе на Земле не осталось бы жизни. Первого июля 1772 года Пристли пишет изобретателю и своему доброму другу Бенджамину Франклину: «Я окончательно убедился, что воздух, ставший в высшей степени вредным в результате дыхания, восстанавливается произрастающими в нем растениями». Для доказательства Пристли поместил в два сосуда (один с комнатным растением внутри, другой без оного) «использованный воздух» и по мышке соответственно. В то время как мышь в первом сосуде бодро сновала в течение пяти минут, вторая приказала долго жить через две секунды. Пристли решил идти до конца и сунул еще полную сил мышку в сосуд без растения. На пользу ей это не пошло. «Лишь с трудом удалось ее оживить», – сообщает он Франклину. Каким образом реанимируют мышь, искусственным дыханием «рот в рот» или непрямым массажем сердца, – об этом письмо умалчивает. Зато понятие фотосинтеза Пристли решительно продвинул. Без растений нет жизни. И по сей день его экспериментальная установка используется на уроках биологии – правда, с плюшевыми мышатами.

Первого августа 1774 года пытливый теолог пытается получить воздухообразную субстанцию нагреванием оксида ртути. Его заметки к этому – удавшемуся – опыту сходны с записями Шееле: «Свеча горит в данном воздухе впечатляюще сильным пламенем». Однако Пристли опасается, что попросту исходный материал был загрязнен.

Во время посещения Парижа он покупает новый образец окиси ртути. На ужине у четы ученых, Антуана Лорана Лавуазье и его жены Марии Анны Пьеретты Польз, Пристли рассказывает о своем курьезном открытии. Коллеги расстаются в наилучшем расположении духа – однако их дружбе в скором будущем спор о кислороде перекроет воздух. По возвращении в Лидс Пристли проводит новую серию опытов. «Превосходное качество» полученного воздуха убеждает британца испытать его действие на себе. Он глубоко вдыхает чистый кислород. «После этого мне показалось, что на какое-то время моя грудь стала удивительно легкой и свободной, – записывает он. И предполагает: – Как знать, не станет ли со временем этот чистый воздух модным предметом роскоши? До сих пор привилегией вдохнуть его пользовались только две мыши и я». Теолог XVIII века, который не только ставил мышей на первое место, но и предвидел кислородные бары девяностых? Удивительный человек этот Пристли!

Уже дважды кислород выходил на арену. Уже двое – публично и заслуженно – пожали славу первооткрывателя. Антуан Лоран де Лавуазье, рожденный в 1743 году в Париже, вырос в иных условиях, чем Шееле и Пристли. Его род старинных аристократов – какой угодно, только не обедневший. Сын богатых родителей получает блестящее образование. Прежде всего его интересуют естественные науки: физика, математика, ботаника. Однако отец прочит отпрыску более рациональную профессию. По его желанию Лавуазье изучает юриспруденцию, становится королевским откупщиком – контролирует сбор налогов. Работа приносит ему состояние, но не симпатии. Благодаря своим доходам он продвигает исследования, но некоторые его опыты кажутся современникам неподобающими. В числе прочего он доказывает, что алмазы сгорают, если через линзу сфокусировать на них солнечный луч. Поджигать бриллианты ради науки? У кого, кроме этого толстосума, есть такие средства? Не помогает даже то, что Лавуазье хлопочет об улучшении здравоохранения и содержания в больницах. В научных изысканиях его поддерживает жена, Мария Анна Пьеретта Польз. Они поженились, когда ей исполнилось тринадцать, и были больше, чем влюбленной парой. Мария Анна работала вместе с мужем в лаборатории, переводила для него иностранные научные тексты. Именно она обратила внимание на противоречия в теории флогистона. Супруг поддержал ее: металлы, которые он сжигал под линзой, не теряли в весе, как дерево, хотя должны были так же отдавать флогистон. Напротив, они становились тяжелее. Сторонники флогистонной теории объясняли сей факт некой отрицательной массой флогистона. Лавуазье не видел в этом логики. Долгие годы он проводил свои опыты, снова и снова критикуя отживающую теорию, и в конце концов опубликовал собственные выводы: не флогистон заставляет вещества гореть, а «principe oxygène»[16]16
  Principe oxygène (франц.) – кислородный принцип. Oxygene (от др.-греч. ὀξύς – «кислый» и γεννάω – «рождаю») – кислород.


[Закрыть]. Наконец «король всех элементов», благодаря Антуану Лорану Лавуазье, обрел имя. Итак: Джозеф Пристли нашел «oxys» – кислый. Он и Карл Вильгельм Шееле первыми выделили кислород, однако, будучи сторонниками флогистонной теории, не смогли его классифицировать.

После кислорода Лавуазье обращается к дыханию. Оно кажется процессом, схожим с горением. Сначала он исследует, сколько тепла выделяют морские свинки, помещенные в самодельную холодильную камеру. Затем подопытным животным становится коллега Арман Сеген. Лавуазье заворачивает его в полотнище, а поверху изолирует резиной. Дышать Сеген в воздухонепроницаемой маске может лишь через закрепленную на ней трубку. Таким образом Лавуазье удается измерить, сколько кислорода потребляет импровизированная «лабораторная свинка» при высокой или низкой температуре, при физическом напряжении, при переваривании тяжелой пищи. Также он фиксирует количество углекислого газа, выдыхаемого другом. Серия опытов показывает: количество вдыхаемого человеком кислорода находится в устойчивой пропорции к выдыхаемому углекислому газу. Кислород необходим, чтобы усваивать питательные вещества (углеродсодержащие субстанции), при этом высвобождая тепло. В остатке – углекислый газ. Сами того не осознавая, оба участника эксперимента дали ответ на вопрос, куда девается «потерянный» вес. По большей части он выдыхается – в форме воды и углекислого газа.

Кто знает, сколько всего еще обнаружил бы Лавуазье, освещенный ярким пламенем кислорода? Но его свет угас слишком рано. Отец химической революции, он стал жертвой Великой французской, в 1794 году окончив жизнь на гильотине. Джозеф Пристли, сторонник Французской революции и консерватор в химии, напротив, спасся от огня в 1791-м. Толпа, разъяренная политической ангажированностью пастора, подожгла его дом в Бирмингеме. А Карл Вильгельм Шееле умер в сорок четыре года от туберкулеза, не подозревая, что история воздаст ему должное как соавтору открытия кислорода.

АЗОТ – 78%

Смерть всегда удушение, и неважно, как она приходит: сердце ли перестает биться, кровоснабжение ли иссякает.

Органы больше не получают кислород – они «задыхаются». То, что от нас остается после смерти, отнюдь не пустая оболочка. Тело новопреставленного на две трети состоит из воды, на шестую часть – из жиров, углеводов и минералов. Оставшаяся одна шестая – это протеины и аминокислоты, основа передачи нашей генетической программы будущим поколениям: ДНК. А ее базис – азот.

Азот составляет около трех процентов веса тела, у семидесятикилограммового взрослого – примерно два килограмма. В воздухе, которым мы дышим, азота предостаточно: семьдесят восемь – его основной компонент. Однако организм не может утилизировать элементарный N₂. Два атома его молекулы так крепко связаны, что им непросто вступать в реакцию с другими веществами. Поэтому в легких азот временно занимает место кислорода: он заполняет альвеолы, чтобы они произвольно не спадались, когда в кровь переходит больше кислорода, чем обычно. Попавшие в кровоток молекулы азота совершают кругооборот или откладываются в тканях. Азот действует как инертные газы. Когда приходит время, он покидает организм в том же неизменном виде, как и поступает.

Для строительства клеток живым организмам требуется не N₂, а его реактивные формы, такие как аммоний и аммиак. Зеленые растения продуцируют из этих соединений протеины. Без таких помощников у животных и людей не было бы доступа к жизненно важным строительным материалам. То, что азот означает рост и развитие, догадывался еще в III веке до н. э. естествоиспытатель Теофраст Эресский. Он советовал крестьянам удобрять поля гниющими бобовыми. Но что именно вызывает чудесную вегетацию, открыли лишь в 1886 году немецкие агрохимики Герман Хелльригель и Герман Уилфарт. Азот тогда только появился на сцене. В процессе своих опытов в аптеке Упсалы Карл Вильгельм Шееле получил не только легко вступающий в реакцию «огненный воздух», но и, по его определению, «испорченный воздух», который явно ни на что не годился. Врач, химик, ботаник Даниель Резерфорд в 1772 году описал его свойства в своей докторской: он без цвета, без запаха, без вкуса, не горюч – в сравнении с «огненным воздухом» совсем бездеятельный. Свое имя азот[17]17
  Azote (франц.; от греч. ἀζωτος – безжизненный).


[Закрыть] получил из опытов Антуана Лавуазье: в переводе с греческого «безжизненный» – поскольку мыши, не получая доступа к другим газам, умирали.

Однако это название некорректно. Ядовитым азот становится лишь в том случае, когда вытесняет кислород, или для ныряльщика, когда под воздействием давления окружающей среды кислород быстрее поступает из баллона в ткани и «опьяняет» его. Соединения азота, такие как нитраты, аммоний и аммиак, по существу не опасны для жизни, а скорее поддерживают ее. Эксперты подсчитали, что двое из пяти человек на Земле получают достаточно пищи благодаря искусственным азотным удобрениям, обеспечивающим урожай. Однако сегодня реактивные формы азота почти на четверть превышают то его содержание, которое Земля способна переработать в обозримом будущем. Избыточное удобрение перенасыщает азотом окружающую среду, а вместе с тем и воздух для дыхания. Одно лишь производство удобрений требует непропорциональных затрат энергии: синтез аммиака пожирает от одного до трех процентов расхода энергии во всем мире. Если фермеры вносят на поля больше удобрений, чем могут использовать растения, те скапливаются в почве. Там бактерии, помимо прочего, преобразуют его в веселящий газ (закись азота). Что отнюдь не весело. Это наркотическое средство является еще и мощным катализатором парникового эффекта. Если нитраты концентрируются в грунтовых водах, их очистка стоит водоснабжающим компаниям гигантских сумм. В морях и океанах переизбыток азота приводит к так называемой эвтрофикации: богатая им пища стимулирует бурный рост водорослей и цианобактерий, которые лишают остальные растения и животных жизненно важных ресурсов. Аммиак из фекальной жижи и навозных куч, выгребаемых из птичников, свинарен и коровников, повышает кислотность почвы и тем самым ослабляет леса, возобновляющие воздух для нашего дыхания. Угарный газ из выхлопных труб соединяется с солями аммония и в виде тонкой пыли загрязняет легочные альвеолы и вызывает заболевания.

ОКСИДЫ АЗОТА

Соединения монооксида азота (NO) и диоксида азота (NO₂) большинству людей известны как выбросы, которых следует избегать. Они высвобождаются, когда такие вещества, как уголь, нефть, дерево, биогаз, сжигаются при высоких температурах. Несмотря на высокую токсичность, окись азота встречается и в организме – прекрасный пример того, как лекарство становится ядом в зависимости от дозы. Еще мало исследовано, как эта аутогенная субстанция берет на себя функции заживления ран, как способна укрепить слизистую желудка, защищающую его. Она, точно посыльный, сигнализирует гладкой мускулатуре кровеносных сосудов ослабить тонус. Вследствие чего ток крови увеличивается и повышается снабжение органов кислородом. Даже следа окиси азота достаточно, чтобы ощутить чувствительные изменения: например, в легких, которые получают больше воздуха. Или в пенисе: без NO невозможна эрекция. Сердечная мышца тоже благодаря ему расслабляется и потребляет меньше кислорода. Сто пятьдесят лет назад врачи начали прописывать пациентам с сердечными болезнями взрывчатое вещество нитроглицерин, чтобы унять боль. Правда, медикамент не имеет отношения к взрывам. Изобретатель динамита Альфред Нобель, страдавший заболеванием сердца, с юмором отказывался от предписанной терапии. «Ну, не ирония ли судьбы, что мне назначают инъекции нитроглицерина?» – жаловался он своему нотариусу. В организме высвобожденный монооксид азота распространяется с кровью. В воздухе он быстро окисляется в коричневатый диоксид азота, и даже однократный вдох этого вещества полностью поражает слизистую оболочку дыхательных путей. Больные астмой или ХОБЛ, хронической обструктивной болезнью легких, реагируют на попадание диоксида азота в дыхательные пути острым приступом удушья. Выяснить, насколько опасен загрязненный воздух для здоровых легких, не так уж просто, поскольку вычленить воздействие оксидов азота весьма проблематично. Скажем, в промышленном регионе увеличивается количество инфарктов – причиной тому могут стать и другие факторы: например, тонкая пыль. При сборе сведений ученые стараются рассчитать их коэффициент. В настоящее время Федеральное агентство охраны окружающей среды видит связь между высокими показателями диоксида азота и отдаленными последствиями, такими как сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет, артериальная гипертония и геморрагический инсульт. В любом случае то, что за последнее десятилетие уровень загрязнения диоксидом азота в Германии снизился, – хороший признак. Чистый воздух не провоцирует болезни.

ОЗОН – 0,0008%

В пятидесятые годы прошлого века рекламные щиты на въезде в курортные городки зазывали «здоровым, богатым озоном» воздухом. Сегодня многие мобильные приложения предупреждают: озон в повышенной концентрации вызывает кашель, головные боли, одышку, заставляет слезиться глаза. При попадании в легкие он может изъязвить легочные ткани. Растения тоже страдают от избытка озона: листья обвисают, иголки желтеют. Автомобили не исключение: металл и резина поддаются его воздействию. Этот агрессивный газ образуется в ближнем к поверхности земли слое атмосферы, когда солнце печет достаточно сильно, чтобы отщепить от молекулы диоксида азота один атом кислорода. Оказавшись свободным, тот прикрепляется к соседней молекуле кислорода, и таким образом образуется приземный озон, который еще называют летним смогом. В городах основными загрязнителями воздуха диоксидом азота являются старые дизельные двигатели. И по иронии судьбы окись азота, также содержащаяся в выхлопных газах транспортных средств, помогает расщеплять озон. Пока озоновое загрязнение в городах снижается до минимума, дующие ветра подхватывают его и разносят по пригородам. Так что «Добро пожаловать в богатое озоном местечко!» – которое противопоказано астматикам, пожилым людям и маленьким детям.

ДИОКСИД УГЛЕРОДА – 0,0350%

«Если путешествовать по суше с Мизенского мыса в Неаполь, то посередине цепи потухших вулканов увидишь Гротта-дель-Кане… – гласит „Лексикон бесед для дам“, образовательное издание XIX века. – Из грота беспрерывно изливаются потоки углекислого газа, и все живые существа задыхаются здесь, если их поместить на испускающее его дно. Из-за того, что чаще это проделывают с собаками, пещера и получила свое название». Действительно, Гротта-дель-Кане – по-русски «Собачья пещера» – со времен античности пользовалась популярностью среди путешественников. Впервые упомянутая Плинием Старшим, эта расщелина на Флегрейских полях веками привлекала туристов «дыханием смерти»; ее одурманивающее воздействие возбуждало их любопытство. Желающие могли за умеренную плату взять у находчивых торговцев собачку напрокат, чтобы самолично произвести опыт, – жестокая забава, запрещенная властями только перед началом Второй мировой войны. Пещера длиной около девяти метров является мофетой – местом выхода углекислого газа. Ее можно представить как лежащую бутылку: в нижней части собирается насыщенный двуокисью углерода воздух, на уровне горлышка и выше воздух легче, с большим содержанием кислорода. В Гротта-дель-Кане углекислый газ достигает почти метра в высоту. В то время как животные и маленькие дети через пару минут теряют сознание и только снаружи приходят в себя, взрослые лишь на корточках ощущают его воздействие: головокружение, боль в ногах, обильное потоотделение, учащенное сердцебиение.