Kaasuvaihdon

Kaasuvaihto on prosessi, jossa kaasut siirtyvät kahden ympäristön välillä. Se kattaa sekä biologiset että tekniset järjestelmät ja perustuu diffuusion osapaine-eroihin sekä kaasujen liukoisuuksiin.

Biologinen kaasuvaihto: ihmisillä ja muissa eläimissä suurin osa kaasuvaihdosta tapahtuu keuhkoissa. O2 siirtyy alveoleista vereen ja CO2 poistuu keuhkoihin uloshengityksen aikana. Vaihdon nopeuteen vaikuttavat pinta-ala, diffuusiokertoimen arvo, kalvon paksuus sekä osapaine-erot. Ventilaatio ja verenkierto tekevät siirrosta tehokkaan.

Kasvit: lehdet hoitavat kaasuvaihdon stomatoiden kautta. CO2 otetaan fotosynteesiin ja O2 sekä veden haihtuminen poistuvat. Stomatoiden avautuminen ja sulkeutuminen sekä mesofyllin diffuusio määräävät vaihdon tehokkuuden; transpiraatio liittyy vedenhallintaan.

Muita konteksteja: vesieliöt ja mikro-organismit vaihtavat kaasua kalvojen pinnalla. Teollisuudessa kaasuvaihto hyödyntää kaasujen liukenemista ja siirtämistä membrane- tai kaasunsivuskalvojen avulla; mallinnuksessa käytetään Henryn lakia, pinta-alaa ja kontaktiaikaa.

Kaasuvaihdon mittaus ja vaikutukset: heikentynyt kaasuvaihto voi aiheuttaa hypoksiaa tai hyperkapniaa. Mittauksia ovat arterialisen verenkaasun analyysi (PaO2, PaCO2, pH) sekä diffuusiokyvyn (DLCO) mittaus. Ympäristössä kaasuvaihto arvioidaan ilman ja veden välisen vaihtuvuuden perusteella, jossa tuulen nopeus, lämpötila ja kaasun liukoisuus vaikuttavat.