DE L’ALTÉRATION DE L’AIR PAR LA RESPIRATION

Composition et analyse de l’air atmosphérique. — Pour bien Comprendre les altérations qu’entraîne la respiration dans la constitution de l’air et en mieux saisir la mesure, rappelons en quelques mots la composition normale de l’air.

L’air est un mélange d’oxygène et d’azote, dans des proportions qui sont sensiblement les mêmes sur tous les points du globe : dans les vallées et dans les plaines, dans les villes et dans les campagnes. L’air renferme, en outre, une quantité variable de vapeur d’eau, une petite proportion d’acide carbonique, et, en outre, mais en quantités infiniment petites, quelques autres gaz ou vapeurs1.

Nous ne pouvons examiner ici dans tous leurs détails les procédés d’analyse de l’air; mais il nous est impossible de les passer complètement sous silence.

1 Parmi ces substances, répandues en quantité infiniment petite dans les couches inférieures de l’atmosphère, les unes sont simplement divisées et suspendues par l’agitation des vents, les autres sont à l’état de gaz ou de dissolution. Parmi ces substances, on peut compter les gaz sulfureux, sulfhydrique ou ammoniac, l’acide azotique en vapeur; les émanations des végétaux et des animaux, par suite de leur décomposition ou de leurs fonctions ; les exhalaisons fournies par le travail des usines, par l’exploitation des mines, l'éruption des volcans, le voisinage des marais, et une- ■ infinité de poussières de toute espèce, d’origine minérale ou organique, visibles ou invisibles.

La physiologie, en effet, n'est arrivée à se former, sur les phénomènes chimiques de la respiration, des idées exactes que le jour où les produits de l’expiration ont été soumis à des analyses rigoureuses. Or, les procédés à l’aide desquels on analyse l’air expiré ne diffèrent point des procédés employés pour l’analyse de l’air ordinaire. Toute la différence porte sur le moyen de recueillir les gaz. Nous aurons occasion plus loin de revenir sur les procédés employés pour recueillir les gaz de l’expiration, et sur les modifications à faire subir aux appareils.

Quand on pratique l’analyse quantitative de l’air on se propose de déterminer les proportions relatives de l’oxygène, de l’azote, de l’acide carbonique et de la vapeur d’eau.

Toute analyse de l’air comprend deux séries d'opérations distinctes. La première a pour but de déterminer les proportions de la vapeur d’eau et celles de l’acide carbonique; dans la seconde, on dose l’oxygène et l’azote.

Dosage de la vapeur d'eau et de l'acide carbonique. — L’appareil dont on se sert

Fig. 80.

Appareil pour doser la vapeur d’eau et l’acide carbonique de l’air.

pour ce dosage est représenté figure 80. 11 se compose d’une série de tubes en U. Les uns, f, e , é, a, placés aux deux extrémités de la série, sont remplis de pierre ponce imbibée d’acide sulfurique; les autres, c, d, placés au milieu, contiennent des fragments de pierre ponce imbibée d’une dissolution de potasse caustique. Ces tubes, pesés d’avance avec leur contenu, reliés les uns aux autres à l’aide de tubes de verre et de manchons imperméables de caoutchouc, forment une chaîne qui vient se fixer, par l’une de ses extrémités, au sommet d’un vase aspirateur M. Ce vase aspirateur, étant mis en action par l’ouverture du robinet R, force l’air à pénétrer par l’extrémité N de la chaîne et à traverser les tubes

en U. Dans son passage à travers ces tubes, l’air se dépouille complètement de sa vapeur d’eau dans les tubes sulfuriques, qui l’absorbent, et de son acide carbonique dans les tubes potassiques qui le fixent sous forme de carbonate de potasse. Après l’expérience, l’augmentation de poids des tubes f, e , représente la quantité de.vapeur d’eau qui existait dans l’air qui a traversé l’appareil. L’augmentation de poids des tubes d, c, représente la quantité d’acide carbonique contenu dans l’air qui a également traversé la chaîne. Quant aux tubes b, a, ils ont aussi augmenté de poids, par suite de la vapeur d’eau dont l’air desséché s’est chargé en traversant les tubes à dissolution de potasse. Mais ce qu’ils ont gagné, les tubes d et c l’ont perdu. Il faut donc restituer aux tubes potassiques cet excédant de poids qui leur appartient.

On mesure la quantité d’air qui a traversé l’appareil, par la quantité dont s’est abaissé le niveau de l’eau dans le vase aspirateur l.

On arrive ainsi à constater (après les corrections de pressions et de température) que 10,000 parties d’air contiennent de 4 à 6 parties d’acide carbonique ; ce qui revient à dire que l’air contient 4/10000 ou 6/10000 d’acide carbonique, par conséquent une quantité extrêmement faible 2.

Quant à la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air, elle varie dans des limites très étendues, car elle dépend du degré de saturation de l’atmosphère, et le point de saturation lui-même s’élève avec la température. Rappelons que pour une température moyenne de 15 degrés centigrades, un mètre cube d’air contient, lorsqu’il est complètement saturé d’humidité, 14 grammes de vapeur d'eau.

Dosage de T oxygène et de l'azote. — On peut employer, pour déterminer les proportions d’oxygène et d’azote de l’air, divers procédés, tels que la combustion du phosphore dans un espace clos, ou la combustion, dans l’eudiomètre, d’un volume connu d’hydrogène mélangé à l’air atmosphérique. Un autre procédé d’analyse consiste à déterminer à chaud l’oxydation du cuivre; ce procédé permet d’obtenir directement, et à la fois, le poids de l’oxygène et le poids de l’azote. L'appareil employé pour ce dosage est représenté figure 81. La pièce principale de cet appareil consiste en un tube de verre épais MN, rempli de cuivre métallique en fragments (tournure de cuivre). Ce tube est adapté, d’un côté, à un ballon A d’une certaine capacité, et, de l’autre, à une chaîne composée de deux tubes E, D, remplis de pierre ponce imbibée d’acide sulfurique, et d’un tube à boules de Liebig C, rempli de potasse caustique en dissolution.

On commence par faire le vide dans le ballon A et dans le tube rempli de cuivre MN, à l’aide d’une machine pneumatique. Le vide est maintenu dans l’appareil par les robinets R, R', R". On chauffe alors le tube MN, convenablement disposé dans une auge de tôle. Qu;tnd ce tube est fortement chauffé, on ouvre les robinets R, R', R", qui permettent la rentrée de l’air dans l’appareil. Ces robinets doivent être ouverts d’une très faible quantité, de manière que l’air aspiré par le vide du ballon ne parcoure l’appareil qu’avec une grande lenteur. L’air traverse alors, bulle à bulle , le tube à boules, C, où il se dépouille de son

1 Le vase aspirateur est un vase rempli d’eau, qui porte à sa partie inférieure un robinet ; ce robinet, terminé par un tube fin, laisse couler goutte à goutte l’eau du vase. L’air ne peut arriver dans ce vase qu’en s’engageant par l’ouverture N et en traversant les tubes en U. Chaque goutte d’eau qui s’écoule est remplacée par un volume d’air équivalent, puisé parle tube N dans le mi lieu qu’on veut analyser.

2 Ce qui revient à dire, en d’autres termes, que dans 10,000 litres d’air (10 mètres cubes) il y a 4 à G litres d’acide carbonique.

acide carbonique, et les tubes D, E, où il abandonne sa vapeur d’eau. L’air, desséché, arrive dans le tube MN sur le cuivre chauffé, qui lui enlève son oxygène, et l’azote seul se rend dans le ballon. La différence entre le poids du tube MN, avant et après l’expérience, représente le poids d’oxygène fixé; la différence entre le poids du ballon vide et le poids du ballon après l’expérience représente

le poids de l’azote qu’il contient. Après certaines précautions et corrections relatives aux pesées, on arrive à ce résultat, qu’à 76gr,9 d’azote correspondent 23gr,l d’oxygène, c’est-à-dire que 100 parties d’air enpoids renferment 76,9 d’azote et 23,1 d’oxygène.

Le rapport en volume entre l’azote et l’oxygène se calcule facilement, en tenant compte des densités. En volume , l’air contient, pour 100 parties, 20,9 d’oxygène et 79,1 d’azote l.

L’air atmosphérique entoure de toutes parts les animaux et les plantes et agit incessamment sur eux. L’influence qu’il exerce sur l’économie animale peut être envisagée sous trois points de vue principaux : 1° sous celui de la pression qu’il détermine comme fluide pesant; 2° sous le rapport de l’impression qu’en reçoit l’enveloppe tégumentaire extérieure^ 3° enfin, relativement à ses effets sur le sang dans les poumons. Ces deux derniers points de vue se rattachent aux phénomènes de la respiration pulmonaire et cutanée (Yoy., pour l’autre mode d’influence, le chapitre Mouvements, §§ 233 et 234).

Quantité «l’air inspiré et expiré. — Spirométrie ou pneumatométrie. — Spiromètres, tlioracomètres, pneunioinètres, pneumographes, stétliomètres, stéthographes. — La quantité d’air qui entre dans les poumons pendant l’inspiration et celle qui sort pendant l’expiration ne se balancent pas exactement

1 Le rapport en volume est bien plus fréquemment employé que le rapport en poids. De plus, et pour simplifier, on énonce généralement la composition de l’air par deux nombres entiers : 21 parties d’oxygène, et 79 parties d’azote.