Wie viel Prozent Sauerstoff ist in der ausgeatmeten Luft?

Sauerstoff und Kohlendioxid (CO2) sind vermutlich die ersten zwei Gase, die dir im Zusammenhang mit unserer Atemluft in den Sinn gekommen sind. Sauerstoff (O2) wird von den Pflanzen durch Photosynthese hergestellt und von Menschen und Tieren eingeatmet. Kohlendioxid hingegen atmen wir aus, und die Pflanzen wiederum nehmen es auf. Es gibt auch noch andere Quellen von Kohlendioxid: Zum Beispiel entsteht es, wenn man fossile Energieträger wie Kohle oder Erdöl verbrennt.

Sauerstoff und Kohlendioxid sind nun bereits zwei Gase; doch sind das alle Stoffe, die in der Luft um uns herum zu finden sind? Nicht ganz! Vom Gas mit der grössten Konzentration in der Atmosphäre hört man nicht so oft: Das ist nämlich der Stickstoff. Unsere Luft enthält 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff; das restliche Prozent besteht grösstenteils aus dem Edelgas Argon.  

Spurengase

Von allen anderen Gasen – einschliesslich Kohlendioxid! – gibt es in unserer Luft also nur extrem kleine Mengen. Dies sind die sogenannten Spurengase. Ihre Konzentrationen liegen nicht im Prozent-Bereich, sondern man misst sie in der Einheit „Millionstel“. Stell dir vor, du hast eine Million roter Kugeln und davon ist eine grün; die grüne Kugel ist also ein Millionstel von allen Kugeln. Etwa in diesen Mengen kommen die Spurengase in der Luft vor. Diese Millionstel-Einheit wird „ppm“ genannt. Das ist Englisch, steht für „parts per million“ und bedeutet „Teile pro Million“ (so wie „Prozent“ auf lateinisch „pro Hundert“ heisst).

Zu den Spurengasen gehören Kohlendioxid mit einer Konzentration von fast 400 ppm und verschiedene Edelgase wie Neon, Helium, Krypton und Xenon.

CO2: ein Treibhausgas

Warum wird trotzdem immer von den steigenden CO2-Konzentrationen gesprochen, wenn doch der Anteil von Kohlendioxid in der Luft so winzig klein ist? Der Grund dafür ist, dass CO2 ein sogenanntes Treibhausgas ist.

Du hast bestimmt schon vom Klimawandel gehört und der steigenden Temperatur auf unserer Erde. Eine der Ursachen dafür ist ein Phänomen namens Treibhauseffekt. Beim Treibhauseffekt passiert etwas Ähnliches wie in einem Treibhaus für die Pflanzen bei uns im Garten: Die Treibhausgase in der Atmosphäre nehmen die Strahlen auf, die von der Erde abgestrahlt werden, und lassen sie nicht ins Weltall hinaus. Sie haben also die Funktion des Glasdaches bei einem Treibhaus, und darunter erwärmt sich unsere Atmosphäre.

Ein noch stärkeres Treibhausgas als CO2 ist übrigens Methan (CH4), obwohl es davon noch weniger in der Luft hat. Du siehst also, dass keine grossen Konzentrationen nötig sind, um einen Effekt zu haben. Bereits ganz kleine Mengen eines Stoffes reichen aus, um einen grossen Einfluss auf die Umwelt zu haben.

Neben den Gasen, die wir bereits aufgezählt haben, sind in unserer Atmosphäre auch noch Wasserdampf und Aerosole vorhanden. Aerosole sind winzige feste Teilchen, zum Beispiel Pollen oder Ascheteilchen. An diesen Aerosolen kann der Wasserdampf kondensieren: Das bedeutet, dass er sich von seinem gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand wandelt. Daraus bilden sich dann Regentropfen.

Weiter oben wird die Luft immer dünner

Je weiter wir uns von der Erdoberfläche entfernen, desto „dünner“ wird die Luft: Wie jeder Gegenstand werden auch Gasteilchen von der Erde angezogen, die meisten befinden sich also weiter unten. Schon in wenigen Kilometern Höhe (zum Beispiel auf hohen Bergen) fällt uns das Atmen schwer, weil weniger Sauerstoff vorhanden ist. Noch weiter oben kommen wir in den Bereich der Gewitterwolken, der Ozonschicht und der Polarlichter.

Ein genauerer Blick auf 12 verblüffende Fakten zeigt, wie wichtig und außergewöhnlich unsere Lunge tatsächlich ist!

1983

Im Jahre 1983 gelang in Toronto, Kanada, erstmals eine langfristig erfolgreiche einseitige Lungentransplantation. Zwar wurde bereits 1963 einem Menschen ein fremder Lungenflügel eingesetzt, doch erst mit der Entwicklung von Medikamenten, die wirksam die Immunabwehr unterdrücken und eine Abstoßung der transplantierten Lunge verhindern, erhielten Patienten gute Überlebenschancen. Laut der internationalen Gesellschaft für Herz- und Lungentransplantation (ISHLT) fanden seit Mitte der 80er-Jahre bis 2013 knapp 47.600 Lungentransplantationen weltweit statt.

1 von 8 Todesfällen

Atemwegserkrankungen zählen zu den häufigsten Todesursachen in der EU. So ist 1 von 8 Todesfällen auf eine Lungenkrankheit zurückzuführen. Mehr als die Hälfte stehen im Zusammenhang mit dem Rauchen. Raucher verbrauchen übrigens die doppelte Menge an Sauerstoff wie Nichtraucher: Das Herz eines Rauchers hat einen erhöhten Sauerstoffbedarf, gleichzeitig kann das Blut aber weniger Sauerstoff transportieren, weil beim Rauchen die Sauerstoffaufnahme durch den hohen Anteil an Kohlenmonoxid gehemmt wird.

2 Flügel

Unsere Lunge besteht aus zwei Lungenflügeln. Doch wusstest du, dass der rechte Lungenflügel des Menschen etwas größer als der linke ist? Der Grund dafür ist, dass sich der linke Lungenflügel den Platz im Brustkorb mit dem Herzen teilen muss. Jeder Lungenflügel ist nochmals unterteilt in die Lungenlappen. Die rechte Lunge besteht aus drei, die linke Lunge aus zwei Lungenlappen.

3 Liter

… beträgt das sogenannte Reservevolumen der Lunge. Es kann durch eine bewusst gesteuerte Atmung genutzt werden, so dass wir so zusammen mit der Atemluft auf circa 3,5 Liter Luft kommen, die uns pro Atemzug zur Verfügung stehen. Diese Kombination aus Atemluft und Reservevolumen nennt man Vitalkapazität. Die Vitalkapazität ist um das 20. Lebensjahr besonders hoch, mit zunehmendem Alter nimmt sie in der Regel ab.

12 bis 18 Atemzüge

Ein- und ausatmen – vom ersten Schrei nach der Geburt an haben wir einen ganz eigenen, individuellen Atemrhythmus. Dabei macht ein erwachsener Mensch 12 bis 18 Atemzüge pro Minute. Babys haben eine höhere Atemfrequenz und atmen 40 bis 50 Mal die Minute.

Ein Blick ins Tierreich zeigt, dass dort die Atemfrequenzen sehr viel stärker variieren: Kolibris atmen ganze 250 Mal pro Minute, während ein Elefant in dieser Zeit nur 6 Atemzüge macht. Wie kommt das? Kleine Tiere benötigen mehr Sauerstoff als große Tiere, denn sie haben eine höhere Herzfrequenz. Ihr Herz schlägt schneller, sodass sie öfter atmen müssen und mehr Sauerstoff verbrauchen. Außerdem muss ein Elefant, um seine Körpertemperatur zu halten, weniger Energie verbrauchen als ein kleines Tier, das ständig Wärme produzieren muss.

80 Quadratmeter

Obwohl jedes Lungenbläschen lediglich einen Durchmesser von 0,2 mm hat, ergibt sich durch die Vielzahl an Bläschen eine Fläche von circa 80 Quadratmetern. So ist die Gesamtoberfläche 40 bis 50 Mal größer als die Körperoberfläche eines erwachsenen Mannes, die durchschnittlich 1,9 Quadratmeter beträgt.

400 Milliliter

Unser Körper verliert tagtäglich Flüssigkeit, sei es durch Schwitzen, durch Ausscheidungen – oder durchs Atmen! Denn auch beim Ausatmen durch Mund und Nase verlieren wir jeden Tag 400 Milliliter Flüssigkeit. Besonders gut beobachten kannst du das, wenn du mit deinem warmen Atem in die kalte Winterluft ausatmet. Die kleine Wolke, die entsteht, besteht aus vielen winzigen Wassertröpfchen – denn dein Körper verliert Flüssigkeit in Form von Wasserdampf.

700 Meter

… lang sind die Bronchien mit ihren Verzweigungen in die Lunge des Menschen, beinahe doppelt so lang wie der Berliner Fernsehturm hoch ist.

1.600 Kilometer

Damit unser Körper frischen Sauerstoff tanken kann, geben die Lungenbläschen den Sauerstoff an mikroskopisch kleine Blutgefäße, die sogenannten Kapillaren, ab. Im Gegenzug geben die Kapillaren Kohlenstoffdioxid an die Lungenbläschen ab. Würden wir die Kapillaren der Lunge aneinanderreihen, würden sie eine Länge von etwa 1.600 Kilometer abdecken!

10.000 Bakterien

Erkältungen können uns zwar zu jeder Jahreszeit treffen, doch besonders im Herbst und Winter kämpft unser Körper mit Husten, Schnupfen und Heiserkeit. So schleusen wir in der Erkältungszeit durchschnittlich 10.000 Bakterien und 100.000 Viren im Verlauf von nur einer Stunde in unser Atemsystem ein! Lediglich den Schleimhäuten ist es zu verdanken, dass nicht alle Erreger unser Immunsystem schwächen.

10.000 bis 20.000 Liter

Tagtäglich atmen wir 10.000 bis 20.000 Liter Luft ein und aus. Dazu muss sich die menschliche Lunge rund 20.000 Mal bewegen, um bei jedem Atemzug etwa einen halben Liter Luft einzuatmen. Ein Fünftel der eingeatmeten Luft besteht aus Sauerstoff. Strengen wir uns körperlich an, erhöht sich die Atemfrequenz, die Menge an eingeatmeter Luft verringert sich aber durch den verkürzten Atemvorgang.

300.000 Millionen

Lungenbläschen, die sogenannten Alveolen, sind wichtige Bestandteile der Lunge. In den Lungenbläschen findet der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid statt. Den Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft nehmen die Alveolen auf und transportieren ihn durch das Blut in alle Bereiche des Körpers. Zugleich wird im Gastausch Kohlenstoffdioxid abgegeben. Schätzungsweise 300.000 Millionen Lungenbläschen hat der Mensch.

Wow, ganz schön viele Zahlen rund um unsere Lunge! Wenn dir dieser Beitrag gefallen hat, dann empfehle ihn gerne auch deinen Freunden!

Dein Elsevier-Team

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