Процентное содержание углекислого газа в атмосфере

Все чаще говорят о том, что повышенное содержание углекислого газа в воздухе негативно влияет на самочувствие человека. Но как определить качество воздуха? Какие меры принять по его улучшению? Какая вообще допустимая норма СО2 в помещении? Расскажем об этом, и начнем с того, как влияет углекислый газ на человеческий организм и чем он опасен.

Чем опасен для человека углекислый газ

Мы вдыхаем кислород, а выдыхаем углекислый газ, и это общеизвестно. За 1 час взрослый человек без физических нагрузок потребляет около 25 литров кислорода и выделяет примерно 22 литра углекислого газа, а во время тренировок, активных движений это количество возрастает до 36 литров. Воздух, который мы выдыхаем, содержит в 100 раз больше этого компонента, чем тот, что содержится в атмосфере. Однако многие не задумываются о том, что СО2 накапливается в помещении с недостаточной вентиляцией, изменяя состав и качество воздуха. По сути, это побочный продукт нашей жизнедеятельности, а мы, находясь в закрытом помещении, вынуждены вдыхать его повторно. Загрязненный воздух провоцирует ухудшение самочувствия у людей. Самые распространенные «симптомы» – сонливость, апатия, потеря концентрации, головная боль.

Влияние углекислого газа

Углекислый газ является неотъемлемой частью воздушной смеси, но его концентрация на улице не высока – всего около 400-450ppm (миллионные доли, parts per million), что соответствует 0,04% объемной концентрации. Чем больше промышленных предприятий расположено в жилом районе, тем выше будет концентрация загрязняющих веществ и углекислого газа. Поэтому для таких районов характерны повышенные нормы, а для зон с благоприятной экологической обстановкой – наоборот, пониженные. Норма уровня СО2 в помещении превышает уличные значения примерно в 1,5 раза, то есть до 600ppm.

Концентрация в 800ppm уже считается небезопасной, а при 1000ppm, то есть 0,1% объемной концентрации, возникают первые признаки «отравления» (беспричинная вялость, затрудненное дыхание). Однако и эти значения все еще входят в норму: превышением по санитарным нормативам считается уровень выше 1400ppm. При таких показателях уже трудно концентрироваться на выполнении заданий, если человек на работе, и трудно нормально засыпать, если речь идет об отдыхе дома.

Критические величины – более 3000ppm (0,3%). В этом случае быстро развиваются признаки кислородного голодания, тошнит, учащается пульс.

Симптомы воздействия углекислого газа

О том, что нормы СО2 в помещении (ppm) действительно влияют на самочувствие учащихся, проживающих и работающих, свидетельствуют многочисленные исследования, проводившиеся в странах Азии и Европы. Среди них:

• Индийские ученые из Калькутты определили, что СО2 – опасный токсин, в повышенной концентрации приводящий к биохимическим изменениям вплоть до клеточных мембран, а также провоцирующий ацидоз. Исследовали около 600 человек из промышленных районов и пригорода, и выяснили, что у тех, кто живет в загазованной атмосфере, в среднем на 60% выше уровень бикарбоната в сыворотке крови.
• Ученые Робертсон из Великобритании рассчитал, что неблагоприятные изменения в человеческом организме начинаются уже при содержании СО2 в пределах 426 ppm. Более существенные превышения провоцируют кратковременное перевозбуждение, непрекращающееся беспокойство и снижение желания проявлять физическую активность.
• Группа ученых из Финляндии во главе с Olli Seppanen задействовали в своем эксперименте более 30 тысяч человек и обнаружили, что в тех офисах, где концентрация углекислого газа не превышает 800ppm, люди работают с большей концентрацией внимания, реже жалуются на головную бол и меньше болеют респираторными инфекциями.
• В Италии ученые (члены Европейской комиссией DG SANCO в рамках программы «Health Effects of School Environment»), исследовали влияние СО2 на детей (эксперимент проводился в 2006 году) и выявили, что при превышении уровня в 1000ppm у детей в 2 раза выше риск появления ринита, а сухой кашель возникает в 3,5 раза чаще. Дети, которые долго находятся в загазованных помещениях, имеют более уязвимую носоглотку.
• Корейские специалисты исследовали связь между астмой и концентрацией углекислого газа в квартирах, где живут больные дети. Выяснилось, что содержание СО2 напрямую влияет на количество приступов.
• Аудиторская группа «KPMG» (Нидерланды) и ученые из Мидлсекского университетом (Великобритания) и провели эксперимент среди добровольцев – сотрудников офиса. Они доказали, что при превышении уровня в 800ppm внимательность снижалась на 30%, на уровне 1000ppm у людей начинались головные боли, Когда уровень достиг 1500ppm, то у большинства (80%) появилась усталость, а при 2000ppm 60% работников не смогли сосредоточиться на своих обычных действиях.

Все эти исследования так или иначе подтверждают: духота, головокружения, падение работоспособности и прочие симптомы общих недомоганий возникают не от недостатка О2, а от избытка СО2.

В каких случаях необходим контроль уровня углекислого газа

Существует 4 класса качества воздуха (согласно ГОСТ Р ЕН 13779):

• IDA 1 или высокое качество, менее 400ppm
• IDA 2 или среднее качество, около 400-600ppm
• IDA 3 или приемлемое, от 600ppm до 1000ppm
• IDA 4 или низкое, свыше 1000ppm

Невозможно уменьшить выделение углекислого газа: он образуется при дыхании, поступает с улицы (особенно если окна выходят на автомобильную трассу), выделяется при горении камина, при работе газовой плиты, котла или колонки.

Однако можно контролировать количество СО2 в помещении с помощью специальных датчиков и своевременно обеспечивать вентиляцию, не усугубляя негативные процессы и не ухудшая состояние людей. Особенно необходимы такие измерительные приборы в помещениях, где учатся дети, находятся на лечении астматики или проходят техпроцессы, требующие повышенной концентрации внимания от сотрудников. Понятно, что «на глаз» эти величины не определить, к тому же, люди обладают разными порогами чувствительности.

Обычно датчики объединяют с оборудованием вентиляционной системы. При этом важно, чтобы вентиляция обладала достаточно производительностью. Нормативы предписывают такой стандартный воздухообмен: для конференц-залов и аудиторий 25,5 м³/ч свежего воздуха, для ресторанов и офисов – 34 м³/ч, для больниц и жилых помещений – не менее 42,5 м³/ч в расчете на 1 человека.

Нормы углекислого газа в жилых помещениях

Для жилых помещений действуют строительные нормативы концентрации СО2, в соответствии с  ГОСТ 30494-2011, однако мнения физиологов на этот счет отличаются (они считают, что нормативы завышены и не могут обеспечить безопасность в действительности). Выделяют такие уровни «загазованности»:

• Атмосферный воздух, хорошее бодрое самочувствие: 400-600ppm по нормам и 300-400 по мнению физиологов;
• Среднее качество – 800-1000, однако на практике при верхнем пороговом значении каждый 2-й ощущает вялость, духоту, сонливость;
• Допустимая норма 1000-1400. Эти величины считаются предельно допустимыми значениями, но на практике у многих людей уже снижается внимательность, ухудшается восприятие и способность к обработке информации, нарушается дыхание, пересыхает слизистая в носоглотке;
• Воздух низкого качества – выше 1400 – провоцирует чувство сильной усталости, люди становятся безынициативными, не могут сосредоточиться на обычных делах, плохо засыпают. При превышении более 2000ppm 70% людей допускают ошибки в работе.

Нормы в школах

Чем больше углекислого газа в классе, тем сложнее воспринимать информацию и справляться с учебной нагрузкой. Так, в США действуют рекомендации, согласно которым концентрация СО2 в учебных помещениях не должна превышать 0,06%. В России по действующим стандартам объемная доля может составлять 0,08%. На практике такие величины соблюдаются редко – возможно 2-х или даже 3-х кратное превышение, из-за чего возникают потливость, заложенность носа, высокая утомляемость. Герметичные пластиковые окна существенно ухудшают естественную вентиляцию: в классе, где учится 25-30 человек, углекислый газ накаливается вдвое выше нормы всего за полчаса, то есть даже раньше, чем закончится урок. Поэтому рекомендуют проветривать помещение каждую перемену (если нет возможности провести комплексную модернизацию вентиляционной системы).

Нормы в офисах

Повышенное содержание углекислого газа в офисах провоцирует те же проблемы, что и в случае со школьниками в учебных учреждениях: производительность труда падает, а число ошибок растет. Согласно СанПин, допустимыми считаются уровни в диапазоне от 800 до 1400ppm, однако на практике уже при 1000 (0,1%) возникают признаки «передозировки».

В помещениях, где используется кондиционер, проблема только усугубляется. Ведь охлажденный воздух кажется комфортным, окна не открываются, вот только снижение температуры не приводит к понижению концентрации СО2. Поэтому важно установить специальный датчик, усовершенствовать систему вентиляции и следить за тем, чтобы плотность размещения сотрудников соответствовала действующим строительным стандартам – от 4 до 6,5 м2 на каждого человека.

Выводы

В квартирах, офисных зданиях и детских образовательных учреждениях наиболее выражена проблема с вентиляцией. Она усугубляется и тем, что между строительными и санитарно-гигиеническими нормативами есть существенные расхождения. Если ГОСТ допускает превышение нормы СО2 до 1400ppm, то физиологи верхним предельным значением называют 800-1000.

На ситуацию сильно влияет и строительство с нарушениями: недостаточная вентиляция и установка пластиковых окон, кондиционеров без обеспечения соответствующего притока свежего воздуха. В помещениях, где постоянно находятся люди и невозможно постоянно держать открытыми окна, следует установить датчики контроля СО2 и компактную приточную вентиляцию, помогающую стабильно снижать уровень углекислого газа, исключая его пагубное воздействие на здоровье.

За последние 30 лет глобальные выбросы парниковых газов увеличились на 40%

Концентрация CO2 в атмосфере Земли достигла самого высокого уровня за всю историю наблюдений — 418 частей на миллион (ppm). Человечество находится в чрезвычайной климатической ситуации, заявили представители международной группы ученых.

Они выпустили новый доклад под названием «Мировые ученые предупреждают о климатической чрезвычайной ситуации 2022 года». Авторами доклада являются 10 ученых со всего мира во главе с Университетом штата Орегон (США). В нем исследователи проанализировали 35 планетарных показателей жизнедеятельности, которые используются для отслеживания изменения климата. По словам профессора Уильяма Риппла, соавтора исследования, признаками климатического кризиса являются волны жары, пожары, наводнения и мощные штормы.

Ученые заявили, что последнее время рекорды ставит экстремальная жара, глобальная потеря леса из-за пожаров и широкая распространенность вируса денге, переносимого комарами. «Как мы можем видеть по ежегодным всплескам климатических катастроф, сейчас мы находимся в эпицентре серьезного кризиса. И если мы продолжим делать все так, как делали раньше, нас ждет гораздо худшее будущее», — заявил Кристофер Вулф, соавтор исследования.

В 1992 году более 1700 ученых подписали первоначальную версию доклада, озаглавленную «Предупреждение мировых ученых человечеству». Согласно новому докладу, за прошедшие с тех пор 30 лет глобальные выбросы парниковых газов увеличились на 40%. «По мере того, как температура на Земле ползет вверх, частота или масштабы некоторых типов климатических катастроф могут на самом деле увеличиваться. Мы призываем наших коллег-ученых по всему миру высказаться по поводу изменения климата», — сообщил Томас Ньюсом из Сиднейского университета, соавтор доклада.

Отчет следует за новым исследованием, опубликованным на этой неделе изданием The Lancet Countdown, международной исследовательской организацией, специализирующейся на климате. В нем было установлено, что общественное здравоохранение находится во власти ископаемого топлива и что сжигание углеводородов ухудшает общественное здоровье.

Экстремальные погодные условия, вызванные изменением климата, привели к голоду почти 100 млн человек и увеличили смертность от жары на 68% среди уязвимых групп населения. Во всем мире сжигание угля, нефти, природного газа и биомассы приводит к загрязнению воздуха, от которого ежегодно погибает 1,2 млн человек, передает The Daily Mail.

В апреле 2021 года атмосферная обсерватория на склоне вулкана Мауна-Лоа на Гавайских островах зафиксировала концентрацию углекислого газа в атмосфере Земли в 421 часть на миллион —впервые за историю наблюдений. Однако то было пиковым значением.

Для работы проектов iXBT.com нужны файлы cookie и сервисы аналитики.
Продолжая посещать сайты проектов вы соглашаетесь с нашей
Политикой в отношении файлов cookie

На улице, в общественном транспорте, офисе, однушке, включая кухню, и в салоне автомобиля с закрытой заслонкой. В последнем случае шанс умереть отнюдь не призрачный, а вполне реальный, и его можно легко вычислить.

В чем проблема

Вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ. В выдохе его примерно 4,5%, в то время как в окружающем пространстве должно быть около 0,04%. Исследованиями доказано, что даже при достаточном количестве кислорода увеличение доли углекислого газа приводит к появлению головной боли, сонливости, сложности с концентрацией внимания, а при высоком содержании (5-7% и выше) к потере сознания.

В чем измеряется и сколько должно быть

Из-за малых величин концентрацию CO2 обычно выражают в количестве частей на миллион (ppm), что эквивалентно десятитысячным долям процента.

Ниже наименее пугающая картинка из интернета, которая расскажет как повышенная концентрация углекислого газа сказывается на самочувствии. Цифры на шкале — те самые ppm.

Важный вопрос – сколько может “надышать” человек? В интернете мне удалось найти такую цифру: за один час в закрытом помещении 20 м2 один человек поднимет уровень СО2 на 50 ppm. По моим собственным наблюдениям это вполне похоже не правду.

Ну а теперь к методике и замерам.

Чем измерялось

Все измерения проводились недорогим комнатным прибором HT-501, обзор которого я постил вот тут.

В нем установлен датчик CO2 шведской компании SenseAir. Приборчик может сохранять статистику с заданным интервалом и потом выгружать ее в специальную прогу на ПК. Делая замеры я просто носил прибор в руке или открытой сумке и потом изучал полученные данные.

Сами замеры производились в феврале.

Замеры на улице

В мегаполисе (Москве), если не подходить к дорогам с интенсивным движением, прибор показывает значения в пределах 400-450 ppm. В центре города на тротуарах оживленных улиц показатели могут подняться до 620 ppm.

Замеры в офисе

В нашем просторном опенспейсе с хорошей вентиляцией воздух был примерно как на улице — 450-500 ppm. Но в какой-то из дней вентиляция дала сбой, и типичным значением CO2 стало 950 ppm. Причем к вечеру оно поднималось до 1200 ppm.

Из личных ощущений: как только показатели уходили за 1100 ppm, у окружающих возникало коллективное желание проветрить. После короткого проветривания показатели опускались до 850 ppm.

Замеры в однушке

Если регулярно не проветривать, типичный уровень углекислого газа в квартире 28 м2 и потолками 2,5 м при нахождении в ней двух взрослых колеблется от 800 до 1300 ppm в зависимости от забортной температуры. И чем холоднее на улице, тем лучше начинает работать вентиляция (это в моем доме так, в других может быть по-другому).

Кухня 5,5 м2 с газовой плитой

Кухня — самое интересное место в плане замеров. При закрытой двери одна включенная в полсилы конфорка (на фото ниже) за 15 минут нагоняет более 2300 ppm (вентиляция при этом тянет исправно).

Тот же самый эксперимент, но с открытой дверью и выставленным на зимнее проветривание окном, дает за этот же промежуток времени цифру в 1600 ppm. Ну а если с закрытой дверью и две конфорки — через 15 минут будет 2700 ppm на столе и 3300 ppm на уровне головы в центре помещения.

Комната 15 м2

С закрытой дверью и закрытыми пластиковыми окнами двое взрослых и один ребенок за восемь часов сна поднимают уровень CO2 с 1000 до 2100 ppm. Если оставить окно на зимнее проветривание (щель), то уровень будет стабилизироваться примерно на 1350 ppm. Все то же, но с открытой дверью — 900-1200 ppm.

Почему открытие на зимнее проветривание дает такой заметный эффект? Просто воздух начинает протягиваться из щели окна через комнату и в вентиляцию. Если закрыть щель, комната становится полностью изолированным помещением.

Просто для справки: как себя чувствуешь, когда проснулся, а на датчике 2800 ppm? Духота, жара, тяжелая голова как с похмелья, хочется поскорее выйти на улицу или постоять, подышать у открытого окна.

Замеры в московском метро

Вообще в метро душновато. На станциях и переходах показатели колебались в пределах 750-1250 ppm. Причем день ото дня показатели менялись. В полупустом вагоне “Оки” (все сидячие заняты и немного стоячих) датчик фиксировал примерно 1300 ppm. А в час пик там начинался ад.

Когда люди набивались как селедка в бочку, датчик на уровне пояса стабильно фиксировал 1850 ppm. Поднять его на уровень головы и сделать замеры было уже невозможно. Думаю, он бы зашкаливал, поскольку все вокруг выдыхают именно в верхнее пространство.

Ощущение от нахождения в таких условиях: легкое головокружение, учащенное дыхание и огромное желание выйти и подышать немного. Как люди так катаются каждый день — не представляю.

В подмосковной электричке

В забитом тамбуре гуляют сквозняки, однако уровень CO2 находится примерно на отметке 1400 ppm. В самом вагоне ситуация хуже. При полностью занятых сидячих местах, но в отсутствии стоячих пассажиров, уровень углекислоты составил 2200 ppm.

В автомобиле

Эта часть специально для тех, кто начал читать отсюда.

Начнем с общественного транспорта. В нем практически везде душновато, за исключением, пожалуй, маршруток с высокими потолками, где еще можно увидеть приемлемый уровень в 700 ppm.

Очень туго в метро в час пик и ничуть не лучше в электричках. Там зашкаливает даже когда есть сидячие места.

В офисах раз на раз не приходится. И примерно у половины населения опенспейсов возникает желание проветрить, когда уровень начинает превышать 1100 ppm.

В квартире этот уровень воспринимается по-другому, и проветрить хочется когда на датчике более 1300-1400 ppm. И главный совет всем владельцам пластиковых окон — проветривайте почаще, а лучше всегда оставляйте открытой щель зимнего проветривания (это когда ручка повернута градусов на 40 от вертикали).

Это зимой. А летом окна лучше держать открытыми.

Из прочего, самый ад — на кухне с газовыми плитами. Если включена вполсилы пара конфорок и закрыты окна и двери, то через 15 минут на уровне головы будет 3500 ppm. И это при хорошо работающей вентиляции.

Отдельный привет любителям поспать в машине с закрытыми окнами. Очень велик шанс не проснуться. То же можно сказать и про ситуацию, когда вы забыли открыть заслонку забортного воздуха после обгона чадящего грузовика. Показатели в салоне начинают шкалить очень быстро.

Пожалуй, это пока все. Единственное, где я еще хотел бы провести замеры, так это летом в лесу. Надеюсь доживу и проапдейчу данный материал.

P.S. Знаю, что измерители CO2 сейчас есть у многих. Напишите в каментах где и сколько намеряли вы. Но, по возможности, постите не только страшилки.

P.P.S. Тот измеритель CO2, каким пользуюсь я, можно найти на Ali за сумму чуть менее 6 тыс. руб.(его обзор тут). Также есть чуть более интересная модель, ее можно найти тут.

В прошлый раз, когда в атмосфере Земли было столько углекислого газа, на месте арктической тундры рос лес, а уровень моря был на несколько метров выше, чем сегодня.

В мае 2022 года содержание углекислого газа в атмосфере Земли достигло очередного максимума — 421 часть на миллион.

Это результат измерений, проведенных в обсерватории фоновых атмосферных условий NOAA, расположенной на вершине горы Мауна-Лоа на острове Гавайи.

Такой концентрации CO2 в атмосфере Земли не бывало уже миллионы лет, заявляют учёные из Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Показатель углекислого газа составил в среднем 420,99 части на миллион, что на 1,8 миллионной доли больше, чем в 2021 году. Учёные из Скриппса, ведущие независимый учёт, рассчитали среднемесячное значение 420,78 частей на миллион.

“От этих научных выводов не отвертеться: люди изменяют климат так, что к этому должны адаптироваться экономика и инфраструктура, – сказал руководитель NOAA Рик Спинрад. – Каждый день мы видим последствия изменения климата вокруг себя”.

Напомним, что повышение уровня CO2 в воздухе происходит при сжигании ископаемого топлива для нужд транспорта и производства электроэнергии, при производстве цемента, из-за вырубки лесов (так как деревья поглощают углекислый газ), в сельском хозяйстве и многих других видах человеческой деятельности.

Наряду с другими парниковыми газами CO2 в атмосфере задерживает тепло, излучаемое и отражаемое поверхностью планеты, которое в противном случае ушло бы в космос.

В результате атмосфера планеты неуклонно нагревается, что вызывает каскад погодных бедствий, включая эпизоды экстремальной жары, засухи и лесных пожаров. И не только это: увеличение количества осадков, наводнения и нарастающая мощь тропических штормов также являются следствием антропогенного изменения климата.

Загрязнение атмосферы парниковыми газами негативно воздействует и на Мировой океан. Температуры воды повышается, поднимается уровень моря, увеличивается поглощаемое океаном количество углерода, что приводит к превращению нейтральных вод в кислые. Последнее не означает, что человек с годами будет заходить в океан, как в кислоту, однако все обитатели моря чувствуют, что вода постепенно подкисляется.

Также в океане снижается количество кислорода (происходит деоксигенация), из-за чего многим морским организмам становится тяжелее выживать.

В течение почти 6 000 лет существования человеческой цивилизации и до промышленной революции уровень углекислого газа в атмосфере постоянно составлял около 280 частей на миллион.

С тех пор люди произвели примерно 1,5 триллиона тонн CO2, большая часть которого будет продолжать нагревать атмосферу в течение тысяч лет.

Исследователи отмечают, что сегодняшние уровни CO2 сопоставимы с самым тёплым периодом плиоцена между 4,1 и 4,5 миллиона лет назад. Тогда они составляли около 400 частей на миллион.

В то время уровень моря был на 5-25 метров выше, чем сегодня. Такого повышения достаточно, чтобы затопить многие крупнейшие современные города мира.

Температура тогда была примерно на 3,5 °C выше, чем в доиндустриальные времена. Исследования также показывают, что на месте сегодняшней арктической тундры в то время рос густой лес.

Если такие изменения ожидают нас в будущем, это будет означать мировую катастрофу. Ведь к такому не готовы ни люди, ни экономика, ни инфраструктура.

Учёные уже полвека трубят о надвигающихся климатических изменениях и призывают мировое сообщество принять меры, чтобы замедлить этот катастрофический процесс.

Но несмотря на десятилетия переговоров, мировое сообщество не смогло значительно замедлить, не говоря уже о том, чтобы обратить вспять ежегодный рост уровня CO2 в атмосфере.

Возможно, использование ископаемого топлива больше не ускоряется, но мы всё ещё мчимся на максимальной скорости к глобальной катастрофе, безрадостно заключают учёные. И нынешние измерения явно указывают на то, что рост продолжается.

Ранее мы писали о технологии улавливания углерода, разработанной российскими учёными.

Мы также рассказывали об одном из способов изучения состава атмосферы в разные периоды истории нашей планеты. А ещё мы писали о том, как деревья на Ямале рассказали историю изменения климата планеты.

Больше поразительных новостей из мира науки вы найдёте в разделе “Наука” на медиаплатформе “Смотрим”.