Содержание co2 в выдыхаемом воздухе. Почему так важен контроль концентрации CO2 в помещении? Климатическая катастрофа в Европе

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по влиянию CO 2 на организм человека. В 60-ых годах учёная О.В.Елисеева в своей диссертации привела детальное исследование, как влияет углекислый газ в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека и пришла к выводу, что кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга. Согласно ее рекомендациям, содержание CO 2 в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание CO 2 должно быть около 0,05% (500 ррm).

Специалисты знают, что существует прямая связь между концентрацией CO 2 и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08% (т. е. 800 ррm). Хотя в современных офисах очень часто бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия CO 2 . Когда речь идёт о больном человеке, то порог его чувствительности ещё увеличивается.

Зависимость физиологических проявлений от содержания CO2 в воздухе приведена в таблице:

Основные изменения при вдыхании повышенных концентраций углекислого газа (гиперкапнии) происходят в центральной нервной системе, и носят они при этом фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований. Ухудшение условнорефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких к 2% – понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.

Что именно происходит при повышении концентрации CO 2 в воздухе, который попадает в организм? Увеличивается парциальное давление CO 2 в альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (CO 2 + Н 2 O = Н 2 СО 3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО3-. Кровь закисляется, что по-научному называется газовым ацидозом . Чем выше концентрация CO 2 в воздухе, которым мы дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.

Когда начинается ацидоз, то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, – об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО 3 -. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т. ч. и угольная (Н 2 СО 3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО 3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.

Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% CO 2 (кислород был в норме – 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций – 0,3% CO 2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го CO 2 деминерализацию костей , а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию повышенного уровня CO 2 .

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное CO 2) являются длительные отрицательные последствия. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.

Вывод – во избежание негативных последствий, содержание углекислого газа во вдыхаемом воздухе нужно обязательно контролировать. Для этой цели отлично подходит современный и надежный прибор – .

Исследования и уровень углекислого газа в помещениях.

В последние годы появились точные инфракрасные сенсоры для замера уровня углекислого газа в помещениях. Они входят в состав газоанализаторов и показывают концентрацию углекислого газа в режиме реального времени, поэтому их удобно ставить в жилых и общественных помещениях, школах и детских садах. Однако для того, чтобы от этих измерений была польза, нужны четкие нормы по уровню углекислого газа в помещениях. А их у нас пока нет. В странах Европы, США и Канаде, как правило, нормой считается 1000 ppm (0,1%). Да, в ближайшее время мы будем измерять уровень углекислого газа в минских квартирах и улицах.

Часто переделывают под офис помещения без правильно работающей вентиляции, в этом случае проблемы гарантированы. Особенно это касается маленьких переговорок, в которые набиваются по 20 человек. Если в переговорку на 20 квадратов сядут 20 человек — то за час концентрация углекислого газа вырастет уже до 10"000 ppm углекислого газа в помещении — а это уже уровень, при котором мозги перестают работать. Поэтому в маленьких переговорках без постоянно дующей вентиляции со свежим воздухом (не кондиционер!) допустимое время нахождения 5-10 человек без снижения когнитивных способностей — не более 10-20 минут.

Экология потребления. Здоровье: Хоть от людей часто можно услышать, что им не хватает кислорода, на самом деле проблема...

Хоть от людей часто можно услышать, что им не хватает кислорода, на самом деле проблема в душных помещениях чаще всего есть с другим газом - углекислым.

Сегодня мы поговорим про избыток углекислого газа в организме (гиперкапния), который подстерегает нас во многих душных помещениях (и не только) и является причиной многих неприятностей.

Углекислый газ CO2 входит в состав земной атмосферы. Его средняя концентрация в воздухе составляет около 0,035%, или 350 ppm - миллионных долей (parts per million). Геохимические исследования показали, что примерно такой уровень - в пределах нескольких сотых долей процента - остаётся неизменным уже сотни тысяч лет.

Но вот атмосфера мест массового человеческого обитания - городов, и особенно мегаполисов, действительно формируется при непосредственном нашем участии. Во второй половине прошедшего века концентрация CO2 в сельской местности составляла те самые «среднеземные» 350 ppm, в небольших городах 500 ppm, в крупных промышленных центрах 600-700 ppm. И это, однако, не стало пределом.

Вы знаете, что мы вдыхаем кислород (О2) и выдыхаем углекислый газ (СО2) и наше дыхание зависит от рода деятельности (таблица).

Углекислый газ в помещениях образуется лишь как продукт жизнедеятельности человека, который выдыхает в 100 раз больше CO2, чем вдыхает. Потребляя около 30 литров кислорода в час, каждый из нас выделяет 20-25 литров углекислого газа. Человек в помещении производит примерно 35.2 грамма CO2 в час, и соответственно, если комната площадью 20 м2 высотой 2.5 метра, то без хорошей вентиляции каждый час концентрация углекислого газа будет расти на 584ppm каждый час.

Незначительное повышение концентрации углекислого газа вызывает у людей ощущение «спертости» воздуха, духоты. Мы отчетливо чувствуем это, когда приходим с улицы в помещение. Но наш дыхательный центр пластичен и уже спустя 10 минут мы перестаем это замечать. При более значительном повышении концентрации симптомы становятся хуже: «тяжелая» голова, головокружение, головные боли, и вплоть до необратимых изменений в организме человека. Одновременно большинству из нас знакомо ощущение духоты в помещении и симптомы связанные с этим т.е. усталость, сонливость, раздражительность. Такое состояния многие связывают с нехваткой кислорода. На самом деле, это симптомы вызваны превышением уровня углекислого газа в воздухе. Кислорода еще достаточно, а углекислота уже в избытке.

Симптомы у взрослых здоровых людей

Концентрация углекислого газа

• Нормальный уровень на открытом воздухе 350 - 450 ppm
• Приемлемые уровни < 600 ppm
• Жалобы на несвежий воздух 600 - 1000 ppm
• Максимальный уровень стандартов ASHRAE и OSHA 1000 ppm
• Общая вялость 1000 - 2500 ppm
• Возможны нежелательные эффекты на здоровье 2500 - 5000 ppm
• Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня
• 5000 ppm

Где же находится тот предел, до которого мы можем не беспокоиться о состоянии своего здоровья? Вопрос актуален, поскольку большую часть жизни современный человек, и прежде всего городской обитатель, всё же проводит в помещениях, микроклимат и атмосфера которых существенным образом отличаются от условий открытого пространства. В то же время известно, что значительное (в десятки раз) повышение содержания в воздухе CO2 вызывает резкое ухудшение самочувствия, а концентрация более 5% (50 000 ppm) становится для человека смертельной.

Распространение пластиковых окон усугубило проблему углекислого газа. Почему в квартире высокий уровень CO2? Три основные причины: пластиковые окна, не работающая вытяжка и отсутствие приточной вентиляции, несоблюдение санитарных нормативов - большое количество людей в маленькой комнате. Еще раз повторю: пластиковые окна без клапанов - источник повышенного уровня СО2 в квартире

Показатель СО2 – это показатель качества вентиляции в целом!

Cегодня уровень концентрации СО2 в помещении служит основным показателем качества воздуха. Он выступает как газ-индикатор, по которому можно судить не только о других загрязнителях, но и о том, насколько хорошо работает вентиляционная система в здании. Исследования в школьном классе показали, что если в воздухе присутствуют, кроме углекислого газа, летучие органические соединения и формальдегиды, то достаточно следить только за СО2. Если вентиляция справляется с ним, то остальные загрязнители также остаются на низком уровне. Более того, по СО2 можно судить и о количестве бактерий в воздухе. Чем больше углекислого газа, тем хуже справляется вентиляция и тем больше в воздухе разных бактерий и грибков. Особенно отчетливо это заметно зимой, когда интенсивность вентиляции падает, а количество респираторных инфекций растет.

В принципе, чтобы воздух оставался чистым, достаточно наладить обмен с внешней атмосферой из расчёта 30 м3 в час на одного человека. Такие исходные данные закладываются при проектировании вентиляционных систем служебных, а также жилых помещений, которые и должны обеспечить те самые комфортные 600 ppm и не более. Хотя насчёт комфортности этого уровня некоторые исследователи высказывают весьма серьёзные сомнения.

Например, англичанин Д. Робертсон утверждает, что существующая на Земле фауна, в том числе и человек, формировалась в определённой температурно-газовой среде, в которой содержание диоксида углерода не превышало 300-350 ppm. По расчётам Робертсона, которые он опубликовал в журнале индийской Академии наук, максимальный безопасный для человека уровень CO2 равен 426 ppm. В городе такого уровня даже в парке быть не может, увы.

Для анализа обстановки у других комнатах

Как оказалось, даже если оставить модуль в помещении без двери и с закрытым окном, как собственно в ближайшее время и происходит на моей кухне

То наличие углекислого газа будет в норме исключительно при условии, что там никого не будет.

На картинке простой пример:
1 - жена готовила до этого момента на кухне и ушла
2 - это количество СO2 после того как прошло 2 часа и на кухню никто не заходил, а окно соответсвенно было открыто, чтобы проветрить
3 - это я пришёл с работы и сидел работал на кухне до 2 часов ночи, стрелка показывает на момент когда я ушёл спать. На графике видно, что после того как я ушёл без открытого окна концентрация СO2 не смогла упасть до нормы даже спустя 6 часов!
4 - жена проснулась, зашла на кухню, быстро перекусила и убежала на работу
5 - я проснулся и аккупировал кухню
6 - на кухне огромное количество СO2 из-за рабочего, который делает полы в прихожей.....

Данная аналитика даёт основание утверждать, что даже один человек может спокойно надышать даже в комнате без двери. Вы скажете "в чём проблема проветрить?", ответ простой - да в том что надо так проветривать каждый 1-2 часа, очень удобно да? Особенно когда спишь)

Вот например как с большой концентрацией СO2 справляется Тион, это наша спальня и мы одновременно легли спать с супругой в точке 1 и соответственно тут же надвоих надышали более чем на 1000ppm, аппарат тут же это зафиксировал и начал равномерно запускать свежий воздух с улицы, чтобы значение упало до 750ppm

Таким образом расположив данные датчики по комнатам можно контролировать концентрацию СO2 по всей квартире. Анализировать статистику кстати оказалось крайне увлекательно, вот как вы думаете что за всплеск был на верхнем графике? Ответ прост - жена гладила в комнате)))

Ещё кстати важно не путать модуль и базовую станцию, визуально это конечно просто ибо они одинаковые

Но функционал различается:

Таким образом можно сэкономить 2000р и купить только модуль для второго Бризера, ну или использовать его как в моём случае чисто в виде датчика анализирующего ситуацию в помещении)

В общем я прихожу к мысли, что теперь я такой хочу не только в спальне, но и в большой комнате - нереально крутая штука) Для скептиков сразу озвучу - расход электроэнергии за год одного такого устройства составляет смешные 394 квтч (спасибо victorborisov за информацию полученную опытным путём!)

Как известно, причиной многих проблем с самочувствием и синдрома хронической усталости может быть переизбыток углекислого газа (CO2) в воздухе помещения (). Спасает от этого проветривание и вентиляция. Для того, чтобы понимать, насколько хорошо проветривается моя квартира, я купил прибор, измеряющий уровень углекислого газа в воздухе - CO2-монитор. Я взял модель с даталогером, это очень удобно для того, чтобы смотреть, как меняется уровень CO2 в течение суток.

За последние 50 лет концентрация углекислого газа а атмосфере земли . Концентрация CO2 почти не зависит от места на земле - воздух хорошо перемешивается. Как это не удивительно, содержание CO2 в городском воздухе и в лесу отличается всего на 10 ppm. Считается, что концентрация до 700 ppm для человека не заметна и никак не влияет на его здоровье и самочувствие.

Человек при дыхании выделяет много углекислого газа, поэтому в закрытом помещении концентрация CO2 очень быстро вырастает до 2000 ppm и выше.

Существует два метода определения концентрации углекислого газа в воздухе - электрохимический (solid electrolyte) и метод недисперсионной инфракрасной спектрометрии (). Электрохимический метод менее точен и датчики, работающие на его основе, недолговечны.

Производителей датчиков NDIR похоже всего два. Более известный - шведский SenseAir Сейчас SenseAir выпускает датчики K30. Датчики предыдущего поколения SensAir K22 сняты с производства, однако их сделали много и теперь продают относительно дёшево, что позволяет производить измерители CO2 по цене от $100.

Именно таким датчиком, SensAir K22 и оснащён прибор . По неизвестным причинам когда этот прибор продают под оригинальным называнием он стоит аж $390, однако хитрый продавец GainExpress на Aliexpress и Ebay продаёт этот же прибор под названием «CO98 3-in1 CO2 Carbon Dioxide Desktop Datalogger Monitor Indoor Air Quality Temperature Relative Humidity RH 0~9999ppm Clock» за . Там-то я его и купил.

Аналогичный прибор без даталогера и с менее точным датчиком влажности у того же продавца стоит .

В комплекте - прибор, блок питания, кабель USB, диск с программой, инструкция, сертификат калибровки.

Прибор показывает уровень CO2 в ppm, температуру и влажность с высокой точностью, время и дату. Кроме того показывается оценочное состояние уровня углекислого газа - Good, Normal или Poor. При желании по достижении уровня Poor прибор может начать пищать и показывать значок вентилятора - пора проветривать.

В этом приборе используется точный ёмкостной датчик влажности (±3%RH at 25°C, 10~90% RH, ±5%RH at 25°C, <10% & >90% RH). В более дешёвых измерителях CO2 стоят датчики попроще, дающие большую ошибку на низких уровнях влажности.

Прибор умеет показывать минимальные и максимальные значения всех трёх измеряемых параметров. В режиме даталогинга задаётся частота измерений (от 1 секунды до 5 часов). При долгом нажатии кнопки Log начинается запись значений в память. Во время записи мигает светодиод и основной дисплей (значение ppm постоянно сменяется надписью rec). Из-за этого мигания неудобно постоянно оставлять прибор в режиме логинга. заканчивается запись по долгому нажатию Esc. Каждая новая запись стирает предыдущую.

После окончания записи данные можно передать в компьютер. Для этого сзади у прибора есть маленький круглый разъём, а в комплекте идёт кабель USB.

Программа считывает данные с прибора и рисует вот такие графики.

Можно включить отображение температуры и влажности, но тогда на экране будет вот такая мешанина.

Датчик NDIR требует периодической калибровки, поэтому прибор автоматически калибруется раз в 7 дней. Минимальное значение CO2 принимается за 400 ppm (при этом за один раз калибровка может сдвигать показания не более, чем на 50 ppm). Для правильной работы прибора необходимо как минимум раз в неделю хорошо проветривать помещение (3-4 часа с открытым окном без людей в помещении). Этого достаточно, чтобы уровень CO2 в помещении стал таким же, как на улице и прибор правильно откалибровался.

Прибор питается только от сети. Это связано с тем, что датчик NDIR потребляет довольно много. Прибор постоянно потребляет 30 mA, раз в секунду происходит импульс потребления 200 mA. Напряжение питания - 5 вольт. Я воспользовался повербанком для того, чтобы временно использовать прибор в качестве портативного, измеряя уровни CO2 в разных помещениях.

Наличие этого прибора не только позволяет оценивать уровень CO2, но и очень стимулирует правильное и частое проветривание - смотришь на «страшные» показания прибора и тут же бежишь открывать окно.

Несмотря на то, что прибор недёшев я заказал второй другой модели, чтобы в каждой комнате было по CO2-метру. Когда придёт, расскажу и о нём.