Углекислый газ. Чем опасно превышение нормы

Углекислый газ

Самочувствие и работоспособность человека тесно связаны с качеством воздуха там, где он трудится и отдыхает. А качество воздуха зависит от наличия в нем вредных веществ и концентрации углекислого газа СО2. Чем опасно повышение уровня углекислого газа?

Что такое углекислый газ

Углекислый газ (углекислота, диоксид углерода, двуокись углерода, оксид углерода, угольный ангидрид)  - это бесцветный газ с химической формулой CO2. Он почти не имеет запаха и есть везде в природе.

Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет в среднем 0,04 %. Он выделяется при дыхании людей, животных и растений, образуется при гниении и горении органических веществ. В природе СО2 содержится в минеральных источниках, поднимается из водоемов (особенно из болот), вулканов и шахт. Организм человека выделяет приблизительно 1 кг углекислого газа в сутки.

Основными источниками поступления углекислого газа в атмосферу является промышленность и транспорт. Очень много его выделяется при сжигании топлива на предприятиях теплоэнергетики. В лесу и в горах углекислого газа меньше, в крупных промышленных городах концентрация его очень высокая.

Углекислый газ

Чем опасно повышение уровня углекислого газа

Качество воздуха зависит от наличия в нем вредных веществ и концентрации углекислого газа СО2. В отличие от угарного газа, углекислый газ нетоксичен, но при вдыхании его повышенных концентраций все живые организмы испытывают удушье.

Незначительные повышения концентрации, вплоть до 2-4 %, в помещениях приводят к развитию у людей сонливости и слабости. Люди страдают от головной боли, головокружения, расстройстве слуха и в потере сознания (симптомы, сходные с симптомами высотной болезни), эти симптомы развиваются, в зависимости от концентрации, в течение времени от нескольких минут до одного часа.

Интенсивно выделяется углекислый газ от газовой плиты при приготовлении пищи. При возрастании содержания в воздухе значения CO2 выше определенной величины человек начинает чувствовать себя дискомфортно, может впадать в дремотное состояние, возникают головные боли, тошнота, чувство удушья. Его влияние настолько постепенное и слабое, что его трудно сразу обнаружить.

Превышение уровня углекислого газа вредно для состояния организма человека, поэтому за ним необходимо следить. Для этого есть специальные датчики (газоанализаторы).

Почему важно следить именно за концентрацией углекислого газа? Потому что его много, измерить легче. Но многочисленные исследования показали, что рост содержания СО2 в помещении напрямую связан с повышением уровня и других вредных веществ (формальдегида, фенола, бензола и т.п.) - это явный признак того, что качество воздуха снижается. Ведь чем хуже вентиляция, тем больше загрязнителей концентрируется в воздухе.

Нормы и правила содержания углекислого газа

В зарубежных стандартах концентрация углекислого газа в воздухе помещений служит индикатором содержания других более вредных загрязняющих веществ и по этому параметру рассчитывается вентиляция.

Европейский стандарт ЕН 13779 «Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems» в качестве общего базового руководства предлагает принимать концентрацию углекислого газа в сельской местности 350 ppm, в небольших городах 400 ppm, в центрах городов 450 ppm. На самом деле она может быть существенно выше. Например, измерения в центре Москвы в безветренную погоду в конце лета в районе Садового кольца показали, что при достаточно интенсивном движении транспорта уровень СО2поднимался до 900 ppm (0,09 % об.).

Проектировщики многоквартирных и частных домов берут за основу ГОСТ 30494-2011 под названием «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». Этот документ оптимальным для здоровья человека уровнем CO2 считает 800 — 1 000 ppm. Отметка на уровне 1 400 ppm – предел допустимого содержания углекислого газа в помещении. Если его больше, то качество воздуха считается низким.

Нормы углекислого газа в школах

Чем больше углекислого газа в воздухе, тем сложнее сосредоточиться и справиться с учебной нагрузкой. Зная об этом, власти США рекомендуют школам поддерживать уровень СО2 не выше 600 ppm. В России отметка чуть выше: уже упомянутый ГОСТ считает оптимальным для детских учреждений 800 ppm и менее. Однако на практике не только американский, но и российский рекомендуемый уровень – голубая мечта для большинства школ.

Один из наших экспериментов в школе показал: больше половины учебного времени количество углекислого газа в воздухе превышает 1 500 ppm, а иногда приближается к 2 500 ppm! В таких условиях невозможно сосредоточиться, способность к восприятию информации критически снижается. Другие вероятные симптомы переизбытка СО2: затрудненное дыхание, потливость, воспаление глаз, заложенность носа.

Почему так происходит? Классы редко проветриваются, потому что открытое окно – это простывшие дети и шум с улицы. Даже если школьное здание оснащено мощной центральной вентиляцией, она, как правило, либо шумная, либо устаревшая. Зато окна в большинстве школ современные – пластиковые, герметичные, не пропускающие воздух. При численности класса 25 человек в кабинете площадью 50–60 м2 c закрытым окном углекислый газ в воздухе подскакивает на 800 ppm за каких-то полчаса.

В пресс-релизе ежегодной конференции Европейского респираторного общества в 2006 году были опубликованы результаты исследований, проведенных в пяти странах ЕЭС группой итальянских ученых. Исследования показали, что 68 % детей испытывают на себе негативное влияние СО2 выше уровня 1 000 ppm. У них наблюдалось тяжелое дыхание, одышка, сухой кашель и ринит чаще, чем у других детей. Были сделаны следующие выводы: у детей, находящихся в помещении с высоким уровнем СО2, в 3,5 раза выше риск возникновения сухого кашля и в 2 раза – развитие ринита. Они имеют более уязвимую носоглотку, чем их ровесники.

В исследовании корейских ученых о влиянии концентрации СО2 в помещении на приступы астмы у детей, в домах и квартирах, где живут дети больные астмой, замерялся уровень содержания веществ, которые считаются основными загрязнителями воздуха в помещении, таких как СО, NO2, аллергены и СО2. В результате данных исследований были сделаны выводы о том, что самым важным фактором, влияющим на возникновение приступов астмы у детей, является только уровень концентрации СО2.

Как бороться с повышением уровня углекислого газа?

Для постоянного поддержания качества воздуха на высоком уровне нужны вентиляционные системы. В квартире при герметично закрытых пластиковых окнах проблему можно решить с помощью приточных клапанов и вытяжной системы, хороший результат дает использование рекуператора.

При недостаточной вентиляции основной способ обеспечения качества воздуха – регулярное проветривание помещения. Нужно обеспечить постоянный приток свежего воздуха, который будет вытеснять CO2. Это и дешево, и просто. И эффективно.

Другим способом, доказавшим свою эффективность, являются специальные фильтры, поглощающие углекислоту. Их давно используют там, где проветрить невозможно - на подводных лодках, например.

В настоящее время наиболее безопасными для очистки воздуха от газов в помещениях, где находятся люди, можно считать фильтры, основанные на методе адсорбции загрязняющих веществ в составе приточных вентиляционных установок. В качестве фильтрующего элемента используют активированный уголь и высокоэффективные материалы. Такие фильтры уже предлагаются на климатическом рынке.

Хороший способ естественного уменьшения СО2 - комнатные растения. Как и все живые организмы, они тоже выделяют при дыхании углекислый газ. Но при этом в светлое время суток у них происходит процесс фотосинтеза, при котором растения интенсивно поглощают углекислоту и выделяют кислород. При фотосинтезе забирается из воздуха намного больше СО2, чем выделяется при дыхании. Комнатные цветы с большими зелеными листьями лучше всего держать в кухне, гостиной, рабочей комнате, но не в спальне. Их полезно использовать в офисах, школах, производственных помещениях. Помимо углекислого газа, многие из них способны поглощать различные токсичные вещества.

 

Другие материалы по этой теме: