Влияние углекислого газа на человека

Время прочтения: 7 минут
20.03.2023

Главная
»
Блог
»
Влияние углекислого газа на человека

Уровню углекислого газа в помещении уделяется мало внимания, хотя он напрямую влияет на здоровье человека.

Рассказываем о влиянии углекислого газа на организм человека, самочувствие и работоспособность. Из статьи вы узнаете о вреде углекислого газа для человека и том, как его избежать.

Содержание

Что такое углекислый газ и откуда он в воздухе
Роль углекислого газа в жизнедеятельности человека
Влияние углекислого газа на организм человека
Как поддерживать уровень CO₂ в помещении в норме

Что такое углекислый газ и откуда он в воздухе

Углекислый газ, диоксид углерода или CO₂ — это бесцветный газ, который в небольших концентрациях не имеет запаха. CO₂ распространён повсюду, это важная составляющая воздуха, участвующая в фотосинтезе и формировании климата.

Источники CO₂ разнообразны:

Естественные источники: люди, животные и растения. Также CO₂ выделяют вулканы, он вырабатывается в процессе гниения и горения органики. Так, лесные пожары значительно повышают содержание CO₂ в атмосфере.
Искусственные источники: транспорт, промышленность, а также предприятия, производящие электрическую и тепловую энергию.

CO₂ принято измерять в миллионных долях — ppm. Ppm показывает количество кубических сантиметров углекислого газа на 1 м³ воздуха. В воздухе за городом обычно содержится 350–400 ppm углекислого газа, в крупных городах этот показатель может достигать 600 ppm. В помещениях уровень CO₂ выше, так как в них попадает уличный воздух, в котором уже есть углекислый газ, а также накапливается CO₂ от людей.

Регулярные измерения показывают, что содержание CO₂ в уличном воздухе с каждым годом растёт. Лишь с 2018 по 2023 год уровень CO₂ вырос с 406 до 418 ppm, тогда как в 1980 этот показатель был ниже 340 ppm.

Глобальные среднемесячные значения CO₂ в уличном воздухе. Источник: Global Monitoring Laboratory

Роль углекислого газа в жизнедеятельности человека

Углекислый газ участвует в регуляции дыхания и кровоснабжения. Повышение концентрации CO₂ в крови помогает капиллярам расширяться, они пропускают через себя больше крови. В свою очередь, кровь насыщает ткани и органы кислородом, а затем выводит CO₂ из организма. Каждый новый вдох человек делает из-за избытка уровня CO₂, а не при дефиците кислорода.

Углекислый газ помогает кислороду насыщать ткани и органы

Существует мнение, что при дыхании важно, чтобы в воздухе было как можно больше кислорода и как можно меньше углекислого газа. Это не совсем так: важен правильный баланс этих газов. Так, при дыхании чистым кислородом со временем наступает отравление, так как CO₂ не может выводиться из организма и возникает удушье. При этом когда в воздухе содержится небольшая концентрация CO₂, этот газ помогает организму доставлять кислород к тканям и нормально функционировать.

Комфортный для человека состав воздуха это: 20−21% кислорода, 78−79% азота и 1% других газов. В этот 1% входит углекислый газ в количестве 0,035−0,04% от общего объёма воздуха или 350−400 ppm. Такое содержание CO₂ характерно для уличного воздуха.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого человеком воздуха

Как видно из рисунка, азот (N₂) не используется человеческим организмом, а кислород усваивается лишь на 25% — остальной объём возвращается в воздух при выдохе. При этом углекислого газа изначально мало в воздухе, но в процессе дыхания человек активно его вырабатывает. Поэтому при нахождении людей в замкнутом пространстве кислород расходуется медленно и долгое время находится в допустимых границах, а уровень CO₂ быстро превышает комфортную концентрацию. Ощущение духоты в помещении возникает из-за высокого уровня CO₂, а не из-за низкой концентрации кислорода.

Для дыхания важен баланс кислорода и углекислого газа. При дыхании нескольких людей в замкнутом пространстве кислород расходуется медленно, а уровень CO₂ повышается быстро. Поэтому проветривание в первую очередь нужно для снижения концентрации CO₂, а не для восполнения уровня кислорода.

Влияние углекислого газа на организм человека

Пока содержание углекислого газа в воздухе в норме — здоровью и самочувствию человека ничего не угрожает. Но когда уровень CO₂ слишком высокий — появляется дискомфорт или даже угроза здоровью и жизни.

Комфортная для человека концентрация CO₂ в воздухе

По мнению физиологов, комфортная концентрация CO₂ в воздухе помещений — не выше 800–1000 ppm. На уровне государства также есть свои требования к этому показателю, они указаны в ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Требования к качеству воздуха по ГОСТу

Подробнее о нормах концентрации углекислого газа в помещении мы рассказывали в статье «Концентрация углекислого газа в помещении: нормы и рекомендации».

Комфортный для человека уровень CO₂ в воздухе — 800-1000 ppm

Вред углекислого газа для человека в зависимости от концентрации в воздухе

В помещение поступает воздух с улицы, который уже содержит в себе 350–400 ppm углекислого газа. Затем в процессе дыхания люди увеличивают эту концентрацию, и если вентиляция работает плохо, то уровень CO₂ только растёт, что ухудшает самочувствие и здоровье человека.

Уже на уровне 800–1000 ppm можно почувствовать духоту, хотя вреда такой воздух не наносит. Когда концентрация CO₂ достигает 1500–2000 ppm, появляется слабость, сонливость, снижается концентрация внимания и работоспособность. Содержание CO₂ выше 5000–7000 ppm уже вредит здоровью — появляется удушье, спутанность сознания, ухудшается слух и зрение.

Влияние углекислого газа на организм человека в зависимости от его концентрации

Согласно измерениям, за час человек выдыхает около 20 литров CO₂ — это 0,02 м³. Чтобы понять, как быстро накапливается углекислый газ в помещении, рассмотрим это на примере:

Если в комнате площадью 17 м² и высотой потолков 2,8 метра находятся два человека при закрытых окнах, то за 1 час они выдохнут в воздух около 0,04 м³ CO₂. Учитывая, что объём воздуха в комнате 47,6 м³, то в процентном соотношении объём выработанного CO₂ в этой комнате — 0,084%, то есть 840 ppm. При этом в воздухе комнаты даже без людей уже содержится не менее 350−400 ppm углекислого газа, так как весь этот воздух, по сути, уличный. Таким образом, общее содержание CO₂ в комнате достигнет значения в 1190—1240 ppm. Получается, что два человека за 1 час поднимают концентрацию углекислого газа в воздухе выше комфортных значений.

Хотите дышать свежим воздухом?
Получите консультацию прямо сейчас!

Мы перезвоним и расскажем, как поддерживать уровень углекислого газа в помещении в норме, и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Даже относительно невысокая концентрация CO₂ — 2500 ppm — способна сказаться на концентрации внимания и эффективности умственной деятельности. Этот факт в 2012 году доказала группа учёных из США, которая изучила связь уровня CO₂ со способностью людей принимать решения. 22-х участников поместили в помещения с уровнем углекислого газа 600, 1000 и 2500 ppm. Каждый из них проходил тесты на определение эффективности принятия решений в течение трёх 2,5-часовых сеансов. Участники заранее не знали, какой уровень CO₂ поддерживался в помещении на каждом из сеансов.

Выяснилось, что с ростом концентрации CO₂ производительность людей снижается: уже при 1000 ppm по сравнению с 600 ppm эффективность выполнения заданий снизилась по 6-ти из 9-ти показателям. Продуктивность работы при 2500 ppm по сравнению с 600 ppm снизилась по 7-ми из 9-ти показателям, при этом по 5-ти показателям эффективность работы снизилась до «плохого» и «очень плохого» уровня.

Влияние углекислого газа на эффективность принятия решений

Это исследование объясняет, почему во второй половине рабочего дня у сотрудников снижается работоспособность. Скорее всего, дело не только в накопленной усталости, но и в концентрации CO₂, которая при слабой вентиляции нарастает с каждым часом работы.

Синдром больного здания

Если человек проводит много времени в одном помещении и у него только в нём беспричинно ухудшается самочувствие, говорят о синдроме «больного здания». У человека появляется слабость, головная боль, тошнота, заложенность носа, кашель и проблемы с концентрацией внимания. Когда человек покидает здание, симптомы пропадают.

Причиной такого явления может быть повышенный уровень углекислого газа: чем выше его концентрация, тем ярче симптомы. Считается, что вызывать синдром больного здания могут и загрязнители воздуха — пыль, мельчайшие частицы РМ2.5, испарения от отделки и мебели, а также споры плесени. Однако загрязнение воздуха не так быстро воздействует на организм, как углекислый газ.

Главная причина появления синдрома больного здания — это повышенный уровень CO₂

Респираторный ацидоз

При долгом нахождении в помещении с высоким уровнем CO₂, кровь перенасыщается углекислым газом и её кислотность (pH) снижается. В этом случае может развиться респираторный ацидоз. Человек ощущает слабость, головную боль, сонливость, учащённое сердцебиение, беспокойство и спутанность сознания. Симптомы проявляются постепенно и могут привести к обмороку.

При кратковременном нахождении в помещении с высокой концентрацией углекислого газа, симптомы респираторного ацидоза постепенно пройдут. Достаточно интенсивно проветрить помещение или выйти на улицу. Но если постоянно дышать таким воздухом, респираторный ацидоз может перейти в хроническую форму. В этом случае может снизиться иммунитет, у человека могут развиться болезни органов дыхания, сердца и сосудов.

Хотите дышать свежим воздухом?
Получите консультацию прямо сейчас!

Мы перезвоним и расскажем, как поддерживать уровень углекислого газа в помещении в норме, и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Как поддерживать уровень CO₂ в помещении в норме

Чтобы содержание углекислого газа было всегда комфортным, нужно организовать регулярное проветривание. При этом чем больше людей в помещении, тем чаще нужно его проветривать.

Отслеживать уровень углекислого газа в помещении можно с помощью анализатора качества воздуха с датчиком CO₂ или, ориентируясь на средние данные о накоплении углекислого газа при дыхании.

Мы подсчитали примерную концентрацию углекислого газа в разных по площади помещениях и с разным количеством людей, при условии, что в течение часа окна будут закрыты. В расчётах мы учитывали, что за час 1 человек выдыхает около 0,02 м³ CO₂. Также мы учли, что изначально уровень CO₂ в помещении находится на уровне 400 ppm.

Таким образом, формула расчётов выглядит так:

Уровень CO₂ = 0,02 м³ × количество людей / объём помещения ×100 × 10 000 + 400 ppm*
* в последующие часы без проветривания прибавлять 400 ppm не нужно

Примерный объём CO₂ в воздухе при закрытых окнах в течение часа

Чтобы увидеть все данные таблицы, листайте вправо →

Из таблицы видно, что чем больше людей в помещении, тем быстрее углекислый газ накапливается в воздухе. Особенно быстро концентрация CO₂ нарастает в небольших по площади комнатах, когда в них находятся несколько человек.

Чтобы поддерживать свежесть воздуха, нужно проветривать каждый раз, когда уровень CO₂ достигает 800 ppm. Мы рассчитали, насколько часто это потребуется, учитывая количество людей в комнате.

Частота проветривания для поддержания уровня CO₂ в пределах 800 ppm

Чтобы увидеть все данные таблицы, листайте вправо →

Как мы видим, для поддержания оптимальных значений CO₂ нужно часто открывать окно. При этом проветривание должно быть полноценным: не менее 15 минут с открытым настежь окном. В этом случае перенасыщенный углекислым газом воздух заменится на свежий воздух с улицы.

Настолько часто и интенсивно проветривать не всегда комфортно, так как это требует времени и приводит к появлению сквозняка и шума. К тому же во время проветривания в квартиру попадает пыль, вредные газы и аллергены.

Проветривать без сквозняка, шума и уличных загрязнений можно с помощью приточного комплекса AIRNANNY A7. Прибор забирает свежий уличный воздух, очищает его от загрязнений, подогревает до комнатной температуры и подаёт в помещение.

AIRNANNY A7 подаёт свежий воздух в помещение, тем самым вытесняет избыток CO₂ в вытяжку

AIRNANNY A7 подаёт до 149 м³ воздуха в час — этого хватит для дыхания 5 человек. Приток воздуха от устройства выталкивает отработанный воздух с углекислым газом в вытяжные каналы и заполняет комнату свежим воздухом. Приточный комплекс может работать без перерывов — и днём, и ночью, поэтому концентрация CO₂ в воздухе всегда будет в норме.

Приточный комплекс оснащён датчиком углекислого газа и автоматическим режимом, поэтому он может изменять интенсивность проветривания в зависимости от содержания CO₂ в воздухе. Так, AIRNANNY A7 отреагирует, если к вам придут гости и потребуется более интенсивное проветривание.

В автоматическом режиме AIRNANNY A7 настраивает мощность проветривания так, чтобы уровень CO₂ в воздухе был в рамках 600 ppm. Это комфортный для человека уровень, который позволяет поддерживать хорошее самочувствие, концентрацию внимания, работоспособность и качество сна.

Приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY не только проветривает помещение, но и очищает воздух от пыли, пыльцы, выхлопных и промышленных газов, запахов, вирусов и бактерий. Кроме того, устройство увлажняет воздух с помощью встроенного увлажнителя. Таким образом, AIRNANNY A7 помогает поддерживать комфортный уровень углекислого газа в воздухе, его чистоту, комфортную температуру и влажность.

Приточный комплекс AIRNANNY A7 помогает организовать автоматическое проветривание, поэтому с ним легко поддерживать комфортный уровень углекислого газа в помещении

Статью подготовила редакционная команда ATMEEX

Хотите поблагодарить за статью? Поделитесь в социальных сетях!
А также оставьте комментарий, нам важно ваше мнение.

Мы перезвоним и расскажем, как организовать приточную вентиляцию в квартире и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY, а также подберём модель для решения ваших задач

Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Влияние углекислого газа на человека

Что такое углекислый газ и откуда он в воздухе

Роль углекислого газа в жизнедеятельности человека

Влияние углекислого газа на организм человека