Рассмотрим влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО2 в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты. Дыхание — физиологический процесс, гарантирующий течение метаболизма. Для комфортного существования человек должен дышать воздухом, состоящим из 21,5% кислорода и 0,03 – 0,04% углекислого газа. Остальное заполняет двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха, один из самых распространённых элементов на Земле – азот N2.
Вдыхаемый воздух, О2 - 20,9%, СО2 - 0,03%
Выдыхаемый воздух, О2 - 16,4%, СО2 - 4,0%
Духота! При концентрации углекислого газа выше 0,1% (1000 ppm [parts per million]) возникает ощущение духоты: общий дискомфорт, слабость, головная боль, снижение концентрации внимания. Также увеличивается частота и глубина дыхания, происходит сужение бронхов, а при концентрации выше 15% - спазм голосовой щели. При длительном нахождении в помещениях с избыточным количеством углекислого газа происходят изменения в кровеносной, центральной нервной, дыхательной системах, при умственной деятельности нарушается, восприятие, оперативная память, распределение внимания.
Существует ошибочное мнение, что это проявления нехватки кислорода. На самом деле, это признаки повышенного уровня углекислого газа в окружающем пространстве.
В то же время углекислый газ, необходим организму. Парциальное давление углекислого газа влияет на кору головного мозга, дыхательный и сосудодвигательный центры, углекислый газ также отвечает за тонус сосудов, бронхов, обмен веществ, секрецию гормонов, электролитный состав крови и тканей. А значит, опосредованно влияет на активность ферментов и скорость почти всех биохимических реакций организма. Уменьшение содержания кислорода до 15% или увеличение до 80% не существенно влияет на организм. В то время как на изменение концентрации углекислого газа на 0,1% оказывает существенное негативное воздействие.
Отсюда можно сделать вывод о том, что углекислый примерно в 60-80 раз важнее кислорода.
Вот за этим параметром необходимо следить в первую очередь.
Современный человек очень много времени проводит в помещении. В условиях сурового климата люди пребывают на улице всего 10 % своего времени.
В помещении концентрация углекислоты растет быстрее, чем понижается концентрация кислорода.
Рисунок 1. Зависимость уровня углекислого газа и кислорода от времени
Данную закономерность можно проследить по графикам, полученным опытным путем в одном из школьных классов.
Уровень углекислого газа в классе во время урока (а) постоянно растет. (Первые 10 минут - настройка приборов, поэтому показания скачут.) За 15 минут перемены при открытом окне концентрация СО2 падает и затем снова растет. Уровень кислорода (б) практически не меняется.
При концентрации углекислого газа внутри помещения выше 800 — 1000 ppm, люди, работающие там, испытывают синдром больного здания (СБЗ), а здания носят наименование «больные». Уровень примесей, которые могли бы вызвать раздражение слизистых оболочек, сухой кашель и головную боль растет значительно медленнее, чем уровень углекислого газа. А когда в офисном помещении его концентрация опускалась ниже 800 ppm (0,08%), то и симптомы СБЗ становились слабее. Проблема СБЗ стала актуальна после появления герметичных стеклопакетов и низкой эффективности принудительной вентиляции из-за экономии электроэнергии. Бесспорно, причинами СБЗ могут выступать выделения строительных и отделочных материалов, споры плесени и т д. при ненадлежащей вентиляции концентрация этих веществ будет расти, но не так быстро, как концентрация углекислоты.
Физиологические проявления в зависимости от уровня СО2, ррm
380-400 Идеальный для здоровья и хорошего самочувствия человека.
400-600 Нормальное качество воздуха. Рекомендовано для детских комнат, спален, школ и детских садов.
600-1000 Появляются жалобы на качество воздуха. У людей, страдающих астмой, могут учащаться приступы.
Выше 1000 Общий дискомфорт, слабость, головная боль. Концентрация внимания падает на треть. Растет число ошибок в работе. Может привести к негативным изменениям в крови. Может вызывать проблемы с дыхательной и кровеносной системами.
Выше 2000 Количество ошибок в работе сильно возрастает. 70 % сотрудников не могут сосредоточиться на работе.
Клинические проявления при длительном воздействии повышенного уровня СО2
Углекислый газ сгущает кровь, а дефицит кислорода вызывает гипоксию — наш организм в буквальном смысле задыхается, что может вызвать:
риск тромбозов;
цефалгию — головные боли с пульсацией или сдавливанием, нарушение зрения и общей слабостью;
астеническое состояние — постоянная усталость, рассеянное внимание и забывчивость.
Это особенно актуально для людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также для пожилых и детей.
Решение проблемы — установка системы вентиляции.
Для обеспечения поступления свежего воздуха и контроля уровня углекислого газа рекомендуется использовать бытовые приточные и вытяжные установки для небольших помещений. Для зданий и больших помещений уже потребуется промышленное оборудование. Вентиляция с механическим побуждением обеспечивает постоянный воздухообмен, подавая свежий воздух с улицы и удаляя углекислый газ.
