Содержание со2 в выдыхаемом воздухе

Содержание со2 в выдыхаемом воздухе

Высокая устойчивость к гипоксии и гиперкапнии характерна также для ныряющих птиц и рептилий. Интересно, что у этих животных при нырянии концентрация СО2 в организме увеличивается до определенных пределов. В частности, у аллигаторов и уток после продолжительного ныряния концентрация СО2 в легких иногда не превышает 10% [Andersen Н., 1959]. Таким образом, способность ныряющих животных к длительной задержке дыхания при погружениях в воду определяется как высокими резервами О2 в организме, так и сниженной чувствительностью дыхательного центра к избытку СО2 в крови. Вместе с тем важная роль в снабжении и распределении О2 в организме принадлежит сердечно-сосудистой системе. При задержке дыхания во время ныряния развивается брадикардия, снижается МОК, происходит значительное перераспределение кровотока в результате сужения периферических сосудов и поддержания на исходном уровне АД в аорте.

При гипоксии кровоток и кислородное обеспечение сохраняются в головном мозге и миокарде, в котором запасы оксимиоглобина меньше, чем в некоторых скелетных мышцах. Брадикардия, снижая потребности миокарда в О2, по-видимому, увеличивает выносливость сердца к действию нарастающей гипоксемии. Длительность сердечного цикла возрастает в основном за счет увеличения времени диастолы (иногда в 100 раз). Отмечено, что чем быстрее и интенсивнее развивается брадикардия, тем медленнее снижается Рао2, т. е. экономнее расходуется легочный резерв О2 в организме [Ferrante F., 1970]. Показано также влияние скорости ныряния на развитие брадикардии: при резком погружении животных в воду брадикардия развивается быстрее, чем при медленном [Галанцев В. П., 1968].

Рассмотренные реакции сердечно-сосудистой системы при задержке дыхания свойственны, вероятно, всем позвоночным животным, поскольку наблюдаются не только у ныряющих рептилий, птиц, млекопитающих, но и у рыб, амфибий, а также у неныряющих животных и человека.

Гипоксические факторы часто встречались на протяжении эволюции позвоночных, и у наземных млекопитающих уже в далеком филогенетическом прошлом выработалась морфофизиологическая основа для компенсаторно-приспособительных реакций на гипоксию и асфиксию. На этой основе у животных, вернувшихся в процессе эволюции в водную среду обитания, развивались и совершенствовались нейроэндокринные механизмы регуляции экологически обусловленных компенсаторно-приспособительных реакций, которые были направлены на обеспечение продолжительного пребывания под водой и, следовательно, связаны с длительной задержкой дыхания.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
Читайте также:  Что делать если видео вконтакте не показывает

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;
  • Нормальное качество: 800 (600);
  • 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.

Читайте также:  Tesla model s автопилот

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.

Самочувствие и работоспособность человека тесно связаны с качеством воздуха там, где он трудится и отдыхает. А качество воздуха можно определить по концентрации углекислого газа СО2.

Почему именно СО2?

  • Этот газ есть везде, где есть люди.
  • Концентрация углекислого газа в помещении напрямую зависит от процессов жизнедеятельности человека – ведь мы его выдыхаем.
  • Превышение уровня углекислого газа вредно для состояния организма человека, поэтому за ним необходимо следить.
  • Рост концентрации СО2 однозначно свидетельствует о проблемах с вентиляцией.
  • Чем хуже вентиляция, тем больше загрязнителей концентрируется в воздухе. Поэтому рост содержания углекислого газа в помещении – признак того, что качество воздуха снижается.

В последние годы в профессиональных сообществах врачей и проектировщиков зданий появляются предложения пересмотреть методику определения качества воздуха и расширить перечень измеряемых веществ. Но пока ничего нагляднее изменения уровня CO2 не нашли.

Как узнать, является ли приемлемым уровень углекислого газа в помещении? Специалисты предлагают перечни нормативов, причем для зданий разных назначений они будут различными.

Нормы углекислого газа в жилых помещениях

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.

Однако уже 1 000 ppm не признается вариантом нормы целым рядом исследований, посвященных зависимости состояния организма от уровня CO2. Их данные свидетельствует о том, что на отметке 1 000 ppm больше половины испытуемых ощущают последствия ухудшения микроклимата: учащение пульса, головную боль, усталость и, конечно, пресловутое «нечем дышать».

Физиологи нормальным уровнем CO2 считают 600 – 800 ppm.

Хотя некоторые единичные жалобы на духоту возможны и при указанной концентрации.

Выходит, что строительные нормативы уровня СО2 вступают в противоречие с выводами исследователей-физиологов. В последние годы именно со стороны последних все громче раздаются призывы обновить допустимые пределы, но пока дальше призывов дело не идет. Чем ниже норма СО2, на которую ориентируются строители, тем дешевле обходится устройство вентиляции. А расплачиваться за это приходится тем, кто вынужден решать проблему вентилирования квартиры самостоятельно.

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: гипервентиляция, потливость, воспаление глаз, заложенность носа, затрудненное дыхание.

Почему так происходит? Кабинеты 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.

Нормы углекислого газа в офисах

В офисах наблюдаются те же проблемы, что и в школах: повышенная концентрация СО2 мешает сосредоточиться. Ошибки множатся, и производительность труда падает.

Нормативы содержания углекислого газа в воздухе для офисов в целом те же, что для квартир и домов: приемлемым считается 800 – 1 400 ppm. Однако, как мы уже выяснили, уже 1 000 ppm доставляет дискомфорт каждому второму.

К сожалению, во многих офисах проблема никак не решается. Где-то просто ничего о ней не знают, где-то ее сознательно игнорирует руководство, а где-то – пытается решить при помощи кондиционера. Струя прохладного воздуха действительно создает кратковременную иллюзию комфорта, однако углекислый газ никуда не исчезает и продолжает делать свое «черное дело».

Может быть и так, что офисное помещение построено с соблюдением всех нормативов, но эксплуатируется с нарушениями. Например, плотность размещения сотрудников слишком велика. Согласно строительным правилам, на одного человека должно приходиться от 4 до 6,5 м2 площади. Если сотрудников больше, то и углекислый газ в воздухе накапливается быстрее.

Читайте также:  Абсолютная величина вектора формула

Выводы и выходы

Проблема с вентиляцией наиболее остро стоит в квартирах, офисных зданиях и детских учреждениях.
Тому есть две причины:

1. Расхождение между строительными нормативами и санитарно-гигиеническими рекомендациями.
Первые гласят: не выше 1 400 ppm CO2, вторые предупреждают: это слишком много.

Концентрация CO2 (ppm) Строительные нормативы (согласно ГОСТ 30494-2011) Влияние на организм (согласно санитарно-гигиеническим исследованиям)
менее 800 Воздух высокого качества Идеальное самочувствие и бодрость
800 – 1 000 Воздух среднего качества На уровне 1 000 ppm каждый второй ощущает духоту, вялость, снижение концентрации, головную боль
1 000 — 1 400 Нижняя граница допустимой нормы Вялость, проблемы с внимательностью и обработкой информации, тяжелое дыхание, проблемы с носоглоткой
Выше 1 400 Воздух низкого качества Сильная усталость, безынициативность, неспособность сосредоточиться, сухость слизистых, проблемы со сном

2. Несоблюдение нормативов при возведении, реконструкции или эксплуатации здания.
Самый простой пример – установка пластиковых окон, которые не пропускают уличный воздух и усугубляют тем самым ситуацию с накоплением углекислого газа в помещении.

Какой бы ни была причина, выход один: нужно обеспечить постоянный приток свежего воздуха, который будет вытеснять CO2.

Нет необходимости перестраивать всю вентиляционную систему, достаточно будет компактной приточной вентиляции. Она, кстати, еще и очищает входящий воздух и подогревает его до комнатной температуры. Другими словами, повышает качество воздуха сразу по трем направлениям: уменьшение уровня углекислого газа, очистка и поддержание температурного режима.

  1. Robertson, D. S. Health effects of increase in concentration of carbon dioxide in the atmosphere // Current Science, 2006. – Vol. 90. – Issue 12.
  2. СП 44.13330.2011 Административные и бытовые здания.

Автор: Марина Гесс

Понравилась статья? Скоро будет следующая!
Подпишитесь на наш блог, чтобы ничего не пропустить:

12 комментариев

а мы думаем, мы даже знаем что прежде всего вреден кислород, окисляющий ткани организмов, а окисление если кто учил химию это горение, чем меньше кислорода в помещениях тем лучше, мыши которым урезали кислород на 5-10 % жили в полтора раза больше и не болели, и почему горные жители живут дольше низинных, задавались вопросом.

СО2 ещё вреднее. И окислительные процессы от кислорода для здорового организма не опасны, они опасны для слабого, не успевающего осуществлять самоочистку.

Учёные говорили что гипоксия не продевает жизнь мышам, а углекислый газ продлевает. Непонятно кого слушать.

На МКС средняя концентрация CO2 составляет 5.250 ppm. В таких условиях живут не менее полугода и прекрасно себя чувствуют, работают.

Да, чувствуют себя настолько “прекрасно”, что по возвращении проходят курс реабилитации, соизмеримый с временем пребывания на орбите. И отбираются эти люди по очень жестким медицинским критериям, которые в том числе включают в себя и устойчивость к гипоксии.

Недавно заинтересовался этой темой. Сам живу в Германии (Мюнхен), казалось бы, здесь одни из самых высоких стандартов на воздух и экологию в целом, но… Приобрёл детектор CO2, ради интереса начал измерять в разных условиях – на улице, дома в квартире, в офисе, около дороги и т.п. Показатели не радуют: минимум 700-800 на улице (даже в парке посреди деревьев); в помещениях, как только закрываешь окно, вообще плохо. Вот прямо сейчас, когда я пишу эти строки, детектор в офисе на моём столе показывает 1400 ppm (окна закрыты – похолодание). В 2-комнатной квартире с двумя жителями бывает и того хуже; как-то спал с закрытыми окнами, под утро показало 2500. Не удивительно, что утром болит голова и самочувствие оставляет желать лучшего. Спать с открытыми окнами, даже в режиме “форточка”, тоже не вариант, особенно в холодное время года – холод, шум… Интересно, есть ли какие-то варианты приобрести ваше устройство и установить у нас.

Здравствуйте, Станислав! Спасибо за интерес к продукту! Пожалуйста, вышлите нам свои контактные данные на om@tion.ru. Обязательно подберем для Вас варианты.

Станислав, а вы уверены, что ваш прибор точен и правильно откалиброван?

Как и чем измеряется концентрация ОВ в воздухе в бытовых условиях? К кому обращаться в случае превышения норм какого-либо вещества в доме и на улице? Где купить приборы для измерения?

Существуют бытовые измерители некоторых загрязнителей воздуха. Например, уровень CO2 можно замерить при помощи нашей базовой станции MagicAir. Если требуется расширенный анализ воздуха на вредные вещества, то лучше обратиться в химическую лабораторию, у которой есть точное профессиональное оборудование. Если нормы какого-либо вещества превышены, то можно обратиться в Роспотребназдор.

А автор сам ГОСТ-то открывал? 🙂
Там же написано "Допустимое содержание CO2 в помещениях принимают сверх содержания CO2 в наружном воздухе, см³/м³".

И сразу оказывается, что высокое качество по ГОСТ — это до 800 ppm (400 в наружном воздухе + 400 в ГОСТе).
Среднее: 800 — 1200.
Допустимое: 1000 — 1600.
Низкое: выше 1600.

Что вполне логично. 🙂

Но Марина Гесс явно не читатель, Марина — писатель. 🙂 А вся статья основана на неверных данных.

Владимир, спасибо за обратную связь, я все проверила и исправила! Как видите, уточненные нормы ГОСТа еще меньше соответствуют выводам физиологов. Еще раз благодарю за ценное замечание!

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector