Привет студент. Влияние концентрации углекислого газа на организм человека

Всем известно, что растения обладают способностью продуцировать в процессе фотосинтеза большое количество кислорода, а взамен поглощать углекислый газ. Он является продуктом воздухообмена всего живого на земле, в том числе и растений. Кроме того, он широко используется в различных сферах жизни, а также скапливается в плотно закрытых помещениях, чем создает опасность вдыхания вредных для здоровья доз. Высокие концентрации этого вещества вызывают отравление углекислым газом.

Углекислый газ и его применение

Углекислый газ – это химическое соединение двуокись углерода (CO2), являющееся ангидридом угольной кислоты. Он постоянно находится в атмосфере в пределах 0,03%, в выдыхаемом человеком воздухе его концентрация составляет около 4%.

В результате взаимодействия двуокиси углерода с водой образуется неустойчивая угольная кислота. Газ отличается следующими характеристиками:

Почти не имеет ни запаха, ни цвета, под определенным давлением способен преобразовываться в жидкое состояние, а при испарении – превращаться в белоснежную массу, в прессованном виде составляющую основу так называемого «сухого льда».
Не обладает горючестью (что используется в противопожарных устройствах) и способен растворяться в воде под давлением (так производятся газированные напитки).

Разнообразные свойства CO2 нашли применение в металлургии и химической промышленности, в холодильных камерах, при тушении пожаров, во время сварочных работ.

В больших концентрациях соединение токсично и может вызвать отравление.

Как можно отравиться двуокисью углерода

Небольшое количество двуокиси углерода всегда присутствует в окружающем воздухе. Безопасная для человека концентрация в естественной среде составляет 0,03-0,2%. Однако существуют определенные условия, при которых уровень CO2 может быть повышенным:

В помещениях озокеритовых и угольных шахт. Там допускается повышение содержания CO2 до уровня 0,5%. Если уровень будет повышаться, а кислорода – понижаться, отравление неизбежно.
В других промышленных помещениях – внутри сатурационных котлов на сахарных заводах, смотровых колодцев канализационной и водопроводной сетей, бродильных отделений пивоварен. Работники подобных предприятий чаще других подвержены интоксикации.
При частом контакте с «сухим льдом» в связи с профессиональной деятельностью.
При нарушении технологии во время установки систем воздухообмена в подводных лодках, помещениях метрополитена, на подводных океанографических станциях, в снаряжении дайверов.
В редко проветриваемых помещениях с большим количеством людей (например, в школьных классах или душных офисах, особенно с пластиковыми рамами на окнах) может возникнуть легкая степень отравления.

Высокая доза CO2 приводит к поражению дыхательной системы, но также может раздражать слизистые оболочки и кожу (например, прикосновение к «сухому льду» способно вызвать серьезный ожог).

Признаки острого отравления могут быть различны в зависимости от степени интоксикации и концентрации углекислого газа.

Признаки острого отравления углекислым газом

Выраженность симптомов интоксикации двуокисью углерода зависит от уровня содержания газа во вдыхаемом воздухе.

Легкая степень

При концентрации газа выше 2% отравление проявляется:

общей слабостью;
повышенной сонливостью;
головной болью.

Средняя степень

При уровне содержания от 5 до 8% раздражаются слизистые оболочки дыхательных путей и органов зрения, понижается температура тела, повышается артериальное давление, учащается и углубляется дыхание. Все это сопровождается:

тошнотой;
одышкой;
сердцебиением;
чувством жара;
головной болью;
головокружением;
чрезмерной возбудимостью;
шумом в ушах.

Тяжелая степень

Концентрация CO2 более 3% в условиях закрытого помещения при 13,6%-ном содержании кислорода может привести к удушению, а более высокие дозы считаются смертельными и грозят летальным исходом от остановки дыхания. Тем не менее, при оказании незамедлительных мер помощи пострадавшему даже при тяжелой степени интоксикации возможен выход из этого состояния, хоть и с тяжелыми последствиями. Обычно они проявляются:

ретроградной амнезией;
чувством стеснения в груди;
общей слабостью;
головной болью и другими остаточными явлениями.

Последствиями тяжелой степени отравления нередко становятся пневмония или бронхит.

Как помочь пострадавшему

Первая помощь при отравлении углекислым газом, чтобы предотвратить летальный исход, должна быть оказана следующим образом:

Прежде всего нужно вывести пострадавшего с явными признаками интоксикации на свежий воздух и освободить его от одежды, стесняющей дыхание.
В тяжелых случаях может потребоваться ингаляция чистым кислородом.
Если у отравившегося наблюдается тахикардия и другие нарушения сердечной деятельности, необходима симптоматическая терапия сердечно-сосудистыми средствами.
При остановке дыхания, вызванной интоксикацией газом, возникает необходимость в искусственном дыхании.

Смертельные случаи отравления CO2 крайне редки и, как правило, связаны с нарушением техники безопасности при проведении опасных работ.

Как предупредить отравление углекислым газом

Важнейшим условием профилактики интоксикации является регулярное проветривание таких потенциально опасных помещений, где может скапливаться углекислый газ:

подвалы и погреба;
чаны и ямы, предназначенные для хранения овощей или фруктов;
любые закрытые емкости или колодцы.

Во избежание накопления опасного газа подвалы, погреба и другие подземные помещения следует оборудовать системами вентиляции (хотя бы простыми форточками или вытяжными трубами).

Профилактика отравления CO2

При работе в водопроводных или канализационных колодцах следует соблюдать правила безопасности:

Спускаться в колодцы только в специальном снаряжении (противогазах).
При спуске в колодец наверху обязательно должен оставаться хотя бы один сотрудник или любое второе лицо, способное в случае необходимости вызвать спасателей и скорую медицинскую помощь.
Водолазам и дайверам при первых же признаках нехватки воздуха оставшиеся на земле сотрудники должны сообщать о необходимости усиления нагнетания воздуха в их оснащение, а при симптомах удушья – прекратить работы и потребовать подъема.
Ответственные за состояние воздуха в помещениях с большим количеством людей (учителя, заведующие хозяйственной частью, медперсонал) должны обеспечивать регулярное и полноценное проветривание классов, офисов, аудиторий, больничных палат.

Современные способы борьбы с излишками CO2 в быту

Современные энергосберегающие технологии, не позволяющие часто проветривать помещения (например, использование кондиционеров типа «Зима-Лето»), вынудили западных изобретателей находить новые способы удаления избытков двуокиси углерода из душных помещений. Благодаря исследованиям, подтвердившим вредное влияние этого газа на трудоспособность и общее самочувствие человека, были установлены предельно допустимые концентрации CO2 для закрытых помещений.

Позже были изобретены и сегодня активно используются поглотители (или абсорберы) CO2, способные существенно снижать его уровень. Такой абсорбент, установленный в душном помещении, требует минимального ухода, потребляет немного электроэнергии, но на протяжении 15 лет гарантированно обеспечивает обслуживаемую площадь здоровым, очищенным воздухом.

Как уже отмечалось, случаи летального исхода при интоксикации двуокисью углерода крайне редки, но это не говорит о его безопасности. Поэтому необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с этим веществом или в помещениях, где оно может скапливаться.

Интерес к дыханию привел к тому, что появилось огромное количество течений и регуляторов дыхания: от «управления» кислотно-щелочным балансом, восточные системы дыхания, множество пластиковых приборов, в которые дышат люди и ищут в них свое счастье. К сожалению, большинство подобных течений являются шарлатанскими, хоть и содержат рациональные зерна. Эта статья - начало цикла про углекислый газ.

Мы привыкли к тому, что выдыхаемый нами углекислый газ представляет собой ненужное для человеческого и животного организма вещество, которое действует отрицательно и только вредит организму. На самом деле это не так. Углекислый газ является мощным регулятором. Но его избыток, так и его недостаток вредят нашему здоровью. К сожалению, это практически никогда не замечается, что приводит к развитию болезней и патологических состояний. А между тем причины лежит на поверхности!

Есть два основных проблемных состояния с углекислым газом у относительно здоровых людей. Напомню, что речь не будет идти о болезнях!

1. Повышение уровня углекислой кислоты в крови.

2. Снижение уровня углекислой кислоты в крови.

Это состояние называется гипокапния и чаще всего возникает при избыточно учащенном дыхании (гипервентиляция). Это приводит к развитию газового (респираторного) алкалоза – это нарушение регуляции кислотно-щелочного равновесия. Возникает вследствие гипервентиляции лёгких, приводящей к избыточному выведению СО 2 из организма и падению парциального напряжения двуокиси углерода в артериальной крови ниже 35 мм рт. ст., то есть к гипокапнии.

Хочу отметить, что гипервентиляция является частью стрессового ответа. Вспомните как часто дышит спортсмен перед стартом! И это действительно поможет его мышцам! Гипервентиляция носит изначально адаптивный характер, представляя эволюционно выработанную "стартовую" реакцию в ответ на стресс, ориентированную на физическое действие.

Так, в первобытной популяции человек в прямом противоборстве с природой подвергался мощному физическому и биологическому воздействию и не был защищен ничем, кроме естественных сил организма, обеспечивающих готовность к физическим нагрузкам различной интенсивности (оборона, агрессия, бег от опасности). Для этой цели эволюционным путем была выработана и закреплена гипервентиляция, основные механизмы которой направлены на обеспечение сильного мышечного напряжения!

Действительно, гипокапния перераспределяет кровоток, устремляя кровь к мышцам за счет снижения кровотока в сердце, мозге, желудочно-кишечном тракте, печени, почках. Алкалоз и симпатадренергия (увеличение уровня адреналина!) ведут к повышению внутриклеточного ионизированного Са++ - главного естественного активатора сократительных свойств мышечных клеток. Таким образом, гипервентиляция делает двигательную реакцию на стресс более быстрой, интенсивной и совершенной.

Гипервентиляция, вызванная ситуационным стрессом, у здорового человека прекращается с окончанием стресса.

Но при длительном психоэмоциональном напряжении у ряда людей происходит нарушение регуляции дыхания, и гипервентиляционный паттерн дыхания может закрепиться, положив начало феномену хронической нейрогенной гипервентиляции. Избыточное дыхание в таких случаях становится стабильной особенностью пациента, закрепляя гипервентиляционные нарушения гомеостаза - гипокапнию и алкалоз, способные с закономерной последовательностью реализоваться в соматические заболевания. Об этом мы еще поговорим.

А пока для затравки роль углекислого газа в организме:

1. Углекислый газ является одним из важнейших медиаторов регуляции кровотока. Он является мощным вазодилататором (расширителем кровеносных сосудов). Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, физической нагрузкой, воспалением, повреждением тканей, или вследствие затруднения кровотока, ишемии ткани), то капилляры расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. При снижении СО2 на 1мм.рт.ст. в крови происходить снижение мозгового кровотока на 3-4%, а сердечного 0,6-2,4%. При снижении СО2 до 20 мм рт.ст. в крови (половина официальной нормой), кровоснабжение головного мозга снижается на 40% по сравнению с нормальными условиями.

2. Усиливает мышечные сокращение (сердце и мышцы). Углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на миокард и повышает его чувствительность к адреналину, что приводит к увеличению силы и частоты сердечных сокращений, величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и минутного объёма крови. Это также способствует коррекции тканевой гипоксии и гиперкапнии (повышенного уровня углекислоты).

3. Влияет на кислород. От содержания в крови углекислоты зависит поступление в ткани кислорода (эффект Вериго-Бора). Гемоглобин принимает и отдаёт кислород в зависимости от содержания кислорода и углекислоты в плазме крови. При снижении парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе и крови сродство кислорода к гемоглобину повышается, что затрудняет переход кислорода из капилляров в ткани.

4. Поддерживает кислотно-щелочное равновесие. Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального кислотно-щелочного равновесия. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный ацидоз, в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к гипервентиляции и развитию респираторного алкалоза.

5. Участвует в регуляции дыхания. Хотя наш организм требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже теряет сознание). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода.

Источники:

От количества углекислого газа в кровяном русле человека зависит нормальное функционирование всех систем жизнедеятельности. Диоксид углерода повышает сопротивляемость организма к бактериальным и вирусным инфекциям, участвует в обмене биологически активных веществ. При физических и интеллектуальных нагрузках углекислый газ помогает поддерживать равновесие организма. Но значительное увеличение этого химического соединения в окружающей атмосфере ухудшает самочувствие человека. Вред и польза углекислого газа для существования жизни на Земле еще не до конца изучены.

Характерные особенности углекислого газа

Двуокись углерода, угольный ангидрид, углекислый газ - газообразное химическое соединение, не обладающее цветом и запахом. Вещество в 1, 5 раза тяжелее воздуха, а его концентрация в атмосфере Земли составляет приблизительно 0,04 %. Отличительной особенностью углекислого газа является отсутствие жидкой формы при увеличении давления - соединение сразу переходит в твердое состояние, известное как «сухой лед». Но при создании определенных искусственных условий двуокись углерода принимает форму жидкости, что широко используется для ее транспортировки и длительного хранения.

Интересный факт
Углекислый газ не становится преградой для ультрафиолетовых лучей, которые поступают в атмосферу от Солнца. А вот инфракрасное излучение Земли абсорбируется углеродным ангидридом. Это и становится причиной глобального потепления с момента образования огромного количества промышленных производств.

В течение суток организм человека поглощает и метаболизирует около 1 кг двуокиси углерода. Она принимает активное участие в обмене веществ, который происходит в мягких, костных, суставных тканях, а затем попадает в венозное русло. С потоком крови углекислый газ поступает в легкие и покидает организм при каждом выдохе.

Химическое вещество находится в теле человека преимущественно в венозной системе. Капиллярная сеть легочных структур и артериальная кровь содержат небольшую концентрацию углекислого газа. В медицине используется термин «парциальное давление», характеризующий концентрационное соотношение соединения по отношению ко всему объему крови.

Терапевтические свойства двуокиси углерода

Проникновение углекислого газа в организм вызывает у человека дыхательный рефлекс. Повышение давления химического соединения провоцирует тонкие нервные окончания посылать импульсы к рецепторам головного или (и) спинного мозга. Именно так происходят процессы вдоха и выдоха. Если уровень углекислоты в крови начинает повышаться, то легкие ускоряют его выделение из тела.

Интересный факт
Ученые доказали, что значительная продолжительность жизни у людей, проживающих в высокогорье, непосредственно связана с большим содержанием углекислого газа в воздухе. Он повышает иммунитет, нормализует обменные процессы, укрепляет сердечно-сосудистую систему.

В организме человека двуокись углерода является одним из важнейших регуляторов, выступая в качестве основного продукта наравне с молекулярным кислородом. Роль углекислого газа в процессе жизнедеятельности человека сложно переоценить. К основным функциональным особенностям вещества можно отнести следующие:

обладает способностями вызывать стойкое расширение крупных сосудов и капилляров;
способно оказывать седативное влияние на центральную нервную системы, провоцируя анестезирующее действие;
принимает участие в продуцировании важнейших аминокислот;
возбуждает дыхательный центр при увеличении концентрации в кровяном русле.

Если в организме ощущается острый дефицит углекислого газа, то все системы мобилизуются и повышают свою функциональную активность. Все процессы в организме направлены на восполнение запасов двуокиси углерода в тканях и кровяном русле:

сосуды сужаются, развивается бронхоспазм гладкой мускулатуры верхних и нижних дыхательных путей, а также кровеносных сосудов;
бронхи, бронхиолы, структурные отделы легких секретируют повышенной количество слизи;
снижается проницаемость крупных и мелких кровеносных сосудов, капилляров;
на клеточных мембранах начинает откладываться холестерин, что вызывает их уплотнение и тканевой склероз.

Совокупность всех этих патологических факторов в сочетании с малым поступлением молекулярного кислорода приводит к гипоксии тканей и снижению скорости течения крови в венах. Особенно остро ощущается кислородное голодание в клетках головного мозга, они начинают разрушаться. Нарушается регуляция всех систем жизнедеятельности: отекают мозг и легкие, снижается ритм сердечных сокращений. При отсутствии врачебного вмешательства человек может умереть.

Где используется углекислый газ

Углекислый газ находится не только в теле человека и в окружающей атмосфере. Многие промышленные производства активно используют химическое вещество на различных стадиях технологических процессов. Его применяют в качестве:

стабилизатора;
катализатора;
первичного или вторичного сырья.

Интересный факт
Двуокись кислорода способствует преобразованию во вкусное терпкое домашнее вино. При брожении сахара, содержащегося в ягодах, выделяется углекислый газ. Он придает напитку игристость, позволяет ощутить лопающиеся пузырьки во рту.
На упаковке продуктов питания двуокись углерода скрывается под кодом Е290. Как правило, она используется в качестве консерванта для длительного хранения. При выпечке вкусных кексов или пирогов многие хозяйки добавляют в тесто разрыхлитель. В процессе приготовления образуются пузырьки воздуха, делающие сдобу пышной, мягкой. Это и есть углекислый газ - результат химической реакции между гидрокарбонатом натрия и пищевой кислотой. Любители аквариумных рыбок используют бесцветный газ в качестве активатора роста водных растений, а производители автоматических углекислотных установок помещают его в огнетушители.
Вред угольного ангидрида
Дети и взрослые очень любят разнообразные шипучие напитки за содержащиеся в них воздушные пузырьки. Эти скопления воздуха - чистый углекислый газ, выделяющийся при откручивании колпачка бутылки. Используемый в таком качестве, он не приносит организму человека никакой пользы. Попадая в желудочно-кишечный тракт, угольный ангидрид раздражает слизистые оболочки, провоцирует повреждение эпителиальных клеток.
Для человека с заболеваниями желудка крайне нежелательно употребление , так как под их воздействием усиливается воспалительный процесс и изъязвление внутренней стенки органов пищеварительной системы.
Гастроэнтерологи запрещают пить лимонады и минеральную воду пациентам с такими патологиями:
острый, хронический, катаральный гастрит;
язва желудка и двенадцатиперстной кишки;
дуоденит;
снижение перистальтики кишечника;
доброкачественные и злокачественные новообразования желудочно-кишечного тракта.

Следует учесть, что по статистическим данным ВОЗ более половины жителей планеты Земля страдают от той или иной формы гастрита. Основные симптомы заболевания желудка: кислая отрыжка, изжога, вздутие живота и боли в эпигастральной области.
Если человек не в силах отказаться от употребления напитков с углекислым газом, то ему следует остановить выбор на слабогазированной минеральной воде.

Специалисты советуют исключить лимонады из повседневного рациона. После проведенных статистических исследований у людей, которые длительно пили сладкую воду с углекислым газом, были выявлены такие заболевания:
кариес;
эндокринные нарушения;
повышенная хрупкость костной ткани;
жировая дистрофия печени;
образование конкрементов в мочевом пузыре и почках;
нарушения метаболизма углеводов.

Сотрудники офисных помещений, не оборудованных кондиционерами, часто испытывают мучительные головные боли, тошноту, слабость. Это состояние у человека возникает при избыточном скоплении в комнате углекислого газа. Постоянное нахождение в такой обстановке приводит к ацидозу (повышению кислотности крови), провоцирует снижение функциональной активности всех систем жизнедеятельности.
Польза углекислого газа
Оздоровляющее действие двуокиси углерода на организм человека широко используется в медицине в терапии различных заболеваний. Так, в последнее время пользуются огромной популярностью сухие углекислые ванны. Процедура заключается в воздействии углекислого газа на тело человека при отсутствии посторонних факторов: давления воды и температуры окружающей среды.
Косметические салоны и лечебные учреждения предлагают клиентам проведение необычных врачебных манипуляций:
пневмопунктуру;
карбокситерапию.

Под сложными терминами скрываются газовые уколы или инъекции углекислым газом. Такие процедуры можно отнести как к разновидностям мезотерапии, так и к методикам реабилитации после перенесенных тяжелых заболеваний.
Перед проведением этих процедур следует посетить лечащего врача для консультации и тщательной диагностики. Как и все методики терапии, уколы с углекислым газом имеют противопоказания к применению.

Полезные свойства двуокиси углерода используются в терапии сердечно-сосудистых заболеваний, артериальной гипертензии. А сухие ванны снижают содержание свободных радикалов в организме, обладают омолаживающим действием. Углекислый газ увеличивает сопротивляемость человека вирусным и бактериальным инфекциям, укрепляет иммунитет, повышает жизненный тонус.

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассмотрено влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО 2 в закрытых помещениях, а также в связи с отсутствием в России нормативов на содержание углекислоты.

ABSTRACT

In this paper, the effect of the concentration of carbon dioxide on the human body is considered. The actual topic is topical in connection with the frequent violation of the level of comfort of CO 2 concentration in enclosed premises, as well as in concentration with the absence in Russia of standards for the content of carbon dioxide.

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.

Таблица 1.

Параметры содержания кислорода и углекислого газа в различных средах

При концентрации углекислого газа выше 0,1% (1000 ppm ) 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.

Таблица 2.

В зависимость количества выделяемого углекислого газа от вида деятельности человека

СО 2 л/час	Деятельность
18	Состояние спокойного бодрствования
24	Работа за компьютером
30	Ходьба
36
32-43	Работа по дому

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. Данную закономерность можно проследить по графикам, полученным опытным путем в одном из школьных классов

Рисунок 1. Зависимость уровня углекислого газа и кислорода от времени .

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 СО 2 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.

Таблица 3.

Как разные количества углекислого газа в воздухе влияют на человека

Уровень СО 2 , ррm	Физиологические проявления
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.

Проблема повышенного уровня углекислого газа в помещении существует во всех странах. Ей активно занимаются в Европе США и Канаде. В России нет жестких норм на содержание в помещениях углекислого газа. Обратимся к нормативной литературе. В России норма воздухообмена не менее 30 м 3 /ч . В Европе – 72 м 3 /ч .

Рассмотрим, как были получены данные цифры:

Главный критерий – это объем углекислого газа, выделяемый человеком. Он, как было рассмотрено ранее, зависит от вида деятельности человека, а также от возраста, пола и т. д. Большинство источников рассматривают 1000 ppm как предельно-допустимую концентрацию углекислоты в помещении для длительного пребывания.

Для расчётов будем использовать обозначения:

V - объем (воздуха, углекислого газа, и т.д.), м 3 ;
V k - объем комнаты, м 3 ;
V СО2 - объем СО 2 в помещении, м 3 ;
v - скорость газообмена, м 3 /ч;
v в - "скорость вентиляции", объем воздуха, подаваемого в помещение (и удаляемого из него) за единицу времени, м 3 /ч;
v d - "скорость дыхания", объем кислорода, замещаемого углекислым газом в единицу времени. Коэффициент дыхания (неравность объема потребляемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа) не учитываем, м 3 /ч;
v СО2 - скорость изменения объема СО 2 , м 3 /ч;
k – концентрация, ppm;
k(t) - концентрация СО 2 от времени, ppm;
k в - концентрация СО 2 в подаваемом воздухе, ppm;
k max - максимально допустимая концентрация СО 2 в помещении, ppm;
t – время, ч.

Найдем изменение объема СО 2 в помещении. Оно зависит от поступления СО 2 с приточным воздухом из системы вентиляции, поступления СО 2 от дыхания и удаления загрязненного воздуха из помещения. Будем считать, что СО 2 равномерно распределяется по помещению. Это значительное упрощение модели, но дает возможность быстро оценить порядок величин.

dV СО2 (t) = dV в * k в + v d * dt - dV в * k(t)

Отсюда скорость изменения объема СО 2:

v СО2 (t) = v в * k в + v d - v в * k(t)

Если человек вошел в помещение, то концентрация СО 2 будет расти до тех пор, пока не придет к равновесному состоянию, т.е. удаляться из комнаты будет ровно столько, сколько поступила с дыханием. То есть скорость изменения концентрации будет равна нулю:

v в * k в + v d - v в * k = 0

Установившаяся концентрация будет равна:

k = k в + v d / v в

Отсюда легко выяснить необходимую скорость вентиляции при допустимой концентрации:

v в = v d / (k max – k в)

Для одного человека с v d = 20л/час (=0.02 м 3 /ч), k max = 1000ppm (=0.001) и чистым воздухом за окном с v в = 400ppm (=0.0004) получим:

v в = 0.02 / (0.001 - 0.0004) = 33 м 3 /ч.

Мы получили цифру, данную в СП. Это минимальный объем вентиляции на человека. Она не зависит от площади и объема комнаты, только от "скорости дыхания" и объема вентиляции. Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования концентрация СО 2 вырастет до 1000 ppm, а при физической активности будет превышение норм.

Для других значений k max объем вентиляции должен быть:

Таблица 4 .

Требуемый воздухообмен для поддержания заданной концентрации СО 2

Концентрация СО 2 , ppm	Требуемый воздухообмен, м 3 /ч
1000	33
900	40
800	50
700	67
600	100
500	200

Из этой таблицы можно найти требуемый объем вентиляции при заданном качестве воздуха.

Таким образом, воздухообмен 30 м 3 /ч, принятый нормативным в России не позволяет чувствовать себя комфортно в помещении. Европейский стандарт воздухообмена 72 м 3 /ч позволяет одерживать концентрацию углекислого газа, не влияющую на самочувствие человека.

Список литературы:

1. И. В. Гурина. «Кто ответит за духоту в помещении» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://swegon.by/publications/0000396/ (Дата обращения: 25.06.2017)
2. Кислород и углекислый газ в крови человека. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.grandars.ru/college/medicina/kislorod-v-krovi.html (Дата обращения: 23.06.2017)
3. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» стр. 60 (приложение К).
4. Что такое углекислый газ? [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://zenslim.ru/content/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D1%8B%D0%B9-%D0%B3%D0%B0%D0%B7-%D0%B2%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%B5%D0%B5-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B8 (Дата обращения: 13.06.2017)
5. EN 13779 Ventilation for non-residential buildings – p.57 (Table A/11)

Концентрация углекислого газа в чистом атмосферном воздухе: Углекислый газ — 0,04%

Для сравнения, типичный уровень СО2 в атмосфере мегаполисов – 0,06-0,08%, и это именно тот воздух, который подает вентиляция в помещения.

Возникает вопрос, а поможет ли вентиляция?

Вентиляция помогает снижать концентрацию углекислого газа СО2 в помещениях только, если Вы живете или работаете в экологически чистом месте, но с её помощью практически невозможно поддерживать концентрацию углекислого газа СО2 в помещениях в пределах атмосферного, т.е. 0,04%.

Сколько СО2 выделяет человек при дыхании

Известно, что один человек в спокойном состоянии за один час потребляет 20-30 л кислорода с выделением 18-25 л углекислого газа. В выдыхаемом человеком воздухе углекислого газа содержится в 100 раз больше, чем в чистом атмосферном воздухе. Зная это, становится понятным, почему газ, который входит в обменные процессы человеческого организма, при определенных обстоятельствах может нанести ему вред.Последние исследования западных ученых показывают, что углекислый газ в помещении является веществом, которое даже в невысоких концентрациях может пагубно отразиться на здоровье и работоспособности человека.

(В статье, как единицы измерения уровня СО2, используется величина ppm (parts per million или частиц СО2 на миллион частиц воздуха). 1000 ppm = 0,1% содержания СО2.)

Излишняя концентрация углекислого газа в воздухе может приводить к негативным изменениям в крови и моче человека и ДНК человека.

Ученые выяснили, что углекислый газ даже в невысоких концентрациях негативно влияет на клеточную мембрану человека и может приводить к таким биохимическим изменениям в организме, как увеличение PСО2, увеличение концентрации ионов бикарбоната, ацидоз и др., По своему воздействию углекислый газ так же токсичен для человека, как двуокись азота (NО2)

Повышенная концентрация углекислого газа влияет на здоровье человека, поскольку под его воздействием снижается рН крови, что ведет к ацидозу, минимальным эффектом последствием ацидоза является состояние перевозбуждения и умеренная гипертензия. По мере возрастания степени ацидоза появляется сонливость и состояние беспокойства. Одним из следствий этих изменений является уменьшение желания проявлять физическую активность и получать от этого удовольствия.

Под воздействием углекислого газа уже при концентрации углекислого газа (СО2) выше 800 ррм наблюдается рост количества маркеров окислительного стрессы в ДНК, .причем количество маркеров напрямую связано со временем нахождения человека в помещении.

Углекислый газ в школьном классе повышает заболеваемость и снижает успеваемость учащихся

Особое внимание следует уделить качеству воздуха, которым дышать дети в классах, концентрация углекислого газа (СО2) в воздухе классной комнаты может увеличиться в несколько раз к концу занятия.

У дети, обучающиеся в классах с высокой концентрацией углекислого газа, часто наблюдается тяжелого дыхания, одышка, сухой кашель и ринит, эти дети имеют ослабленную носоглотку.

Рост концентрации углекислого газа (СО2) в помещении приводит возникновению приступов астмы у детей-астматиков.

Из-за повышения концентрации углекислого газа в школах и высших учебных заведениях увеличивается число пропуска уроков учащимися по болезни. Респираторные инфекции и астма являются основными заболеваниями в таких школах.

Повышенная концентрацию углекислого газа в классе негативно влияет на результаты учебы детей, снижает их работоспособность.

Проблема повышенной концентрацию углекислого газа характерна так же и для детских садов, причем наиболее сильно уровень СО2 повышается в спальнях детских садов

В докладе о состоянии здоровья детей в Российской Федерации (по итогам Всероссийской диспансеризации 2002г.) отмечено, что в структуре заболеваемости детей в возрасте доминируют болезни органов дыхания.

Доктор медицинских наук Борис Ревич считает, что «в российских классах трудно дышать из-за пластиковых окон, которые устанавливают при ремонте школ. Комната, закрытая пластиком, превращается в закупоренную камеру, и углекислый газ в таких условиях может превышать нормативы во много раз. Однако в нашей стране данных по этой тематике практически нет, и работы по этой проблеме не ведется».

Углекислый газ в офисных помещениях снижает производительности труда сотрудников, ухудшает состояние их здоровья, приводит к Синдрому больного здания (СБЗ)

Замеры. проведенные в офисах Москвы показали, что в ряде офисов концентрация углекислого газа (СО2) достигал 2 000 ppm и выше.

Исследования показали. что при концентрации углекислого газа СО2 выше 800 -1000 ppm сотрудники офисных зданий начинают испытывать симптомы СБЗ: раздражение слизистых оболочек, сухой кашель, головная боль, снижение работоспособности. воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, сухой кашель, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания, Причем углекислый газ является одной из главных причин развития СБЗ.

Сертифицированные приборы для определения и контроля качества воздуха

Портативный датчик качества воздуха – Atmotube

Влияние концентрации углекислого газа в помещении на здоровье человека

Уровень СО2 (ppm)	Качество воздуха и его влияние на человека
Атмосферный воздух	Идеальный для здоровья человека
	Нормальное качество воздуха

	Появляются единичные жалобы на качество воздуха
	Более частые жалобы на качество воздуха.
Выше 1000 ppm	Общий дискомфорт, слабость, головная боль, проблемы с концентрацией внимания. Растет число ошибок в работе. Начинаются негативные изменения в ДНК.
Выше 2000 ppm	Может вызвать серьезные отклонения в здоровье людей. Количество ошибок в работе сильно возрастает. 70% сотрудников не могут сосредоточиться на работе

Чтобы пополнять помещение воздухом с большим содержанием кислорода, необходимо вытягивать отработанный воздух с повышенным содержанием углекислого газа и других веществ.

Отсюда возникают простые требования:

Помещение должно обладать достаточным объемом, чтобы человеку всегда хватало, чем дышать. Поэтому при покупке жилища желательно считать не только квадратные метры, но и кубические.
Необходимо обеспечить как приток воздуха, так и его отток. При отсутствии одного или другого, процесс воздухозамещения происходит долго и не поспевает за увеличением концентрации углекислого газа. Пример. В старых домах все было сделано очень грамотно - поступление свежего воздуха равномерно осуществлялось через щели в окнах и дверях, а удаление отработанного - через вытяжную вентиляцию в туалете. После установки современных герметичных окон и дверей человек резко ограничил не только поступление свежего воздуха, но и отток отработанного. Помогают приточные клапана, но они поставляют воздух локально, по сравнению с равномерным распределением из щелей старого окна. Естественная или активная вентиляция должна обеспечивать такой воздухообмен, чтобы в любое время в присутствии разного количества людей содержание кислорода, углекислого газа и многих других составляющих воздуха, всегда находилось в комфортных пределах.
В зимнее время возможно обеспечить подогрев поступающего воздуха. Простейший вариант - установка приточного клапана между подоконником и радиатором отопления (современный аналог щели). Чтобы не выбрасывать тепло с уходящим из помещения воздухом, можно использовать системы рекуперации, когда уходящий поток подогревает входящий.
Датчик содержания углекислого газа позволяет включать вентиляцию и регулировать ее производительность в автоматическом режиме так, чтобы энергия тратилась только в присутствии человека при увеличении концентрации углекислого газа.
О вреде кондиционера. Помимо холодного потока воздуха, часто падающего на головы людей, перепада температур при выходе на улицу, бактерий, комфортно живущих в прохладе, существует опасность, о которой редко упоминается. В целях экономии электроэнергии, при работе кондиционера закрывают все окна. При этом концентрация углекислого газа быстро достигает значительной величины и получается прохладный, но бедный кислородом воздух. Поэтому форточку необходимо держать открытой - здоровье дороже.

http://www.enontek.ru/CO2/zdorove-cheloveka


				MagicAir
Обнаружение СО2 (углекислого газа)
Обнаружение СО (угарного газа)
Обнаружение VOC/ЛОС (летучих органических соединений)
Измерение температуры
Измерение влажности
Data logger (запись данных)