Содержание co2 в воздухе: Нормы CO2 — допустимое содержание углекислого газа в помещениях

Нормы уровня углекислого газа (CO2) в помещениях

Опубликовано: 29.11.2018Обновлено: 29.11.2018

О проблеме превышения содержания углекислого газа в воздухе помещений говорят все чаще в последние 20 лет. Выходят новые исследования и публикуются новые данные. Поспевают ли за ними строительные нормы для зданий, в которых мы живем и работаем?

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.

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.

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.

Источники:

  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.

Содержание углекислого газа в атмосфере стало рекордным за 23 миллиона лет

Концентрация углекислого газа в атмосфере достигла 412 ppm и стала рекордно высокой за последние 23 миллиона лет. Более того, почти весь этот период времени содержание CO2 в атмосфере линейно снижалось со скоростью на пять ppm в миллион лет, но два столетия назад начало уже расти на пять ppm в десятилетие. К таким выводам пришли ученые, проанализировав содержание 13C в ископаемых отложениях сосудистых растений, способных к С3-фотосинтезу. Результаты исследования опубликованы в журнале Geology.

Важнейшее наблюдение, которое климатологи пытаются донести до общественности — это повышение нынешнего содержания COв атмосфере до уровня, превышающего тенденции длительного геологического прошлого. Сейчас концентрация этого газа составляет 412 ppm (частей на миллион), и ранее ученые уже установили, что это рекорд для периода не менее 800 тысяч лет: для этого периода наука располагает данными прямых измерений количества углекислого газа в пузырьках воздуха, заключенных в древние ледяные щиты Антарктиды.

С более древними эпохами дело обстоит сложнее: существуют данные, полученные при работе с ископаемыми морскими

фораминиферами

,

зубами

копытных животных,

отложениями

Лёссового плато в Китае и почвенными

карбонатами

, которые достаточно точно описывают ситуацию в отдельные промежутки времени — то есть являются дискретными. Результаты таких исследований, однако, не всегда убедительны для общественности: они разнородные, с трудом складываются в общую картину и не могут привести к однозначному выводу об опасности современных тенденций и антропогенном вкладе в потепление климата посредством выбросов парниковых газов.

Ученые под руководством Ин Цуй (Ying Cui) из Государственного университета Монтклер исследовали динамику концентрации углекислого газа в атмосфере в миоцене, плиоцене и плейстоцене, охватив последние 23 миллиона лет земной истории. Для этого они использовали опубликованные данные почти 700 измерений изотопа 13C: 441 измерение относилось к древнему органическому веществу почвы, а еще 259 — к липидам ископаемых остатков сосудистых растений, осуществлявших С3-фотосинтез. Этот подход позволил впервые построить непрерывные медианные кривые для 13C и CO2 за столь долгий период истории Земли.

Климатологи пришли к выводу, что минимальных значений за последние 23 миллиона лет концентрация углекислого газа в атмосфере достигла в ледниковый период плейстоцена (около 170 ppm). Также они выделили две точки максимума: средние миоцен (350 ppm) и плиоцен (~ 400 ppm). Эти отметки могут рассматриваться в качестве аналогов современной эпохи (>400 ppm в начале XXI века), однако стоит учитывать, что доверительный интервал тех измерений слишком велик (200-600 ppm), да и обнадеживающей эта информация не выглядит: в среднем плиоцене уровень моря был на 25 метров выше нынешней отметки.

Важнейшая тенденция, выявленная авторами исследования, выглядит следующим образом: на протяжении 23 миллионов лет в атмосфере Земли наблюдалось линейное снижение концентрации СО2, равное в среднем пяти ppm за миллион лет (р <0,0001), однако примерно два столетия назад этот тренд сменился на рост концентрации углекислого газа со скоростью порядка пяти ppm за десятилетие — вероятно, именно антропогенные выбросы парниковых газов повернули вспять геологические тенденции.

Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе отражается не только на климатических изменениях, но и на когнитивных способностях людей: Homo sapiens еще не сталкивался с концентрацией CO2 в открытом воздухе, превышающей 300 ppm, но сейчас над городами ее уровень уже превысил 460 ppm. Если текущие тенденции сохранятся, через несколько десятилетий это приведет к снижению нашей способности принимать решения и ослаблению стратегического мышления.

Марина Попова

В первоначальной версии статьи упоминалось, что ученые проводили измерения концентраций радиоуглерода. На самом деле изотоп 13С является стабильным. Редакция приносит свои извинения за допущенную неточность.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Вы спрашивали: если CO2 составляет всего 0,04% атмосферы, то как он влияет на глобальное потепление?

Климат, Науки о Земле

У вас есть животрепещущий вопрос об изменении климата? Заинтересованы в сохранении? «Вы спрашивали» — это серия, в которой эксперты Института Земли отвечают на вопросы читателей о науке и устойчивом развитии. Чтобы задать вопрос, оставьте комментарий ниже, напишите нам в Instagram или напишите нам  здесь .

Читатель по имени Пол задал этот вопрос в одном из наших предыдущих постов:

Почему CO2 вызывает глобальное потепление, если в атмосфере его всего 0,04%? И почему водяной пар не является основным движущим фактором?

Йоханан Кушнир — профессор-исследователь Земной обсерватории Ламонта-Доэрти в Отделе физики океанов и климата

Ответ предоставлен Йохананом Кушниром

Земля поглощает энергию солнечного света, но по мере нагревания поверхности она также излучает энергию в виде инфракрасного излучения (которое мы знаем как тепло) в космос. Однако водяной пар и CO2 действуют как колпачок, из-за чего Земле труднее избавиться от этой энергии. Без таких газов, которые поглощают энергию, средняя температура поверхности нашей планеты была бы около нуля градусов по Фаренгейту.

Около 99 процентов атмосферы состоит из кислорода и азота, которые не могут поглощать инфракрасное излучение Земли. Из оставшегося 1 процента основными молекулами, способными поглощать инфракрасное излучение, являются CO2 и водяной пар, потому что их атомы способны вибрировать именно так, как нужно, чтобы поглощать энергию, излучаемую Землей. После того, как эти газы поглощают энергию, они излучают половину ее обратно на Землю, а половину — в космос, улавливая часть тепла в атмосфере. Это улавливание тепла и есть то, что мы называем парниковым эффектом. Из-за парникового эффекта, создаваемого этими следовыми газами, средняя температура Земли составляет около 15°C, или 59°С.˚F, что позволяет существовать жизни.

CO2 составляет всего около 0,04% атмосферы, а содержание водяного пара может варьироваться от 0 до 4%. Но хотя водяной пар является доминирующим парниковым газом в нашей атмосфере, у него есть «окна», которые позволяют части инфракрасной энергии выходить без поглощения. Кроме того, водяной пар концентрируется ниже в атмосфере, тогда как CO2 хорошо смешивается вплоть до высоты около 50 километров. Чем выше содержание парниковых газов, тем эффективнее они улавливают тепло с поверхности Земли.

Сжигание ископаемого топлива влияет на концентрацию CO2 в атмосфере. До промышленной революции количество CO2 в атмосфере составляло около 288 частей на миллион. Сейчас мы достигли примерно 414 частей на миллион, так что мы находимся на пути к удвоению количества CO2 в атмосфере к концу этого столетия. Ученые говорят, что если CO2 удвоится, это может повысить среднюю глобальную температуру Земли на два-пять градусов по Цельсию. Мы уже увеличиваем количество энергии, которая возвращается на Землю. Из-за парникового эффекта это вызывает глобальное потепление с его многочисленными разрушительными последствиями.

И водяной пар, и CO2 ответственны за глобальное потепление, и как только мы увеличиваем содержание CO2 в атмосфере, океаны нагреваются, что неизбежно вызывает увеличение водяного пара. Но хотя у нас нет возможности контролировать водяной пар, мы можем контролировать CO2. А поскольку мы увеличиваем количество СО2 в атмосфере, продолжая сжигать ископаемое топливо, даже в относительно небольших количествах по сравнению со всей массой атмосферы, мы нарушаем весь тепловой баланс планеты.

Для получения дополнительной информации о том, как углекислый газ задерживает тепло, почему водяной пар не является виновником, а также ответы на несколько других интересных вопросов, ознакомьтесь с этим постом: Как именно углекислый газ вызывает глобальное потепление?


Теги:
изменение климатаCO2парниковый эффектОбсерватория Земли Ламонт-Доэртивы спрашивали

Изменение климата: атмосферный углекислый газ

Согласно анализу, проведенному Лабораторией глобального мониторинга NOAA, в 2021 году глобальное среднее содержание углекислого газа в атмосфере составило 414,72 частей на миллион (для краткости «промилле»), установив новый рекордно высокий уровень, несмотря на продолжающееся экономическое бремя со стороны COVID-19пандемия. Фактически, скачок на 2,58 промилле по сравнению с 2021 годом составляет 5-е место по величине годового прироста в 63-летнем отчете NOAA.

Современные записи уровней углекислого газа в атмосфере начались с наблюдений, сделанных в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях. На этом графике показаны среднемесячные измерения содержания углекислого газа на станции с 1960 года в частях на миллион (ppm). Сезонный цикл максимумов и минимумов (небольшие пики и долины) обусловлен летним ростом и зимним упадком растительности Северного полушария. Долгосрочная тенденция к повышению уровня углекислого газа обусловлена ​​деятельностью человека. Изображение NOAA Climate.gov, основанное на данных лаборатории глобального мониторинга NOAA.

Концентрация углекислого газа растет в основном из-за ископаемого топлива, которое люди сжигают для получения энергии. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и нефть, содержат углерод, который растения извлекают из атмосферы посредством фотосинтеза на протяжении многих миллионов лет; мы возвращаем этот углерод в атмосферу всего за несколько сотен.

С середины 20-го века ежегодные выбросы от сжигания ископаемого топлива увеличивались каждое десятилетие, в среднем с 3 миллиардов тонн углерода (11 миллиардов тонн углекислого газа) в год в 1960-х годов до 9,5 миллиардов тонн углерода (35 миллиардов тонн углекислого газа) в год в 2010-х годах, согласно данным Global Carbon Update 2021 .

Эксперты по углеродному циклу подсчитали, что естественные «поглотители» — процессы удаления углерода из атмосферы — на суше и в океане поглотили примерно половину углекислого газа, который мы ежегодно выбрасываем в атмосферу в десятилетие 2011–2020 годов. Поскольку мы выбрасываем в атмосферу больше углекислого газа, чем могут удалить естественные процессы, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается с каждым годом.

Чем больше мы превышаем то, что естественные процессы могут удалить в данном году, тем быстрее растет концентрация углекислого газа в атмосфере. В 1960-х глобальные темпы роста содержания углекислого газа в атмосфере составляли примерно 0,8 ± 0,1 промилле в год. В течение следующих полувека ежегодные темпы роста утроились, достигнув 2,4 промилле в год в 2010-х годах. Ежегодная скорость увеличения содержания углекислого газа в атмосфере за последние 60 лет примерно в 100 раз выше, чем предыдущие естественные увеличения, такие как те, которые произошли в конце последнего ледникового периода 11 000–17 000 лет назад.

Количество углекислого газа в атмосфере (синяя линия) увеличилось вместе с выбросами человека (серая линия) с начала промышленной революции в 1750 году. Выбросы медленно росли примерно до 5 миллиардов тонн в год в середине 20-х годов

-го века, прежде чем к концу века резко возрастет до более чем 35 миллиардов тонн в год. График NOAA Climate.gov, адаптированный из оригинала доктора Ховарда Даймонда (NOAA ARL). Атмосферный CO 2 данные NOAA и ETHZ. СО 2 данные о выбросах от «Наш мир в данных» и «Глобальный углеродный проект».

Почему двуокись углерода имеет значение

Углекислый газ является самым важным парниковым газом на Земле: газ, который поглощает и излучает тепло. В отличие от кислорода или азота (которые составляют большую часть нашей атмосферы), парниковые газы поглощают тепло, излучаемое с поверхности Земли, и повторно выделяют его во всех направлениях, в том числе обратно к поверхности Земли. Без двуокиси углерода естественный парниковый эффект Земли был бы слишком слабым, чтобы поддерживать среднюю глобальную температуру поверхности выше точки замерзания. Добавляя в атмосферу больше углекислого газа, люди усиливают естественный парниковый эффект, вызывая повышение глобальной температуры. Согласно наблюдениям Лаборатории глобального мониторинга NOAA, в 2021 году только на углекислый газ приходилось около двух третей общего нагревания всех антропогенных парниковых газов.

Другая причина важности двуокиси углерода в земной системе заключается в том, что она растворяется в океане, как газировка в банке содовой. Он реагирует с молекулами воды, образуя угольную кислоту и понижая pH океана (повышая его кислотность). С начала промышленной революции pH поверхностных вод океана упал с 8,21 до 8,10. Это падение pH называется подкислением океана .

( слева ) Здоровая морская улитка имеет прозрачную раковину с плавно очерченными гребнями. (

справа ) Скорлупа, подвергшаяся воздействию более кислых, коррозионных вод, мутная, рваная, с изломами и слабыми местами. Фотографии предоставлены Ниной Беднарсек, NOAA PMEL.

Углекислый газ прошлого и будущего

Естественное увеличение концентрации углекислого газа периодически повышало температуру Земли во время циклов ледникового периода в течение последних миллионов лет или более. Эпизоды потепления (межледниковья) начались с небольшого увеличения приходящего солнечного света в северном полушарии из-за изменений орбиты Земли вокруг Солнца и ее оси вращения. (Более подробную информацию см. в разделе «Циклы Миланковича и ледниковые периоды» нашей статьи «Изменение климата: поступающий солнечный свет».) Это небольшое количество дополнительного солнечного света вызвало небольшое потепление. По мере того, как океаны нагревались, они выделяли углекислый газ — как банка содовой, прогоревшая в жаркий летний день. Дополнительный углекислый газ в атмосфере значительно усилил первоначальное солнечное потепление.

На основе пузырьков воздуха, попавших в ледяные керны толщиной в милю, и других палеоклиматических свидетельств мы знаем, что во время циклов ледникового периода за последний миллион лет или около того содержание углекислого газа в атмосфере никогда не превышало 300 частей на миллион. До начала промышленной революции в середине 1700-х годов содержание углекислого газа в атмосфере составляло 280 частей на миллион или меньше.

Глобальный атмосферный диоксид углерода (CO 2) в частях на миллион (ppm) за последние 800 000 лет на основе данных о ледяных кернах (фиолетовая линия) по сравнению с концентрацией 2021 года (темно-фиолетовая точка). Пики и долины на линии отражают ледниковые периоды (низкое содержание CO 2 ) и более теплые межледниковья (более высокое содержание CO 2 ). На протяжении всего этого времени концентрация CO 2 никогда не превышала 300 частей на миллион (светло-фиолетовая точка, между 300 000 и 400 000 лет назад). Увеличение за последние 60 лет в 100 раз быстрее, чем предыдущий естественный прирост. Фактически, в масштабе геологического времени увеличение от конца последнего ледникового периода до настоящего времени выглядит практически мгновенным. График NOAA Climate.gov на основе данных Lüthi, et al., 2008, палеоклиматологической программы NOAA NCEI.

К тому времени, когда в 1958 году в вулканической обсерватории Мауна-Лоа начались непрерывные наблюдения, глобальное содержание углекислого газа в атмосфере составляло уже 315 частей на миллион. Уровни углекислого газа сегодня выше, чем когда-либо в истории человечества. Фактически, в последний раз количество углекислого газа в атмосфере было таким высоким более 3 миллионов лет назад, во время теплого периода среднего плиоцена, когда глобальная температура поверхности была на 4,5–7,2 градуса по Фаренгейту (2,5–4 градуса по Цельсию) выше, чем во время теплого периода. доиндустриальная эпоха. Уровень моря был как минимум на 16 футов выше, чем в 1900 и, возможно, на целых 82 фута выше.

Если глобальный спрос на энергию будет продолжать быстро расти и мы будем удовлетворять его в основном за счет ископаемого топлива, выбросы углекислого газа человеком могут достичь 75 миллиардов тонн в год или более к концу века. Содержание углекислого газа в атмосфере может составлять 800 частей на миллион или выше — таких условий на Земле не наблюдалось почти 50 миллионов лет.

Вероятные будущие социально-экономические траектории ежегодных выбросов углекислого газа (слева) и, как следствие, концентраций углекислого газа в атмосфере (справа) до конца века. А общая социально-экономическая траектория представляет собой внутренне непротиворечивый набор предположений о будущем росте населения, глобальной и региональной экономической активности и технологических достижениях. Модели используют эти пути для прогнозирования ряда возможных будущих выбросов углекислого газа; для простоты изображение показывает только среднее значение. Графика NOAA Climate.gov адаптирована из рисунка TS.4 в Техническом резюме Шестого оценочного отчета МГЭИК.

Дополнительная информация о двуокиси углерода

Наблюдения NOAA за двуокисью углерода

Информационный бюллетень по углеродному циклу

Выбросы углекислого газа по странам с течением времени

Сравнение парниковых газов по их потенциалу глобального потепления . Дюфрен, Т. Фишефет, П. Фридлингштейн, X. Гао, В. Дж. Гутовски, Т. Джонс, Г. Криннер, М. Шонгве, К. Тебальди, А.Дж. Уивер и М. Венер, 2013 г.: Долгосрочное изменение климата: прогнозы, обязательства и необратимость. В: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тигнор, С.К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *