Дыхание, углекислый газ и ваше здоровье. Пакет и паника: влияние углекислого газа на здоровье
Без углекислого газа, как и без кислорода, жизнь человека невозможна. Углекислота стимулирует защитные системы нашего организма, помогая справляться с физическими и интеллектуальными нагрузками. Но только в определенных дозах. Когда же наступает момент, при котором углекислый газ начинает нас медленно убивать?
Мало кто знает, что свежий морской или загородный воздух содержит около 0,03-0,04% углекислого газа и это тот уровень, который необходим для нашего дыхания. Одновременно большинству из нас знакомо ощущение духоты в помещении и симптомы связанные с этим т.е. усталость, сонливость, раздражительность. Такое состояния многие связывают с нехваткой кислорода. На самом деле, это симптомы вызваны превышением уровня углекислого газа в воздухе. Кислорода еще достаточно, а углекислота уже в избытке.
Предельно допустимой нормой содержания углекислого газа в воздухе внутри помещений считается 0,1-0,15%. Исследования, проведенные в Великобритании в 2007г., выявили, что при уровне углекислого газа 0,1% (т.е. в два с небольшим раза выше, чем нормальный атмосферный уровень) в офисном помещении сотрудники испытывают головную боль, усталость, не могут сконцентрировать внимание. Все это в конечном итоге приводит к увеличению числа больничных листов и не способности продуктивно работать. Особенно страдают носоглотка и верхние дыхательные пути.
Группа итальянских ученых в 2006г. представила результаты своих исследований на Конгрессе Европейского Респираторного Общества. В результате исследований было выявлено, что два школьника из трех в Европе испытывают на себе негативное воздействие повышенного уровня углекислого газа в классе. У них наблюдалось тяжелое дыхание, отдышка, сухой кашель, ринит и проблемы с носоглоткой гораздо чаще, чем у их сверстников.
В США, Канаде и ЕЭС в настоящее время качеству воздуха в школах уделяется большое внимание, есть организации, которые занимаются замерами уровня содержания углекислого газа в школьных помещениях. В России таких организаций практически нет, а точнее сказать, не видны плоды их деятельности. Исследования того, как влияет повышенный уровень СО2 в классе на здоровье и успеваемость детей не проводились, хотя нужно понимать, что эта проблема в школах России стоит не менее остро, чем в Европе или США.
Более того, недавние исследования индийских ученых показали, что углекислый газ даже в небольших концентрациях (т.е. уже при уровне 0,06%) является для человека таким же токсичным, как двуокись азота. Выяснено, что даже в низких концентрациях углекислый газ в помещении становится токсичным, поскольку воздействует на клеточную мембрану и в крови человека происходят биохимические изменения, такие, как ацидоз (изменение кислотно-щелочного равновесия в организме).
Длительный ацидоз в свою очередь приводит к заболеванию сердечно-сосудистой системы, прибавлению в весе, снижению иммунитета, заболеванию почек, появление суставных и головных болей, к общей слабости.
Занимаясь в фитнес- или тренажерных залах вы также можете столкнуться с проблемой повышенного уровня углекислого газа, и вместо пользы нанесете вред своему организму. Это особенно актуально потому, что при физических нагрузках уровень концентрации углекислоты в крови и так повышается, и в плохо проветриваемом помещении человек почувствует признаки гиперкапнии (избыток углекислого газа).
Вызванные гиперкапнией испарину, головную боль, головокружение и одышку списывают на физическое утомление и воспринимают чуть ли не как доказательство своей двигательной активности. На самом деле, это может говорить о переизбытке углекислого газа. в артериальной крови. Длительная гиперкапния характеризуется расширением сосудов миокарда и головного мозга, может привести к росту кислотности крови, вторичному спазму кровеносных сосудов, замедлению сердечных сокращений.
Нет сомнения, что проблема повышенного уровня углекислого газов в помещении присуща всем городам с плохой экологией. Если в экологически чистых местах можно просто открыть окно и дышать свежим воздухом, то в районе Садового кольца или Невского проспекта этого делать не стоит. Здесь уровень СО2 может быть выше нормального атмосферного в несколько раз.
Как же можно решить эту проблему в наш техногенный век? Во-первых, с помощью комнатных растений. Но поскольку поглощение ими избыточной углекилоты из воздуха происходит только на свету, то одним им вряд ли справиться, если, конечно, вы не работаете в зимнем саду или в оранжерее.
Углекислый газ можно удалять из воздуха помещения специальными приборами. Эти приборы называются абсорберами (поглотителями) углекислого газа. В основе действия абсорбера углекислого газа заложен принцип захвата молекул СО2 специальным веществом.
На работе
Не устанавливаете воздухоочистители, которые не в состоянии удалять углекислый газ. Не забывайте, что кондиционеры лишь охлаждают внутренний воздух. Проверяйте то, как работает вентиляция, какое количество воздуха она подает в расчете на каждого сотрудника. Желательно, чтобы принтеры, фотокопировальные аппараты находились в отдельном помещении и использованный воздух из комнат, где они стоят, не подавался в офисное помещение.
В школе
Вот о чем следует задуматься родителям, чтобы понять хорошее ли качество воздуха в школе, где учится ребенок: ваш ребенок кашляет и чихает больше, чем раньше, у него начали проявляться симптомы аллергии и участились заболевания верхних дыхательных путей, ваш ребенок лучше себя чувствует в выходные дни, когда не ходит в школу. Тогда, возможно, уровень углекислого газа в классе, где он учится выше нормы. Кстати, его можно замерить специальными приборами, которые должны быть в арсенале санэпидслужб.
В спальне
Для хорошего качества сна и здоровья человека необходимо, чтобы уровень СО2 в спальнях и детских комнатах был не выше 0,08%. Ученые Технологического Университета Делф (Delft University of Technology), Нидерланды, считают, что для сна важнее качественный воздух в спальне, чем продолжительность сна. Высокий уровень СО2 в спальнях может также усиливать храп.
Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по воздействию углекислого газа (СО 2) на организм человека.
В 60-х годах ученая О.В. Елисеева в своей диссертации приводит детальное исследование о влиянии углекислого газа в концентрациях 0,1% (1000 ррm) до 0,5% (5000 ррm) на организм человека, и пришла к выводу, что кратковременное дыхание углекислым газом (двуокиси углерода) здоровыми людьми в этих концентрациях вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращении и значительные ухудшения электрической активности головного мозга.
Исследователи знают, что существует связь между концентрацией углекислого газа (СО 2) и ощущением духоты. Это ощущение возникает у здорового человека уже на уровне 0,08%, т.е. 800 ррm. Хотя в современных офисах бывает 2000 ррm и более. И человек может не ощущать опасного воздействия углекислого газа. Когда речь идёт о больном человеке, то порог чувствительности ещё увеличивается.
Организм практически не распознаёт повышенное содержание СО 2 , поэтому человек может умереть от удушья без реакции организма. Например, многие умирали в гаражах при работающем двигателе машины. В этом и опасность СО 2 . Более того, человек даже может чувствовать, так сказать «кайф» при увеличенном содержании СО2, так как это газ в определённом диапазоне расслабляет организм.
Теория К.П. Бутейко о пользе СО2 была опровергнута еще в 1987 г. одним простым экспериментом: «Гипервентиляция вызывает приступ астмы даже при вдыхании воздуха с высоким содержанием углекислого газа» (Л.А. Исаева, чл.-корр. АМН СССР).
Даже незначительное увеличение СО 2 во вдыхаемом воздухе у здоровых людей приводило к учащению дыхания и к снижению давления в лёгких. Наблюдались нарушения в нормальной работе дыхательного центра мозга и в работе приспособительных механизмов организма. Этот факт свидетельствует о том, что СО2 включает разрушительные процессы в нервных тканях, в работе иммунной системы и во всём организме в целом.
Уровень СO 2 , ррm - физиологические проявления:
- Атмосферный воздух 380-400 - Идеальный для здоровья и хорошего самочувствия.
- 400-600 - Нормальное количество воздуха. Рекомендовано для детских комнат, спален, офисных помещений, 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, растёт число ошибок в работе. Может привести к негативным изменениям в крови, также могут появиться проблемы с дыхательной и кровеносной системой.
- Выше 2000 - Количество ошибок в работе сильно возрастает, 70% сотрудников не могут сосредоточиться на работе. Основные измерения уровня СО 2 происходят, конечно же, в центральной нервной системе, и носят они при гиперкапнии фазный характер: сначала повышение, а затем снижение возбудимости нервных образований.
Ухудшение условно-рефлекторной деятельности наблюдается при концентрациях, близких 2%, понижается возбудимость дыхательного центра мозга, уменьшается вентиляторная функция лёгких, также нарушается гомеостаз (равновесие внутренней среды) организма, путем либо повреждения клеток, либо путем раздражения рецепторов неадекватным уровнем определенного вещества. А при содержании углекислого газа до 5% происходит значительное снижение амплитуды вызванных потенциалов головного мозга, десинхронизация ритмов спонтанной электроэнцефалограммы с дальнейшим угнетением электрической активности мозга.
Что происходит при повышении концентрации углекислого газа в воздухе, который попадает в организм?
Увеличивается парциальное давление СО 2 в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (СО 2 + Н 2 O = Н 2 СО 3), распадающаяся, в свою очередь, на Н+ и НССО3-. Кровь закисляется, что по-научному и называется ацидозом.
Чем выше концентрация углекислого газа в воздухе, которым мы постоянно дышим, тем ниже рН крови и тем более кислую реакцию она имеет.
Когда начинается ацидоз , то сначала организм защищается, повышая концентрацию бикарбоната в плазме крови, - об этом свидетельствуют многочисленные биохимические исследования. Чтобы компенсировать ацидоз, почки усиленно выделяют Н+ и задерживают НССО3-. Потом включаются другие буферные системы, и вторичные биохимические реакции организма. Поскольку слабые кислоты, в т.ч. и угольная (Н 2 СО 3), могут образовывать с ионами металлов слаборастворимые соединения (СаСО3), то они откладываются в виде камней, прежде всего в почках.
Сотрудник медицинской научно-исследовательской лаборатории военно-морского подводного флота США Карл Шафер исследовал, как влияют различные концентрации углекислого газа на морских свинок. Грызунов восемь недель содержали при 0,5% СO 2 (кислород был в норме - 21%), после чего у них наблюдалась значительная кальцификация почек. Она отмечалась даже после длительного воздействия на морских свинок меньших концентраций - 0,3% СО 2 (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го СO 2 деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию углекислого газа (СО 2).
Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное СО 2) является длительное отрицательное последствие. Несмотря на нормализацию атмосферного дыхания, в организме человека продолжительное время наблюдаются изменения биохимического состава крови, снижение иммунологического статуса, устойчивости к физическим нагрузкам и другим внешним воздействиям.
В нашем выдохе, примерно 4,5 % углекислого газа. А если начать на таких приборах дышать то получится прибор «мечта начальника концлагеря».
При этом в удушающую камеру жертвы направляются сами, потому что на входе написано «здоровье» и обещание, что когда у вас СО2 в крови будет 6,5 %, то получите обещанное. И не важно, что по пути вы будете получать отравления мелкими дозами, привыкните и подготовитесь. Подготовитесь к разочарованию, так как отметка 6,5 это не причина здоровья, а следствие совсем противоположного действия.
Кто-то может сказать: «Когда двигаются деревья, то они создают ветер». Нет, все наоборот. Дыхание с лечебным сопротивлением и пониженное содержание кислорода (как в горах) становиться редким и глубоким. Кислород начинает хорошо усваиваться, расщепляются токсины и шлаки, содержащие кислород, проявляется естественный анаэробный способ получения энергии в теле человека. Каждая клетка организма начинает оживать. В результате потребность в кислороде уменьшается, а углекислый газ, отчасти занимает место кислорода. Как балансный газ он создаст устойчивую среду в организме.
Именно такая идея описана в древних трактатах по дыханию, именно это доказал на практике доктор медицинских наук Стрелков Р.Б. и другие ученые, детально показав эффективность гипоксической терапии (умеренное уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе).
Именно такую задачу ставили и В.Ф. Фролов и Е.Ф. Кустов, создавая дыхательный прибор ТДИ-01 «Третье дыхание» для каждого человека на этой планете.
Тем не менее, не смотря на заявления Министерства Здравоохранения и видных научных деятелей страны продолжается выпуск и широкая реализация дыхательных приборов, работающих без внутреннего давления, как накопители углекислого газа (СО 2)
Производители данных приборов, возникающие, как грибы после дождя, на волне популярности ТДИ-01 Фролова «Третье дыхание», утверждают что это тоже самое, только проще, дешевле, современнее и т.д.
С середины 19 века содержание углекислого газа катастрофически растёт на 1,7% каждый год, что в конечном счёте может привести к выводу из равновесия систему Земля.
Перефразируя классика можно закончить словами:
«Уж сколько раз твердили миру,
Что ложь гнусна, вредна; но только все не впрок,
И в сердце лож всегда отыщет уголок…»
Прилавки всех продуктовых магазинов обычно заставлены огромным количеством газированной воды разных марок, источников и производителей. Но любимый прохладительный напиток может оказаться очень вредным. Польза и вред газированной воды обусловливаются ее насыщенностью углекислым газом.
Влияние углекислого газа на организм человека
Без углекислого газа человек жить не может, так же как и без кислорода. Углекислота, если ее получать в умеренных дозах, стимулирует защитные системы нашего организма и может помочь справиться с физическими и интеллектуальными нагрузками. Но в больших дозах она токсична и смертельно опасна.
Это обусловлено воздействием углекислого газа на клеточную мембрану, в результате чего в крови у человека начинают происходить биохимические изменения кислотно-щелочного равновесия в организме - ацидоз.
Длительный ацидоз может привести к прибавлению веса, заболеванию сердечно-сосудистой системы, почек, головным и суставным болям, общей слабости и снижению иммунитета в целом.
Природная газированная вода обогащена двуокисью углерода, благодаря чему эффективна в консервации за счет антимикробных свойств углекислого газа, что продлевает сроки хранения продукта. Такая вода легко удаляет жажду, а консервант, если дать воде отстояться открытой, легко устраняется.
Газированная вода, если она качественная и употребляется в умеренных количествах, полезна организму в плане ее влияния на улучшение обмена веществ, восполнению потери минералов. Она также обладает небольшим послабляющим эффектом.
Минеральная лечебная газированная вода очень насыщена по составу, может содержать чуть ли не всю таблицу Менделеева, имеет определенный привкус. Пить ее можно только по рекомендации врача.
Если вода газирована естественным образом, взята из природных источников, она оказывает положительное влияние на организм:
- питает его минералами и ферментами,
- поддерживает кислотно-щелочной баланс,
- укрепляет тонус мышц,
- делает костную и зубную ткани крепкими за счет наличия кальция и магния,
- улучшает работу нервной, лимфатической и сердечнососудистой систем,
- имеет противосудорожное действие,
- повышает гемоглобин,
- улучшает процессы пищеварения и усиливает аппетит,
- обладает антисептическим и мочегонным действием,
- обладает тонизирующим эффектом (особенно байкал и тархун, в которые входит эстрагон).
Людям, склонным к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, газированная вода противопоказана, поскольку газировка повышает кислотность желудочного сока, а при гастрите это вредно, раздражает слизистые оболочки и усиливает имеющее воспаление .
От такой воды может раздуться и заболеть живот, увеличиться метеоризм. Ко всему прочему, недобросовестные предприниматели используют способ химического газирования воды для того, чтобы замаскировать ее некачественный неприятный привкус.
Употребление в пищу газированной воды в больших количествах ведет к ожирению, развитию сахарного диабета, нарушению обмена веществ, работы эндокринной системы и поджелудочной железы, так как она часто содержит большое количество сахара.
Детям до трех лет и склонным к полноте людям газировка вообще противопоказана.
Очень вредна газированная вода беременным и кормящим женщинам, поскольку может вызвать вздутие живота, метеоризм, отрыжку не только у мамы, но и младенцев.
Входящие в состав газированной воды кислоты могут повредить эмаль зубов, вымывать кальций из костей, способствуя развитию остеопороза.
Покупая газированную воду в бутылке, вспомни рекомендации и советы, собранные в нашей статье, внимательно прочти этикетку, посмотри на то, как ведут себя пузырьки при переворачивании бутылки вниз-вверх, изучи прозрачность, убедись в отсутствии осадка и ее бесцветности. И твой выбор остановится на самой освежающей, полезной и здоровой воде.
Ужасающие факты о газированных напитках. Ты поразишься, узнав, что они с тобой делают!
Все знают, что пить газированные, сладкие напитки — очень вредно. А почему? Может быть, вред не столь велик, как нас убеждают? Прочти эту статью и сделай личные выводы о том, стоит ли употреблять газировку. Выбирать тебе…
В первые 10 минут , после того, как ты выпьешь бутылочку газировки: в организм поступит 10 чайных ложек сахара (максимальная рекомендуемая ежедневная доза). В эту минуту тебя не стошнит от избытка сахара, потому что фосфорная кислота, которая содержится в сладкой воде, притупляет чрезмерную сладость, позволяя сахару усвоиться.
Через 20 минут: содержание сахара в крови увеличится, что приведет к выбросу инсулина. Печень среагирует на это путем превращения сахара в жир.
Через 40 минут: поглощение кофеина завершится. Расширятся зрачки, повысится артериальное давление, печень начнет выбрасывать больше сахара в кровь. Аденозиновые рецепторы мозга будут блокироваться, предотвращая сонливость.
Через 45 минут: усилится выработка дофамина, гормона, стимулирующего центр удовольствия мозга. По такому же принципу действует героин…
Через час: фосфорная кислота свяжет кальций, магний и цинк в кишечнике, усиливая метаболизм. Увеличится выделение кальция с мочей.
Более чем через час: вступит в силу мочегонное действие кофеина, возникнет потребность сходить в туалет. Выведется кальций, магний и цинк, которые так необходимы для костей, так же как и натрий, электролит и вода. Ты станешь раздражительным или вялым.
Ты и правда хочешь, чтобы с тобой всё это произошло? Столько вреда от нескольких глотков… Мне кажется, за такое сомнительное удовольствие не стоит платить столь высокую цену. Не стоит быть ханжой, одна бутылочка раз в несколько месяцев — это не беда. Но страшно становится за тех людей, которые ежедневно пьют эти газированные напитки. Не лучше ли заменить их чаем, фруктовыми соками, водой с лимоном и льдом?
Если среди твоих знакомых есть поклонники газированных напитков — обязательно покажи им эту статью. Поделись этой информацией со всеми, сбереги здоровье близких людей! Пускай любителей газировки будет меньше.
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)
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.
