Диоксид углерода (
, CAS N 124-38-9) является природным компонентом атмосферного воздуха, в котором его присутствие, оцениваемое в единицах объемной доли, в среднем составляет немногим более 0,03% (что соответствует приблизительно массовой концентрации 600 мг·м
). Измеренное содержание в воздухе обычно приводят в миллионных долях (1 млн
, как объемная доля в 1 мкмоль-моль), объемная доля 0,03% эквивалентна 300 млн. В среде замкнутого помещения некоторое количество реагирует с влагой в атмосферном воздухе с образованием угольной кислоты. - бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса, легко растворим в воде и химически стабилен при нормальных условиях. Молекула может поглотить часть инфракрасного излучения, отраженного поверхностью Земли в виде теплового излучения, и это способствует протеканию процесса, определенного как “парниковый эффект", который вызывает глобальное потепление.
Углекислый газ () играет основную роль в процессах жизнедеятельности на Земле. В результате жизнедеятельности растений (из углекислого газа и воды под действием солнечного света в присутствии хлорофилла в качестве катализатора), а также органических соединений (в основном углеводов) образуется кислород, необходимый для жизни на Земле. Более или менее обратным этому будет процесс, при котором образуется в воздухе в качестве одного из конечных продуктов (в дополнение к воде) горения углеводородов. Этот процесс происходит, во-первых, во всех типах устройств, в том числе в печах, в которых происходит горение, и, во-вторых, он играет важную роль в метаболизме живых организмов. При этом , образующийся в метаболических процессах, поступает в атмосферный воздух.
У человека выдыхаемое количество зависит от степени физической активности. Для взрослых лиц можно предположить порядок выдыхаемого объема СО
по данным, приведенным в таблице А.1 (см. приложение А для более подробного объяснения).
С момента начала индустриализации содержание в атмосферном воздухе непрерывно повышается. Места измерения в прошлом обычно выбирались рядом с метеорологическими станциями и были расположены в регионах с чистым воздухом. Одно из самых известных мест измерения находится на Мауна-Лоа на Гавайях. Там, независимо от местных выбросов , содержание увеличилось, например, от 316,0 млн в 1959 году до 369,4 млн в 2000 году [13]. Это значит, что увеличение было на 53,4 млн, или прирост за год составил 4,1‰. Так как является соединением, влияющим на климат (парниковый эффект), рост его содержания вызывает большое беспокойство. Вблизи источников выбросов, например в больших городах с интенсивным движением транспорта и бытовыми пожарами или промышленными установками горения, может встречаться значительно более высокое содержание углекислого газа. По этой причине содержание в Кёльне, равное приблизительно 400 млн, в среднем примерно на 10% выше, чем на Гавайях (см. рисунок 1).
- объемная доля СО, YYYY - год, 1 - Кёльн (Германия), 2 - Вестерланд (Германия), 3 - Гавайи (США)
Рисунок 1 - Среднегодовые значения содержания в атмосферном воздухе в различных местах
Такие уровни содержания в атмосферном воздухе не оказывают прямого неблагоприятного воздействия на здоровье людей. Объективно измеримые воздействия не наблюдаются при содержании от приблизительно 5000 до 10000 млн. Проявляющиеся воздействия при таком содержании заключаются в увеличении частоты дыхания, изменениях рН крови и снижении физической активности. При содержании в окружающем воздухе более 15000 млн становится труднее дышать, а содержание выше 30000 млн может вызвать головные боли и головокружение. При содержании в воздухе от 60000 до 80000 млн могут наблюдаться потеря сознания и смерть [14].
В воздухе замкнутых помещений вследствие воздухообмена через вентиляцию будет то же содержание , что и в атмосферном воздухе. Однако это применимо, только если в комнате нет поглотителей или источников . Поглотителем углекислого газа является, например, кирпичная кладка с щелочными соединениями в составе. Главным источником в помещении обычно являются люди. Содержание зависит от количества людей в помещении и от интенсивности вентиляции в нем. Например, в случае десяти различных измерений в течение ночи в закрытой спальне, где находятся два человека, максимальное содержание было между 1200 и 4300 млн [15]. С закрытыми окнами и полуоткрытой дверью максимальное содержание составило только 1700 млн. В воздухе офисов было измерено содержание в 630 точках, и оно составило от 350 до 2350 млн (в среднем: 555 млн), были найдены существенные различия между естественно проветриваемыми зданиями (в среднем: 750 млн , n=300) и зданиями, оборудованными кондиционерами (в среднем 465 млн , n=330) [16]. В воздухе офисов было также получено содержание от 400 до 800 млн [17]. Если в классе объемом 200 м
занимались 45 человек с закрытыми окнами и кратностью воздухообмена приблизительно 1 ч, то по прошествии 1 ч содержание было приблизительно 3000 млн [18]. При таком результате рекомендуют обеспечить достаточную вентиляцию.
В приложении А приведен расчет требуемой характеристики вентиляции помещения. Несмотря на то, что непрерывно удаляется из воздуха помещения в случае принудительной вентиляции, его удаление лучше всего достигается в помещениях с естественной вентиляцией за счет быстрого воздухообмена при открывании как можно большего числа окон через регулярные интервалы времени (см. рисунок 2). Особенно это относится к большинству школьных кабинетов [19].
|
 .
|
- объемная доля ; 
- температура; ЧЧ:ММ - время; о - температурные данные (по правой ординате); 1, 2, 3, 4 - понижение объемной доли при открытии окон (по левой ординате)
Рисунок 2 - Измерение содержания в школьных классах с быстрым воздухообменом в течение 5 мин с открытой входной дверью и окнами в перерывах после 45 мин урока. Объем помещения составляет 155 м, во время урока в классе было 28 человек [19]
В некоторых случаях на содержание также могут влиять и другие источники, кроме людей. Более того, в замкнутом помещении часто происходят процессы горения. Углекислый газ, образовавшийся при этом, попадает вместе с другими продуктами горения в воздух замкнутого помещения. Основными источниками продуктов горения в замкнутом помещении являются, например, табачный дым, открытый огонь при приготовлении пищи и отопительные приборы или горящие свечи. Образование , вызванное такими процессами, может быть спрогнозировано, и выделения могут быть удалены с помощью вентиляции. В редких случаях встречаются скрытые источники , например утечки в дымоходе.
Дополнительный вклад в содержание в воздухе замкнутых помещений вносят растения. В темное время суток растения также выделяют небольшое количество углекислого газа. Исходя из литературных данных, можно оценить выделение углекислого газа в расчете на площадь листьев растений и часы, проведенные ими в темноте, и оно составило приблизительно 400 мл/м·ч [21]. Для площади листьев 1 м
это соответствует примерно 1% объема углекислого газа, выдыхаемого взрослым человеком в час. Это сравнительно небольшой объем, и он к тому же участвует в процессе фотосинтеза, происходящем в растениях на свету.
