На что влияет со2

Все про углерод: опасность CO2 и методы нейтрализации выбросов углекислого газа

Города, особенно мегаполисы — это центры развития технологий, бизнеса и культуры. Но есть и обратная сторона медали — колоссальный уровень загрязнения окружающей среды. В первую очередь, речь идет о промышленных отходах, твердых, жидких и газообразных. Что касается последних, то больше всего в атмосферу Земли выбрасывается углекислого газа. На долю городов приходится около 70% выбросов CO2. А это означает, что города становятся еще и главной причиной изменений климата на Земле — глобального потепления. Руководитель российского представительства Bolt Екатерина Хан рассказывает о том, как можно решить эту проблему, приблизив города к углеродно-нейтральным и тем самым снизив негативное воздействие на окружающую среду.

Читайте «Хайтек» в

Сеул, Гуанчжоу, Нью-Йорк, Гонконг и Лос-Анджелес — главные центры «поставок» углекислого газа в атмосферу Земли. Ежегодно каждый из них выбрасывает более 150 млн тонн СО2. Основные техногенные источники углекислоты — промышленные предприятия, транспортные средства и сельское хозяйство, в первую очередь — вырубка лесов и превращение этих территорий в пахотные земли.

Сам по себе углекислый газ не вреден для окружающей среды. Наоборот, он является одним из главных элементов процесса жизнедеятельности растений. Они поглощают СО2, перерабатывают его и выделяют в атмосферу кислород. Но если диоксида углерода становится слишком много, он начинает играть роль тепловой изоляции для планеты. Излучение Солнца свободно проходит через атмосферу, но вот обратно, в космос, уходит тем меньше тепловой энергии, чем больше парниковых газов в газовой оболочке Земли. Поверхность планеты начинает нагреваться. Тают льды, изменяются климат и видовой состав флоры и фауны.

Природа будет развиваться, эволюционировать и дальше, изменение климата — проблема, прежде всего, для человечества, которое тысячи лет живет в относительно комфортных условиях. Если уровень Мирового океана значительно изменится, начнутся катастрофы, проблемы будут не у отдельно взятых людей, а у целых государств. С этим стараются бороться. Чем дальше, тем активнее обсуждается вопрос необходимости снижения выбросов парниковых газов, предпринимаются активные действия. К сожалению, не все корпорации и страны готовы действовать в этом направлении. Например, США под руководством Дональда Трампа даже вышли из Парижского соглашения по климату. Но определенный прогресс всё же есть.

Углеродная нейтральность как инструмент решения проблемы климатических изменений

В этом году на саммите ООН по климату 66 стран мира взяли на себя обязательство достичь к 2050 году углеродной нейтральности. Документ был подписан 23 сентября 2019 года. Кроме государств, обязательство подписали 10 регионов, 102 города, 93 компании и 12 инвесторов. В дополнение к этому мэры 19 крупнейших городов мира заявили о том, что к 2050 году их населенные пункты станут углеродно-нейтральными. Соответствующий документ подписан властями Копенгагена, Йоханнесбурга, Лондона, Лос-Анджелеса, Монреаля, Нью-Йорка, Ньюберипорта, Парижа, Портланда, Сан-Франциско, Сан-Хосе, Санта-Моники, Стокгольма, Сиднея, Токио, Торонто, Цване, Ванкувера и Вашингтона. К слову, здания и сооружения в городах генерируют более 50% выбросов парниковых газов в городах.

Что же такое углеродная нейтральность? Это один из методов предотвращения или сведения к минимуму выбросов СО2 в атмосферу. Некоторые компании достигают углеродной нейтральности самостоятельно, изменяя производственный процесс, используя другие материалы и химические соединения. Другие компенсируют негативное воздействие за счет сотрудничества с организациями по охране окружающей среды.

Второй вариант более предпочтителен для брендов, которые занимаются производством одежды, транспортных компаний, ритейлеров. Они возмещают наносимый вред участием в социальных проектах экологической направленности. Это могут быть высадка деревьев, акции по защите лесов, проекты оптимизации сельского хозяйства, инвестиции в зеленое или безотходное производство. Среди брендов одежды соглашение об углеродной нейтральности подписали Burberry, Prada, Michael Kors, Versace, Tommy Hilfiger, Calvin Klein, Hermès, Chanel, Adidas, Nike, Puma, Zara, H&M и другие компании.

Но основное влияние на решение вопроса экологии продолжают оказывать города и страны. Некоторые продвинулись в переходе на углеродную нейтральность сильнее, чем другие.

Сан-Франциско. Этот американский город реализует собственный проект по сокращению выбросов парниковых газов. Руководство Сан-Франциско решило делать город углеродно-нейтральным, несмотря на политику Дональда Трампа, который, как и говорилось выше, вывел свою страну из Парижского соглашения по климату. Сейчас жители населенного пункта постепенно переходят на возобновляемые источники энергии, по возможности используют велосипеды вместо автомобилей и высаживают деревья. Результат уже есть — в 2016 году уровень выбросов СО2 в Сан-Франциско снизился на треть по сравнению с 1990 годом. А к 2050 году руководство города обещает сделать его углеродно-нейтральным. Более того, к этой цели постепенно движется весь штат.

Ливерпуль. В этом городе поставили цель стать углеродно-нейтральным уже в следующем году. Для этого в Ливерпуле постепенно переходят на возобновляемые источники энергии, проводят политику снижения количества автомобилей, занимаются озеленением города и его окрестностей. Контроль за выбросами СО2 осуществляется при помощи специализированной блокчейн-системы, которая упрощает процесс торговли квотами на выбросы. В итоге все данные о выбросах прозрачны, а изменить что-либо в реестре нельзя.

Копенгаген. Еще один крупный город, который реализует собственный углеродно-нейтральный план. Стать нейтральным Копенгаген планирует на пять лет позже Ливерпуля — к 2025 году. За это время планируется построить муниципальные солнечные и ветряные электростанции, внедрить smart-технологии в муниципальные службы и снизить количество автотранспорта.

Хельсинки. Столица Финляндии планирует стать углеродно-нейтральным городом к 2035 году. Власти разработали масштабный план из 143 пунктов. В него входят, как в уже описанные выше проекты, использование зеленой энергетики, снижение количества транспортных средств, популяризация велотранспорта и прогулок. Также финны хотят сократить потребление тепловой энергии за счет модернизации старых зданий. Руководство этой страны рассматривает возможность запретить продажу автомобилей с ДВС и разрешить автомобильным компаниям продавать лишь электромобили.

Аделаида. Австралийский город старается стать первым в мире углеродно-нейтральным населенным пунктом. Мэрия разработала специальные программы поддержки граждан, которые строят современные, энергоэффективные дома, модернизируют устаревшие здания, приобретают электротранспортные средства, устанавливают ветряки и солнечные электростанции.

Также практически все города, которые сейчас реализуют проекты углеродной нейтральности, продвигают концепции каршеринга, райдшеринга, власти занимаются популяризацией электросамокатов, скутеров и других транспортных средств, которые не выбрасывают вредные вещества в атмосферу, занимая при этом минимум пространства на дороге. В этом должны помогать и транспортные компании. Bolt, например, активно развивает идею райдшеринга, расширяет сеть электросамокатов в городах, постепенно переходит на использование в поездках на такси электромобилей. Недавно компания запустила глобальную инициативу Green Plan, в рамках который запланированы инвестиции в 10 млн евро в углеродно-нейтральные поездки до конца 2025 года. Помимо компенсации ущерба от совершаемых на такси поездок, мы хотим предоставить нашим пассажирам возможность пожертвовать средства и участвовать в экологических инициативах прямо в приложении Bolt.

Появляются стартапы, которые нацелены перерабатывать углекислый газ. Одна из таких компаний — LanzaTech. Она занимается производством топлива из газообразных выбросов промышленных предприятий. Еще один стартап, Climeworks, вытягивает углекислоту из атмосферы, используя ее в качестве промежуточного элемента для производства метана. Завод был построен в прошлом году на финансы, предоставленные Европейским союзом. Еще один вариант — перевод CO2 из газообразного состояния в твердое, то есть химическое связывание с горными породами. Такое предприятие работает в Исландии, вводя в литосферу СО2, удаленный из атмосферы. Конечно, производительность таких систем не очень большая, но с течением времени они станут применяться в большем количестве регионов, снижая концентрацию углекислоты.

Несмотря на то, что большинство проблем нашей планеты — прямой результат деятельности человека, сегодня общество потребления начинает осознавать важность ежедневного вклада в борьбу с изменением климата. Вопрос защиты окружающей среды перестает быть прерогативой природоохранных организаций. Масштаб проблемы заставляет нас всех объединиться. Люди всё чаще начинают выбирать углеродно-нейтральный транспорт вместо обычного, покупать биоразлагаемые пакеты или заказывать кофе без пластиковой крышки. Всё это становится возможным в том числе и из-за своевременной реакции бизнеса на проблематику экологии. Современный бизнес не может функционировать, игнорируя вопросы охраны окружающей среды. Так, попытки многих крупных компаний прийти к углеродной нейтральности — начало очень важной для всех нас тенденции.

Источник

Влияние концентрации углекислого газа на организм человека

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассмотрено влияние концентрации углекислого газа на организм человека. Данная тема актуальна в связи с частым нарушением уровня комфортной концентрации СО₂ 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 CO₂ 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 [2]

Среда	О2	СО2
Атмосферный воздух, %	20,9	0,03
Выдыхаемый воздух, %	16,4	4
Альвеолярный воздух, мм рт. ст. (парциальное давление)	105-110	40
Артериальная кровь, мм рт. ст.	100	40
Венозная кровь, мм рт. ст.	40	46
Ткани:межтканевая жидкость, мм рт. ст.клетки, мм рт. ст.	20-400,1-10,0	46-6060-70

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 [1]

Состояние спокойного бодрствования

24Работа за компьютером30Ходьба36Легкая физическая нагрузка32-43Работа 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 [1].

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 [1]

Уровень СО2, 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 [3]. В Европе – 72 м 3 /ч [5].

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:

Найдем изменение объема СО₂ в помещении. Оно зависит от поступления СО₂ с приточным воздухом из системы вентиляции, поступления СО₂ от дыхания и удаления загрязненного воздуха из помещения. Будем считать, что СО₂ равномерно распределяется по помещению. Это значительное упрощение модели, но дает возможность быстро оценить порядок величин.

Отсюда скорость изменения объема СО₂:

Если человек вошел в помещение, то концентрация СО₂ 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:

Установившаяся концентрация будет равна:

Отсюда легко выяснить необходимую скорость вентиляции при допустимой концентрации:

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:

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 СО₂ 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 СО₂

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.

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)

сandidate of technical sciences, associate professor of Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin), 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113

студент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин), 630008, РФ, Новосибирск, улица Ленинградская, 113

student of Novosibirsk State Architectura and Construction University 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113

студент Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин) 630008, РФ, Новосибирск, улица Ленинградская, 113

student of Novosibirsk State Architectural and Construction University Russia, Novosibirsk 630008, Russia, Novosibirsk, Leningradskaya str., 113

Источник

Мнения врачей о влиянии углекислого газа (CO2)

Ещё в прошлом веке были проведены различные исследования по воздействию углекислого газа (СО₂) 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.

Согласно ее рекомендациям, содержание углекислого газа (СO₂) в воздухе жилых и общественных зданий не должно превышать 0,1% (1000 ррm), а среднее содержание СO₂ должно быть около 0,05% (500 ррm).

Исследователи знают, что существует связь между концентрацией углекислого газа (СО₂) 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 СО₂, поэтому человек может умереть от удушья без реакции организма. Например, многие умирали в гаражах при работающем двигателе машины. В этом и опасность СО₂. 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 СО₂ 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 СO₂, ррm — физиологические проявления:

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 СО₂ в наших альвеолах, его растворимость в крови повышается, и образуется слабая угольная кислота (СО₂ + Н₂O = Н₂СО₃), 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 (Н₂СО₃), 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% СO₂ (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% СО₂ (3000 ррm). Но это еще не все. Шафер и его коллеги нашли у свинок через восемь недель воздействия 1%-го СO₂ деминерализацию костей, а также структурные изменения в легких. Исследователи расценили эти заболевания как адаптацию организма к хроническому воздействию углекислого газа (СО₂).

Отличительной особенностью долгосрочной гиперкапнии (повышенное СО₂) 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 (СО₂)

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…»

Источник