Когда душно: душное помещение и гиперкапния

Хоть от людей часто можно услышать, что им не хватает кислорода, на самом деле проблема в душных помещениях чаще всего есть с другим газом, углекислым. Сегодня мы поговорим про избыток углекислого газа в организме (гиперкапния), который подстерегает нас во многих душных помещениях (и не только) и является причиной многих неприятностей.

Дыхание, углекислый газ и ваше здоровье.
Когда душно: душное помещение и гиперкапния.
Углекислый газ в помещении.
Углекислый газ и вентиляция: что делать?

Углекислый газ CO2 входит в состав земной атмосферы. Его средняя концентрация в воздухе составляет около 0,035%, или 350 ppm — миллионных долей (parts per million). Геохимические исследования показали, что примерно такой уровень — в пределах нескольких сотых долей процента — остаётся неизменным уже сотни тысяч лет.

Но вот атмосфера мест массового человеческого обитания — городов, и особенно мегаполисов, действительно формируется при непосредственном нашем участии. Во второй половине прошедшего века концентрация CO2 в сельской местности составляла те самые «среднеземные» 350 ppm, в небольших городах 500 ppm, в крупных промышленных центрах 600–700 ppm. И это, однако, не стало пределом.

Вы знаете, что мы вдыхаем кислород (О2) и выдыхаем углекислый газ (СО2) и наше дыхание зависит от рода деятельности (таблица). Углекислый газ в помещениях образуется лишь как продукт жизнедеятельности человека, который выдыхает в 100 раз больше CO2, чем вдыхает.

Потребляя около 30 литров кислорода в час, каждый из нас выделяет 20–25 литров углекислого газа. Человек в помещении производит примерно 35.2 грамма CO2 в час, и соответственно, если комната площадью 20 м2 высотой 2.5 метра, то без хорошей вентиляции каждый час концентрация углекислого газа будет расти на 584ppm каждый час.

Незначительное повышение концентрации углекислого газа вызывает у людей ощущение «спертости» воздуха, духоты. Мы отчетливо чувствуем это, когда приходим с улицы в помещение. Но наш дыхательный центр пластичен и уже спустя 10 минут мы перестаем это замечать. При более значительном повышении концентрации симптомы становятся хуже: «тяжелая» голова, головокружение, головные боли, и вплоть до необратимых изменений в организме человека. 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.

Симптомы у взрослых здоровых людей

Концентрация углекислого газа

Нормальный уровень на открытом воздухе 350 — 450 ppm
Приемлемые уровни < 600 ppm
Жалобы на несвежий воздух 600 — 1000 ppm
Максимальный уровень стандартов ASHRAE и OSHA 1000 ppm
Общая вялость 1000 — 2500 ppm
Возможны нежелательные эффекты на здоровье 2500 — 5000 ppm
Максимально допустимая концентрация в течение 8 часового рабочего дня
5000 ppm

Где же находится тот предел, до которого мы можем не беспокоиться о состоянии своего здоровья? Вопрос актуален, поскольку большую часть жизни современный человек, и прежде всего городской обитатель, всё же проводит в помещениях, микроклимат и атмосфера которых существенным образом отличаются от условий открытого пространства. В то же время известно, что значительное (в десятки раз) повышение содержания в воздухе CO2 вызывает резкое ухудшение самочувствия, а концентрация более 5% (50 000 ppm) становится для человека смертельной.

Распространение пластиковых окон усугубило проблему углекислого газа. Почему в квартире высокий уровень CO2? Три основные причины: пластиковые окна, не работающая вытяжка и отсутствие приточной вентиляции, несоблюдение санитарных нормативов — большое количество людей в маленькой комнате. Еще раз повторю: пластиковые окна без клапанов — источник повышенного уровня СО2 в квартире

Показатель СО2 — это показатель качества вентиляции в целом!

Cегодня уровень концентрации СО2 в помещении служит основным показателем качества воздуха. Он выступает как газ-индикатор, по которому можно судить не только о других загрязнителях, но и о том, насколько хорошо работает вентиляционная система в здании. Исследования в школьном классе показали, что если в воздухе присутствуют, кроме углекислого газа, летучие органические соединения и формальдегиды, то достаточно следить только за СО2. Если вентиляция справляется с ним, то остальные загрязнители также остаются на низком уровне. Более того, по СО2 можно судить и о количестве бактерий в воздухе. Чем больше углекислого газа, тем хуже справляется вентиляция и тем больше в воздухе разных бактерий и грибков. Особенно отчетливо это заметно зимой, когда интенсивность вентиляции падает, а количество респираторных инфекций растет.

В принципе, чтобы воздух оставался чистым, достаточно наладить обмен с внешней атмосферой из расчёта 30 м3 в час на одного человека. Такие исходные данные закладываются при проектировании вентиляционных систем служебных, а также жилых помещений, которые и должны обеспечить те самые комфортные 600 ppm и не более. Хотя насчёт комфортности этого уровня некоторые исследователи высказывают весьма серьёзные сомнения.

Например, англичанин Д. Робертсон утверждает, что существующая на Земле фауна, в том числе и человек, формировалась в определённой температурно-газовой среде, в которой содержание диоксида углерода не превышало 300–350 ppm. По расчётам Робертсона, которые он опубликовал в журнале индийской Академии наук, максимальный безопасный для человека уровень CO2 равен 426 ppm. В городе такого уровня даже в парке быть не может, увы.

Как действует повышенный уровень Со2? Сразу оговорюсь, что речь идет именно о хроническом превышении. Кратковременно человек может вдыхать намного большие количества углекислого газа без видимого вреда: 30,000 ppm — Легкое отравление, учащается пульс и частота дыхания, тошнота и рвота, 50,000 ppm — Добавляется головная боль и легкое нарушение сознания, 100.000 ppm — смерть.

Основные механизмы действия углекислого газа (хронический избыток):

1. Расширение сосудов головного мозга: головная боль. Люди, старадающие мигренями и предрасположенные к головной боли, отмечают их появление при уровне от 1000 ppm.

2. Негативное влияние на дыхательную систему. В первую очередь касается астматиков, людей с бронихитами и др. Учащает приступы.

3. Влияние на работоспособность: внимание, переключение, стрессоустойчивость и др.
Вот замечательная схема, пояснения к ней:

Basic Activity Level (number of actions taken)
Applied Activity (opportunistic actions)
Focused Activity (strategic actions in a narrow endeavor)
Task Orientation (focus on concurrent task demands)
Initiative (development of new/creative activities)
Information search (openness to, and search for information)
Information usage (ability to utilize information effectively)
Breadth of Approach (flexibility in approach to the task)
Basic Strategy (number of strategic actions)