Karbon dioksida dalam ruangan

Karbon dioksida (CO₂) adalah gas yang tidak terlihat dan tidak berbau yang dapat dirasakan oleh indera manusia.

Terdiri dari atom karbon dan dua atom oksigen, CO dalam ruangan₂ dalam ruangan sangat umum dan sebagian besar tidak berbahaya dalam jumlah kecil. Tetapi pada konsentrasi tinggi, CO₂ dapat menggantikan oksigen dan menyebabkan kerusakan atau bahkan kematian.

Ventilasi dengan udara segar adalah metode utama untuk mengurangi kadar CO dalam ruangan.₂ dalam ruangan. Penumpukan CO2 di dalam ruangan dapat menjadi masalah di banyak ruang karena kurangnya ventilasi saat jendela dan pintu ditutup pada hari-hari yang panas atau berpolusi.

Meningkatnya emisi CO₂ di seluruh dunia juga merupakan ancaman bagi emisi CO₂ di dalam ruangan, karena tingkat CO di atmosfer luar ruangan₂ (gas rumah kaca) dapat merembes ke dalam ruangan. Sejak tahun 1990, tingkat emisi CO₂ telah meningkat hampir 61 persen, dari sekitar 20 gigaton menjadi hampir 35 gigaton pada tahun 2021 (lihat Gambar 1).¹

Gambar 1: Emisi CO2 global 1990-2021 (dalam gigaton), dengan peningkatan keseluruhan hampir 61% sejak tahun 1990. Sumber: Badan Energi Internasional (IEA)

Meskipun emisi CO₂ turun hampir 6 persen pada tahun 2020 karena berkurangnya aktivitas manusia akibat Pandemi COVID-19DAN PENURUNAN EMISI CO₂ sebagian besar telah kembali ke tingkat sebelum pandemi dan diperkirakan akan meningkat setidaknya 5 persen selama tahun 2021.

Membuka jendela dan pintu dapat membantu mengurangi emisi CO₂.

Selain itu, ventilasi mekanis dapat membantu mengurangi emisi CO₂. Hal ini juga dapat membantu mengurangi polutan dalam ruangan umum lainnya, seperti partikel senyawa organik yang mudah menguap (VOC), virus, dan bakteri melalui pengenceran.

Memantau emisi CO dalam ruangan₂ dalam ruangan juga penting untuk memahami skala emisi CO₂ di dalam ruangan, hubungannya dengan polutan udara lain di ruangan tersebut, dan mengurangi dampak kesehatannya.

Baca terus untuk mempelajari lebih lanjut tentang CO₂ dan dampaknya terhadap lingkungan dalam ruangan, termasuk:

• sumber-sumber yang paling umum dari CO dalam ruangan₂
• yang dapat diterima vs. tingkat CO yang tidak sehat₂
• hubungan antara tingkat emisi CO₂ dan polusi udara
• cara memantau CO2 di dalam ruangan secara efektif dan membantu mengurangi emisi CO₂

Sumber-sumber emisi CO di dalam ruangan₂

Sejauh ini, pernapasan manusia-khususnya, menghembuskan napas-adalah sumber CO dalam ruangan yang paling umum.₂.²

Menghirup napas membawa oksigen (O2) ke dalam paru-paru dan aliran darah, di mana sel-sel darah merah membawanya ke seluruh tubuh untuk mendukung sel-sel tubuh. Karbon dioksida tercipta sebagai produk sampingan dari oksigen yang digunakan oleh sel untuk menghasilkan energi untuk metabolisme. Sel darah merah kemudian membawa karbon dioksida kembali ke paru-paru, dan menghembuskannya kembali ke udara.

Ketika pernafasan adalah sumber alami utama, CO₂ di dalam ruangan terutama didasarkan pada dua faktor: ukuran ruangan dan jumlah penghuni.

Semakin kecil ruangan dan semakin banyak orang di dalam ruangan, semakin cepat penumpukan CO₂ yang dapat terbentuk di dalam ruangan tersebut. Inilah salah satu alasan mengapa udara di ruang konferensi atau ruang kelas yang penuh sesak dapat mulai terasa pengap dan membuat seseorang merasa mengantuk atau bingung setelah beberapa saat.³

Sumber-sumber umum lainnya dari CO dalam ruangan₂ dalam ruangan lainnya meliputi:

• asap dari api di atas kompor atau oven
• asap dari tempat kebakaran atau penggunaan tembakau
• knalpot kendaraan dari garasi atau jalan raya dan jalan raya terdekat
• alat pemanas yang menggunakan bahan bakar gas atau minyak tanah
• bahan organik yang terurai dalam tanah di bawah bangunan
• emisi CO di luar ruangan₂ merembes ke dalam ruangan, terutama dari sumber pembakaran bahan bakar fosil di dekatnya seperti pabrik

Memahami emisi CO di dalam ruangan₂ di dalam ruangan

CO dalam ruangan₂ diukur dalam bagian per juta (ppm). Semakin tinggi ppm, semakin pekat kandungan CO₂ yang terbentuk.

Tingkat konsentrasi CO di dalam ruangan yang umum₂ dalam ruangan berkisar antara 400-1.000 ppm, tetapi dapat meningkat hingga 40.000 ppm dalam kasus-kasus ekstrem.⁴

Peningkatan kecil dan sementara dalam CO dalam ruangan₂ dalam ruangan biasanya tidak menjadi ancaman besar bagi kesehatan manusia. Lonjakan singkat ini sering kali dapat diatasi hanya dengan memberi ventilasi ruangan atau menggunakan sistem ventilasi dan pemurnian mekanis HVAC efisiensi tinggi.

Pada tingkat yang lebih tinggi dari 2.000 hingga 5.000 ppm ke atas, CO₂ dapat menyebabkan gejala jangka pendek yang mengganggu perhatian dan kognisi serta efek kesehatan dari paparan jangka panjang.

Normal: 400-1.000 ppm
Kadar CO dalam ruangan yang normal₂ dalam ruangan normal berkisar antara 400-1.000 ppm. Ini berarti ruangan tersebut berventilasi baik dan memiliki pertukaran udara yang konsisten.

Ruang berventilasi baik yang tidak terpapar sumber CO₂ seperti pabrik atau jalan raya yang sibuk, umumnya akan mengalami emisi CO₂ di ujung bawah skala ini. Ruang yang tidak memiliki ventilasi atau terletak dekat dengan sumber emisi CO₂ dapat mulai merayap naik pada skala ini.

Rumah, sekolah, dan gedung perkantoran yang lebih baru yang dirancang dengan selubung bangunan yang rapat untuk efisiensi energi yang lebih besar lebih mungkin mengalami emisi CO₂ yang tinggi karena kurangnya pertukaran udara dengan udara segar di luar ruangan. Hal ini terutama mungkin terjadi ketika pintu dan jendela ditutup atau ventilasi mekanis dan teknologi penyaringan tidak memadai.⁵

Gejala ringan: 1.000-2.000 ppm
Di atas 1.000 ppm, kadar CO₂ mulai menimbulkan gejala yang nyata karena oksigen di udara digantikan oleh molekul CO2.⁶

Gejala umum namun ringan yang sering terjadi akibat CO₂ dalam kisaran ini meliputi:

• kantuk
• perasaan tersumbat
• kebingungan ringan
• disorientasi

CO yang tepat₂ yang tepat dapat membantu mengurangi gejala-gejala ini serta tingkat polutan udara dalam ruangan yang berbahaya lainnya. Akibatnya, beberapa badan legislatif telah mengamanatkan rata-rata harian CO₂ harian rata-rata di ujung bawah kisaran ini untuk mendorong ventilasi yang konsisten.

Sejalan dengan hal ini, legislatif negara bagian California mengesahkan AB-841 pada akhir tahun 2020. Di antara persyaratan lain untuk ventilasi dan penyaringan sekolahRUU ini menetapkan batas atas emisi CO dalam ruangan.₂ dalam ruangan sebesar 1.100 ppm di ruang kelas di California dan mewajibkan sekolah untuk memasang alat penyaring CO₂ dalam ruangan untuk memastikan kepatuhan terhadap batas ini.⁷

Gejala sedang: 2.000-5.000 ppm
Lebih dari 2.000 ppm, kadar CO₂ dapat menyebabkan gejala kesehatan dan kognitif yang mengganggu, termasuk:

• sakit kepala
• merasa mengantuk
• sesak di dada
• peningkatan denyut jantung
• perhatian berkurang
• kurangnya konsentrasi
• mual

Gambar 2 mengilustrasikan sebuah sistem pembuangan gas CO₂ dalam kisaran ini, bersama dengan pembacaan polusi partikel di dalam ruangan (dalam warna hijau) dan polusi partikel di luar ruangan (dalam warna kuning).

Gambar 2: CO₂ di atas 2.000, yang menunjukkan tingkat emisi CO dalam ruangan yang cukup tinggi.₂. Sumber: IQAir AirVisual Pro

Emisi CO yang tinggi₂ yang tinggi dalam kisaran ini juga terkait dengan sindrom bangunan sakit (SBS).⁸ SBS mengacu pada berbagai gejala yang menyertai kualitas udara yang buruk di dalam gedung yang tidak memiliki ventilasi yang baik. Kurangnya ventilasi dapat menyebabkan penumpukan polutan udara dalam ruangan seperti CO₂ dan kontaminan lain seperti bakteri, virus, dan senyawa organik yang mudah menguap (VOC).⁹

Gejala yang parah atau mengancam jiwa: 5.000-40.000 PPM
Di atas 5.000 ppm, perpindahan oksigen yang disebabkan oleh tingginya kadar CO dalam ruangan₂ yang tinggi mengakibatkan gejala yang nyata dan berpotensi mengancam jiwa, sehingga meningkatkan risiko:

• kehilangan kesadaran
• penglihatan kabur
• berkeringat
• gemetar
• detak jantung tinggi
• sesak napas
• kematian

Pada tingkat paparan yang tinggi ini, respirator atau perawatan medis darurat mungkin diperlukan untuk membantu seseorang mendapatkan oksigen yang cukup agar dapat bernapas secara normal kembali, terutama setelah terpapar dalam waktu yang lama.¹⁰

Banyak badan pengatur, seperti Administrasi Keselamatan dan Kesehatan Kerja (OSHA) A.S., telah menetapkan batas yang ketat untuk membantu mencegah paparan CO₂ di tempat kerja agar tidak melebihi 5.000 ppm.¹¹ Metode pengambilan sampel khusus untuk pemantauan yang akurat juga sering diterapkan.¹²

Sebagian besar peraturan memperlakukan emisi CO₂ sebagai gas yang menyebabkan sesak napas dan tidak mengizinkan paparan CO selama 8 jam di tempat kerja melebihi 5.000 ppm. Ketidakpatuhan terhadap peraturan ini dapat mengakibatkan pelanggaran yang dapat dihukum dengan denda dan bahkan penjara jika seseorang terluka parah atau meninggal akibat paparan CO₂ yang disebabkan oleh paparan CO.

CO₂ dan polusi udara

Tidak ada korelasi langsung antara kadar CO₂ dan polutan udara dalam ruangan lainnya yang umum terjadi, seperti materi partikulat (PM) atau VOC.

Dalam beberapa kasus, emisi CO dalam ruangan₂ dalam ruangan dapat menunjukkan perilaku yang berlawanan dengan polutan udara dalam ruangan lainnya. Misalnya, membuka jendela pada hari yang berpolusi dapat mengurangi emisi CO dalam ruangan.₂ dalam ruangan, tetapi meningkatkan PM10, PM2.5dan lainnya polutan udara luar ruangan yang menembus ruang dalam ruangan.

Namun, kondisi yang menyebabkan tingginya tingkat emisi CO₂ juga dapat meningkatkan konsentrasi PM atau VOC di dalam ruangan. Dalam ruangan yang berventilasi buruk atau tanpa filter, baik CO₂ dan polutan udara dalam ruangan lainnya dapat menumpuk hingga mencapai tingkat yang berbahaya dan mengakibatkan berbagai macam efek kesehatan.¹³

Di ruang kantor atau ruang kelas yang digunakan bersama, misalnya, penghirupan dapat dengan cepat menyebabkan CO₂ dan aerosol pernapasan yang terinfeksi menumpuk hingga mencapai tingkat yang tinggi. Penggunaan peralatan umum seperti printer dan mesin fotokopi juga dapat menghasilkan PM2.5 dan partikel ultra halus (UFP) yang tetap berada di udara dalam jangka waktu yang lama jika tidak ada ventilasi atau penyaringan.

Infeksi melalui udara terkait dengan virusbakteri, dan jamur juga lebih mungkin terjadi di ruang tanpa filter dan tanpa ventilasi. Aerosol biokontaminan dari batuk, bersin, bernapas, atau berbicara dapat berukuran sekecil 0,003 mikron dan bertahan di udara selama berjam-jam, membuat penghuni gedung terpapar infeksi lama setelah aerosol diproduksi.¹⁴

Bagaimana cara memonitor emisi CO dalam ruangan₂

CO₂ adalah gas dan tidak dapat dipantau dengan sensor laser hamburan cahaya yang biasa digunakan untuk mengukur PM.

Sebagai gantinya, CO₂ paling baik diukur dengan sensor yang menggunakan cahaya inframerah (IR) untuk memperkirakan jumlah CO₂ di udara ambien.

Inilah cara kerjanya:

1. Udara ambien melewati sebuah alat penyaring CO₂ yang terdiri dari sumber cahaya IR, sel gas reflektif, dan detektor cahaya IR.
2. Cahaya IR menyinari CO₂ yang melewati rakitan. Sensor CO₂ menyerap sebagian besar cahaya ini.
3. Sisa cahaya yang tidak diserap oleh CO₂ dilewatkan ke detektor.
4. Detektor cahaya IR menghitung perubahan panjang gelombang IR dari yang dihasilkan oleh sumber cahaya IR ke yang tersisa setelah CO₂ menyerap cahaya IR.
5. Perubahan panjang gelombang menunjukkan konsentrasi CO₂yang dikonversi ke pembacaan ppm.

Alat pengukur konsentrasi CO yang berdiri sendiri₂ yang berdiri sendiri dapat mengindikasikan adanya peningkatan kadar CO di dalam ruangan.₂ yang tinggi dan memenuhi persyaratan dasar pengukuran CO₂ untuk tempat kerja dan sekolah. Sebuah studi tahun 2021 yang diterbitkan oleh American Chemical Society menunjukkan bahwa kadar CO₂ dalam ruangan dapat menjadi salah satu alat untuk membantu menunjukkan risiko relatif paparan aerosol infeksius di ruang yang sama.¹⁵

Akan tetapi, pengukuran dasar kadar CO₂ tidak memberikan data penting tentang polutan udara lain yang mengancam kesehatan penghuni gedung.

Sebuah monitor kualitas udara yang mengukur PM dan CO₂ memberikan gambaran yang paling berguna tentang kualitas udara dalam ruangan, termasuk bagaimana ventilasi dan penyaringan mempengaruhi polutan ini. Mengukur suhu dan kelembapan juga dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang bagaimana kondisi atmosfer memengaruhi konsentrasi PM dan CO di dalam ruangan.₂.

Kesimpulan

Di bawah 1.000 ppm, konsentrasi CO dalam ruangan₂ bukanlah masalah kualitas udara yang utama.

Namun, emisi CO₂ di dalam ruangan yang melebihi 1.000 ppm dapat mengurangi konsentrasi dan kinerja kognitif serta menyebabkan bahaya pada tingkat yang semakin tinggi. Hal ini dapat berdampak pada produktivitas, kinerja akademis, dan kesehatan di tempat kerja dan ruang kelas di mana polutan udara seperti PM2.5 dan infeksi yang ditularkan melalui udara sudah menjadi masalah yang kritis.

Ventilasi dengan udara luar ruangan yang segar adalah solusi utama untuk mengurangi emisi CO₂. Ketika udara luar ruangan tercemar atau cuaca ekstrem, menggunakan ventilasi dan penyaringan mekanis dapat membantu mengurangi emisi CO₂ dan polutan udara dalam ruangan lainnya yang mempengaruhi kesehatan dan kinerja penghuni gedung.