คาร์บอนไดออกไซด์ในร่ม

คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นก๊าซที่มองไม่เห็นไม่มีกลิ่นที่ประสาทสัมผัสของมนุษย์รับรู้ได้

ประกอบด้วยอะตอมคาร์บอนและอะตอมออกซิเจนสองอะตอม CO ในร่ม₂ พบได้ทั่วไปและส่วนใหญ่ไม่เป็นอันตรายหากมีปริมาณเล็กน้อย แต่ที่ความเข้มข้นสูง CO₂ อาจแทนที่ออกซิเจนและก่อให้เกิดอันตรายหรือถึงขั้นเสียชีวิตได้

การระบายอากาศด้วยอากาศบริสุทธิ์เป็นวิธีหลักในการลด CO2 ในอาคาร₂ ความเข้มข้น การสะสมของ CO2 ในอาคารอาจเป็นปัญหาอย่างยิ่งในหลายพื้นที่ เนื่องจากการขาดการระบายอากาศเมื่อปิดหน้าต่างและประตูในวันที่อากาศร้อนหรือมลพิษ

CO เพิ่มขึ้น₂ การปล่อยมลพิษทั่วโลกยังเป็นภัยคุกคามต่อ CO2 ในอาคารอีกด้วย₂ ระดับ CO ในบรรยากาศภายนอกอาคาร₂ (ก๊าซเรือนกระจก) สามารถซึมเข้าภายในอาคารได้ ตั้งแต่ปี 1990 เป็นต้นมา CO₂ ปริมาณการปล่อยก๊าซเพิ่มขึ้นเกือบ 61 เปอร์เซ็นต์ จากประมาณ 20 กิกะตันเป็นเกือบ 35 กิกะตันในปี 2564 (ดูรูปที่ 1)¹

รูปที่ 1: ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลกตั้งแต่ปี 1990-2021 (หน่วยกิกะตัน) โดยเพิ่มขึ้นโดยรวมเกือบ 61% นับตั้งแต่ปี 1990 ที่มา: สำนักงานพลังงานระหว่างประเทศ (IEA)

แม้ว่า CO₂ การปล่อยมลพิษลดลงเกือบ 6 เปอร์เซ็นต์ในปี 2020 จากกิจกรรมของมนุษย์ที่ลดลงเนื่องจาก การระบาดใหญ่ของโควิด 19, ซีโอ₂ ระดับส่วนใหญ่กลับคืนสู่ระดับก่อนเกิดโรคระบาด และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างน้อยอีก 5 เปอร์เซ็นต์ในปี 2564

การเปิดหน้าต่างและประตูสามารถช่วยลด CO2 ในร่มได้ชั่วคราว₂.

นอกจากนี้ การระบายอากาศด้วยเครื่องจักรสามารถช่วยลด CO2 ในอาคารได้₂วิธีนี้ยังช่วยลดมลพิษในร่มทั่วไปอื่นๆ เช่น สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) อนุภาคไวรัส และแบคทีเรีย โดยการเจือจางอีกด้วย

การตรวจสอบ CO2 ในอาคาร₂ ยังมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจขนาดของ CO₂ มลพิษทางอากาศในพื้นที่ ความสัมพันธ์กับมลพิษทางอากาศอื่นๆ ในพื้นที่นั้น และการลดผลกระทบต่อสุขภาพ

อ่านต่อเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ CO₂ และผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมภายในอาคาร ได้แก่:

• แหล่งกำเนิด CO ในร่มที่พบบ่อยที่สุด₂
• ระดับ CO ที่ยอมรับได้กับระดับที่ไม่ดีต่อสุขภาพ₂
• ความสัมพันธ์ระหว่าง CO₂ และมลพิษทางอากาศ
• วิธีการตรวจสอบ CO2 ในร่มอย่างมีประสิทธิภาพและช่วยลด CO2 ในร่ม₂

แหล่งกำเนิด CO2 ภายในอาคาร₂

โดยรวมแล้ว การหายใจของมนุษย์ โดยเฉพาะการหายใจออก ถือเป็นแหล่งของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในร่มที่พบบ่อยที่สุด₂.²

การหายใจเข้าจะนำออกซิเจน (O2) เข้าสู่ปอดและกระแสเลือด ซึ่งเซลล์เม็ดเลือดแดงจะลำเลียงไปทั่วร่างกายเพื่อสนับสนุนเซลล์ต่างๆ คาร์บอนไดออกไซด์ถูกสร้างเป็นของเสียจากการนำออกซิเจนไปใช้สร้างพลังงานสำหรับการเผาผลาญ จากนั้นเซลล์เม็ดเลือดแดงจะนำคาร์บอนไดออกไซด์กลับไปยังปอด และถูกหายใจออกสู่อากาศ

เมื่อการหายใจออกเป็นแหล่งธรรมชาติหลัก CO ในร่ม₂ การสร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยสองประการเป็นหลัก: ขนาดห้องและจำนวนผู้อยู่อาศัย

ยิ่งพื้นที่เล็กและมีคนในพื้นที่มากขึ้นเท่าใด CO ก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น₂ อาจสะสมในพื้นที่ นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุที่ทำให้บรรยากาศในห้องประชุมหรือห้องเรียนที่มีผู้คนพลุกพล่านเริ่มรู้สึกอับชื้น และทำให้รู้สึกง่วงหรือมึนงงแม้เพียงชั่วครู่³

แหล่ง CO ในร่มทั่วไปอื่นๆ₂ รวม:

• ควันจาก เปลวไฟบนเตาหรือเตาอบ
• ควันจาก เตาผิง หรือ การใช้ยาสูบ
• ไอเสียรถยนต์จากโรงรถหรือถนนและทางหลวงใกล้เคียง
• อุปกรณ์ทำความร้อนที่ใช้พลังงานจากแก๊สหรือน้ำมันก๊าด
• การย่อยสลายสารอินทรีย์ในดินใต้ตึกอาคาร
• CO กลางแจ้ง₂ ซึมเข้าในอาคาร โดยเฉพาะจากแหล่งเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในบริเวณใกล้เคียง เช่น โรงงาน

ทำความเข้าใจ CO2 ในร่ม₂ ระดับ

CO ในร่ม₂ วัดเป็นส่วนต่อล้านส่วน (ppm) ยิ่ง ppm สูง CO ก็ยิ่งเข้มข้นมากขึ้น₂ การสร้างขึ้นคือ

CO ในร่มโดยทั่วไป₂ มีช่วงตั้งแต่ประมาณ 400-1,000 ppm แต่สามารถสูงถึง 40,000 ppm ในกรณีรุนแรง⁴

การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยชั่วคราวของ CO2 ในร่ม₂ โดยทั่วไปแล้วไม่ใช่ภัยคุกคามร้ายแรงต่อสุขภาพของมนุษย์ มักพบปัญหาการพุ่งสูงของอากาศสั้นๆ เหล่านี้ สามารถแก้ไขได้ง่ายๆ ด้วยการระบายอากาศในพื้นที่ หรือใช้ระบบระบายอากาศและฟอกอากาศเชิงกล HVAC ประสิทธิภาพสูง

ในระดับที่สูงขึ้นจาก 2,000 ถึง 5,000 ppm ขึ้นไป CO₂ อาจทำให้เกิดอาการในระยะสั้นที่รบกวนสมาธิและการรับรู้ รวมถึงผลกระทบต่อสุขภาพจากการสัมผัสในระยะยาว

ปกติ: 400-1,000 ppm
CO ในร่มปกติ₂ ความเข้มข้นอยู่ที่ประมาณ 400-1,000 ppm ซึ่งหมายความว่าพื้นที่นั้นมีการระบายอากาศที่เหมาะสมและมีการแลกเปลี่ยนอากาศที่สม่ำเสมอ

พื้นที่ที่มีการระบายอากาศที่ดี ไม่สัมผัสกับแหล่งกำเนิด CO ใกล้เคียง₂ การปล่อยมลพิษ เช่น โรงงานหรือทางหลวงที่มีการจราจรพลุกพล่าน โดยทั่วไปจะได้รับ CO₂ ในระดับล่างของสเกลนี้ พื้นที่ที่ไม่มีการระบายอากาศหรือตั้งอยู่ใกล้กับแหล่ง CO ขนาดใหญ่₂ แหล่งกำเนิดการปล่อยมลพิษอาจเริ่มเพิ่มขึ้นในระดับนี้

บ้าน โรงเรียน และอาคารสำนักงานใหม่ๆ ที่ได้รับการออกแบบให้มีโครงสร้างอาคารที่แคบเพื่อประสิทธิภาพด้านพลังงานที่สูงขึ้น มีแนวโน้มที่จะได้รับ CO2 สูง₂ เนื่องจากการแลกเปลี่ยนอากาศกับอากาศบริสุทธิ์ภายนอกไม่เพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อประตูและหน้าต่างปิดสนิท หรือระบบระบายอากาศและกรองอากาศไม่เพียงพอ⁵

อาการไม่รุนแรง: 1,000-2,000 ppm
มากกว่า 1,000 ppm, CO₂ เริ่มแสดงอาการที่สังเกตได้เมื่อออกซิเจนในอากาศถูกแทนที่ด้วยโมเลกุล CO2⁶

อาการทั่วไปแต่ไม่รุนแรงมักเกิดจาก CO₂ ในกลุ่มนี้ได้แก่:

• อาการง่วงนอน
• ความรู้สึกอึดอัด
• ความสับสนเล็กน้อย
• ความสับสน

CO ที่เหมาะสม₂ การระบายอากาศสามารถช่วยลดอาการเหล่านี้ได้ รวมถึงระดับมลพิษในอากาศภายในอาคารที่เป็นอันตรายอื่นๆ ด้วย ส่งผลให้สภานิติบัญญัติบางรัฐกำหนดปริมาณ CO2 เฉลี่ยต่อวันภายในอาคาร₂ เป้าหมายในช่วงปลายล่างของช่วงนี้เพื่อส่งเสริมการระบายอากาศที่สม่ำเสมอ

ในแนวทางนี้ สภานิติบัญญัติของรัฐแคลิฟอร์เนียได้ผ่านร่างกฎหมาย AB-841 ในช่วงปลายปี 2020 ซึ่งรวมถึงข้อกำหนดอื่นๆ ด้วย การระบายอากาศและการกรองในโรงเรียนร่างกฎหมายฉบับนี้กำหนดขีดจำกัดสูงสุดของ CO2 ในร่ม₂ ที่ 1,100 ppm ในห้องเรียนในแคลิฟอร์เนีย และกำหนดให้โรงเรียนต้องติดตั้ง CO ในอาคาร₂ ตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามขีดจำกัดนี้⁷

อาการปานกลาง: 2,000-5,000 ppm
เกิน 2,000 ppm, CO₂ อาจทำให้เกิดอาการรบกวนสุขภาพและอาการทางปัญญาได้ เช่น:

• อาการปวดหัว
• รู้สึกง่วงนอน
• ความแน่นหน้าอก
• การเพิ่มขึ้นของอัตราการเต้นของหัวใจ
• ความสนใจลดลง
• การขาดสมาธิ
• อาการคลื่นไส้

รูปที่ 2 แสดงให้เห็น CO₂ การอ่านค่าในช่วงนี้ ร่วมกับการอ่านค่าของมลพิษอนุภาคภายในอาคาร (สีเขียว) และมลพิษอนุภาคภายนอกอาคาร (สีเหลือง)

รูปที่ 2: ซีโอ₂ ระดับที่วัดได้สูงกว่า 2,000 บ่งชี้ระดับ CO2 ในร่มที่สูงปานกลาง₂. แหล่งที่มา: IQAir AirVisual Pro

CO สูง₂ ในช่วงนี้ยังเกี่ยวข้องกับ โรคอาคารป่วย (SBS).⁸ SBS หมายถึงอาการต่างๆ ที่มาพร้อมกับคุณภาพอากาศที่ไม่ดีในอาคารที่ไม่มีการระบายอากาศที่เหมาะสม การขาดการระบายอากาศอาจนำไปสู่การสะสมของมลพิษทางอากาศภายในอาคาร เช่น คาร์บอนไดออกไซด์₂ และสารปนเปื้อนอื่นๆ เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และ สารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs).⁹

อาการรุนแรงหรือเป็นอันตรายถึงชีวิต: 5,000-40,000 PPM
เกิน 5,000 ppm การแทนที่ออกซิเจนที่เกิดจาก CO ในร่มสูง₂ ส่งผลให้เกิดอาการที่สังเกตได้และอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ เพิ่มความเสี่ยงต่อ:

• หมดสติ
• การมองเห็นพร่ามัว
• เหงื่อออก
• การสั่น
• อัตราการเต้นของหัวใจสูง
• ภาวะขาดอากาศหายใจ
• ความตาย

เมื่อได้รับสารในปริมาณสูงเช่นนี้ อาจจำเป็นต้องใช้เครื่องช่วยหายใจหรือการรักษาทางการแพทย์ฉุกเฉินเพื่อช่วยให้ผู้ป่วยได้รับออกซิเจนเพียงพอเพื่อหายใจได้ตามปกติอีกครั้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากได้รับสารเป็นเวลานาน¹⁰

หน่วยงานกำกับดูแลหลายแห่ง เช่น สำนักงานความปลอดภัยและอาชีวอนามัยของสหรัฐอเมริกา (OSHA) ได้กำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดเพื่อช่วยป้องกัน CO₂ ในสถานที่ทำงานจากการเกิน 5,000 ppm.¹¹ นอกจากนี้ มักมีการบังคับใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างเฉพาะเพื่อการตรวจสอบที่แม่นยำด้วย¹²

กฎระเบียบส่วนใหญ่มีการจัดการ CO₂ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่เป็นพิษต่อระบบหายใจ และไม่อนุญาตให้มีการสัมผัสก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานที่ทำงานเกิน 5,000 ppm เป็นเวลา 8 ชั่วโมง การไม่ปฏิบัติตามอาจส่งผลให้เกิดการละเมิด มีโทษปรับหรือจำคุก หากได้รับบาดเจ็บสาหัสหรือเสียชีวิตจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์₂ การรับสัมผัสเชื้อ.

ซีโอ₂ และมลพิษทางอากาศ

ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่าง CO ในร่ม₂ และมลพิษทางอากาศภายในอาคารทั่วไปอื่นๆ เช่น ฝุ่นละอองขนาดเล็ก (PM) หรือ VOCs

ในบางกรณี CO ภายในอาคาร₂ อาจแสดงพฤติกรรมตรงกันข้ามกับมลพิษทางอากาศภายในอาคารอื่นๆ ตัวอย่างเช่น การเปิดหน้าต่างในวันที่มีมลพิษอาจช่วยลด CO2 ภายในบ้านได้₂ แต่เพิ่มขึ้น พีเอ็ม10, ฝุ่นละออง PM2.5และอื่นๆ มลพิษทางอากาศภายนอกอาคาร ที่แทรกซึมเข้าสู่พื้นที่ภายในอาคาร

อย่างไรก็ตาม สภาวะที่นำไปสู่ระดับ CO สูง₂ สามารถเพิ่มความเข้มข้นของ PM หรือ VOCs ภายในอาคารได้ ในพื้นที่ที่มีการระบายอากาศไม่ดีหรือไม่มีการกรอง ทั้ง CO₂ และมลพิษทางอากาศภายในอาคารอื่นๆ อาจสะสมจนถึงระดับอันตรายและส่งผลต่อสุขภาพได้หลายประการ¹³

ในพื้นที่สำนักงานหรือห้องเรียนที่ใช้ร่วมกัน เช่น การหายใจออกอาจทำให้เกิด CO ได้อย่างรวดเร็ว₂ และละอองลอยในระบบทางเดินหายใจที่ติดเชื้อสะสมตัวอยู่ในระดับสูง การใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าทั่วไป เช่น เครื่องพิมพ์และเครื่องถ่ายเอกสาร ยังสามารถก่อให้เกิด PM2.5 และอนุภาคขนาดเล็กมาก (UFP) ที่ลอยอยู่ในอากาศเป็นเวลานาน แม้จะไม่มีการระบายอากาศหรือการกรองก็ตาม

การติดเชื้อทางอากาศเชื่อมโยงกับ ไวรัสแบคทีเรีย และ แม่พิมพ์ มีโอกาสเกิดขึ้นได้บ่อยในพื้นที่ที่ไม่มีการกรองหรือระบายอากาศ ละอองลอยที่ปนเปื้อนทางชีวภาพจากการไอ จาม หายใจ หรือพูดคุยอาจมีขนาดเล็กเพียง 0.003 ไมครอน และคงอยู่ในอากาศนานหลายชั่วโมง การทำให้ผู้อยู่อาศัยในอาคารได้รับการติดเชื้อ นานหลังจากมีการผลิตละอองลอย¹⁴

วิธีการตรวจสอบ CO2 ในร่ม₂

ซีโอ₂ เป็นก๊าซและไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยเซ็นเซอร์เลเซอร์กระเจิงแสงทั่วไปที่ใช้ในการวัด PM

แทนที่จะเป็น CO₂ วัดได้ดีที่สุดโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ใช้แสงอินฟราเรด (IR) เพื่อประมาณจำนวน CO₂ โมเลกุลในอากาศโดยรอบ

วิธีการทำงานมีดังนี้:

1. อากาศโดยรอบผ่าน CO₂ ชุดเซ็นเซอร์ที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง IR เซลล์ก๊าซสะท้อนแสง และเครื่องตรวจจับแสง IR
2. แสง IR ส่องไปที่ CO₂ โมเลกุลที่ผ่านเข้าชุด CO₂ โมเลกุลจะดูดซับแสงส่วนใหญ่นี้
3. แสงที่เหลือซึ่งไม่ถูกดูดซับโดย CO₂ โมเลกุลผ่านเข้าสู่เครื่องตรวจจับ
4. เครื่องตรวจจับแสง IR คำนวณการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่น IR จากความยาวคลื่นที่ผลิตโดยแหล่งกำเนิดแสง IR ไปจนถึงความยาวคลื่นที่เหลืออยู่หลังจาก CO₂ ดูดซับแสงอินฟราเรด
5. การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นบ่งบอกถึงความเข้มข้นของ CO₂ซึ่งจะถูกแปลงเป็นค่าอ่าน ppm

CO แบบสแตนด์อโลน₂ เซ็นเซอร์อาจบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของ CO2 ในอาคารที่สูง₂ และตอบสนองความต้องการพื้นฐาน CO₂ ข้อกำหนดในการติดตามสำหรับสถานที่ทำงานและโรงเรียน การศึกษาในปี 2021 ที่ตีพิมพ์โดยสมาคมเคมีอเมริกันชี้ให้เห็นว่า CO ในอาคาร₂ ระดับอาจเป็นเครื่องมือหนึ่งในการช่วยบ่งชี้ความเสี่ยงสัมพันธ์ของการสัมผัสละอองลอยที่มีเชื้อในพื้นที่เดียวกัน¹⁵

อย่างไรก็ตาม CO พื้นฐาน₂ เซ็นเซอร์ไม่ได้ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับมลพิษทางอากาศอื่นๆ ที่เป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพของผู้ที่อาศัยอยู่ในอาคาร

หนึ่ง เครื่องตรวจสอบคุณภาพอากาศ ที่วัดทั้ง PM และ CO₂ ให้ภาพรวมที่มีประโยชน์มากที่สุดของคุณภาพอากาศภายในอาคาร รวมถึงวิธีการ การระบายอากาศและการกรอง ส่งผลกระทบต่อสารมลพิษเหล่านี้ การวัดอุณหภูมิและความชื้นยังช่วยปรับปรุงความเข้าใจว่าสภาพบรรยากาศส่งผลต่อความเข้มข้นของ PM และ CO ภายในอาคารอย่างไร₂.

การซื้อกลับบ้าน

ต่ำกว่า 1,000 ppm CO ภายในอาคาร₂ ไม่ใช่ปัญหาคุณภาพอากาศที่สำคัญ

อย่างไรก็ตาม CO ในร่ม₂ ปริมาณที่เกิน 1,000 ppm สามารถลดสมาธิและประสิทธิภาพการรับรู้ และก่อให้เกิดอันตรายในระดับที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งอาจส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงาน ประสิทธิภาพทางวิชาการ และสุขภาพในสถานที่ทำงานและห้องเรียน ซึ่งมลพิษทางอากาศอย่าง PM2.5 และการติดเชื้อในอากาศ ถือเป็นปัญหาสำคัญอยู่แล้ว

การระบายอากาศด้วยอากาศบริสุทธิ์ภายนอกเป็นวิธีแก้ปัญหาหลักในการลด CO2 ภายในอาคาร₂เมื่ออากาศภายนอกมีมลพิษหรือสภาพอากาศเลวร้าย การใช้เครื่องระบายอากาศและการกรองสามารถช่วยลด CO2 ได้₂ และมลพิษทางอากาศภายในอาคารอื่นๆ ที่ส่งผลต่อสุขภาพและประสิทธิภาพการทำงานของผู้ที่อยู่ในอาคาร