室內二氧化碳

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  • 作者：IQAir Staff Writers
Co2 sensor in home

二氧化碳 (CO2) 是一種人類無法察覺的氣體。

室內的CO2由一個碳原子和兩個氧原子組成，非常普遍，少量時大多無害。但當高濃度時，二氧化碳會取代氧氣，造成傷害甚至死亡。

室內二氧化碳非常普遍，少量時大多無害。但在高濃度下，二氧化碳會取代氧氣，造成傷害甚至死亡。

使用新鮮空氣通風是降低室內CO2濃度的主要方法。由於在炎熱或污染的日子裡門窗關閉時缺乏通風，室內 CO2 的堆積在許多空間尤其容易造成問題。

由於室外大氣中的CO2（一種溫室氣體）會滲入室內，因此全球 CO2 排放量的上升也對室內CO2濃度構成威脅。自 1990 年以來，二氧化碳排放量增加了近 61%，從約 20 gigatonnes 增加到 2021 年的近 35 gigatonnes（見圖 1）1。

Global CO2 emissions 1990-2021

圖 1：1990-2021 年全球二氧化碳排放量 (單位：千兆噸)，自 1990 年以來整體增加近 61%。資料來源：國際能源署 (IEA)國際能源署 (IEA)

自 1990 年以來，二氧化碳排放量增加了近 61%，從剛好超過 20 千兆噸增加到 2021 年的近 35 千兆噸。

雖然 2020 年CO2排放量因COVID-19 大流行導致人類活動減少而下降了近 6%，但CO2水平已基本恢復到大流行前的水平，預計 2021 年間至少還會再上升 5%。

打開門窗有助於暫時降低室內CO2。

此外，機械通風也有助於減少室內CO2。這也有助於減少其他常見的室內污染物，例如揮發性有機化合物 (VOC) 顆粒物、病毒和細菌。

監測室內CO2對於瞭解空間中CO2空氣污染的規模、其與空間中其他空氣污染物的關係以及減少其對健康的影響也至關重要。

請繼續閱讀，瞭解有關CO2及其對室內環境影響的更多資訊，包括

  • 最常見的室內CO2來源
  • 可接受與不健康的二氧化碳含量
  • 二氧化碳與空氣污染的關係
  • 如何有效監測室內 CO2 並協助減少室內CO2

到目前為止，人類呼吸

(

特別是呼氣) 是室內CO2 最常見的來源。2

吸入將氧氣 (O2) 帶入肺部和血流，紅血球將氧氣帶到全身以支持身體細胞。二氧化碳是細胞使用氧氣產生能量進行新陳代謝的廢棄物。然後，紅血球會將二氧化碳帶回肺部，再呼出到空氣中。

當呼氣是主要的自然來源時，室內二氧化碳的堆積主要取決於兩個因素：空間大小和居住人數。

空間越小、居住人數越多，二氧化碳在空間中積聚的速度就越快。這 是擁擠的會議室或教室中空氣開始變得悶熱的原因之一，甚至在短時間之後就會讓人感到昏昏欲睡或迷失方向。3

當呼氣是主要來源時，室內 CO2 的堆積主要取決於兩個因素：房間大小和居住人數。

其他常見的室內CO2來源包括

  • 爐頭火焰或烤箱產生的煙霧
  • 火場或煙草使用產生的煙霧
  • 來自車庫或附近道路和高速公路的汽車廢氣
  • 以瓦斯或煤油為動力的加熱裝置
  • 建築物下方土壤中的有機物分解
  • 滲入室內的室外CO2，特別是來自附近的化石燃料燃燒源，例如工廠

瞭解室

內的

CO2含量 室

內的CO2以百萬分之一 (ppm) 為單位。ppm 越高，表示CO2積聚越集中。

室內CO2以百萬分之一 (ppm) 為單位。ppm 越高，CO2積聚越集中。

典型的室內

CO2

介於約 400-1,000 ppm 之間，但在極端情況下可高達 40,000 ppm。

通常只需通風或使用高效的 HVAC 機械通風和淨化系統，即可解決這些短暫的峰值問題。

當二氧化碳濃度達到 2,000 至 5,000 ppm 以上的較高水準時，可能會造成干擾注意力和認知的短期症狀，以及長期暴露於此環境中而影響健康。

正常：400-1,000 ppm
正常的室內二氧化碳濃度徘徊在 400-1,000 ppm 左右。這表示空間有適當的通風，並有持續的空氣交換。

通風良好且附近沒有任何CO2排放源（如工廠或繁忙的高速公路）的空間，其CO2濃度通常在此標準的下限。缺乏通風或靠近主要CO2排放源的空間，其 CO2 值會開始逐漸上升。

較新的住宅、學校和辦公大樓在設計上採用緊密的建築外殼以提高能源效率，但由於缺乏與室外新鮮空氣的交換，因此更容易產生高二氧化碳。當門窗關閉或機械通風和過濾技術不足時，尤其容易出現這種情況

：1,000-2,000 ppm
高於 1,000 ppm 時，由於空氣中的氧氣被 CO2 分子取代，CO2開始引起明顯的症狀。6在

此範圍內的CO2常常引起的常見但輕微的症狀包括

  • 昏昏欲睡
  • 侷促感
  • 輕度精神錯亂
  • 迷失方向

適當的CO2通風有助於減少這些症狀以及其他有害的室內空氣污染物。因此，一些立法機關已強制規定每日平均室內CO2的目標值為此範圍的下限，以鼓勵持續通風。

為此，加州立法機關於 2020 年底通過了 AB-841。其中包括對 學校通風與過濾 ，這項法案將加州教室的室內二氧化碳上限設定為 1,100 ppm，並要求學校設置室內二氧化碳監測器，以確保符合此上限。7

中度症狀：2,000-5,000 ppm
超過 2,000 ppm 時，二氧化碳會造成破壞健康和認知的症狀，包括

  • 頭痛
  • 昏昏欲睡
  • 胸悶
  • 心跳加速
  • 注意力下降
  • 注意力不集中
  • 噁心

圖 2 顯示此範圍內的二氧化碳讀數，以及室內微粒污染（綠色）和室外微粒污染（黃色）的讀數。

AVP CO2 sensor

圖 2：測量二氧化碳濃度超過 2,000，表示室內二氧化碳濃度中度偏高。來源：IQAir AirVisualIQAir AirVisual Pro

在此範圍內的高CO2與病態建築綜合症 (SBS) 也有關聯。8SBS 是指在通風不良的建築物中，空氣品質差時所產生的各種症狀。缺乏通風會導致二氧化碳等室內空氣污染物以及細菌、病毒和揮發性有機化合物 (VOC) 等其他污染物堆積。

缺乏通風會導致二氧化碳等室內空氣污染物以及細菌、病毒和揮發性有機化合物 (VOC) 等其他污染物堆積。

嚴重或危及生命的症狀：5,000-40,000 PPM
超過 5,000 ppm 時，由於室內CO2過高而造成的氧氣置換，會導致顯著且可能危及生命的症狀，增加以下情況的風險：

  • 失去意識
  • 視力模糊
  • 出汗
  • 發抖
  • 心跳加速
  • 窒息
  • 死亡

10

許多監管機構 (如美國職業安全衛生署 (OSHA))，已設定嚴格的限制，以協助防止工作場所的CO2暴露濃度超過 5,000 ppm。12

大部分法規將CO2視為窒息性氣體，不允許工作場所的 8 小時 CO2 暴露濃度超過 5,000 ppm。如果因暴露於CO2而導致嚴重受傷或死亡，則不遵守規定可能會導致違規行為，並受到罰款甚至監禁的處罰。

CO2與空氣污染

室內CO2與其他常見的室內空氣污染物（如微粒物質 (PM) 或揮發性有機化合物 (VOC)）之間並無直接關聯。

在某些情況下，室內CO2的表現可能與其他室內空氣污染物相反。例如，在污染天開窗可能會減少室內CO2，但會增加PM10、PM2.5 及其他滲入室內空間的室外空氣污染物。

然而，導致高水平 CO2 的條件 CO2也會增加 PM 或 VOC 的室內濃度。在通風不良或未經過濾的空間中，二氧化碳和其他室內空氣污染物都可能累積到危險的水平，並導致各種健康影響。13

在通風不良或未經過濾的空間中，來自室內的CO2和 PM 都可能累積到危險水準，並導致各種健康影響。

例如，在共用的辦公空間或教室中，呼氣會迅速導致CO2和受感染的呼吸道懸浮微粒堆積到很高的水平。使用印表機和影印機等一般設備也會產生 PM2.5 和超微粒 (UFP)，在沒有通風或過濾的情況下，這些微粒會長時間停留在空氣中。

與病毒、細菌和黴菌有關的空氣傳染在未過濾、未通風的空間中也更容易發生。咳嗽、打噴嚏、呼吸或說話所產生的生物污染物懸浮微粒可小至 0.003 微米，並在空氣中懸浮數小時，在懸浮微粒產生很久之後，建築物居民仍可能受到感染14

。

相反，使用紅外 (IR) 光來估計環境空氣中CO2分子數量的傳感器是測量CO2的最佳方法。

工作原理如下

：
  1. 環境空氣通過由紅外線光源、反射式氣體電池和紅外線光檢測器組成的CO2感測器組件。
  2. 紅外線會照射到通過組件的CO2分子上。CO2分子會吸收大部分的光線。
  3. 未被CO2分子吸收的剩餘光線會穿過檢測器。
  4. 紅外線光檢測器計算紅外線波長的變化，從紅外線光源產生的波長到CO2吸收紅外線光後剩餘的波長。
  5. 波長的變化表示CO2 的濃度，轉換成 ppm 讀數。

獨立的CO2感測器可顯示室內是否存在升高的CO2，並滿足工作場所和學校的基本CO2監測要求。美國化學學會於 2021 年發表的一項研究指出，室內

CO2

水準可能是一種工具，有助於顯示暴露於同一空間中的傳染性氣溶膠的相對風險

。

同時測量 PM 和CO2的空氣品質監測器可提供最有用的室內空氣品質畫面，包括通風和過濾如何影響這些污染物。

同時測量 PM 和CO2的空氣品質監測器可提供最有用的室內空氣品質畫面，包括通風和過濾如何影響這些污染物。測量溫度和濕度也有助於瞭解大氣條件如何影響 PM 和CO2 的室內濃度。

外賣

低於 1,000 ppm 時，室內 CO2並不是主要的空氣品質問題。

然而，室內二氧化碳濃度超過 1,000 ppm 時，會降低注意力和認知能力，並在濃度越來越高時造成傷害。在 PM2.5 等空氣污染物和空氣傳染已經成為嚴重問題的工作場所和教室中，這會對生產力、學業成績和健康造成高昂的代價。

使用室外新鮮空氣通風是減少室內CO2 的主要解決方案。當室外空氣受到污染或天氣極端惡劣時，使用機械通風和過濾可幫助減少CO2和其他室內空氣污染物，這些污染物會影響建築物使用者的健康和效能。

文章資源

[1] International Energy Agency. (2021). Global Energy Review 2021 – flagship report. 

[2] Satish U, et al. (2021). Is CO2 an indoor pollutant? Direct effects of low-to-moderate CO2 concentrations on human decision-making performance. Environmental Health Perspectives.

DOI: 10.1289/ehp.1104789

[3] Engvall K, et al. (2005). Sick building syndrome and perceived indoor environment in relation to energy saving by reduced ventilation flow during heating season: A 1 year intervention study in dwellings. Indoor Air.

DOI: 10.1111/j.1600-0668.2004.00325.x 

[4] Wisconsin Department of Health Services. (2021). Carbon dioxide.

[5] Saini N, et al. (2020). Impact of occupant behaviour on indoor environment of A-rated dwellings. Civil Engineering Research in Ireland. 

[6] Azuma K, et al. (2018). Effects of low-level inhalation exposure to carbon dioxide in indoor environments: A short review on human health and psychomotor performance. Environment International.

DOI: 10.1016/j.envint.2018.08.059 

[7] AB-841 Energy: transportation electrification: energy efficiency programs: School Energy Efficiency Stimulus Program. (2020, September 30). California Legislative Information. 

[8] Apte MG, et al. (2000). Associations between indoor CO2 concentrations and sick building syndrome symptoms in U.S. office buildings: An analysis of the 1994-1996 BASE study data. Indoor Air.

DOI: 10.1034/j.1600-0668.2000.010004246.x 

[9] Dominguez-Amarillo S, et al. (2020). Bad air can also kill: Residential indoor air quality and pollutant exposure risk during the COVID-19 crisis. International Journal of Environmental Research and Public Health.

DOI: 10.3390/ijerph17197183 

[10] Centers for Disease Control. (2019). Carbon dioxide. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards.

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DOI: 10.5094/APR.2015.084 

[12] Occupational Safety and Health Administration. (1990). Carbon dioxide in workplace atmospheres. OSHA Method ID-172. 

[13] Ramalho O, et al. (2015). Association of carbon dioxide with indoor air pollutants and exceedance of health guideline values. Building and Environment.

DOI: 10.1016/j.buildenv.2015.03.018

[14] Centers for Disease Control and Prevention. (2020). Science brief: SARS-CoV-2 and potential airborne transmission. 

[15] Peng Z, et al. (2021). Exhaled CO2 as a COVID-19 infection risk proxy for different indoor environments and activities. Environmental Science and Technology Letters.

DOI: 10.1021/acs.estlett.1c00183

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