Carbon trong nhà dioxide

Cacbon điôxít (CO₂) là một loại khí vô hình, không có mùi mà các giác quan của con người không thể cảm nhận được.

Được tạo thành từ một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử oxy, CO2 trong nhà₂ rất phổ biến và hầu như vô hại ở lượng nhỏ. Nhưng ở nồng độ cao, CO₂ có thể thay thế oxy và gây hại hoặc thậm chí tử vong.

Thông gió bằng không khí trong lành là phương pháp chính để giảm CO trong nhà₂ nồng độ. Sự tích tụ CO2 trong nhà có thể đặc biệt gây ra vấn đề ở nhiều không gian do thiếu thông gió khi cửa sổ và cửa ra vào đóng vào những ngày nóng hoặc ô nhiễm.

CO2 tăng₂ lượng khí thải trên toàn thế giới cũng gây ra mối đe dọa cho CO2 trong nhà₂ mức độ, như CO2 trong khí quyển ngoài trời₂ (một loại khí nhà kính) có thể rò rỉ vào trong nhà. Từ năm 1990, CO₂ lượng khí thải đã tăng gần 61 phần trăm, từ khoảng 20 gigaton lên gần 35 gigaton vào năm 2021 (xem Hình 1).¹

Hình 1: Lượng khí thải CO2 toàn cầu 1990-2021 (tính bằng gigaton), với mức tăng chung gần 61% kể từ năm 1990. Nguồn: Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA)

Mặc dù CO₂ lượng khí thải giảm gần 6 phần trăm vào năm 2020 do các hoạt động của con người giảm do Đại dịch covid-19, CO₂ mức độ đã phần lớn trở lại mức trước đại dịch và dự kiến sẽ tăng ít nhất 5 phần trăm nữa trong năm 2021.

Mở cửa sổ và cửa ra vào có thể giúp giảm tạm thời lượng CO trong nhà₂.

Ngoài ra, thông gió cơ học có thể giúp giảm CO trong nhà₂. Điều này cũng có thể giúp giảm các chất gây ô nhiễm trong nhà phổ biến khác, chẳng hạn như hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), vật chất dạng hạt, vi-rút và vi khuẩn thông qua quá trình pha loãng.

Theo dõi CO2 trong nhà₂ cũng rất quan trọng để hiểu được quy mô của CO₂ ô nhiễm không khí trong một không gian, mối quan hệ của nó với các chất ô nhiễm không khí khác trong không gian đó và việc giảm thiểu tác động của nó đến sức khỏe.

Đọc tiếp để tìm hiểu thêm về CO₂ và tác động của nó đến môi trường trong nhà, bao gồm:

• các nguồn CO2 trong nhà phổ biến nhất₂
• mức độ CO có thể chấp nhận được so với mức độ không lành mạnh₂
• mối quan hệ giữa CO₂ và ô nhiễm không khí
• cách theo dõi CO2 trong nhà hiệu quả và giúp giảm CO2 trong nhà₂

Nguồn CO2 trong nhà₂

Cho đến nay, con người thở - cụ thể là thở ra - là nguồn CO2 trong nhà phổ biến nhất₂.²

Hít vào đưa oxy (O2) vào phổi và mạch máu, nơi các tế bào hồng cầu vận chuyển oxy đi khắp cơ thể để nuôi dưỡng các tế bào. Carbon dioxide được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình oxy được các tế bào sử dụng để tạo ra năng lượng cho quá trình trao đổi chất. Sau đó, các tế bào hồng cầu mang carbon dioxide trở lại phổi, nơi nó được thở ra trở lại không khí.

Khi thở ra là nguồn tự nhiên chính, CO2 trong nhà₂ Sự tích tụ chủ yếu dựa trên hai yếu tố: kích thước phòng và số lượng cư dân.

Không gian càng nhỏ và càng nhiều người trong không gian, CO càng nhanh₂ có thể tích tụ trong không gian. Đây là một trong những lý do khiến không khí trong phòng họp hoặc lớp học đông đúc có thể trở nên ngột ngạt và khiến ai đó cảm thấy buồn ngủ hoặc mất phương hướng ngay cả sau một thời gian ngắn.³

Các nguồn CO2 trong nhà phổ biến khác₂ bao gồm:

• khói từ ngọn lửa bếp hoặc lò nướng
• khói từ lò sưởi hoặc sử dụng thuốc lá
• khí thải xe cộ từ gara hoặc các con đường và xa lộ gần đó
• thiết bị sưởi ấm chạy bằng khí đốt hoặc dầu hỏa
• chất hữu cơ phân hủy trong đất bên dưới các tòa nhà
• CO ngoài trời₂ rò rỉ vào trong nhà, đặc biệt là từ các nguồn đốt nhiên liệu hóa thạch gần đó như nhà máy

Hiểu về CO2 trong nhà₂ mức độ

CO trong nhà₂ được đo bằng phần triệu (ppm). ppm càng cao, nồng độ CO càng cao.₂ sự tích tụ là.

CO2 trong nhà điển hình₂ dao động từ khoảng 400-1.000 ppm, nhưng có thể tăng cao tới 40.000 ppm trong trường hợp cực đoan.⁴

Sự gia tăng nhỏ, tạm thời lượng CO2 trong nhà₂ thường không phải là mối đe dọa lớn đối với sức khỏe con người. Những đợt tăng đột biến ngắn này thường có thể được giải quyết đơn giản bằng cách thông gió không gian hoặc sử dụng hệ thống thông gió cơ học và lọc không khí HVAC hiệu suất cao.

Ở mức cao hơn từ 2.000 đến 5.000 ppm trở lên, CO₂ có thể gây ra các triệu chứng ngắn hạn ảnh hưởng đến sự chú ý và nhận thức cũng như các ảnh hưởng đến sức khỏe khi tiếp xúc lâu dài.

Bình thường: 400-1.000 ppm
CO2 trong nhà bình thường₂ Nồng độ dao động trong khoảng 400-1.000 ppm. Điều này có nghĩa là không gian được thông gió tốt và trao đổi không khí liên tục.

Một không gian thông thoáng không tiếp xúc với bất kỳ nguồn CO2 nào gần đó₂ khí thải, chẳng hạn như từ nhà máy hoặc đường cao tốc đông đúc, thường sẽ thải ra CO₂ ở mức thấp hơn của thang đo này. Một không gian thiếu thông gió hoặc nằm gần một CO lớn₂ nguồn phát thải có thể bắt đầu tăng dần lên theo thang đo này.

Những ngôi nhà, trường học và tòa nhà văn phòng mới được thiết kế với lớp vỏ bao kín để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng có nhiều khả năng phải chịu mức CO2 cao.₂ do thiếu sự trao đổi không khí với không khí trong lành ngoài trời. Điều này đặc biệt dễ xảy ra khi cửa ra vào và cửa sổ đóng kín hoặc công nghệ thông gió cơ học và lọc không đủ hiệu quả.⁵

Triệu chứng nhẹ: 1.000-2.000 ppm
Trên 1.000 ppm, CO₂ bắt đầu gây ra các triệu chứng đáng chú ý khi oxy trong không khí bị thay thế bởi các phân tử CO2.⁶

Các triệu chứng phổ biến nhưng nhẹ thường là do CO₂ trong phạm vi này bao gồm:

• buồn ngủ
• cảm giác nghẹt mũi
• sự nhầm lẫn nhẹ
• sự mất phương hướng

CO2 thích hợp₂ Thông gió có thể giúp giảm các triệu chứng này cũng như mức độ các chất ô nhiễm không khí trong nhà có hại khác. Do đó, một số cơ quan lập pháp đã yêu cầu mức CO2 trong nhà trung bình hàng ngày₂ mục tiêu ở mức thấp hơn của phạm vi này để khuyến khích thông gió liên tục.

Theo hướng này, cơ quan lập pháp tiểu bang California đã thông qua AB-841 vào cuối năm 2020. Trong số các yêu cầu khác đối với thông gió và lọc trường học, dự luật này đặt ra giới hạn trên của CO trong nhà₂ ở mức 1.100 ppm trong các lớp học ở California và yêu cầu các trường phải thiết lập CO2 trong nhà₂ giám sát để đảm bảo tuân thủ giới hạn này.⁷

Triệu chứng trung bình: 2.000-5.000 ppm
Vượt quá 2.000 ppm, CO₂ có thể gây ra các triệu chứng rối loạn sức khỏe và nhận thức, bao gồm:

• đau đầu
• cảm thấy buồn ngủ
• tức ngực
• tăng nhịp tim
• giảm sự chú ý
• thiếu tập trung
• buồn nôn

Hình 2 minh họa một CO₂ đọc trong phạm vi này, cùng với các chỉ số ô nhiễm hạt trong nhà (màu xanh lá cây) và ô nhiễm hạt ngoài trời (màu vàng).

Hình 2: CO₂ mức đo được trên 2.000, cho thấy mức CO trong nhà ở mức trung bình cao₂. Nguồn: IQAir AirVisual Pro

CO2 cao₂ trong phạm vi này cũng liên quan đến hội chứng nhà bị bệnh (SBS).⁸ SBS là một loạt các triệu chứng đi kèm với chất lượng không khí kém trong một tòa nhà không được thông gió đầy đủ. Việc thiếu thông gió có thể dẫn đến sự tích tụ các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà như CO2.₂ và các chất gây ô nhiễm khác như vi khuẩn, vi-rút và hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC).⁹

Các triệu chứng nghiêm trọng hoặc đe dọa tính mạng: 5.000-40.000 PPM
Vượt quá 5.000 ppm, sự thay thế oxy gây ra bởi nồng độ CO2 trong nhà cao₂ dẫn đến các triệu chứng đáng chú ý và có khả năng đe dọa tính mạng, làm tăng nguy cơ:

• mất ý thức
• mờ mắt
• đổ mồ hôi
• rung lắc
• nhịp tim cao
• ngạt thở
• cái chết

Ở mức độ phơi nhiễm cao này, có thể cần phải sử dụng máy trợ thở hoặc điều trị y tế khẩn cấp để giúp một cá nhân có đủ oxy để thở bình thường trở lại, đặc biệt là sau thời gian dài tiếp xúc.¹⁰

Nhiều cơ quan quản lý, chẳng hạn như Cơ quan Quản lý An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA), đã đặt ra các giới hạn nghiêm ngặt để giúp ngăn ngừa CO₂ tại nơi làm việc khi vượt quá 5.000 ppm.¹¹ Các phương pháp lấy mẫu cụ thể để theo dõi chính xác cũng thường được áp dụng.¹²

Hầu hết các quy định đều xử lý CO₂ là một loại khí gây ngạt thở và không cho phép nồng độ CO2 tại nơi làm việc trong 8 giờ vượt quá 5.000 ppm. Việc không tuân thủ có thể dẫn đến vi phạm, bị phạt tiền và thậm chí là ngồi tù nếu cá nhân bị thương nặng hoặc tử vong do CO2.₂ phơi bày.

CO₂ và ô nhiễm không khí

Không có mối tương quan trực tiếp giữa CO2 trong nhà₂ và các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà phổ biến khác, chẳng hạn như các hạt vật chất (PM) hoặc VOC.

Trong một số trường hợp, CO2 trong nhà₂ có thể biểu hiện hành vi ngược lại với các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà khác. Ví dụ, mở cửa sổ vào một ngày ô nhiễm có thể làm giảm lượng CO2 trong nhà.₂ nhưng tăng PM10, PM2.5và các loại khác chất gây ô nhiễm không khí ngoài trời xâm nhập vào không gian trong nhà.

Tuy nhiên, các điều kiện dẫn đến mức CO cao₂ cũng có thể làm tăng nồng độ PM hoặc VOC trong nhà. Trong không gian thông gió kém hoặc không được lọc, cả CO₂ và các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà khác có thể tích tụ đến mức nguy hiểm và gây ra nhiều tác động khác nhau đến sức khỏe.¹³

Ví dụ, trong một không gian văn phòng hoặc lớp học chung, việc thở ra có thể nhanh chóng gây ra CO₂ và các hạt khí dung đường hô hấp bị nhiễm khuẩn tích tụ đến mức cao. Việc sử dụng các thiết bị thông thường như máy in và máy photocopy cũng có thể tạo ra bụi mịn PM2.5 và các hạt siêu mịn (UFP) lơ lửng trong không khí trong thời gian dài nếu không có hệ thống thông gió hoặc lọc.

Nhiễm trùng trong không khí liên quan đến vi-rút, vi khuẩn và khuôn cũng có nhiều khả năng xảy ra ở những không gian không được lọc và thông gió. Các hạt khí dung chứa chất gây ô nhiễm sinh học từ ho, hắt hơi, thở hoặc nói chuyện có thể nhỏ tới 0,003 micron và tồn tại trong không khí hàng giờ. khiến cư dân tòa nhà dễ bị nhiễm trùng rất lâu sau khi khí dung được tạo ra.¹⁴

Cách theo dõi CO2 trong nhà₂

CO₂ là một loại khí và không thể theo dõi bằng các cảm biến laser tán xạ ánh sáng thông thường được sử dụng để đo PM.

Thay vào đó, CO₂ được đo tốt nhất bằng các cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại (IR) để ước tính số lượng CO₂ các phân tử trong không khí xung quanh.

Cách thức hoạt động như sau:

1. Không khí xung quanh đi qua CO₂ cụm cảm biến bao gồm nguồn sáng IR, tế bào khí phản xạ và bộ dò ánh sáng IR.
2. Ánh sáng hồng ngoại chiếu vào CO₂ các phân tử đi qua cụm lắp ráp. CO₂ các phân tử hấp thụ phần lớn ánh sáng này.
3. Ánh sáng còn lại không bị hấp thụ bởi CO₂ các phân tử đi qua máy dò.
4. Máy dò ánh sáng IR tính toán sự thay đổi trong bước sóng IR từ những gì được tạo ra bởi nguồn sáng IR đến những gì còn lại sau CO₂ hấp thụ ánh sáng hồng ngoại.
5. Sự thay đổi bước sóng cho biết nồng độ CO₂, được chuyển đổi thành giá trị ppm.

Một CO độc lập₂ cảm biến có thể chỉ ra sự hiện diện của CO2 trong nhà cao₂ và đáp ứng CO cơ bản₂ yêu cầu giám sát đối với nơi làm việc và trường học. Một nghiên cứu năm 2021 do Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ công bố cho thấy CO2 trong nhà₂ mức độ có thể là một công cụ giúp chỉ ra nguy cơ tương đối khi tiếp xúc với các hạt khí dung có khả năng lây nhiễm trong cùng một không gian.¹⁵

Tuy nhiên, CO cơ bản₂ các cảm biến không cung cấp dữ liệu quan trọng về các chất ô nhiễm không khí khác gây nguy hiểm cho sức khỏe của cư dân trong tòa nhà.

MỘT máy theo dõi chất lượng không khí đo cả PM và CO₂ cung cấp hình ảnh hữu ích nhất về chất lượng không khí trong nhà, bao gồm cả cách thông gió và lọc ảnh hưởng đến các chất gây ô nhiễm này. Đo nhiệt độ và độ ẩm cũng có thể giúp hiểu rõ hơn về cách các điều kiện khí quyển ảnh hưởng đến nồng độ PM và CO trong nhà.₂.

Món mang đi

Dưới 1.000 ppm, CO trong nhà₂ không phải là vấn đề lớn về chất lượng không khí.

Tuy nhiên, CO2 trong nhà₂ Trên 1.000 ppm có thể làm giảm khả năng tập trung và nhận thức, đồng thời gây hại ở mức độ ngày càng cao. Điều này có thể gây tổn thất lớn đến năng suất, kết quả học tập và sức khỏe tại nơi làm việc và lớp học, nơi các chất ô nhiễm không khí như PM2.5 và các bệnh lây truyền qua đường không khí vốn đã là những mối lo ngại nghiêm trọng.

Thông gió bằng không khí trong lành ngoài trời là giải pháp chính để giảm CO trong nhà₂. Khi không khí ngoài trời bị ô nhiễm hoặc thời tiết khắc nghiệt, việc sử dụng thông gió cơ học và lọc có thể giúp giảm CO₂ và các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà khác ảnh hưởng đến sức khỏe và hiệu suất làm việc của người ở trong tòa nhà.