Урбанистическая асфиксия

Автор: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 07.12.2018 (23:29)

Информация помечена тегами:

урбанизация города экология В.В.Путин Д.А.Медведев углекислота кислород здоровье асфиксия инфонарод

2155
* количество прочтений.

Эта статья о проблемах воздуха в наших городах с точки зрения  катастрофически быстрого изменения нормального состава воздуха и о том, к чему это ведёт.

 

 

За несколько  последних десятилетий мне пришлось отнаблюдать, как менялись стереотипы поведения людей, связанные с физической активностью, как  люди становились  физически малоактивны, «гиподинамия» пришла в города.  

Я поначалу связывал это только с тем, что человек  не желает двигаться  по своей лени, хотя двигательная активность заложена во все биологические существа, в том числе и в человека, с детства.

Но нельзя не учитывать и то, где ему приходится  проявлять свою активность, в каких условиях.

Что же произошло за это время? Что так сильно снизило активность населения? Наверное, появление личного автотранспорта - напрашивается ответ? Наверное, так и есть. Но что кроме гиподинамии принёс  массовый автомобиль? Загрязнение атмосферы, снижение  процента кислорода в составе воздуха городов и увеличение процента углекислого газа.

Люди стали всё больше жаловаться на плохой сон, раздражительность, утомляемость, на головные боли и многое другое, особенно страдают дети и пожилые люди. Не случайно Академгородок М. А. Лаврентьев  построил в таком месте, где кругом лес, и где берегли каждое дерево. Но даже тут воздух сильно изменился, особенно в сравнении с такими местами, как, скажем,  Маслянино. Приехавшие посетить грибную ферму А. Ловейко, не сговариваясь,  сказали:  «Да, тут воздух можно пить». Раньше такой воздух был и в Академгородке, но, увы… Вырубка лесов вокруг, застройка, переуплотнение населения вместе с авто - резко ухудшили и параметры воздуха.

 

 

 

Мы расскажем о том, как влияют дефицит кислорода и большой процент углекислоты на наше благополучие.  Предлагаем подборку  статей, одна стоит в «теле статьи», остальные в комментариях к  этой статье, и дополняют друг друга. Так что, кому  не терпится побыстрее с этим разобраться, могут проскочить преамбулу.

Оказалось, что эти же проблемы всё более и более тревожат специалистов по всему миру.

И результат оказался понятен, когда стало ясно, что параметры среды, в которой мы живём, быстро, фактически за десятилетия, поменялись. Так, одни заметили, что резко возрос процент углекислоты в воздухе, а другие, что резко снизился процент кислорода, особенно это коснулось крупных городов.

Массивы лесов за городами исчезают с катастрофической скоростью – вырубаются и сгорают от лесных пожаров.

Надо отметить, что в России растения -  поставщики и кислорода и основные  потребители углекислоты - активны  при нашем климате  всего полгода, мы живём не на экваторе.

Природные леса, которые состоят из нескольких ярусов, вырубаются,  лишь иногда замещаясь   искусственными посадками.

Но замещающие посадки никогда не дают, и не могут  дать,  того, что даёт полноценный лес,  с разных точек зрения.

Понятно, что количество кислорода, вырабатываемое в посадках, значительно ниже вырабатываемого природным лесом за счёт того, что пройдёт ни один десяток лет, прежде чем саженцы  станут обладать такой кроной, как взрослые деревья.  И у посадок, как правило, полностью отсутствует один или два нижних яруса, которые также, как и деревья, вырабатывают кислород и потребляют углекислый газ. Иными словами, посадки  не могут быть полноценной заменой естественному лесу, так как  для возникновения природной биосистемы необходимо не только продолжительное время, но и наличие всех её компонентов: почвы, микроорганизмов, растительных и животных симбиозов, многообразие видов, самовозобновляемость и устойчивость. Естественные природные комплексы - единственные полноценные продуценты кислорода, поддерживающие воздушный и гидрологический  баланс на планете.

Деревья, кустарники и травы, выделяют кислорода на 1м2 площади значительно больше, чем посаженные леса, у которых нет многоярусности.

Да,  деревья нужны, пока наука не решила проблемы с заменой их в промышленности, человек веками привык жить за счёт природы, но всему приходит конец,  и леса также исчерпаемы, как и  почти всё.

Россия торгует лесом на триллионы, но с чем останется будущее поколение? Мне приходилось искать работы специалистов, которые исследовали этот вопрос досконально, и  хотели бы сохранять природные леса, но при этом не нарушить экспорта леса. Оказалось, что такие схемы есть и давно реализуются в ряде стран.  Есть страны, где лес не трогают, а  выращивают деревья быстрорастущих пород и видов, как обычные растения в сельском хозяйстве.  Но сейчас речь не об этом.

За последние 100 лет Россия потеряла столько леса, что неудивительно, что изменился  и состав воздуха. Правда, это произошло не только с Россией. За последние 150 лет процент кислорода уменьшился более чем на 5%.  Если дело пойдёт такими же темпами, то можно  гарантировать  через 30-50-100 лет смертельные исходы для 3/4 человечества, в том числе и для России.

 

 

Россия пытается законодательно защитить городские леса на федеральном уровне, но при этом леса не городские варварски истребляются. Ну а городские леса местные власти всячески пытаются  вырубить и застроить, несмотря на федеральные законы…  прикрываясь званиями, должностями и   под самыми разнообразными  надуманными предлогами.

В общем, человечество «рубит сук», на котором сидит  невероятно быстрыми темпами, поскольку растут потребности и аппетиты растут у бизнеса, у власти, а при возможностях  современной техники – это дело уже не столетий, как раньше, а намного быстрее.

Многие заболевания горожан помолодели, и количество больных, малотрудоспособных, дефектных,  малоактивных граждан-горожан возрастает и возрастает.

Никакие пенсионные реформы не увеличат активное долголетие в тех условиях, в которых мы уже сейчас  находимся, а чем дальше, тем хуже.

К сожалению, этого понимания нет и на федеральном уровне тоже.

В своём выступлении в июле 2108 года на  «Прямой линии» на вопрос об электрическом транспорте в городах даже такой информированный человек, как президент В. В. Путин, не высказался с учётом быстро ухудшающихся  условий проживания. Вероятно, не был проинформирован о том, что не только выбросы влияют на экологию городов, но есть весьма ощутимый дефицит кислорода и избыток углекислоты и поэтому, вероятно, ответил, что электротранспорта в Росси не будет, а это,  значит, что не решатся многие проблемы городов, с точки зрения окружающей благоприятной среды!

 

А. Глазунов: Через нас, блогеров, через нашу аудиторию, мне кажется, действительно можно обратить внимание и решить какие‑то проблемы. Я бы хотел Вас спросить по поводу экологии. Дело в том, что я живу рядом с лесом и чувствую, насколько чистый воздух. Но как только я приезжаю в места большого скопления автомобилей, становится немножко иначе дышать. И вопрос, касающийся электрокаров, которые настолько непопулярны у нас, в России, что в том году было продано всего лишь 28 штук. И я действительно в этом заинтересован. И вопрос: будут ли какие‑то субсидии выделяться относительно электроавтомобилей? Может быть, бесплатные парковки или даже отмена налогов? Всё‑таки это электрические лошадиные силы.

Спасибо.

В. Путин: Действительно, для решения вопросов, связанных с улучшением экологической обстановки, многие страны мира стимулируют развитие экологически чистых видов транспорта, в том числе, и электромобилей. И мы видим, что в мире в этом отношении происходит.

Для нас это имеет определённую специфику. Почему? Потому что для того, чтобы произвести электроэнергию и подзаряжать электроавтомобиль, нужно иметь какой‑то первичный источник. И в мире, как это ни парадоксально, больше всего для производства электроэнергии используется чего? Угля. А он далеко не самый экологичный вид первичного топлива.

Для нашей страны, я думаю, что, кстати говоря, и для многих других стран мира, первичным источником, гораздо более экологичным, является газ. Поэтому если уже и говорить об улучшении экологической ситуации в этой сфере, то нам нужно переходить на газомоторное топливо и стимулировать развитие этого направления во всём мире.

Здесь есть вопросы, связанные прежде всего с организацией заправок. Это счётная позиция, «Газпром» этим занимается. В принципе, это находит поддержку и со стороны федерального Правительства, и со стороны регионов, но этого совершенно недостаточно на сегодняшний день, для того чтобы этот вид транспорта внедрялся как экономически целесообразный. Очень многое будет зависеть от работы на местах, от работы в различных губерниях.

К сожалению или к счастью, может быть, в некоторых странах количество заправок, в данном случае количество заправок газомоторным топливом, гораздо больше, чем у нас, а мы, страна, добывающая газ, являющаяся одним из лидеров по добыче газа, отстаём немного. Мы этим сейчас занимаемся и обязательно будем двигаться в этом направлении.

http://www.kremlin.ru/events/president/news/57692

 

В интервью 06.12.2018, подводя итоги года, премьера Д. А. Медведева спросили о лесной отрасли, как сберечь леса. Вот что он ответил:

 

https://youtu.be/S9Niod062DI?t=4123

 

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. 

 

 
 
Андрей Беловешкин, врач, к.м.н.,  ученый, исследователь, преподаватель.
Продолжаю уже начатый цикл про углекислый газ и его влияние на здоровье.
 

Углекислый газ в помещении. 

Углекислый газ и вентиляция: что делать? 

CO2 детектор: измерить углекислый газ.

 

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)
 

 

4. Изменение кислотно-основного состояния крови. Отдаленные последствия не изучены, вызывает слабый ацидоз (см. схему выше) + график ниже.

 

Кислотность крови и концентрация СО2 во вдыхаемом воздухе.

 

5. Ухудшает сон (усиливает храп), возможно выраженное ухудшение качества сна.

 

Андрей Беловешкин, врач, к.м.н.,  ученый, исследователь, преподаватель. https://www.beloveshkin.com/20...

 

 

 

 

 

Запустите волну сарафанного радио:

54 человек готовы участвовать в продвижении публикации, но ждут Вашего решения. (присоединиться)

сарафанных баллов

У нас не ставят лайков, мы выражаем признательность автору иначе! Каждый сарафанный балл, который Вы перечислите на баланс публикации, превратится в одного уникального читателя. Члены сообщества ИнфоНарод.РФ зарабатывают сарафанные баллы тем, что распространяют публикации. А в будущем, они так же вкладывают баллы в распространение других публикаций. Будьте ответственны! Не помогайте публикациям продвигаться, если они негативно влияют на окружающий мир. И наоборот, помогайте, если они направлены на развитие общества!

Зарегистрируйтесь в системе ИнфоНарод.РФ, чтобы продвигать публикации.

Раздел комментариев к данной публикации:


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 06/12/2018 (17:27)

 

ResearchOpen Access

Is CO2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance

Usha Satish

Mark J. Mendell

Krishnamurthy Shekhar

Toshifumi Hotchi

Douglas Sullivan

Siegfried Streufert

, and 

William J. Fisk

Published:20 September 2012https://doi.org/10.1289/ehp.1104789Cited by:26

Tools

Share

Abstract

Background: Associations of higher indoor carbon dioxide (CO2) concentrations with impaired work performance, increased health symptoms, and poorer perceived air quality have been attributed to correlation of indoor CO2 with concentrations of other indoor air pollutants that are also influenced by rates of outdoor-air ventilation.

Objectives: We assessed direct effects of increased CO2, within the range of indoor concentrations, on decision making.

Methods: Twenty-two participants were exposed to CO2 at 600, 1,000, and 2,500 ppm in an office-like chamber, in six groups. Each group was exposed to these conditions in three 2.5-hr sessions, all on 1 day, with exposure order balanced across groups. At 600 ppm, CO2 came from outdoor air and participants’ respiration. Higher concentrations were achieved by injecting ultrapure CO2. Ventilation rate and temperature were constant. Under each condition, participants completed a computer-based test of decision-making performance as well as questionnaires on health symptoms and perceived air quality. Participants and the person administering the decision-making test were blinded to CO2 level. Data were analyzed with analysis of variance models.

Results: Relative to 600 ppm, at 1,000 ppm CO2, moderate and statistically significant decrements occurred in six of nine scales of decision-making performance. At 2,500 ppm, large and statistically significant reductions occurred in seven scales of decision-making performance (raw score ratios, 0.06–0.56), but performance on the focused activity scale increased.

Conclusions: Direct adverse effects of CO2 on human performance may be economically important and may limit energy-saving reductions in outdoor air ventilation per person in buildings. Confirmation of these findings is needed.

Because humans produce and exhale carbon dioxide (CO2), concentrations of CO2 in occupied indoor spaces are higher than concentrations outdoors. As the ventilation rate (i.e., rate of outdoor air supply to the indoors) per person decreases, the magnitude of the indoor–outdoor difference in CO2 concentration increases. Consequently, peak indoor CO2 concentrations, or the peak elevations of the indoor concentrations above those in outdoor air, have often been used as rough indicators for outdoor-air ventilation rate per occupant (Persily and Dols 1990). The need to reduce energy consumption provides an incentive for low rates of ventilation, leading to higher indoor CO2 concentrations.

Although typical outdoor CO2 concentrations are approximately 380 ppm, outdoor levels in urban areas as high as 500 ppm have been reported (Persily 1997). Concentrations of CO2 inside buildings range from outdoor levels up to several thousand parts per million (Persily and Gorfain 2008). Prior research has documented direct health effects of CO2 on humans, but only at concentrations much higher than those found in normal indoor settings. CO2 concentrations > 20,000 ppm cause deepened breathing; 40,000 ppm increases respiration markedly; 100,000 ppm causes visual disturbances and tremors and has been associated with loss of consciousness; and 250,000 ppm CO2 (a 25% concentration) can cause death (Lipsett et al. 1994). Maximum recommended occupational exposure limits for an 8-hr workday are 5,000 ppm as a time-weighted average, for the Occupational Safety and Health Administration (OSHA 2012) and the American Conference of Government Industrial Hygienists (ACGIH 2011).

Epidemiologic and intervention research has shown that higher levels of CO2 within the range found in normal indoor settings are associated with perceptions of poor air quality, increased prevalence of acute health symptoms (e.g., headache, mucosal irritation), slower work performance, and increased absence (Erdmann and Apte 2004Federspiel et al. 2004Milton et al. 2000Seppanen et al. 1999Shendell et al. 2004Wargocki et al. 2000). It is widely believed that these associations exist only because the higher indoor CO2 concentrations at lower outdoor air ventilation rates are correlated with higher levels of other indoor-generated pollutants that directly cause the adverse effects (Mudarri 1997Persily 1997). Thus CO2 in the range of concentrations found in buildings (i.e., up to 5,000 ppm) has been assumed to have no direct impacts on occupants’ perceptions, health, or work performance.

Researchers in Hungary have questioned this assumption (Kajtar et al. 20032006). The authors reported that controlled human exposures to CO2 between 2,000 ppm and 5,000 ppm, with ventilation rates unchanged, had subtle adverse impacts on proofreading of text in some trials, but the brief reports in conference proceedings provided limited details.

This stimulated our group to test effects of variation in CO2 alone, in a controlled environment, on potentially more sensitive high-level cognitive functioning. We investigated a hypothesis that higher concentrations of CO2, within the range found in buildings and without changes in ventilation rate, have detrimental effects on occupants’ decision-making performance.

Methods

This study addresses responses among human participants under three different conditions in a controlled environmental chamber outfitted like an office, with CO2 concentrations of approximately 600, 1,000, and 2,500 ppm. Six groups of four participants were scheduled for exposure to each of the three conditions for 2.5 hr per condition. The experimental sessions for each group took place on a single day, at 0900–1130, 1230–1500, and 1600–1830 hours, with 1-hr breaks outside the exposure chamber between sessions. During the first break, participants ate a self-provided lunch. The order in which participants were exposed to the different CO2 concentrations was balanced across groups, including all possible orders of low-, medium-, and high-concentration sessions. Participants and the person administering the tests of decision-making performance were not informed about specific CO2 conditions in each session. During each exposure condition, participants completed a computer-based test of decision-making performance in which they were presented with scenarios and asked to make decisions based on a standardized protocol (Krishnamurthy et al. 2009Satish et al. 2009Streufert and Satish 1997). Before and after each test of decision-making performance, participants also completed computer-based questionnaires on perceived indoor air quality and health symptoms.

We received approval for the study protocol and the informed consent procedures from the Human Subjects Committee at Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). We recruited primarily from among a local population of university students, all at least 18 years old. We scheduled 24 participants, with extras in case of no-shows, for participation. All participants provided written informed consent before participation. Scheduled participants were provided a small amount of financial compensation for their time.

Exposure protocol. Experimental sessions were conducted in a chamber facility at LBNL. The chamber has a 4.6 m × 4.6 m floor plan, 2.4 m high ceiling, standard gypsum board walls, and vinyl flooring, and is equipped with four small desks, each with an Internet-connected computer. The chamber is located inside a heated and cooled building, with all external surfaces of the chamber surrounded by room-temperature air. The chamber has one window (~ 1 m × 1 m) that views the interior of the surrounding indoor space; hence, changes in daylight or the view to outdoors were not factors in the research. The chamber has a relatively airtight envelope, including a door with a refrigerator-style seal. The chamber was positively pressurized relative to the surrounding space. A small heating, ventilating, and air-conditioning system served the chamber with thermally conditioned air filtered with an efficient particle filter. The outdoor air supply rate was maintained constant at approximately 3.5 times the 7.1 L/sec per person minimum requirement in California (California Energy Commission 2008); the flow rate was monitored continuously with a venturi flow meter (model VWF 555 - 4”; Gerand Engineering Co, Minneapolis, MN).

CO2 was recorded in real time at 1-min intervals. During the baseline sessions, with participants and outdoor air as the only indoor source of CO2, measured CO2 concentrations were approximately 600 ppm. In sessions with CO2 added, CO2 from a cylinder of ultra-pure CO2 (at least 99.9999% pure) was added to the chamber supply air, upstream of the supply-air fan to assure mixing of the CO2 in the air, at the rate needed to increase the CO2 concentration to either 1,000 or 2,500 ppm. A mass flow controller monitored and regulated injection rates in real time. All other conditions (e.g., ventilation rate, temperature) remained unchanged.

The outdoor air exchange rate of the chamber was about 7/hr; and in sessions with CO2 injected into the chamber, injection started before the participants entered the chamber. In sessions with no CO2 injection, CO2 concentrations were close to equilibrium levels 25 min after the start of occupancy, and in sessions with CO2 injection (because CO2 injection started before participants entered the chamber), 10–15 min after the start of occupancy.

Before participants entered the chamber, the desired chamber temperature and ventilation rate were established at target values of 23oC (73oF) and 100 L/sec (210 ft3/min). Indoor chamber temperature during the experimental sessions was maintained at approximately 23oC (73.4oF) by proportionally controlled electric resistance heating in the supply airstream. Relative humidity (RH) was approximately 50% ± 15%. We continuously monitored temperature and RH in real time. Temperature was averaged for each session for comparisons.

Calibrations of all instruments were checked at the start of the study. Calibration of the CO2 monitors was checked at least every week during experiments using primary standard calibration gases. Given the instruments used and calibration procedures, we anticipated measurement accuracies of ± 5% at the lowest CO2 concentrations and as high as ± 3% at the highest concentrations. Real-time logged environmental data (CO2, temperature, RH, outdoor air supply rate) were downloaded from environmental monitors to Excel and imported into SAS statistical analysis software (version 9.1; SAS Institute Inc., Cary, NC).

The design of the CO2 injection system included features to prevent unsafe CO2 concentrations from developing in the event of a failure in the CO2 injection system or human error. The CO2 cylinder was outdoors so that any leaks would be to outdoors. A pressure relief valve located downstream of the pressure regulator was also located outdoors and set to prevent pressures from exceeding our target pressure at the inlet of the mass flow controller by > 50%. Valves would automatically stop CO2 injection if the outdoor air ventilation to the chamber or the ventilation fan failed. A flow limiter prevented CO2concentrations from exceeding 5,000 ppm if the mass flow controller failed in the fully open position, and a second CO2analyzer with control system would automatically stop CO2 injection if the concentration exceeded 5,000 ppm. Also, a research associate monitored CO2 concentrations in the chamber using a real-time instrument. Given the purity level of the carbon dioxide in the gas cylinder (99.9999%) and the rate of outdoor air supply to the chamber, the maximum possible chamber air concentration of impurities originating from the cylinder of CO2 was only 2 ppb. The impurity of highest concentration was likely to be water vapor, and at a concentration ≤ 2 ppb, short-term health risks from exposures to impurities would have been far less than risks associated with exposures to many normal indoor or outdoor pollutants. Finally, before participants entered the chamber we added CO2 from the cylinder to the chamber air, and collected an air sample on a sorbent tube for analysis by thermal desorption gas chromatography mass spectrometry. There was no evidence that the CO2 injection process increased indoor concentrations of volatile organic compounds (VOCs). VOCs at low concentrations, typical of indoor and outdoor air concentrations, were detected.

On the morning of each of 6 experimental days, groups of participants came to LBNL for a full day of three experimental sessions. To ensure a full set of four participants for each scheduled day (after one unanticipated no-show on each of the first 2 days), we scheduled five participants each day and selected four at random to participate. On each experimental day, as soon as all participants had arrived, the selected participants were seated in the environmental chamber facility. Before they entered the chamber, a research associate distributed to participants a handout describing the session plans and answered any questions.

During the first 45 min of each session, participants were free to perform school work, read, or engage in any quiet, nondisruptive activity. Participants were then asked by the LBNL research associate to complete the computer-based questionnaire on perceived air quality and symptoms, available via web connection on the laptop computers on their desks. Participants then had a 10-min break, to stretch or exit the chamber to use the bathroom, but no participant elected to exit the chamber during a session.

A 20-min protocol was then used to train participants in the decision-making task. A technician trained in administering this test was present to answer questions before the test, and could enter the chamber to answer questions during the test. We estimated that CO2 emissions of the technician, who was in the chamber for about 10 min during each session, would increase chamber CO2 concentrations by no more than 17 ppm. (The technician was not required to give informed consent for this because the study conditions are commonly experienced in indoor environments and are not associated with adverse health effects.) Over the next 1.5 hr, participants took the computerized test of decision-making performance, which involved reading text displayed on a laptop computer and selecting among possible responses to indicate their decisions.

When the performance test was completed, participants repeated the computer-based questionnaire on perceived air quality and symptoms and then left the chamber until the next session. At any time during each session, participants were free to exit the facility to use a nearby bathroom, but were asked to return within 10 min. Participants were also free to terminate their participation and leave the facility at any time during the day, but no participants exercised these options.

Testing of decision-making performance. We used a testing method designed to assess complex cognitive functioning in ways more relevant to the tasks of workers in buildings than the tests of simulated office work generally used (e.g., proofreading text, adding numbers) (Wargocki et al. 2000). A computer-based program called the Strategic Management Simulation (SMS) test collects data on performance in decision making under different conditions. The SMS test has been used to study the impact on people’s decision-making abilities of different drugs, VOCs from house painting, stress overload, head trauma, and the like (Breuer and Satish 2003Cleckner 2006Satish et al. 20042008Swezey et al. 1998). (SMS testing is available for research by contract with State University of New York Upstate Medical University, and for commercial applications via Streufert Consulting, LLC. See http://www.upstate.edu/psych/research/sms.php.)

The SMS measures complex human behaviors required for effectiveness in many workplace settings. The system assesses both basic cognitive and behavioral responses to task demands, as well as cognitive and behavioral components commonly considered executive functions. The system and its performance have been described in prior publications (e.g., Breuer and Satish 2003Satish et al. 2004Swezey et al. 1998). Participants are exposed to diverse computer-generated situations presenting real-world equivalent simulation scenarios that are proven to match real-world day-to-day challenges. Several parallel scenarios are available, allowing retesting individuals without bias due to experience and learning effects. Participants are given instructions via text messages on a user-friendly computer interface, and respond to the messages using a drop-down menu of possible decisions. All participants receive the same quantity of information at fixed time points in simulated time, but participants have flexibility to take actions and make decisions at any time during the simulation, as in the real world. The absence of requirements to engage in specific actions or to make decisions at specific points in time, the absence of stated demands to respond to specific information, the freedom to develop initiative, and the freedom for strategy development and decision implementation allow each participant to use his or her own preferred or typical action, planning, and strategic style. The SMS system generates measurement profiles that reflect the underlying decision-making capacities of the individual.

The computer calculates SMS performance measures as raw scores, based on the actions taken by the participants, their stated future plans, their responses to incoming information, and their use of prior actions and outcomes. The validated measures of task performance vary from relatively simple competencies such as speed of response, activity, and task orientation, through intermediate level capabilities such as initiative, emergency responsiveness, and use of information, to highly complex thought and action processes such as breadth of approach to problems, planning capacity, and strategy. The nine primary factors and factor combinations that have predicted real-world success are 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 use information effectively), breadth of approach (flexibility in approach to the task), and basic strategy (number of strategic actions).

The raw scores assigned for each measure are linearly related to performance, with a higher score indicating superior performance. Interpretation is based on the relationship to established standards of performance excellence among thousands of previous SMS participants (Breuer and Streufert 1995Satish et al. 20042008Streufert and Streufert 1978Streufert et al. 1988Streufert and Swezey 1986). Percentile ranks are calculated through a comparison of raw scores to the overall distribution of raw scores from a reference population of > 20,000 U.S. adults, 16–83 years of age, who had previously completed the SMS. The reference population was constructed nonrandomly to be generally representative of the job distribution among the adult U.S. population, including, for example, college students, teachers, pilots, medical residents, corporate executives, homemakers, and the unemployed. The percentile calculations for individual participants are not further adjusted for age, sex, or education level.

Data management and analysis. The main predictor variable of interest was CO2, included in analyses as a categorical variable with three values: 600, 1,000, and 2,500 ppm. Real-time CO2 concentrations and temperature were averaged for each session for comparison.

Nine measures from the SMS, representing validated independent assessments of performance in complex task settings, were compared across CO2 conditions. Raw scores on the different SMS measures were computer-calculated based on procedures (software formulas) that are discussed by Streufert and Swezey (1986). The formulas are based on numerically and graphically scored decision actions, on the interrelationships among decisions over time, the interrelationships among decisions with incoming information, as well as decision planning and other components of participant activity. Each of the activity event components that are used in the formulas are collected by the SMS computer software program (Streufert and Swezey 1986). A separate SMS software system is subsequently used to calculate the value for each measure. Where appropriate—where maximum performance levels have limits (cannot be exceeded)—the obtained scores are expressed by the program as percentages of maximally obtainable values. A higher score on a measure indicates better performance in that area of performance. For each measure, ratios of scores across conditions were calculated to show the magnitude of changes.

Initial data analysis used multivariate analysis of variance (MANOVA) to assess overall significance across all conditions, to assure that subsequent (post hoc) analysis across the nine different simulation measures would be legitimate. With high levels of significance established, post hoc analysis for each simulation measure using analysis of variance (ANOVA) techniques becomes possible. Separate ANOVA procedures across CO2 conditions were used for each of the nine SMS measures (within participants, with participants as their own controls). Percentile ranks were calculated from the raw scores and normative data, without adjustments for demographic or other variables. Percentile levels are divided into categories with descriptive labels based on prior test findings from different populations, normal and impaired.

Results

Because 2 of the 24 originally scheduled participants cancelled at a time when they could not be replaced, 22 participants provided complete SMS data. Of these, 10 were male; 18 were 18–29 years of age, and 4 were 30–39 years of age. One participant had completed high school only, 8 had completed some college, and 13 had a college degree. None were current smokers, 1 reported current asthma, and 5 reported eczema, hay fever, or allergy to dust or mold.

Median CO2 values for the low, medium, and high CO2 conditions were 600, 1,006, and 2,496 ppm (which we refer to as 600, 1,000, and 2,500 ppm), and ranges were 132, 92, and 125 ppm, respectively (Table 1). Temperatures in the study chamber were controlled effectively, varying overall within about 0.2oC (from 22.9 to 23.1oC in each condition), and with median values across the three CO2 conditions varying < 0.1oC.

Table 1 CO2 concentrations during study conditions.

CO2 condition

CO2 concentration (ppm)

Minimum

Median

Maximum

Range

     

Low

542

600

675

132

     

Medium

969

1,006

1,061

92

     

High

2,418

2,496

2,543

125

     

Overall

542

1,006

2,543

     

The raw scores for each of the SMS performance measures were plotted for each participant according to CO2 level (Figure 1). The plots indicate clear relationships between raw scores and CO2 level for all performance measures other than focused activity and information search, with dramatic reductions in raw scores at 2,500 ppm CO2 for some measures of decision-making performance.

https://ehp.niehs.nih.gov/cms/attachment/83cc3726-3003-414a-9afd-103be04a6aae/ehp.1104789.g001.jpg

Figure 1 Plots of individual scores, by condition, for each of the SMS measures of decision-making performance (n = 22 subjects).

For seven of nine scales of decision-making performance (basic activity, applied activity, task orientation, initiative, information usage, breadth of approach, and basic strategy), mean raw scores showed a consistently monotonic decrease with increasing CO2 concentrations, with all overall p-values < 0.001 (Table 2). In post hoc pairwise comparisons by CO2 concentration, performance on these seven scales differed between concentrations with p < 0.01 for all comparisons, except for performance on the task orientation, initiative, and basic strategy scales between 600 and 1,000 ppm CO2 (p < 0.05, p < 0.10, and p < 0.05, respectively) (Table 3). For these seven scales, compared with mean raw scores at 600 ppm CO2, mean raw scores at 1,000 ppm CO2 were 11–23% lower, and at 2,500 ppm CO2 were 44–94% lower. Relative to raw scores at 1,000 ppm CO2, raw scores at 2,500 ppm were 35–93% lower.

Table 2 Mean raw scores for nine outcome variables at three conditions of CO2 concentration among 22 participants, and comparison using MANOVA.

Outcome variables

Conditions (ppm of CO2) (mean ± SD)

Overall F-statistic (df = 2,42)

p-Value

600 ppm

1,000 ppm

2,500 ppm

Basic activity

69.59 ± 7.04

59.23 ± 7.12

38.77 ± 7.57

172.77

< 0.001

Applied activity

117.86 ± 39.28

97.55 ± 35.51

62.68 ± 31.86

72.13

< 0.001

Focused activity

16.27 ± 3.20

16.09 ± 3.70

19.55 ± 3.40

17.26

< 0.001

Task orientation

140.82 ± 28.66

125.41 ± 28.62

50.45 ± 31.66

115.08

< 0.001

Initiative

20.09 ± 6.96

16.45 ± 6.70

1.41 ± 1.26

81.45

< 0.001

Information search

20.36 ± 3.06

21.5 ± 3.20

20.91 ± 3.08

2.51

> 0.10

Information usage

10.32 ± 3.21

7.95 ± 2.24

3.18 ± 1.71

129.20

< 0.001

Breadth of approach

9.36 ± 1.36

7.82 ± 1.56

2.32 ± 1.17

679.88

< 0.001

Basic strategy

27.23 ± 5.48

23.95 ± 5.65

1.68 ± 1.32

414.51

< 0.001

df, degrees of freedom.

Table 3 Comparison of mean raw scores for nine decision-making measures between three different CO2 concentrations among 22 participants.

Variables

Ratios of condition scoresa

Score at 1,000 ppm/score at 600 ppm

Score at 2,500 ppm/score at 1,000 ppm

Score at 2,500 ppm/score at 600 ppm

   

Basic activity

0.85#

0.65#

0.56#

   

Applied activity

0.83#

0.64#

0.53#

   

Focused activity

0.99

1.22#

1.20#

   

Task orientation

0.89**

0.40#

0.36#

   

Initiative

0.82*

0.09#

0.07#

   

Information search

1.06

0.97

1.03

   

Information usage

0.77#

0.40#

0.31#

   

Breadth of approach

0.84#

0.30#

0.25#

   

Basic strategy

0.88**

0.07#

0.06#

   

df, degrees of freedom. ap-Values based on F-test, df = 1,21, calculated for difference between score in numerator and score in denominator. *p < 0.10. **p < 0.05. #p < 0.01.

For information search, mean raw scores were similar at all three CO2 conditions. Neither the overall analysis across the three conditions (Table 2) nor the post hoc pairwise analyses (Table 3) indicated significant differences. For focused activity, raw scores at 600 ppm CO2 and 1,000 ppm CO2 were nearly identical (16.27 and 16.09), but the mean raw score at 2,500 ppm was higher (19.55), resulting in an overall p-value ≤ 0.001 (Table 2). Post hoc tests indicated no difference between mean raw scores at 600 and 1,000 ppm CO2, but significant differences (p ≤ 0.01) between the mean raw score at 2,500 ppm CO2 and scores at both 600 and 1,000 ppm (Table 3).

Figure 2 shows the percentile scores on the nine scales at the three CO2 conditions (based on the raw scores shown in Table 2), with the percentile boundaries for five normative levels of performance: superior, very good, average, marginal, and dysfunctional. At 1,000 ppm CO2 relative to 600 ppm, percentile ranks were moderately diminished at most. However, at 2,500 ppm CO2, percentile ranks for five performance scales decreased to levels associated with marginal or dysfunctional performance.

https://ehp.niehs.nih.gov/cms/attachment/5c4e61aa-63e7-48ae-935c-94c9a2b31c84/ehp.1104789.g002.jpg

Figure 2 Impact of CO2 on human decision-making performance. Error bars indicate 1 SD.

Discussion

Synthesis and interpretation of findings. Performance for six of nine decision-making measures decreased moderately but significantly at 1,000 ppm relative to the baseline of 600 ppm, and seven decreased substantially at 2,500 ppm. For an eighth scale, “information search,” no significant differences were seen across conditions. In contrast to other scales, an inverse pattern was seen for “focused activity,” with the highest level of focus obtained at 2,500 ppm and the lowest at 600 ppm.

Thus, most decision-making variables showed a decline with higher concentrations of CO2, but measures of focused activity improved. Focused activity is important for overall productivity, but high levels of focus under nonemergency conditions may indicate “overconcentration.” Prior research with the SMS has shown repeatedly that individuals who experience difficulty in functioning [e.g., persons with mild-to-moderate head injuries (Satish et al. 2008), persons under the influence of alcohol (Streufert et al. 1993), and persons suffering from allergic rhinitis (Satish et al. 2004)] tend to become highly focused on smaller details at the expense of the big picture.

High levels of predictive validity for the SMS (r > 0.60 with real-world success as judged by peers and as demonstrated by income, job level, promotions, and level in organizations), as well as high levels of test–retest reliability across the four simulation scenarios (r = 0.72–0.94) have repeatedly been demonstrated (Breuer and Streufert 1995Streufert et al. 1988). Additional validity is demonstrated by the deterioration of various performance indicators with 0.05% blood alcohol intoxication and seriously diminished functioning with intoxication at the 0.10 level (Satish and Streufert 2002). Baseline scores at 600 ppm CO2 for the participants in this study, mostly current science and engineering students from a top U.S. university, were all average or above.

Although the modest reductions in multiple aspects of decision making seen at 1,000 ppm may not be critical to individuals, at a societal level or for employers an exposure that reduces performance even slightly could be economically significant. The substantial reductions in decision-making performance with 2.5-hr exposures to 2,500 ppm CO2 indicate, per the available norms for the SMS test, impairment that is of importance even for individuals. These findings provide initial evidence for considering CO2 as an indoor pollutant, not just a proxy for other pollutants that directly affect people.

CO2 concentrations in practice. The real-world significance of our findings, if confirmed, would depend on the extent to which CO2 concentrations are ≥ 1,000 and ≥ 2,500 ppm in current or future buildings. There is strong evidence that in schools, CO2concentrations are frequently near or above the levels associated in this study with significant reductions in decision-making performance. In surveys of elementary school classrooms in California and Texas, average CO2 concentrations were > 1,000 ppm, a substantial proportion exceeded 2,000 ppm, and in 21% of Texas classrooms peak CO2 concentration exceeded 3,000 ppm (Corsi et al. 2002Whitmore et al. 2003). Given these concentrations, we must consider the possibility that some students in high-CO2 classrooms are disadvantaged in learning or test taking. We do not know whether exposures that cause decrements in decision making in the SMS test will inhibit learning by students; however, we cannot rule out impacts on learning. We were not able to identify CO2 measurements for spaces in which students take tests related to admission to universities or graduate schools, or from tests related to professional accreditations, but these testing environments often have a high occupant density, and thus might have elevated CO2 levels.

In general office spaces within the United States, CO2 concentrations tend to be much lower than in schools. In a representative survey of 100 U.S. offices (Persily and Gorfain 2008), only 5% of the measured peak indoor CO2 concentrations exceeded 1,000 ppm, assuming an outdoor concentration of 400 ppm. One very small study suggests that meeting rooms in offices, where important decisions are sometimes made, can have elevated CO2 concentrations—for example, up to 1,900 ppm during 30- to 90-min meetings (Fisk et al. 2010).

In some vehicles (aircraft, ships, submarines, cars, buses, and trucks), because of their airtight construction or high occupant density, high CO2 concentrations may be expected. In eight studies within commercial aircraft, mean CO2 concentrations in the passenger cabins were generally > 1,000 ppm and ranged as high as 1,756 ppm, and maximum concentrations were as high as 4,200 ppm (Committee on Air Quality in Passenger Cabins of Commercial Aircraft 2002). We did not identify data on CO2 concentrations in automobiles and trucks. One small study (Knibbs et al. 2008) reported low ventilation rates in vehicles with ventilation systems in the closed or recirculated-air positions. From those results, and using an assumption of one occupant and a 0.0052 L/sec CO2 emission rate per occupant (Persily and Gorfain 2008), we estimated steady-state CO2concentrations in an automobile and pickup truck of 3,700 ppm and 1,250 ppm, respectively, above outdoor concentrations. These numbers would increase in proportion to the number of occupants. It is not known whether the findings of the present study apply to the decision making of vehicle drivers, although such effects are conceivable.

There is evidence that people wearing masks for respiratory protection may inhale air with highly elevated CO2concentrations. In a recent study, dead-space CO2 concentrations within a respirator (i.e., N95 mask) were approximately 30,000 ppm (Roberge et al. 2010), suggesting potentially high CO2 concentration in inhaled air. The inhaled concentration would be lower than that within the mask, diluted by approximately 500 mL per breath inhaled through the mask. Although the study did not report the actual inhaled-air CO2 concentrations, partial pressures of CO2 in blood did not differ with wearing the mask. Caretti (1999) reported that respirator wear with low-level activity did not adversely alter cognitive performance or mood.

Findings by others. The Hungarian studies briefly reported by Kajtar et al. (20032006) were the only prior studies on cognitive effects of moderate CO2 elevations that we identified. In these studies, the ventilation rate in an experimental chamber was kept constant at a level producing a chamber CO2 concentration of 600 ppm from the occupant-generated CO2; in some experiments, however, the chamber CO2 concentration was increased above 600 ppm, to as high as 5,000 ppm, by injecting 99.995% pure CO2 from a gas cylinder into the chamber. In two series of studies, participants blinded to CO2 concentrations performed proofreading significantly more poorly in some but not all sessions with CO2 concentrations of 4,000 ppm relative to 600 ppm. Similar, marginally significant differences were seen at 3,000 versus 600 ppm. (Differences were seen only in proportion of errors found, not in speed of reading.) The studies by Kajtar et al. (20032006) were small (e.g., 10 participants) and found only a few significant associations out of many trials; these results may have been attributable to chance, but they did suggest that CO2 concentrations found in buildings may directly influence human performance. Our research, which was motivated by the Hungarian studies, involved lower concentrations of CO2, a larger study population, and different methods to assess human performance.

Prior studies on CO2 exposures, mostly at higher levels, have focused on physiologic effects. CO2 is the key regulator of respiration and arousal of behavioral states in humans (Kaye et al. 2004). The initial effects of inhaling CO2 at higher concentrations are increased partial pressure of CO2 in arterial blood (PaCO2) and decreased blood pH. However, PaCO2 is tightly regulated in healthy humans through reflex control of breathing, despite normal variation within and between individuals (Bloch-Salisbury et al. 2000). Inhaled CO2 at concentrations of tens of thousands of parts per million has been associated with changes in respiration, cerebral blood flow, cardiac output, and anxiety (Brian 1998Kaye et al. 2004Lipsett et al. 1994Roberge et al. 2010Woods et al. 1988). Little research has documented physiological impacts of moderately elevated CO2 concentrations, except one small study that reported changes in respiration, circulation, and cerebral electrical activity at 1,000 ppm CO2 (Goromosov 1968).

We do not have hypotheses to explain why inhaling moderately elevated CO2, with the expected resulting increases in respiration, heart rate, and cardiac output to stabilize PaCO2, would affect decision-making performance. Bloch-Salisbury et al. (2000) have summarized prior knowledge on effects of elevated PaCO2. PaCO2 has a direct linear relationship with cerebral blood flow in a broad range above and below normal levels, through dilation and constriction of arterioles. Moderately elevated (or reduced) PaCO2 has dramatic effects on central nervous system and cortical function. Bloch-Salisbury et al. (2000) reported that experimental changes in PaCO2 in humans within the normal range (in 2-hr sessions involving special procedures to hold respiration constant and thus eliminate the normal reflex control of PaCO2 through altered breathing), showed no effects on cognitive function or alertness but caused significant changes in electroencephalogram power spectra.

Limitations. This study successfully controlled the known environmental confounding factors of temperature and ventilation rate. Although exposures to CO2 in prior sessions may theoretically have affected performance in subsequent sessions, such carryover effects should not invalidate study results because of the balanced order of exposures. Suggestion effects were unlikely, because participants and the researcher explaining the SMS to them were blinded to specific conditions of each session. Although we conclude that the causality of the observed effects is clear, the ability to generalize from this group of college/university students to others is uncertain. Effects of CO2 between 600 and 1,000 ppm and between 1,000 and 2,500 ppm, and effects for longer and shorter periods of time are also uncertain. The strength of the effects seen at 2,500 ppm CO2is so large for some metrics as to almost defy credibility, although it is possible that such effects occur without recognition in daily life. Replication of these study findings, including use of other measures of complex cognitive functioning and measures of physiologic response such as respiration and heart rate, is needed before definitive conclusions are drawn.

Implications for minimum ventilation standards. The findings of this study, if replicated, would have implications for the standards that specify minimum ventilation rates in buildings, and would also indicate the need to adhere more consistently to the existing standards. Many of the elevated CO2 concentrations observed in practice are a consequence of a failure to supply the amount of outdoor air specified in current standards; however, even the minimum ventilation rates in the leading professional standard [American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) 2010] correspond to CO2 concentrations > 1,000 ppm in densely occupied spaces. There is current interest in reducing ventilation rates and the rates required by standards, to save energy and reduce energy-related costs. Yet large reductions in ventilation rates could lead to increased CO2 concentrations that may adversely affect decision-making performance, even if air-cleaning systems or low-emission materials were used to control other indoor pollutants. It seems unlikely that recommended minimum ventilation rates in future standards would be low enough to cause CO2 levels > 2,500 ppm, a level at which decrements in decision-making performance in our findings were large, but standards with rates that result in 1,500 ppm of indoor CO2 are conceivable.

Conclusions

Increases in indoor CO2 concentrations resulting from the injection of ultrapure CO2, with all other factors held constant, were associated with statistically significant and meaningful reductions in decision-making performance. At 1,000 ppm CO2, compared with 600 ppm, performance was significantly diminished on six of nine metrics of decision-making performance. At 2,500 ppm CO2, compared with 600 ppm, performance was significantly reduced in seven of nine metrics of performance, with percentile ranks for some performance metrics decreasing to levels associated with marginal or dysfunctional performance. The direct impacts of CO2 on performance indicated by our findings may be economically important, may disadvantage some individuals, and may limit the extent to which outdoor air supply per person can be reduced in buildings to save energy. Confirmation of these findings is needed.

Funding for this research was provided by Collaborative Activities for Research and Technology Innovation (CARTI), which supports research in the areas of air quality and water resource management. CARTI, part of the Syracuse Center of Excellence located in Syracuse, New York, is supported by the U.S. Environmental Protection Agency under award EM-83340401-0. Information about CARTI is available at http://www.syracusecoe.org/coe/sub1.html?skuvar=68.

The authors declare they have no actual or potential competing financial interests.

Huttunen K (2018) Indoor Air Pollution Clinical Handbook of Air Pollution-Related Diseases10.1007/978-3-319-62731-1_7, (107-114), .

AZUMA K (2018) Effects of inhalation exposure to carbon dioxide on human health in indoor environment室内環境中における二酸化炭素の吸入曝露によるヒトへの影響Indoor Environment10.7879/siej.21.113, 21:2, (113-120), .

Almeida RPinto MPinho P and de Lemos L (2016)Natural ventilation and indoor air quality in educational buildings: experimental assessment and improvement strategiesEnergy Efficiency10.1007/s12053-016-9485-0, 10:4, (839-854), Online publication date: 1-Aug-2017.

Ben-David TRackes A and Waring M (2017)Alternative ventilation strategies in U.S. offices: Saving energy while enhancing work performance, reducing absenteeism, and considering outdoor pollutant exposure tradeoffsBuilding and Environment10.1016/j.buildenv.2017.02.004, 116, (140-157), Online publication date: 1-May-2017.

Luppe C and Shabani A (2017) Towards reliable intelligent occupancy detection for smart building applications 2017 IEEE 30th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE)10.1109/CCECE.2017.7946831978-1-5090-5538-8, (1-4)

Cerina LNotargiacomo SPaccanit M and Santambrogio M (2017) A fog-computing architecture for preventive healthcare and assisted living in smart ambients 2017 IEEE 3rd International Forum on Research and Technologies for Society and Industry - Innovation to Shape the Future for Society and Industry (RTSI)10.1109/RTSI.2017.8065939978-1-5386-3906-1, (1-6)

Kim CGetz PKim M and Brand O (2017) Room-tempearutre CO2 sensing based on interdigitated capacitors and resonant cantilevers 2017 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS)10.1109/TRANSDUCERS.2017.7994351978-1-5386-2732-7, (1532-1535)

Srinivasan KLunden MGoebel NAndrews SNajafi BRazjouyan JLee HGilligan BHeerwagen JKampschroer KCanada KCurrim FRam SMehl MLindberg CSternberg ESkeath PHerzl D and Herzl R(2017) A Regularization Approach for Identifying Cumulative Lagged Effects in Smart Health Applications the 2017 International Conference10.1145/3079452.30795039781450352499, (99-103), .

Tang XMisztal PNazaroff W and Goldstein A (2016)Volatile Organic Compound Emissions from Humans IndoorsEnvironmental Science & Technology10.1021/acs.est.6b04415, 50:23, (12686-12694), Online publication date: 6-Dec-2016.

Ciabattoni LFerracuti FIppoliti GLonghi S and Turri G (2016) IoT based indoor personal comfort levels monitoring 2016 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE)10.1109/ICCE.2016.7430548978-1-4673-8364-6, (125-126)

Lohani D and Acharya D (2016) Real time in-vehicle air quality monitoring using mobile sensing 2016 IEEE Annual India Conference (INDICON)10.1109/INDICON.2016.7839099978-1-5090-3646-2,(1-6)

Lohani D and Acharya D (2016) SmartVent: A Context Aware IoT System to Measure Indoor Air Quality and Ventilation Rate 2016 17th IEEE International Conference on Mobile Data Management (MDM)10.1109/MDM.2016.91978-1-5090-0883-4, (64-69)

Perry JSargusingh M and Toomarian N (2016)Guiding Requirements for Designing Life Support System Architectures for Crewed Exploration Missions Beyond Low-Earth Orbit AIAA SPACE 201610.2514/6.2016-5461978-1-62410-427-5, Online publication date: 13-Sep-2016.

Allen JMacNaughton PSatish USantanam SVallarino J and Spengler J (2015) Associations of Cognitive Function Scores with Carbon Dioxide, Ventilation, and Volatile Organic Compound Exposures in Office Workers: A Controlled Exposure Study of Green and Conventional Office EnvironmentsEnvironmental Health Perspectives, 124:6, (805-812), Online publication date: 1-Jun-2016.

Cai Zvan Veldhoven RFalepin ASuy HSterckx EMakinwa K and Pertijs M (2015) An integrated carbon dioxide sensor based on ratiometric thermal-conductivity measurement TRANSDUCERS 2015 - 2015 18th International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference10.1109/TRANSDUCERS.2015.7181000978-1-4799-8955-3, (622-625)

Wargocki P and Wyon D (2013) Providing better thermal and air quality conditions in school classrooms would be cost-effectiveBuilding and Environment10.1016/j.buildenv.2012.10.007, 59,(581-589), Online publication date: 1-Jan-2013.

Taneja JKrioukov ADawson-Haggerty S and Culler D(2013) Enabling advanced environmental conditioning with a building application stack 2013 International Green Computing Conference (IGCC)10.1109/IGCC.2013.6604519978-1-4799-0623-9, (1-10)

Lara-lbeas ITrocquet CNasreddine RAndrikopoulou CPerson VCormerais BEnglaro Sand Le Calvé S (2018) BTEX near real-time monitoring in two primary schools in La Rochelle, FranceAir Quality, Atmosphere & Health10.1007/s11869-018-0611-3

Ruiz ISprowls MDeng YKulick DDestaillats H and Forzani E (2018) Assessing metabolic rate and indoor air quality with passive environmental sensorsJournal of Breath Research10.1088/1752-7163/aaaec9, 12:3, (036012)

Singer CMilligan T and Rethinaraj T (2013) How China’s Options Will Determine Global WarmingChallenges10.3390/challe5010001, 5:1, (1-25)

Singer C and Matchett L (2015) Climate Action Gaming Experiment: Methods and Example ResultsChallenges10.3390/challe6020202, 6:2, (202-228)

Barnes NNg TMa K and Lai K (2018) In-Cabin Air Quality during Driving and Engine Idling in Air-Conditioned Private Vehicles in Hong KongInternational Journal of Environmental Research and Public Health10.3390/ijerph15040611, 15:4,(611)

Carrer Pde Oliveira Fernandes ESantos HHänninen OKephalopoulos S and Wargocki P (2018) On the Development of Health-Based Ventilation Guidelines: Principles and FrameworkInternational Journal of Environmental Research and Public Health10.3390/ijerph15071360, 15:7, (1360)

Choi JLee J and Kim E (2018) Effects of ERV Filter Degradation on Indoor CO2 Levels of a ClassroomSustainability10.3390/su10041215, 10:4, (1215)

Constantin DMazilescu CNagi MDraghici A and Mihartescu A (2016) Perception of Cabin Air Quality among Drivers and PassengersSustainability10.3390/su8090852, 8:9, (852)

Ma NChau HZhou J and Noguchi M (2017)Structuring the Environmental Experience Design Research Framework through Selected Aged Care Facility Data Analyses in VictoriaSustainability10.3390/su9122172, 9:12, (2172)

Back

 

https://ehp.niehs.nih.gov/doi/10.1289/ehp.1104789

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 06/12/2018 (17:59)

Урбаническая Асфиксия ( УА) - это  уже  реальность... .

Углекислый газ как начало жизни и её финал

Борис Руденко.

«…Это снаряд-ракета из стекла в дубовой обшивке, заряженный под давлением в семьдесят две атмосферы жидкой углекислотой… Всякое живое существо, находящееся в пределах тридцати метров от места взрыва, должно неминуемо погибнуть от этой леденящей температуры и удушья… Целый океан углекислоты затопит город!..»

 

 

 

 

 

Фото Татьяны Алексеевой

Таким способом злобный маньяк герр Шульце намеревался расправиться со свободным и демократическим городом Франсевиллем, о чём поведал читателям Жюль Верн в романе «Пятьсот миллионов бегумы» вместе со своим соавтором — публицистом и активным деятелем Парижской коммуны Паскалем Груссе (Андре Лори) более 130 лет назад.

Роман конечно же фантастический, но в нём Жюль Верн фактически предсказал появление боевых отравляющих веществ, точно так же, как — в других романах — подводных крейсеров, электромобилей, средств беспроводной связи и множества прочих свершившихся технических открытий.

 

Некоторые его литературные гипотезы не сбылись и никогда не сбудутся: при помощи пушки на Луну люди летать не станут (хотя для заброски на орбиту автоматических станций этот способ, возможно, когда-нибудь пригодится), гигантские плавающие острова строить вряд ли возьмутся, да и в недрах вулканов не будут искать застывшие на уровне мезозоя затерянные миры. Но вот с предположением по поводу углекислого газа у великого фантаста получилась воистину удивительная неоднозначность.

С одной стороны, в качестве оружия двуокись углерода никто никогда не применял и применять не будет. Люди изобрели намного более эффективные вещества массового уничтожения собратьев.

С другой — перспектива больших городов оказаться затопленными океанами углекислоты сегодня выглядит отнюдь не фантастической.

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. Тем не менее некоторые его колебания вокруг средней величины всё же происходят. Исторически они связаны с фазами глобальных потеплений и похолоданий, но как именно — достоверно пока не установлено. Научные споры об этом очень напоминают классическую дискуссию о первородстве курицы и яйца.

Одни учёные полагают, что именно увеличение в атмосфере содержания CO2, которое происходит в результате активной вулканической деятельности или глобальных катаклизмов вроде падения крупных небесных тел, вызывавших гигантские пожары, становится первопричиной потеплений. Углекислый газ, препятствуя отражению в пространство солнечного тепла, усиливает парниковый эффект и повышение среднеземной температуры. Другие, напротив, утверждают, что как раз в результате потепления из Мирового океана высвобождается огромное количество растворённой в воде двуокиси углерода, словно из нагретого шампанского. А когда наступает фаза похолодания, океан вновь поглощает CO2, и его концентрация в атмосфере снижается.

 

Как бы то ни было, замеры показывают, что с 1970-х годов количество двуокиси углерода в воздухе ежегодно возрастает на 1,5 ppm. И вновь мнения климатологов на этот счёт разделились. Некоторые склонны считать, что в происходящие на Земле глобальные климатические изменения существенным образом вмешался антропогенный (человеческий) фактор. Возражать тут сложно: сжигание в огромных количествах углеводородов и массовая вырубка лесов не идут на пользу ни природе в целом, ни человеку в частности. Однако другие учёные справедливо указывают, что в сравнении с космическими процессами влияние человека пока ещё не слишком значительно.

 

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.

Долгое время углекислый газ не рассматривался как токсичный. В самом деле, он присутствует в тканях и клетках живых организмов и участвует в процессах метаболизма. Более того, дефицит углекислого газа может стать причиной возникновения множества заболеваний эндокринной, нервной, сердечно-сосудистой систем, органов пищеварения и костно-мышечного аппарата. 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.

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.

Как ни странно, в СССР и в России до самого последнего времени исследования о влиянии невысоких концентраций CO2 на здоровье человека почти не проводились. Единственная работа, упоминаемая ныне, — статья О. В. Елисеевой «К обоснованию ПДК двуокиси углерода в воздухе», опубликованная в журнале «Гигиена и санитария» в 1964 году. В статье, в частности, сказано, что углекислый газ становится вреден, только если его концентрация превышает 5000 ppm.

Зато такие исследования весьма активно велись за рубежом. Например, обследование, проведённое в Великобритании, показало, что при концентрации диоксида углерода выше 1000 ppm внимание человека снижается на 30%. При уровне выше 1500 ppm четыре пятых испытуемых начинали быстро испытывать чувство усталости, а при 2000 ppm две трети из них теряли способность сосредотачиваться. Практически все (97%), кто страдал время от времени мигренью, заявили, что головная боль у них начинается уже при уровне 1000 ppm. Такие же или весьма близкие результаты были получены в Финляндии, Венгрии, США и других странах.

Ещё более тревожные данные принесло масштабное международное исследование, проведённое по инициативе Европейского респираторного общества в школах Франции, Италии, Дании, Швеции и Норвегии. Оно показало, что в учебных заведениях, где концентрация CO2 в классах превышала 1000 ppm, подверженность учащихся заболеваниям респираторных органов повышалась в 2—3,5 раза. Правда, здесь необходимо сделать уточнение. Высокое содержание углекислого газа в помещениях свидетельствовало прежде всего о том, что они плохо вентилировались. А значит, в воздухе школьных классов могли находиться и другие провокаторы заболеваний: бактерии, вирусы, летучие органические вещества. Тем не менее исследователи проблемы пришли к заключению, что безопасный уровень CO2 в помещении не должен превышать 1000 ppm. В Европе и США в связи с этим довольно быстро были пересмотрены и изменены стандарты, предъявляемые к состоянию воздушной среды жилых и рабочих помещений. Теперь помимо температуры, влажности, запылённости, предельно допустимых концентраций потенциально вредных веществ в них включены показатели содержания CO2. Согласно этим стандартам, максимально допустимое значение уровня CO2 в учебных, офисных и жилых помещениях составляет 1000 ppm. А в школах Департамент здравоохранения США рекомендует поддерживать уровень углекислого газа не выше 600 ppm. Кроме того, существует ещё одна норма: воздух в помещениях по содержанию CO2 не должен отличаться от наружного более чем на 350 ppm. Теоретически обеспечить такое соотношение должны системы вентиляции и кондиционирования.

Всегда ли это возможно? К сожалению, нет. В рабочих зонах промышленных производств содержание в воздухе диоксида углерода намного выше. Например, в «горячих» цехах или в шахтах. И никакими разумными и экономически приемлемыми способами снизить его нельзя. В России гигиенические нормативы, введённые в 2006 году, определяют разовую ПДК CO2 для воздуха рабочей зоны в 13 710 ppm, а среднесменную — 4597 ppm (для сравнения: в США эти нормы составляют соответственно 30 000 и 5000 ppm). В шахтах — 5000 ppm.

В офисах проще. 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.

 

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. Поэтому когда концентрация углекислого газа в атмосфере планеты достигнет этой величины (а такое может произойти примерно лет через 50), человечество не то чтобы вымрет, но здоровье значительной его части серьёзно ухудшится. Это, конечно, личное мнение Робертсона, однако стоит о нём хотя бы на всякий случай помнить…

***

В 2007 году доктор медицинских наук Ю. Д. Губернский (Институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сытина РАМН) и кандидат технических наук Е. О. Шилькрот (ОАО «ЦНИИПромзданий) провели исследования воздушной среды в московских офисах и на улицах столицы. Результаты шокировали. При том что измерения проводились далеко не в самые неблагополучные с точки зрения метеорологической обстановки дни, уровень углекислого газа на улицах составлял 1000 ppm. А в офисах концентрация CO2 достигала 2000 ppm и даже выше.

Как быть? Да никак. Тех самых 30 кубометров воздуха достаточно, если за окнами шумит хвойный лес. При наружной концентрации диоксида углерода 600 ppm нужно уже не 30 кубов, а 80; при 800 ppm — 150—200 и так далее. А зимой эти кубометры к тому же ещё нужно подогревать. Так что для очищения атмосферы всех служебных помещений хотя бы до уровня 1000 ppm у города просто не хватит энергии. Кстати, в жилищах москвичей, особенно тех, что расположены в центре, ситуация ненамного лучше.

Не стоит сомневаться, что точно в таком же положении находятся жители любого крупного города современной России.

Понятно, что для изменения ситуации локальных, «точечных» мер недостаточно.

В штате Калифорния в 1997 году (за шесть лет до того, как в губернаторское кресло сел кинокумир миллионов Арнольд Шварценеггер) была разработана специальная программа снижения промышленных выбросов CO2. И отнюдь не ради борьбы с глобальным потеплением (США до сих пор не ратифицировали Киотский протокол об ограничении выбросов парниковых газов), но исключительно ради блага собственных граждан.

Возможно, кому-то из наших читателей эта информация уже известна из публикаций в других изданиях. Но не повторить её нельзя, потому что Калифорния стала уникальным и пока единственным в мире полигоном по снижению выбросов именно CO2 в пределах довольно значительной территории.

 

В рамках этой программы каждая дымовая труба была оснащена газосчётчиками, определены возможности снижения выбросов для данного предприятия и типа производства, а также установлен средний процент снижения. Для тех, кто превышал установленный объём выбросов, введены очень серьёзные штрафы. Зато те предприятия, которые сумели работать с опережением, снижая выбросы «сверх плана», получили возможность торговать сэкономленными квотами, продавая их тем, кому грозит штраф. Система заработала быстро. В настоящее время количество выбросов ежегодно стабильно снижается, да и квоты распродаются на два года вперёд.

В конце 1990-х годов родились понятия «зелёное строительство», «зелёные стандарты». Означали они разработку технологий массового строительства и обустройства человеческого жилья с максимальным жизненным комфортом. И под комфортом в данном случае имелись в виду не джакузи и домашние роботы, а экологичность среды обитания. Человека не должно убивать собственное жилище, что происходило у нас в «фенольных» домах и квартирах, где отделочные материалы постоянно выделяли канцерогены. Он не должен становиться инвалидом в результате регулярных прогулок по задымлённым, отравленным улицам. В настоящее время «зелёные стандарты» широко используются Европейским союзом, Северной Америкой, Австралией, странами Азии и начинают применяться на Среднем Востоке и в Латинской Америке.

Вот и у нас в 2003 году вступил в силу закон «О техническом регулировании», направленный на повышение безопасности и комфортности жизни российских граждан. Закон был принят, но, к сожалению, пока не работает, потому что к нему необходимо разработать около 500 технических регламентов. Предполагалось, что это будет сделано к 2010 году. А все прежние ГОСТы и СНиПы (строительные нормы и правила), давно морально устаревшие, поскольку создавались десятки лет назад на основе технологий того времени и сегодня тормозят практически любое строительное или бытовое новшество (вплоть до нанотехнологических шедевров), были переведены из обязательных к исполнению в рекомендательные. За исключением тех, которые непосредственно гарантируют безопасность жизни и здоровье людей. Новые стандарты по нормам содержания CO2 в России были утверждены в 2008 году – они точно такие же, как в Европе. Но они не станут законом, обязательным к исполнению, пока не превратятся в технические регламенты. Когда это произойдёт, сказать трудно, поскольку к настоящему времени, по данным Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт), технических регламентов принято всего 27.

 

Почему это произошло и куда были потрачены деньги — тема совсем другой статьи. Суть в том, что ждать того дня, когда жители больших городов комфортно и счастливо заживут по «зелёным стандартам», придётся ещё очень долго. Потому и проблема избыточного количества углекислого газа для России ещё не проблема — пока регламента нет, её вообще как бы не существует. Однако делать-то что-то надо. Есть регламент или нет его, желания жить подольше и по возможности сохраняя здоровье от этого не убавляется. Так что же?

Самый радикальный выход — полная герметизация квартиры с устройством выходного шлюза и систем поглощения углекислоты (адсорбционные фильтры которых потребуют периодической замены). То есть превращение квартиры в подводную лодку или космический корабль. Подобное, разумеется, возможно только на уровне устройства подземного бункера ставки верховного командования и для городского жилья не годится.

Столь же радикальный, но несколько более реальный вариант — немедленно бежать из городов и заняться разведением овощей и домашних животных в сельской местности. Увы, подавляющее число горожан этим вариантом, скорее всего, пренебрежёт, что вполне объяснимо.

Разумеется, в определённой степени помогут современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Как бы там ни было, без них намного хуже, чем с ними.

Специалисты предупреждают: установка пластиковых окон, вошедших у нас в моду в то самое время, когда в Европе они из моды решительно выходили, лишает помещение естественной вентиляции. Замечательные пластиковые окна не пропускают шум, пыль — они вообще ничего не пропускают, в том числе и свежий воздух снаружи, а углекислый газ вовне. Увы, наши старые отечественные деревянные рамы, которые перекашивались от дождя, которые перед наступлением зимы нужно было всякий раз конопатить и заклеивать, а весной всей семьёй дружно отмывать, чистить и красить, по экологичности дадут вперёд тысячу процентов красивым и удобным пластиковым переплётам, по наличию которых профессиональные квартирные воры судили о благосостоянии квартировладельца, выбирая объекты для налётов.

Прочие рекомендации привычны, потому понятны: проветривать спальню перед сном, больше находиться на природе, стараться не покидать свой дом во время неблагоприятного состояния городской атмосферы и так далее. Однако частотой проветриваний проблемы не решить, покуда источником излишков CO2 для каждого обывателя остаётся сам город.

Главные производители диоксида углерода в любом мегаполисе — промышленные предприятия и транспорт. Но если выбросы фабрик и заводов можно заблокировать, нейтрализовать очистительными системами и технологиями, то с бензиновыми экипажами поделать ничего нельзя. Из автомобильных выхлопов можно отфильтровать тетраэтилсвинец, сернистые составляющие — всё что угодно, кроме углекислого газа. Нет, в принципе можно и с ним справиться, однако тогда цена автомобиля поднимется до уровня стоимости маленького самолёта. Или даже не очень маленького.

Многие города мира задолго до появления евростандартов на предельную токсичность выхлопов — Евро-1, Евро-2 и далее — проблему загазованности решали одновременно с решением проблемы пробок. Закрывали целые кварталы для движения личных автомобилей (Лондон, Стокгольм и др.), вводили ограничения на поездки по принципу «чётные регистрационные номера по чётным дням, нечётные по нечётным» (Нью-Йорк, Мехико и т.д.). Назначали въездную плату в центральную часть и огромные штрафы за парковку в неположенном месте. Ну и всякое другое. Меры эти неизменно давали положительные результаты.

В России — увы! — всё перечисленное, видимо, неприемлемо. В каждом большом городе у нас проживает много граждан, которым никто ничего уже не может запретить. Да и не хочет. И не будет, даже если работающего на улицах запретителя в служебной форме к тому обяжут.

Собственно, вот и всё. На этом рассказ о сегодняшней реальности кончается.

Переходим снова к фантастике.

Если весь городской транспорт, а в первую очередь личный, вдруг станет электрическим, воздух в Москве и Санкт-Петербурге, Ростове и Челябинске, Магнитогорске и Владивостоке вновь сделается почти таким чистым, каким был в светлые годы основания этих людских поселений и некоторое время после этого.

Специалист по системам кондиционирования и вентиляции Б. Буцев, который, кстати, сейчас занимается разработкой новых «зелёных стандартов» в части экологии жилища, нарисовал такую картину:

«По городу мы катаемся на аккумуляторах — поездки-то относительно короткие, не более 100 км в оба конца. А на дачу добираемся уже по-другому. Выезжаем на трассу и присоединяемся токосъёмниками машины к металлической сетке, натянутой над асфальтом. Такие аттракционы — электрокары с токосъёмниками в манеже под металлической сеткой — были и есть в каждом парке культуры и отдыха. Едем сколь угодно долго до съезда с трассы в свою деревню. Там сворачиваем и снова движемся на аккумуляторах. Перед возвращением аккумуляторы можно подзарядить и — вперёд! В городскую квартиру! На службу!»

Фантастика? Конечно. Но Жюль Верн тоже писал свои произведения, не особо рассчитывая на то, что литературный вымысел когда-нибудь воплотится в реальность.

И всё же такое с его фантастическими идеями отчасти произошло…

 

 https://www.nkj.ru/archive/articles/19306/ (Наука и жизнь, Углекислый газ как начало жизни и её финал)

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 06/12/2018 (19:33)

Каково содержание кислорода в воздухе:

процентный состав и норма

Воздух – это естественная смесь различных газов

Больше всего в нем содержатся такие элементы, как азот (около 77%) и кислород, менее 2% составляют аргон, углекислый газ и прочие инертные газы.

 

 

Кислород, или О2 – второй элемент периодической таблицы и важнейший компонент, без которого вряд ли бы существовала жизнь на планете. Он участвует в разнообразных процессах, от которых зависит жизнедеятельность всего живого.

Состав воздуха Функции кислорода в атмосфере и для организма К чему приводит недостаток кислорода. Заключение

 

Состав воздуха

 

О2 выполняет функцию окислительных процессов в человеческом теле, которые позволяют выделить энергию для нормальной жизнедеятельности. В состоянии покоя человеческий организм требует около 350 миллилитров кислорода, при тяжелых физических нагрузках это значение возрастает в три-четыре раза. Сколько процентов кислорода в воздухе, которым мы дышим? Норма равна 20,95%. Выдыхаемый воздух содержит меньшее количество О2 – 15,5-16%. Состав выдыхаемого воздуха также включает углекислый газ, азот и другие вещества. Последующее понижение процентного содержания кислорода приводит к нарушению работы, а критическое значение 7-8% вызывает летальный исход. Содержание прочих элементов в воздухе в различных условиях представлено в таблице ниже.

  Кислород, %  Углекислый газ, %  Азот и другие элементы, % 
Вдыхаемый воздух 20,95  0,03  79,02
Вдыхаемый воздух 16,3 4  79,7
Альвеолярный воздух 14,5 5  80,5

Из таблица можно понять, например, что в выдыхаемом воздухе содержится очень много азота и дополнительных элементов, а вот О2 всего 16,3%. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе примерно составляет 20,95%.

Важно понять, что представляет собой такой элемент, как кислород. О2– наиболее распространенный на земле химический элемент, который не имеет цвета, запаха и вкуса. Он выполняет важнейшую функцию окисления в атмосфере.

Без восьмого элемента периодической таблицы нельзя добыть огонь. Сухой кислород позволяет улучшить электрические и защитные свойства пленок, уменьшать их объемный заряд.

Содержится этот элемент в следующих соединениях:

1.Силикаты – в них присутствует примерно 48% О2.

2.Вода (морская и пресная) – 89%.

3.Воздух – 21%.

Другие соединения в земной коре

 

Воздух содержит в себе не только газообразные вещества, но и пары и аэрозоли, а также различные загрязняющие примеси. Это может быть пыль, грязь, другой различный мелкий мусор. В нем содержатся микробы, которые могут вызывать различные заболевания. Грипп, корь, коклюш, аллергены и прочие болезни – это лишь малый список негативных последствий, которые появляются при ухудшении качества воздуха и повышении уровня болезнетворных бактерий.

Процентное соотношение воздуха – это количество всех элементов, которые входят в его состав. Показать наглядно, из чего состоит воздух, а также процент кислорода в воздухе удобнее на диаграмме.

Диаграмма отображает, какого газа содержится больше в воздухе. Значения, приведенные на ней, будут немного отличаться для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха

 

 

ДИАГРАММА - СООТНОШЕНИЕ ВОЗДУХА 

Выделяют несколько источников, из которых образуется кислород:

1.Растения. Еще из школьного курса биологии известно, что растения выделяют кислород при поглощении углекислого газа.

2.Фотохимическое разложение водяных паров. Процесс наблюдается под действием солнечного излучения в верхнем слое атмосферы.

3.Перемешивание потоков воздуха в нижних атмосферных слоях.

 

Функции кислорода в атмосфере и для организма

Для человека огромное значение имеет так называемое парциальное давление, которое мог бы производить газ, если бы занимал весь занимаемый объем смеси. Нормальное парциальное давление на высоте 0 метров над уровнем моря составляет 160 миллиметров ртутного столба. Увеличение высоты вызывает уменьшение парциального давления. Этот показатель важен, так как от него зависит поступление кислорода во все важные органы и в кровяную систему. Кислород нередко используется для лечения различных заболеваний. Кислородные баллоны, ингаляторы помогают органам человека нормально функционировать при наличии кислородного голодания.

 

Важно !

На состав воздуха влияют многие факторы, соответственно, может меняться процент кислорода. Негативная экологическая ситуация приводит к ухудшению качества воздуха. В мегаполисах и крупных городских поселениях пропорция углекислого газа (СО2) будет больше, чем в небольших поселениях или на лесных и заповедных территориях. Большое влияние оказывает и высота – процентное содержание кислорода будет меньше в горах. Можно рассмотреть следующий пример – на горе Эверест, которая достигает высоты 8,8 км, концентрация кислорода в воздухе будет ниже в 3 раза, чем в низине. Для безопасного пребывания на высокогорных вершинах требуется использовать кислородные маски.
 

 

Состав воздуха изменялся с течением лет. Эволюционные процессы, природные катаклизмы привели к изменениям в биосфере, поэтому уменьшился процент кислорода, необходимый для нормальной работы биоорганизмов.

Можно рассмотреть несколько исторических этапов:

 

1.Доисторическая эпоха. В это время концентрация кислорода в атмосфере составляла около 36%.

2.150 лет назад О2 занимал 26% от общего воздушного состава.

3.В настоящее время концентрация кислорода в воздухе составляет чуть менее 21%.

Последующее развитие окружающего мира может привести к дальнейшему изменению состава воздуха. На ближайшее время маловероятно, что концентрация О2 может быть ниже 14%, так как это вызовет нарушение работы организма.

Изменение содержания кислорода в воздухе на потяжении нескольких веков

 

К чему приводит недостаток кислорода

Малое поступление чаще всего наблюдается в душном транспорте, плохо проветриваемом помещении или на высоте. Понижение уровня содержания кислорода в воздухе может вызвать негативное влияние на организм. Происходит истощение механизмов, наибольшему влиянию подвергается нервная система. Причин, по которым организм страдает от гипоксии, можно выделить несколько:

1.Кровяная нехватка. Вызывается при отравлении угарным газом. Подобная ситуация понижает кислородную составляющую крови. Это опасно тем, что кровь прекращает доставить кислород к гемоглобину.

2.Циркуляторная нехватка. Она возможна при диабете, сердечной недостаточности. В такой ситуации ухудшается или становится невозможным транспорт крови.

3.Гистотоксические факторы, влияющие на организм, могут вызвать потерю способности поглощать кислород. Возникает при отравлении ядами или из-за воздействия тяжелых металлов.

По ряду симптомов можно понять, что организму требуется О2. В первую очередь повышается частота дыхания. Также увеличивается частота сердечных сокращений. Эти защитные функции призваны поставить кислород в легкие и обеспечить им кровь и ткани.

Недостаток кислорода вызывает головные боли, повышенную сонливость, ухудшение концентрации. Единичные случаи не так страшны, их довольно просто подкорректировать. Для нормализации дыхательной недостаточности врач выписывает бронхорасширяющие лекарства и другие средства. Если же гипоксия принимает тяжелые формы, такие как потеря координации человека или даже коматозное состояние, то лечение усложняется.

Если обнаружены симптомы гипоксии, важно незамедлительно обратиться к доктору и не заниматься самолечением, так как применение того или иного лекарственного средства зависит от причин нарушения. Для легких случаев помогает лечение кислородными масками и подушками, кровяная гипоксия требует переливания крови, а корректировка циркулярных причин возможна только при операции на сердце или сосуды

Невероятное путешествие кислорода по нашему организму:

 Содержание кислорода:

 

 

 

Заключение

 

Кислород – важнейшая составляющая воздуха, без которой невозможно осуществление многих процессов на Земле. Воздушный состав менялся в течение десятков тысяч лет из-за эволюционных процессов, но в настоящее время количество кислорода в атмосфере достигло значения в 21%. Качество воздуха, которым дышит человек, влияет на его здоровье, поэтому необходимо следить за его чистотой в помещении и постараться сократить загрязнение окружающей среды.

 

Источник: https://uchim.guru/himiya/sode...

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 06/12/2018 (23:44)

 
Каждый день мы совершаем около 20 тысяч вдохов. Достаточно на 7–8 минут остановить поступление кислорода в кровь, чтобы в коре головного мозга произошли необратимые изменения. Воздух поддерживает множество биохимических реакций в нашем организме. И от его качества во многом зависит наше здоровье.
Опубликовано: 9 марта 2013 г.
 

 

 

текст: Татьяна Гавердовская

 

 

Каждый день мы совершаем около 20 тысяч вдохов. Достаточно на 7–8 минут остановить поступление кислорода в кровь, чтобы в коре головного мозга произошли необратимые изменения. Воздух поддерживает множество биохимических реакций в нашем организме. И от его качества во многом зависит наше здоровье.

 

 

 

Атмосферный воздух у поверхности Земли в норме состоит из азота (78,09%), кислорода (20,95%), углекислоты (0,03–0,04%). Остальные газы вместе занимают по объему менее 1%, к ним относятся аргон, ксенон, неон, гелий, водород, радон и другие. Однако выбросы промышленных предприятий и транспорта нарушают это соотношение компонентов. Только в Москве в воздух выбрасывается от 1 до 1,2 млн тонн вредных химических веществ в год, то есть 100–150 кг на каждого из 12 миллионов жителей Москвы. Стоит задуматься, чем мы дышим, и что может помочь нам противостоять этой «газовой атаке».

Кратчайший путь

Легкие человека имеют поверхность до 100 м2, что в 50 раз превышает площадь кожных покровов. В них воздух непосредственно контактирует с кровью, в которой растворяются почти все входящие в него вещества. Из легких, минуя детоксикационный орган – печень, они действуют на организм в 80–100 раз сильнее, чем через желудочно-кишечный тракт при проглатывании.

Воздух, которым мы дышим, загрязняют порядка 280 токсичных соединений. Это соли тяжелых металлов (Cu, Cd, Pb, Mn, Ni, Zn), оксиды азота и углерода, аммиак, сернистый газ и др. В безветренную погоду все эти вредные соединения оседают и создают у земли плотный слой – смог. Под влиянием ультрафиолетовых лучей в жаркий период вредоносные газовые смеси преобразуются в более вредные вещества – фотооксиданты. Ежедневно человек вдыхает до 20 тыс. л воздуха. И за месяц в крупном городе может набрать токсическую дозу. В результате снижается иммунитет, возникают респираторные и неврологические заболевания. Особенно страдают от этого дети.

 

Принимаем меры

1. Защитить организм от проникновения тяжелых металлов в клетки поможет чай из календулы, ромашки, облепихи и шиповника.

2. Для выведения токсических вещества успешно используются некоторые растения, например, кориандр (кинза). По мнению экспертов, необходимо съедать как минимум 5 г этого растения в сутки (примерно 1 ч. л.).

3. Способностью связывать и выводить тяжелые металлы также обладают чеснок, семена кунжута, женьшень и многие другие продукты растительного происхождения. Эффективен также яблочный сок, в котором много пектинов – природных адсорбентов.

Город без кислорода

Жители мегаполиса постоянно испытывают нехватку кислорода из-за промышленных выбросов и загрязнений. Так, при сжигании 1 кг угля или дров расходуется более 2 кг кислорода. Один автомобиль за 2 часа работы поглощает столько кислорода, сколько дерево выделяет за 2 года.

Концентрация кислорода в воздухе составляет зачастую всего 15–18%, тогда как норма – порядка 20%. На первый взгляд, это небольшая разница – всего-то 3–5%, но для нашего организма она довольно ощутима. Уровень кислорода в воздухе 10% и ниже смертелен для человека. К сожалению, достаточное количество кислорода в природных условиях есть лишь в городских парках (20,8%), загородных лесах (21,6%) и на берегах морей и океанов (21,9%). Ситуация усугубляется тем, что каждые 10 лет площадь легких уменьшается на 5%.

Кислород повышает умственную способность, устойчивость организма к стрессам, стимулирует согласованную работу внутренних органов, повышает иммунитет, способствует снижению веса, нормализуется сон. Ученые подсчитали, что если бы в атмосфере Земли было в 2 раза больше кислорода, то мы могли бы бежать сотни километров, не уставая.

Кислород составляет 90% массы молекулы воды. Организм же содержит 65–75% воды. Головной мозг составляет 2% от общей массы тела и потребляет 20% кислорода, поступающего в организм. Без кислорода клетки не растут и умирают.

 

Принимаем меры

1. Для адекватного насыщения организма кислородом необходимо ежедневно не менее одного часа гулять в лесу. В течение одного года обычное дерево вырабатывает объем кислорода, необходимый для семьи из 4 человек на протяжении такого же периода.

2. Чтобы восполнить дефицит кислорода в организме, врачи рекомендуют пить подсоленную и минеральную щелочную воду, молочнокислые напитки (обезжиренное молоко, молочную сыворотку), соки.

3. Помогают избавиться от гипоксии кислородные коктейли. По влиянию на организм небольшая порция коктейля равнозначна полноценной лесной прогулке.

4. Кислородотерапия – это методика лечения, основанная на дыхании газовой смесью с повышенной (по отношению к содержанию кислорода в воздухе) концентрацией кислорода.

 

 

По оценкам экспертов ВОЗ, городской житель проводит в помещении около 80% своего времени. Ученые обнаружили, что воздух в комнатах в 4–6 раз грязнее наружного и в 8–10 раз токсичнее. Это формальдегид и фенол из мебели, некоторых видов синтетических тканей, ковровых покрытий, вредные вещества из строительных материалов (например, карбомид из цемента может выделять аммиак), пыль, шерсть домашних животных и т. д. В то же время в городских помещениях кислорода значительно меньше, что приводит к возникновению у людей кислородной недостаточности (гипоксии).

Газовая плита также может негативно повлиять на атмосферу в доме. Воздух газифицированных зданий в сравнении с наружным воздухом содержит в 2,5 раза больше вредных окислов азота, в 50 раз больше серосодержащих веществ, фенола – на 30–40%, окислов углерода – на 50–60%.

Но главный бич помещений – углекислый газ, основным источником которого является человек. Мы выдыхаем от 18 до 25 л этого газа в час. Последние исследования зарубежных ученых показали, что углекислый газа негативно влияет на организм человека даже в низких концентрациях. В жилых помещениях углекислого газа не должно быть более 0,1%. В комнате при концентрации углекислого газа 3–4% человек задыхается, появляются головная боль, шум в ушах, замедляется пульс. Тем не менее в небольшом количестве (0,03–0,04%) углекислый газ необходим для поддержания физиологических процессов.

 

Принимаем меры

1. Очень важно, чтобы воздух в помещении был «легким», т. е. ионизированным. При снижении количества аэроионов кислород хуже усваивается эритроцитами крови, возможна гипоксия. В воздухе городов содержится всего 50–100 легких ионов в 1 см³, а тяжелых (незаряженных) – десятки тысяч. В горах самая высокая ионизация воздуха – 800–1000 в 1 см³ и более.

2. Согласно исследованию, проведенному космическим агентством США, некоторые домашние растения действуют как эффективные биофильтры. В борьбе с формальдегидами помогают хлорофитум, папоротник нефролепис. Ксилол и толуол, которые выделяются, например, лаками, нейтрализует фикус Бенджамина. С аммиачными соединениями может справиться азалия. Выделяют много кислорода и поглощают вредные вещества сансевьера, филодендрон, плющ, диффенбахия.

3. Не следует забывать про регулярное проветривание. Особенно это важно в спальне, где люди проводят треть своей жизни.

Опасности на дороге

Автотранспорт поставляет львиную долю загрязняющих воздух веществ: для Москвы – это порядка 93%, для Петербурга – 71%. В Москве числится почти 4 миллиона автомашин, и с каждым годом их количество растет. К 2015 году, как полагают специалисты, автопарк Москвы составит более 5 миллионов автомобилей. За месяц средний легковой автомобиль сжигает столько кислорода, сколько за год выделяет 1 га леса, при этом выбрасывает ежегодно примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и порядка 200 кг различных углеводородов.

Самую серьезную опасность для тех, кто часто пользуется автомобилями, представляет угарный газ. Он в 200 раз быстрее связывается с гемоглобином крови, чем кислород. Эксперименты, проведенные в США, показали, что из-за влияния угарного газа у людей, проводящих большое количество времени за рулем, нарушается реакция. При концентрации угарного газа 6 мг/м3 в течение 20 минут снижается цветовая и световая чувствительность глаз. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть.

 

Принимаем меры

1. Молочные ферменты и кислоты выводят продукты распада угарного газа. При нормальной переносимости в день можно выпивать до литра молока.

2. Для нейтрализации действия угарного газа рекомендуется есть как можно больше фруктов: зеленые яблоки, грейпфруты, а также мед и грецкие орехи.

 

Интересные факты 

Приятное с полезным

Немецкие ученые выяснили, что сексуальное возбуждение активизирует работу сердечно-сосудистой системы и увеличивает приток крови. В результате ткани лучше насыщаются кислородом и риск инфаркта или инсульта уменьшается на 50%.

Чем дышит метро

Ученые из Karolinska Institute в Швеции пришли к выводу, что от вдыхания микроскопических частиц угля, асфальта, железа и других загрязняющих элементов, находящихся в воздухе стокгольмского метрополитена, каждый год умирает более 5 тысяч шведов. Эти частицы оказывают на ДНК человека более сильное разрушительное воздействие, нежели частицы, содержащиеся в автомобильных выхлопах и образованные в результате сжигания древесного топлива.

Небо над Москвой

По данным наблюдений Росгидромета, в 2011 году степень загрязнения атмосферного воздуха в городах Московского региона оценивалась как: очень высокая – в Москве, высокая – в Серпухове, повышенная – в Воскресенске, Клину, Коломне, Мытищах, Подольске и Электростали, низкая – в Дзержинском, Щелково и Приокско-Террасном биосферном заповеднике.

Материал с сайта журнала "Здоровье": http://zdr.ru/articles/vozdux-chem-my-dyshimК

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 08/12/2018 (18:57)

У граждан РФ  есть право  на благоприятную среду обитания, в том числе и право на чистый  атмосферный воздух. Но, увы, нет механизма, как  этим правом воспользоваться! "Эталон" самого чистого воздуха создали в Беларуси

Как гражданин узнает о том, как его права нарушаются, как он сможет доказать, если анализ отклонений параметров не мониторится, и нет даже стандарта качества в РФ, на который могли бы опереться, т.е. это право простая декларация.

В отличие от Белоруссии. Россия этого не делает, во всяком случае, публичной открытой информации нет.

 

"Эталон" самого чистого воздуха в Беларуси

28.08.2009 обновлено | 28.08.2009 | Автор: interfax.by

Более 30 лет вся Беларусь сверяет воздух с так называемым "эталоном" чистого воздуха, который находится в Березинском биосферном заповеднике.

"Самый чистый воздух в Беларуси - это воздух в 80- километровой зоне вокруг станции фонового мониторинга воздуха "Березинский заповедник", - сообщил агентству "Интерфакс-Запад" начальник данной станции Анатолий Срыбный.

По его словам, "в нашем воздухе нулевое содержание загрязнений, по нему сверяют воздух во всей Беларуси". Ученый пояснил, что "чистота воздуха на станции обусловлена тем, что вокруг на десятки километров нет ни одного промышленного предприятия, а роза ветров такова, что воздушные потоки от самого близкого к станции предприятия доходят пару раз в год".

А.Срыбный также сообщил, что станция "Березинский заповедник" была создана в 1979 году, в это время по всему Советскому Союзу в биосферных заповедниках были созданы подобные региональные станции фонового мониторинга.

"Мы работаем в круглосуточном и непрерывном режиме, по нашим данным сверяют свои наблюдения во всех регионах республики", уточнил он.

Как сообщили агентству в министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды Беларуси, в настоящее время в республике функционирует более 60 станций мониторинга воздуха в 18 крупных промышленных центрах республики, в том числе 5 автоматических станций, измеряющих концентрации загрязняющих веществ в режиме реального времени.

Промышленными центрами, на которые приходится наибольшее количество выброшенных загрязняющих веществ, являются Новополоцк, Минск, Гомель, Гродно, уточнили в Минприроды.

Основными загрязняющими атмосферный воздух веществами являются оксид углерода, диоксид азота, сернистый ангидрид, углеводороды, сообщили ученые.
Читать полностью: https://www.interfax.by/article/50555

 

Опубликовано: 8 ИЮНЯ 2011

 

В Беларуси создали эталон экологического назначения.

Он позволяет с ювелирной точностью изобличать опасные загрязнители воздуха.

Во всем мире проблема чистого воздуха является одной из самых актуальных. Даже во льдах Антарктиды, находящейся за тысячи километров от цивилизации, ученые-экологи обнаруживают различные токсичные вещества современных производств. Что уж говорить про воздух промышленного города, который насыщен веществами техногенного происхождения. Сегодня никто не ставит под сомнение, что именно экологически опасные компоненты воздуха являются причиной заболеваний легочной, сердечно-сосудистой, иммунной систем человека. Негативное воздействие этих веществ в значительной степени испытывает окружающая среда, влияют они и на изменение климата. Поэтому воздух во всем мире является важнейшим объектом экологического контроля.

Глобальный контроль

Основные загрязняющие воздух вещества находятся на особом контроле Международной системы Глобального мониторинга окружающей среды, составной частью которой является Национальная система мониторинга Республики Беларусь. В списке загрязняющих веществ приоритетными являются диоксид углерода (углекислый газ), диоксид серы, оксид углерода, окислы азота, формальдегид, сероводород. Менее токсичен из этих веществ углекислый газ, хотя и он, накапливаясь в замкнутых объемах (канализационных колодцах, цистернах и т.д.) и вытесняя воздух, может вызвать удушающее воздействие. Экологический контроль углекислого газа в большей степени обусловлен принадлежностью к парниковым газам, создающим эффект перегревания окружающей среды. 
Главные поставщики углекислого газа — системы отопления, котельные, различные производства. Остальные загрязняющие вещества, например окислы азота, диоксид серы, сероводород, являются опасными токсичными химическими соединениями. Они поступают в атмосферу с выбросами металлургических, нефтеперерабатывающих, химических, текстильных, целлюлозно-бумажных предприятий, ТЭЦ, с выхлопными газами транспорта. На каждое из этих веществ установлены нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК). Даже небольшое увеличение их ПДК приводит к серьезным поражениям органов дыхания, представляя опасность для жизни.
Из существующих четырех классов опасности названные вещества имеют 2-й (высокоопасные) и 3-й (умеренно опасные). Поэтому контроль за выбросами опасных загрязнителей воздуха в рабочих зонах промышленных предприятий ведется постоянно. Кроме того, налажен круглосуточный мониторинг концентрации приоритетных загрязняющих веществ на улицах города.

Доверяй, но проверяй!

— Мониторинг, а соответственно контроль и своевременное регулирование качества воздуха, невозможны без точных и достоверных результатов измерений. Поэтому почти все средства измерений, участвующие в контроле воздушной среды, нужно поверять каждый год или раз в полгода, если иного не обозначено, — отметил начальник сектора поверочных и газовых смесей и эталонов Белорусского государственного института метрологии (БелГИМ) Александр Ключиц. — Поверяются эти приборы специальными смесями — стандартными образцами состава газа или газовых смесей с определенными точностными характеристиками, полученными от национальных эталонов. Стандартные образцы изготавливаются в БелГИМ в производственно-лабораторных условиях.
В течение почти десяти лет имеющиеся у нас национальные эталоны газовых компонентов обеспечивают метрологический контроль содержания в воздухе таких опасный выбросов, как углеводороды и оксид углерода (угарный газ). Стандартные образцы, производящиеся в БелГИМ, востребованы на предприятиях химической и нефтеперерабатывающей промышленности, где в первую очередь контролируется пожаро-взрывоопасная среда, а также в учреждениях здравоохранения, Минприроды, на автопредприятиях при контроле выбросов автотранспорта и предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в рабочей зоне.
— Благодаря созданию в БелГИМ нового Национального эталона единицы молярной доли атмосферных экологически опасных компонентов, метрологический контроль получили такие экологически опасные вещества, как окислы азота, диоксид серы, сероводород, диоксид углерода, — пояснил Александр Ключиц. — На прецизионном оборудовании национального эталона, отвечающего всем требованиям в области современной газоаналитики, осуществляется воспроизведение, хранение и передача концентрации этих веществ стандартным образцам, которые в свою очередь обеспечат при проведении поверок, калибровок и аттестации приборов, задействованных в экологическом контроле, точность измерений и связь с эталонными единицами. В БелГИМ осуществляется выпуск эталонных газовых смесей экологического назначения высшего уровня точности, а также производство стандартных образцов — рабочих эталонов.
Верхние диапазоны измерений молярной доли контролируемых экологически опасных веществ, воспроизводимых с помощью эталона,  составляют 0,5 процента, а нижняя граница — миллионные доли количества измеряемого вещества. Такие возможности эталонных материалов позволяют поверять самые современные приборы, участвующие в экологическом мониторинге окружающей среды, в санитарном контроле ПДК воздуха рабочей зоны на соответствие нормам безопасности, утвержденным Минздравом Республики Беларусь.

Гарантия достоверности

Государственные стандартные образцы для поверки и калибровки  средств измерений экологического назначения уже сегодня востребованы на предприятиях химической отрасли, а также природоохранными организациями страны. Ранее аналогичная продукция приобреталась в России, Украине, странах Западной Европы за значительные валютные средства.
По линии КООМЕТ (Евро-азиатское сотрудничество государственных метрологических учреждений) Национальный эталон единицы молярной доли атмосферных экологически опасных компонентов участвует в ключевых сличениях, где устанавливаются эквивалентность эталонов разных стран и прослеживаемость результатов измерений к высшим измерительным возможностям, признанным на международном уровне. Таким образом, прослеживаемые на международном уровне воспроизводимые эталонные измерения обеспечивают единство экологических измерений, которое и гарантирует достоверность получаемой экологической информации. Создание нового эталона экологического назначения — существенный вклад отечественной метрологии в оздоровление окружающей среды.

https://www.sb.by/articles/v-belarusi-sozdali-etalon-ekologicheskogo-naznacheniya.html

http://ria-stk.ru/news/keythemes.php?ELEMENT_ID=51127

 

РФ КонстультантПлюс: 

Федеральный закон от 30.03.1999 N 52-ФЗ (ред. от 03.08.2018) "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" (с изм. и доп., вступ. в силу с 21.10.2018)

Статья 8. Права граждан

Граждане имеют право:

на благоприятную среду обитания, факторы которой не оказывают вредного воздействия на человека;

получать в соответствии с законодательством Российской Федерации в органах государственной власти, органах местного самоуправления, органах, осуществляющих федеральный государственный санитарно-эпидемиологический надзор, и у юридических лиц информацию о санитарно-эпидемиологической обстановке, состоянии среды обитания, качестве и безопасности продукции производственно-технического назначения, пищевых продуктов, товаров для личных и бытовых нужд, потенциальной опасности для здоровья человека выполняемых работ и оказываемых услуг;

 

обращаться в органы, уполномоченные на осуществление федерального государственного санитарно-эпидемиологического надзора, в связи с нарушениями требований санитарного законодательства, создающими угрозу причинения вреда жизни, здоровью людей, вреда окружающей среде и угрозу санитарно-эпидемиологическому благополучию населения;

вносить в органы государственной власти, органы местного самоуправления, органы, осуществляющие федеральный государственный санитарно-эпидемиологический надзор, предложения об обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения;

на возмещение в полном объеме вреда, причиненного их здоровью или имуществу вследствие нарушения другими гражданами, индивидуальными предпринимателями и юридическими лицами санитарного законодательства, а также при осуществлении санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий, в порядке, установленном законодательством Российской Федерации.

 

Статья 20. Санитарно-эпидемиологические требования к атмосферному воздуху в городских и сельских поселениях, на территориях промышленных организаций, воздуху в рабочих зонах производственных помещений, жилых и других помещениях

 

1. Атмосферный воздух в городских и сельских поселениях, на территориях промышленных организаций, а также воздух в рабочих зонах производственных помещений, жилых и других помещениях (далее - места постоянного или временного пребывания человека) не должен оказывать вредное воздействие на человека.

2. Критерии безопасности и (или) безвредности для человека атмосферного воздуха в городских и сельских поселениях, на территориях промышленных организаций, воздуха в местах постоянного или временного пребывания человека, в том числе предельно допустимые концентрации (уровни) химических, биологических веществ и микроорганизмов в воздухе, устанавливаются санитарными правилами.

3. Нормативы предельно допустимых выбросов химических, биологических веществ и микроорганизмов в воздух, проекты санитарно-защитных зон утверждаются при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии указанных нормативов и проектов санитарным правилам.

4. Органы государственной власти Российской Федерации, органы государственной власти субъектов Российской Федерации, органы местного самоуправления, граждане, индивидуальные предприниматели, юридические лица в соответствии со своими полномочиями обязаны осуществлять меры по предотвращению и снижению загрязнения атмосферного воздуха в городских и сельских поселениях, воздуха в местах постоянного или временного пребывания человека, обеспечению соответствия атмосферного воздуха в городских и сельских поселениях, воздуха в местах постоянного или временного пребывания человека санитарным правилам.

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 10/12/2018 (21:18)

 

 В южнокитайском мегаполисе Гуанчжоу насчитывается свыше 10 тыс. электробусов. Здесь находится один из самых больших парков автобусов на новых источниках энергии среди китайских городов. Об этом заявил мэр города Гуанчжоу Вэнь Гохуэй на закрывшемся в субботу Глобальном форуме мэров.

Через три года по улицам Гуанчжоу будут курсировать 30 000 общественных транспортных средств, в том числе – такси и автобусы, работающих на новых источниках энергии. 

 

Гуанчжоу, 8 декабря /Синьхуа/ -- В южнокитайском мегаполисе Гуанчжоу насчитывается свыше 10 тыс. электробусов. Здесь находится один из самых больших парков автобусов на новых источниках энергии среди китайских городов. Об этом заявил мэр города Гуанчжоу Вэнь Гохуэй на закрывшемся в субботу Глобальном форуме мэров.

По его словам, электробусы являются энергосберегающим и более комфортным видом транспорта. Это эффективный способ снижения уровня загрязнения от городской транспортной системы.

Более того, для поддержания парка электробусов в административном центре провинции Гуандун есть более 4 тыс. зарядных станций, добавил он.

Как стало известно, в Гуанчжоу электробусы были введены в эксплуатацию в 2017 году. Согласно данным городского природоохранного ведомства, по сравнению с работающими на бензине транспортными средствами находящиеся в эксплуатации 10486 электробусов ежегодно сокращают выбросы оксида азота на 20 тыс. тонн.

Город принял несколько мер для поощрения использования транспортных средств на новых источниках энергии /NEV/, включая зеленое финансирование, вознаграждение за сокращение выбросов, субсидии для покупателей NEV и коммерческое развитие автовокзалов, отметил Вэнь Гохуэй.

Кроме автобусов, NEV будут использоваться в таких сферах, как такси, служебные автомобили, а также транспортные средства санитарных и почтовых служб, а также логистические компании.

Южнокитайский мегаполис ставит цель иметь примерно 200 тыс. NEV и почти 100 тыс. зарядных колонок к 2020 году.

 

 

К 2020 г. общественный транспорт Гуанчжоу заменят электробусы

 

31.05.2017 12:00

Пекин, 31 мая /ChinaPRO.ru/ – В городе Гуанчжоу, административном центре южно-китайской провинции Гуандун, началась замена работающих на бензине автобусов на новые экологичные машины. Планируется полностью заменить автобусы на электробусы к 2020 г.

 

 

Через три года по улицам Гуанчжоу будут курсировать 30 000 общественных транспортных средств, в том числе – такси и автобусы, работающих на новых источниках энергии. 

При этом власти города будут поощрять приобретение электрокаров в частную собственность. Как ожидается, такие автомобили подешевеют, как и их техобслуживание. К 2020 г. в Гуанчжоу будет насчитываться более 120 000 частных электрокаров. 

Предусматривается, что число парковочных мест с возможностью зарядки электромобилей в городе через три года должно достичь 30% от общего числа парковочных мест на стоянках у новых офисных зданий, торговых центров и ресторанов. Власти Гуанчжоу намерены установить 100 000 зарядных колонок к 2020 г.

http://www.chinapro.ru

 


Фотография пользователя
Автор комментария: Борис Алексеевич Сысоев
Дата публикации: 23/06/2019 (18:59)

 

 

 Автомобили и  вызванные ими проблемы со здоровьем в крупных городах ...

 

оследние годы XX века характеризовались небывалой динамичностью технического прогресса во всех областях науки и техники. Не осталось в стороне и автомобилестроение. Так, если в 1900 г. имелось всего 11 тыс. автомобилей, то ныне только ежегодный их выпуск составляет около 50 млн при производственных мощностях в 75 млн (табл. 1; чтобы не было недоразумений: при подсчете количества авто минусуется та их часть, которая пошла на слом). Перспективы развития столь распространенного вида транспорта таковы, что при 6-миллиардном населении планеты, когда уровень автомобилизации достиг в некоторых странах 550 - 750 машин на 1 тыс. жителей, их общее количество может превысить 4 млрд (табл. 2).

"ПЛАМЕННЫЙ МОТОР" 
С ЭЛЕКТРО-КОНДЕНСАТОРОМ, 
или что сбережет земной кислород

Таблица 1. Динамика роста автомобильного парка Земли
Год
1900
1914
1921
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Кол-во
автомоб,
млн.
0,011
1,826
10,927
46,057
70,388
126,000
230,000
362,000
550,000
700,000
Таблица 2. Число автомобилей на 1000 жителей в различных странах
Страна
США
Франция
Англия
Германия
Япония
Россия
Китай
Индия
Страны Африки
Число атомобилей на 1000 жителей, шт.
750
550
500
490
380
90
8
5
1
Рис 1. Зависимость состава отработавших газов двигателя с искровым зажиганием от содержания кислорода в воздухе

И такой процесс невозможно ни затормозить, ни остановить, поскольку он обеспечивает ряд удобств, ускоряет развитие экономики, облегчает перевозки людей и грузов. Однако это сопровождается и небывалым загрязнением окружающей среды и, особенно, атмосферы городов. Впервые сигналы о вредности выхлопных газов поступили из Калифорнии, где стали наблюдаться явления смога и разное ухудшение здоровья людей из-за них. И лишь в 1959 г там появились первые юридические документы, ограничивающие допустимую концентрацию вредных компонентов в отработавших газах автомобилей, а начиная с 1969 г., и в Европе стали вводить законы, касающиеся токсичности выхлопов. Они заставили производителей автомашин внести существенные изменения в конструкцию двигателей, после чего уровень токсичных компонентов снизился примерно на 70%. Но несмотря на это, выхлопы огромного количества машин продолжают оставаться опасными для обитателей больших городов.

Таблица 3. Состав
атмосферы
Газ
Содерж., %
Азот
Кислород
Углекислый
газ
Аргон
Прочие газы
76,080
20,940 
0,031

0,930
0,010 

 

Итак, законодатели разрабатывают нормативы, производители тратят немалые средства на их достижение - но уже с меньшим успехом. Несомненно, по мере появления новых законов будет возрастать стоимость разработки и изготовления двигателей, их дополнительного оборудования и обслуживания. К тому же все эти расходы ложатся на плечи потребителей в виде увеличения цен на автомобили или принудительной установки на них какого-то дорогого и бесполезного нейтрализатора. Кстати, похожие планы намечены на 2000 г. у правительства Москвы.

А между тем, многочисленные эксперименты, проведенные в Лаборатории перспективных разработок МГТУ-МАМИ, показали, что загрязнение атмосферы и ухудшение здоровья горожан происходят не столько из-за выброса вредных веществ, сколько из-за громадного потребления кислорода двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и резкого снижения его доли в зоне дыхания людей. Так, для сгорания 1 кг бензина требуется около 300 л и кислорода, и за час работы мотор средней легковушки поглощает столько кислорода, сколько нужно человеку для дыхания в течение месяца. Общеизвестно, что кислорода, потребного легким, в незагрязненном воздухе чуть больше 20% (табл. 3). В выхлопных газах его ничтожно мало, зато взамен его выделяются углекислый газ и окись углерода (табл. 4). При дальнейшей работе двигателя в окружающем его пространстве содержание кислорода с каждым оборотом снижается, а токсичных компонентов - возрастает.

Таблица 4. Состав выхлопных газов двигателейвнутреннего сгорания
Компоненты
Карбюраторные
двигатели, %
Дизельные
двигатели, %
Азот
74 - 77
76 - 78
Кислород
0,3 - 5
2 - 8
Двуокись углерода
5 - 12
1 - 10
Окись углерода
1 - 10
0,01 - 0,5
Пары воды
3 - 5,5
0,5 - 4
Окислы азота
0 - 0,8
0,001 - 0,4
Углеводороды
0,2 - 3
0,01 - 0,1
Альдегиды
0 - 0,2
0 - 0,002

 

При наличии на улицах большого количества автомашин и, тем паче, «пробок», такой процесс носит лавинообразный характер. Учитывая, что выхлоп и забор воздуха идет примерно «на одной горизонтали», да еще если нет ветерка, - происходит искусственное обогащение смеси или снижение коэффициента наполнения из-за изменения стехиометрического состава воздуха в цилиндрах ДВС. Это приводит к ухудшению условий сгорания топлива и увеличению в выхлопных газах окиси углерода и углеводородов (рис. 1). При подобных обстоятельствах двигатель должен заглохнуть - что не случается только из-за ветра и естественного перемешивания воздушной массы. При полном же штиле описанная ситуация вполне реальна, ведь при снижении доли кислорода в атмосфере до 15% гаснет свеча и не загорается спичка.

Таблица 5. Влияние содержания кислорода на состояние здоровья человека
Парциальное давление кислорода в воздухе, мм рт. ст. (Н/м2) Объемный процент кислорода Симптомы
160(21331,5)
20,94
Нормальное состояние
140(18665,1)
18,32
Первые признаки кислородной недостаточности
110(14665,1)
14,39
Первые признаки гипоксии. При длительном вдыхонии наступает смерть
60(7999,3)
7,85
Опасно для жизни. Смерть

 

А что происходит с человеком, если он оказывается вблизи транспортного потока? Многочисленные медицинские эксперименты показали, что при длительном вдыхании воздуха с содержанием кислорода менее 15% наступает смерть (табл. 5). Если учесть, что одновременно в воздухе нарастает концентрация углекислого газа, окиси углерода и азота, то становятся совершенно излишними рассуждения о более чем 200 токсичных компонентах в выхлопных газах автомашин... Из медицинских исследований известно, что содержание в атмосфере 14-15% нетоксичного углекислого газа приводит к смерти из-за асфиксии дыхательных путей, а присутствие в ней 93% тоже нетоксичного азота вызывает атоксемию и тот же исход.

Именно такое произошло в Лондоне в 1952 г., когда, при полном отсутствии ветра в течение нескольких дней, возникший от выхлопных газов смог унес жизни 4 тыс. человек, а еще у 1 тыс. появились симптомы острой кислородной недостаточности. Когда-то писатель-фантаст Герберт Уэллс мечтал о городах с крытыми улицами. После изобретения автомобиля это превратилось в утопию... Каков бы ни был состав выхлопных газов, основная вредность ДВС происходит от сжигания кислорода атмосферы и снижения его доли в зоне дыхания людей, расположенной на том же уровне, что и система силовых установок автомобилей. В довершение всего напомним, что находящийся там же углекислый газ имеет удельный вес 1,97 кг/м2, что почти в полтора раза больше этого показателя воздуха (1,29 кг/м2), и скапливается вблизи земли.

Таким образом, снижение доли кислорода - там, где мы обитаем, - вызывается работой ДВС, независимо от того, какое топливо они потребляют - бензин, газ, спирт и даже чистый водород! В то же время, как считают многие зарубежные ученые, кислород и природные циклы его репродукции находятся под угрозой. Так, по данным 1973 г., сжигалось 23% этого газа, производимого всей наземной флорой, а в 1993 г. - уже 90%, не только за счет роста автомобильного парка, интенсификации человеческой деятельности, но и из-за сокращения площади зеленых насаждений. Ведь автомобиль сжигает за месяц то, что 1 га леса выделил в атмосферу. При таком положении дел кислородная проблема возникнет даже раньше, чем топливная.

Таблица 6. Время работы двигателей на отдельных режимах в городах
Место исследования Холостой ход, % Разгон, % Установившееся движение, % Замедление, %
Москва
22
37
12
29
Токио
44
24
15
17
Варшава
27
36
14
23
Тегеран
38
22
26
14
Париж
35
22
29
14
Нью-Йорк
15
37
16
32
Таблица 7. Эффективность использования комбинированных силовых установок на различных транспортных средствах
  Циклы
Магистральные
Городские
Легковые/Грузовые Легковые/Грузовые/Автобусы
Отношение максимальной мощности ДВС к средней
1,9/2,5
6,0/7,5/8,4

 

Хуже того, некоторые специалисты полагают, что еще раньше появится другая проблема - потепление климата, опять-таки связанная с развитием автомобильного транспорта. Атмосфера содержит 2,3 х 10^12 т углекислого газа, а сжигаемое топливо ежегодно вносит в нее еще 1х10'° т. Если его количество увеличится на пятую часть и достигнет 0,0379%, следует ожидать заметного повышения температуры на планете, которое и сейчас составляет 1° в год. Это приведет к таянию льдов на полюсах уже через 20 - 25 лет, постепенному подъему уровня Мирового океана примерно на 70 м и затоплению многих стран.

Где же выход? В ограничении выпуска автомашин и переходе на электромобили? Остановить шествие по планете первых невозможно, использование вторых экономически невыгодно и просто немыслимо без источников энергии, способных конкурировать с бензином, - сжигание его литра позволяет получить 40 МДж энергии, а тот же объем аккумуляторов - в 100 раз меньше. Выход, на ближайшие 30 - 50 лет, - в энергосбережении. Современный автомобиль с мощным двигателем крайне неэкономично расходует свои «лошадки», а следовательно, и топливо. Между тем, по последним данным, известные запасы нефти в мире составляют около 270 млрд т, а в 1999 г. ее добыли 7,5 млрд т, то есть, по мнению авторов «Римского отчета», при нынешнем уровне потребления ее запасов хватит всего на 35 лет.

В то же время плотная загрузка городских магистралей и частые остановки приводят к тому, что продолжительность движения автомашин с установившейся скоростью не превышает 30%, а протяженность участков разгона и замедления составляет 30- 80% общего пути, пройденного машиной (табл. 6). Что же касается городских автобусов и такси, то здесь дела обстоят еще хуже, они почти всегда то разгоняются, то тормозят (рис. 2). Единственным решением проблемы является переход к комбинированным силовым установкам. Для поездки на автомобиле по городу большая мощность не нужна, а пиковые нагрузки при разгоне можно компенсировать использованием накопителя энергии в виде электрических конденсаторов, аккумулирующих энергию при замедлении, торможении и на холостом ходу на остановках.

Таблица 8. Удельная мощность, отдаваемая различными накопителями
Вид накопителя Мощность, Вт/г
Тепловой
0,1
Резина
0,8
Аккумуляторы химические
0,0-1,5
Сжатый газ
10
Маховики
10
Индуктивность
102
Бензин
103
Взрывчатые вещества
103
Электрические конденсаторы
105
Ядерный распад
1012
Термоядерный распад
1013

 

Известно, что при рекуперации энергии торможения до 50% ее можно вернуть в конденсаторы. В Лаборатории перспективных разработок МГТУ-МАМИ были проведены эксперименты и расчеты (табл. 7), показавшие эффективность комбинированных установок на автомобилях разного назначения. Анализ результатов показывает, что, например, на автобусе мощность двигателя ничто не мешает уменьшить в 8,4 раза, на грузовом и легковом автомобилях - соответственно в 7,5 и 6 раз без ущерба для их динамических качеств. И даже на магистральных циклах мощность ДВС грузовика при использовании накопителя можно сократить в 2,5 раза. Словом, применение таких установок на автотранспорте сократит общую установленную мощность двигателей, что повлечет пропорциональное снижение расхода топлива, кислорода и оздоровление воздуха в городах. Всеобщий же переход на подобный транспорт позволит не только остановить разрушительное наступление автомобиля на экологию, но и вернуться к относительно благополучной ситуации, существовавшей примерно в 1959 г.

Схема комбинированной установки проста (рис. 3): ДВС небольшой мощности, работающий, кстати, в неизменном режиме, например, минимальной токсичности, вращает генератор, который питает тяговый электромотор. Излишки энергии, вырабатываемой генератором при разных режимах движения, а также энергия рекуперации, поступают в емкостный накопитель и затем, по мере надобности, расходуются при разгонах или за тяжных подъемах. Идея таких силовых установок, конечно, не нова, но предложение дополнить их емкостным накопителем принадлежит научным сотрудникам Лаборатории. Они первыми проанализировали все известные в мире накопители энергии по всем параметрам и установили, что емкостные по простоте использования (нет вращающихся частей), безопасности (нет сосудов под высоким давлением) и, самое главное, по отдаваемой мощности в единицу времени не имеют себе равных (табл. 8).Используя их, специалисты Лаборатории впервые в мире изготовили одноместный автомобиль с комбинированной силовой установкой, информация о котором обошла все научно-технические журналы мира.

Рис. 2. Схема типовых циклов движения городского автобуса. Цифрами обозначены: 1 - разгон, замедление, торможение; 2 - разгон, установившееся движение, замвдление, торможение.

 

Новая концепция подхода к вопросу о токсичности ДВС позволяет сделать важные выводы-рекомендации относительно дальнейшей автомобилизации. Прежде всего, необходимо признать: классический автомобиль прошел пик своего развития; если не предпринять радикальных мер, он, сжигая атмосферный кислород, погубит планету; дальнейшее совершенствование ДВС для снижения его токсичности до уровня существующих и будущих норм невозможно без увеличения стоимости производства, дополнительного оборудования и эксплуатационных затрат. Настало время разумного компромисса между санитарными нормами и техническими возможностями. Ныне достигнутый компромисс снимет только противоречий между производителями машин и законодателями, а экологическая ситуация продолжит катастрофически ухудшаться.

При огромной численности автомашин в мире и чудовищном уничтожении ими кислорода атмосферы (1 х 10'° т в год) совершенно неважно, на каком топливе работают их двигатели, поскольку расход кислорода приблизительно одинаков. И в такой ситуации становятся бессмысленными всевозможные катализаторы, дожигатели, присадки к топливу и прочие паллиативные меры. Бесперспективными будут и попытки оснащать автомобили двигателями других конструкций - Ванкеля, Стирлинга, газотурбинными и т.п. Абсурдным, с точки зрения экономики, станет переход на электромобили, пока не появится источник энергии, способный конкурировать с бензином по энергоемкости.

Рис. 3. Блок-схема комбинированной энергоустановки автомобиля.

 

Настало время для правительств всех стран всерьез задуматься: стоит ли ограничивать токсичные выбросы ДВС, не лучше ли ввести налог на расходуемый ими кислород, что напрямую связано с их мощностью? Ведь платим же мы за землю, воду, лес, рыбу, являющиеся природными богатствами... Кислород может оставаться бесплатным лишь для дыхания. Единственным развитием проблемы автомобиля остается применение комбинированных энергоустановок с использованием емкостных накопителей энергии.

Более дальней перспективой может стать использование ДВС или топливных элементов, работающих на кислороде и водороде, но полученных не из воздуха, а из воды, - ее запасы на планете составляют 1,5 млрд куб. км, то есть по количеству содержащегося в ней кислорода она равноценна атмосфере (1,5 х 10^5 т). Причем сама вода не будет расходоваться при их работе, ибо при сгорании водорода она же и останется в выхлопе. И тогда не придется лимитировать мощность двигателей и платить за кислород... К сожалению, пока способы разложения воды весьма энергоемки, и для получения 2 куб. м водорода и 1 куб. м кислорода, что приблизительно равноценно 1 л бензина, нужно израсходовать 14-15 кВтч электроэнергии - в 5 - 6 раз больше, чем можно получить, собственно, от двигателя в виде механической энергии. 
 

Вячеслав ХОРТОВ, руководитель 
Лаборатории перспективных разработок 
Московского государственного 
технического университета (б. Московский 
автомеханический институт)
 
 

 



Image CAPTCHA

Логотип

ИнфоНарод.РФ

Информационный портал для городских сообществ!

Предложить публикацию

@

Модераторы содержания канала: Чижиков Роман Сергеевич; Бертенёва Ирина Константиновна; Роман Горлов;
Дата создания: 15.03.2014 (14:39)