科羅那多大學的海洋科學教授克裡斯·科納斯克司(Kris Karnauskas)開始帶著一臺口袋大小的二氧化碳探測器在校園裡走動。他這麼做不是為了測量大氣中的碳汙染含量——他對房間裡的二氧化碳含量更感興趣。
他說:「我在家也這樣做,只是覺得有趣,一整夜過後,二氧化碳濃度會馬上超過百萬分之一千。」他補充說道,甚至在這裡——他指向莫斯康會展中心(The Moscone Convention Center)的地下室,那兒相當於一個街區大小,裡面擠滿了上千名來參加大型周年科學會議的地球科學家——那裡的二氧化碳濃度可能會超出百萬分之五百。
他關注室內的二氧化碳濃度——但理由並不尋常。科納斯克司擔心室內的二氧化碳水平變得太高了,以至於它們開始影響人類的認知。換句話說:二氧化碳,這一同樣造成地球變暖的無色無味氣體,可能會讓我們變笨。
一夜密閉,室內外二氧化碳相差3倍
我們每分每秒的呼吸,都在產生二氧化碳,那麼到底多少人在密閉的環境中,會令CO 的含量迅速超標?
有專家曾做出過計算,那就是一個人每天夜裡按10h計算,要排出200-300L二氧化碳,如果是在密閉的環境中,一夜之後室內的二氧化碳是室外的3-7倍,若是多人房間則更為嚴重,加之室內通風不良,那麼含量會更多,在室內二氧化碳含量增加的同時,室內細菌也會更容易滋生。
實際上,由於通風系統不能完美地運作,很多室內空間的二氧化碳水平比大氣中的二氧化碳水平要高很多。另外,一些室內空間,例如辦公室、醫院和學校,擠滿了很多呼吸著的人們,他們自身也排放出二氧化碳。科納斯克司說:「我們自己每個人都是小小的二氧化碳製造機。」
他說,「設想一個坐滿了20個正在呼吸的中年人的會議室。那裡的二氧化碳濃度很輕易就能超出百萬分之一千。」
這引出了他和他的同事們所討論的最後部分:大氣中的二氧化碳濃度持續上升的同時,室內的二氧化碳濃度也一樣會升高。他們預測,以最壞的情況估計,在擁擠的房間內,二氧化碳濃度不可能通過通風降低到百萬分之一千三百以下。這可能誘發一些真正的認知能力損傷。2016年,哈佛和雪城大學的研究人員發現,室內二氧化碳濃度達到百萬分之九百四十五時,人類的認知功能將下降15%;而當室內二氧化碳濃度達到百萬分之一千四百,人類的認知功能將被摧毀到只剩下原來的50%。
如果碳排放量非常高,「我們的複雜決策功能可能會在世紀末前差不多下降到一半。」科納斯克司說。
他和他的同事承認說這只是粗略估算的結果。「還有很多工作要做,」他告訴我。我不由得想到:「這是真的嗎?為什麼我之前從來沒聽過?二氧化碳汙染不止導致全球變暖,還真的讓我們變笨?」
「我會說,它可能,但並不必然導致這一結果。」艾略特·高爾(Elliott Gall)*告訴我。他是波蘭大學的工程系教授,研究室內空氣品質。2015年,一些關於二氧化碳與認知的早期研究出來之後,他寫了一篇論文,推測道,如果公司在辦公室的探測系統中安裝二氧化碳過濾器,他們的工作效率將會得到提高。
既然二氧化碳不會使人變笨,那降低的是哪種認知能力?
「自從那以後,我們學到了更多,但我們知道的仍很少,」他說,過去幾年裡有一系列的相關研究。但他們所發現的結果是不一致的。
比如說,在一項2016年的研究中,丹麥的科學家讓室內二氧化碳水平達到了百萬分之三千——這超出如今的室外濃度的七倍——發現他們的25位受試者並沒有出現認知損害或健康問題。只有在科學家往同樣的空氣中注入其它人體釋放的、微量的有機化合物時,受試者才會開始感到難受,報告說:「頭痛、疲憊、嗜睡,以及思維模糊。」受試者也花了更長的時間來解決數學問題。這同一實驗室在他們的另一項研究中發現,當室內的純二氧化碳濃度上升至每百萬5000份時,至少在大學生身上,仍只是造成了很小的不適。
2019年9月,一些發起這一議題的科學家——包括上文提及的那些丹麥實驗室的人員——回顧了自從2012年以來的所有這一話題的10項研究。在中等的認知測試上,他們發現證據模稜兩可:有時,更高濃度的二氧化碳似乎降低了能力,有時它又不造成影響。但更令人擔憂的是,他們注意到「可靠的,但仍不一致的證據」。在中等濃度的情況下,人類的表現會在特殊的有挑戰性的問題上有所下降。例如,二氧化碳濃度為百萬分之一千二百時,飛行器上飛行員的表現開始下降。「表現降低背後的機制仍是未知的」,他們補充道。
換句話說,證據顯示室內的二氧化碳水平可能阻礙的,只是最複雜的和最具挑戰性的人類認知任務。當前我們仍不知道為什麼會如此
而根據過去的研究,相對較高的CO2含量水平一般都出現在人口密度大空間狹小的住房或人群聚集、通風不良的公共場所,如學生自習室、圖書閱覽室、辦公室、會議場等。
我們如何了解室內二氧化碳的濃度變化呢?
室內二氧化碳變送器起到實時監測的目的,它將數據傳送環境監控主機,通過小主機將數據上傳至雲平臺,用戶通過登錄建大仁科雲平臺查看辦公室內的二氧化碳濃度變化。
環境監控主機具有數據顯示、數據存儲、超限脫機報警的功能:主機帶有大尺寸液晶顯示屏,實時顯示CO2濃度的最新數據;它內置高容量存儲器,自動接收存儲數據,最多可存52萬條;若室內CO2濃度超限,一方面主機屏幕輪顯超限信息,另一方面主機會給管理人員發送告警簡訊,提醒濃度超限。此外,小主機帶有1路繼電器觸點輸出,能夠智能調節室內的二氧化碳濃度,方便用戶管理。
雲平臺具有顯示、存儲、分析數據的功能,它以數字的形式將二氧化碳的實時濃度在平臺顯示;自動存儲監控主機上傳的數據;能夠對歷史數據加以分析,通過曲線的形式展示某一階段時間內的二氧化碳濃度變化,方便用戶查看。
此外,雲平臺還具有超限報警的功能。管理者可先設置好二氧化碳濃度的上限值,若數值到達或超過這個限制,平臺會第一時間做出反應,如數值字體迅速變為紅色,同時給管理人員發超限告警簡訊,超限告警郵件等。
目前,建大仁科二氧化碳傳感器按輸出類型有485型、模擬量型及433無線型三種,按監測要素有單二氧化碳傳感器和二氧化碳溫溼度傳感器兩種,均採用10~30V直流供電,外殼防護等級高,能適應現場各種惡劣條件,還可廣泛應用於農業大棚,花卉培養、食用菌種植等需要CO2監測的場所。
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