Dla nikogo nie jest chyba tajemnicą, że w niewietrzonych pomieszczeniach – na przykład na sali wykładowej albo w szkolnej klasie – czujemy się „przymuleni” i śpiący. W takich warunkach ciężko jest się nam skoncentrować, jasno myśleć czy rozwiązywać trudniejsze problemy i zadania.
Wszystko przez dwutlenek węgla (CO2), którego stężenie w miejscach o słabej wentylacji bywa znacznie wyższe niż w powietrzu atmosferycznym.
W zamkniętych pomieszczeniach źródłem dwutlenku węgla jesteśmy my sami – wydychane przez nas powietrze zawiera ok. 4% tego gazu. Przebywanie przez parę godzin w takiej „dusznej” atmosferze wielkiej krzywdy raczej nam nie zrobi – do tego potrzeba znacznie większych stężeń CO2. Ale niestety upośledza bodaj najbardziej subtelny aspekt naszego funkcjonowania: sprawność intelektualną.
W artykule „Homo sapiens w świecie wysokich stężeń CO2” Marcin Popkiewicz pisał:
Za próg bezpieczeństwa podczas ośmiogodzinnego dnia pracy przyjmuje się stężenie CO2 równe 5000 ppm (cząsteczek CO2 na milion cząsteczek powietrza, 5000 ppm=0,5%). Jest to jednak próg bezpieczeństwa, a nie komfortu i wpływu na zdrowie.
Negatywny wpływ oddychania powietrzem o zwiększonej zawartości CO2 odczujemy bowiem już przy znacznie niższych stężeniach:
Narzekania na jakość powietrza z reguły pojawiają się w sytuacji w której stężenie CO2 przekracza 600-800 ppm, a nasilają powyżej 1000 ppm. Według różnych standardów międzynarodowych zalecane stężenie CO2 dla bardzo dobrej jakości powietrza to poniżej 600 ppm, dla dobrej jakości powietrza jest rzędu 600-1000 ppm, a akceptowalne 1000-1400 ppm (…), przy czym stężenie CO2 przekraczające 1000 ppm często interpretuje się (np. OSHA) jako powód konieczności poprawy wentylacji w budynku.
A może ktoś dokładniej zbadał, jak wpływa oddychanie powietrzem o podwyższonej zawartości CO2 na funkcjonowanie naszego mózgu? Tak. Na przykład w 2013 zrobili to naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Informacje na temat tego badania znajdziecie Państwo w cytowanym tekście Marcina Popkiewicza.
Nie ma jednak potrzeby przekopywania się przez oryginalny artykuł – jeden obraz powie nam więcej niż tysiąc słów:
Czyli w powietrzu, którym oddychamy dłużej niż parę godzin, stężenie dwutlenku węgla nie powinno w żadnym wypadku przekraczać 600 ppm! Te wyniki nie powinny nas specjalnie dziwić. Jak zauważa Popkiewicz:
Wyewoluowaliśmy w klimacie, w którym stężenie CO2 w atmosferze od czasów Australopiteków wahało się w przedziale 180-300 ppm.
I tu dochodzimy do sedna. Do tej pory mowa była o powietrzu wewnątrz budynków, w niewietrzonych pomieszczeniach. A co jeśli powietrze atmosferyczne – to na zewnątrz budynków – będzie zawierało 600 ppm CO2 lub więcej?
Czy to w ogóle możliwe? Niestety, jak najbardziej! A czy jesteśmy daleko od takiej sytuacji?
Niedawno przekroczyliśmy po raz pierwszy stężenie tła CO2 wynoszące 415 ppm, a chwilowo mamy ok. 411 ppm [1]. (Uzupełnienie: w maju 2020 roku po raz pierwszy w historii ludzkości stężenie tła CO2 przekroczyło 418 ppm.)
Jednak do 600 ppm na szczęście jeszcze trochę nam zostało, więc może nie ma się czym za bardzo przejmować już dziś? Niestety, jest się czym przejmować.
Przede wszystkim, jak dobrze widać na wykresie pokazanym powyżej,
Stężenie CO2 w atmosferze szybko rośnie
Jak szybko? 400 ppm po raz pierwszy przekroczyliśmy raptem … 6 lat temu. Czyli w ciągu ostatnich 6 lat „zrobiliśmy” aż 15 ppm!
Jest nawet jeszcze gorzej: stężenie CO2 rośnie coraz szybciej. A to dlatego, że nasze emisje nie spadają, a przez ostatnie dwa lata wręcz rosną!
(Stałe emisje to stały wzrost stężenia CO2. By stężenie CO2 w ogóle nie rosło, jego emisje netto musiały by wynosić zero -nic nie dokładamy do atmosfery, albo dokładamy tyle samo, co usuwamy, to i stężenie utrzymuje się na stałym poziomie [2].)
W dodatku większość dnia spędzamy zazwyczaj nie na zewnątrz, a wewnątrz budynków. Im wyższe będzie stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, tym oczywiście mniej efektywne stanie się wietrzenie pomieszczeń. I coraz więcej wysiłku (czasu, energii) będzie wymagało uzyskanie w miarę choćby przyzwoitej jakość powietrza w budynkach [3].
No i nie można też wykluczyć, że negatywny wpływ oddychania powietrzem o podwyższonej zawartości CO2 na sprawność intelektualną występuje już przy stężeniach niższych niż 600 ppm. Przynajmniej u szczególnie wrażliwych osób.
Jest jeszcze jeden problem. Te 411 czy 415 ppm CO2 to jest stężenie tła, mierzone na szczycie Mauna Loa, na samym środku Oceanu Spokojnego. Czyli z dala od wszelkich antropogenicznych źródeł emisji dwutlenku węgla.
Miejska „czapa” CO2
Ale w miastach, gdzie jest wiele źródeł dwutlenku węgla– piece na węgiel, drewno czy gaz, pojazdy spalinowe i zakłady przemysłowe, stężenia tego gazu mogą być (i zwykle są!) wyższe niż na Mauna Loa. To, o ile wyższe, zależy i od wielkości lokalnej emisji CO2 i od warunków meteorologicznych. Ale możemy przyjąć, że są wyższe o kilkadziesiąt ppm. A w niektórych miejscach i porach dnia jeszcze więcej.
Pokazały to na przykład badania prowadzone przez 14 dni w styczniu 2000 roku w Phoenix (Arizona, USA). Były to tzw. badania transektowe, w których jeździ się z urządzeniami pomiarowymi daną trasą przez kolejne dni i mierzy stężenia – tu akurat dwutlenku węgla [4].
W zależności od wybranej trasy (transektu), punktu na trasie i pory dnia (rano lub po południu) średnie stężenie CO2 z okresu prowadzenia pomiarów wahało się między 400 a ponad 500 ppm. Jednak najwyższe zanotowane chwilowe stężenie CO2 w centrum Phoenix sięgało 650 ppm! Wyższe stężenia zanotowano w dni robocze niż w weekendy – miało to oczywiście związek z natężeniem ruchu samochodowego.
Co ważne – kiedy prowadzono te badania, stężenie CO2 tła (z dala od miasta) było szacowane na ok. 369 ppm, a nie jak dziś ponad 411 ppm. A było to niecałe 20 lat temu!
Inne badania z USA (Salt Lake Valley, Utah) prowadzą do podobnych wniosków. Stężenia CO2 są tam wyższe w zimie niż w lecie, a to oczywiście przede wszystkim w związku z ogrzewaniem budynków – klimat Salt Lake Valley jest chłodniejszy niż klimat Phoenix.
Można domyślać się że podobnie wygląda sytuacja także w naszym kraju. Tak jak w USA, do wzrostu stężeń dwutlenku węgla przyczynia się zarówno ogrzewanie (zwłaszcza w przypadku zimowych epizodów smogowych, kiedy mamy do czynienia z inwersją i brakiem wiatru), jak i motoryzacja.
To zjawisko miejskiej „czapy” CO2 (ang. urban CO2 dome), czyli lokalnie podwyższone stężenie dwutlenku węgla (w stosunku do globalnego tła) jest trochę podobne, czy raczej: analogiczne do zjawiska miejskiej wyspa ciepła, jednak mniej się o nim mówi. A to pewnie dlatego, że tylko w nielicznych miastach (niemiecki Heidelberg czy Pasadena w Kalifornii) od dłuższego czasu mierzy się stężenia CO2. Rozwój sieci monitoringu CO2 to dopiero sprawa ostatnich lat [5].
Przyszłość rysuje się w barwach ciemnych…
Przekroczenie 500-600 ppm CO2 w atmosferze będzie mieć zauważalne, negatywne skutki dla funkcjonowania naszego układu nerwowego. A to jak widać wcale nie jest tak odległa perspektywa [6]. Przynajmniej jeśli ludzkość dalej będzie postępowała jak do tej pory, co roku emitując do atmosfery kilkadziesiąt miliardów ton dwutlenku węgla.
Z tego co zostało powiedziane do tej pory widać też zresztą, że rosnące stężenie dwutlenku węgla w atmosferze, dodatkowo podwyższone przez lokalne źródła emisji CO2 (szczególnie przy niesprzyjających warunkach meteo) może mieć negatywny wpływ na nasze samopoczucie już bardzo niedługo, może nawet już dziś. Choćby ze względu na pogorszenie jakości powietrza w budynkach.
… niczym w wyjątkowo ponurej dystopii
Jest chyba jasne, że wraz z coraz wyższymi stężeniami dwutlenku węgla coraz trudniejsza i mniej efektywna będzie edukacja, i to na wszystkich szczeblach. Oczywiście, można sobie wyobrazić że w budynkach szkół i wyższych uczelni powietrze będzie uzdatniane – dwutlenek węgla będzie z niego usuwany metodami chemicznymi. Takie rozwiązanie można też oczywiście stosować w budynkach mieszkalnych.
Przypomina to jednak trochę życie na obcej, niezbyt przyjaznej planecie, prawda? No i też zapewne nie każdą rodzinę, nie każdą instytucję i nie każdą społeczność będzie na takie urządzenia do oczyszczania powietrza stać.
Jak zwraca uwagę Popkiewicz, nieuchronnie doprowadzi to do rozwarstwienia, podziału ludzkości na tych (stosunkowo nielicznych?), którzy będą mieli dostęp do urządzeń oczyszczających powietrze z dwutlenku węgla, i na resztę (ogromna większość?), którzy takiej możliwości będą pozbawieni. Ci pierwsi będą mieli szansę na to, by jasno i twórczo myśleć (oczywiście po spełnieniu innych koniecznych do tego warunków). Ci drudzy – na pewno nie.
Co w oczywisty sposób będzie miało fatalne następstwa nie tylko dla edukacji, ale też na przykład dla ustroju społecznego i organizacji przyszłych społeczeństw. Demokracja w takich warunkach nie będzie miała chyba wielkich szans ani wielkiego sensu – wyborcy w jeszcze mniejszym stopniu niż dziś kierowali by się racjonalnymi przesłankami i zdrowym rozsądkiem.
Bardzo mało prawdopodobne jest też, byśmy byli w stanie poradzić sobie z katastrofą klimatyczną, czy szerzej: środowiskową, jak i z wszelkimi innymi stojącymi przed ludzkością wyzwaniami bez pomocy nauki i techniki, bez ich ciągłości i dalszego rozwoju. A tego nie będzie bez wykształconych ludzi, zdolnych do jasnego, logicznego i kreatywnego myślenia.
Z drugiej strony, jeśli upadnie cywilizacja techniczna, zdolna produkować urządzenia do oczyszczania powietrza z CO2, to klarownie i sprawnie nie będzie już w stanie myśleć nikt. Mechanizmy ewolucyjne działają zbyt wolno, byśmy mogli się do takiej sytuacji przystosować. W każdym razie zdecydowanie nie należy na to liczyć.
Nawet gdyby CO2 nie był gazem cieplarnianym, to i tak powinniśmy radykalnie ograniczać jego emisję
Bo nawet jeśli zignorowalibyśmy albo zapomnieli na chwilę o dramatycznym wpływie jaki ma nadmiar CO2 w atmosferze na ziemski klimat, i o tym że już niewiele czasu dzieli nas od katastrofy klimatycznej, to i tak jest już naprawdę ostatni moment by radykalnie ograniczyć emisje dwutlenku węgla. A nawet więcej: by rozpocząć jego usuwanie z atmosfery na możliwie dużą skalę (nie tylko w budynkach, w zamkniętych pomieszczeniach, ale po prostu z powietrza zewnętrznego!). Nie będzie to łatwe, ale chyba nie mamy wyjścia.
Takie kroki należy podjąć właśnie choćby tylko z powodu wpływu CO2 na nasze funkcjonowanie: sprawność intelektualną i zdolności poznawcze. A także ze względu na szybko rosnące zakwaszenie oceanów, również spowodowane nadmiarem dwutlenku węgla w atmosferze. [7]
A stąd wynika, że nawet jeśli ktoś jest negacjonistą klimatycznym [8], to i tak chyba powinien się coraz bardziej przejmować tym, jakie jest stężenie CO2 w powietrzu, prawda?
Podziękowania
Chciałem podziękować Marcinowi Popkiewiczowi za możliwość korzystania z Jego nieopublikowanego do tej artykułu, zawierającego jeszcze więcej cennych informacji niż cytowany tu tekst ze strony Nauka o Klimacie.
Przypisy
[1] Stężenie dwutlenku węgla w atmosferze zmienia się w zależności od pory roku, sezonu wegetacyjnego – stąd biorą się dobrze widoczne oscylacje na krzywej pokazującej stężenie CO2 jako funkcję czasu- tzw. krzywej Keelinga. Niemniej, trend wzrostowy jest oczywisty.
https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/2019/06/04/animation-of-keeling-curve-history-updated-to-include-2019-milestone/
[2] Pomijam tu następującą z czasem zmianę zdolności oceanów i biosfery do pochłaniania CO2. Pomijam też niezbilansowaną emisję pochodzenia naturalnego, np. dwutlenek węgla pochodzący z płonących lasów i torfowisk czy metan wydzielający się z rozmarzającej z wieloletniej (od jakiegoś czasu nie nazywanej już „wieczną”…) zmarzliny, który potem utlenia się do dwutlenku węgla. Oczywiście w obu przypadkach takie „naturalne” emisje są mniej lub bardziej nasilone przez zmianę klimatu.
[3] Dokładniej ten problem omawia Marcin Popkiewicz w nieopublikowanym jeszcze artykule, z którego korzystałem przy pisaniu tego tekstu. Mam nadzieję, że artykuł Popkiewicza zostanie niedługo opublikowany i każdy będzie się mógł zapoznać z jego treścią.
[4] Tego typu badania parę lat temu wykonali dla Krakowskiego Alarmu Smogowego fizycy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Mierzono jednak nie stężenia dwutlenku węgla, a pyłu zawieszonego. Szczegóły tego badania znajdziecie Państwo tutaj.
[5] Przez lata bardziej interesowały nas stężenia „składników smogu” – czyli takich substancji jak pył zawieszony (PM), dwutlenek siarki (SO2), dwutlenek azotu (NO2) lub tlenek węgla (CO), których szkodliwy wpływ na zdrowie ludzkie jest znacznie bardziej oczywisty i mniej subtelny niż w przypadku dwutlenku węgla. A przynajmniej tak było do tej pory. Z kolei klimatologów oczywiście bardziej interesują stężenia CO2 mierzone z dala od lokalnych źródeł – np. właśnie na Mauna Loa. I pewnie dlatego stacji mierzących stężenia CO2 jest w miastach znacznie mniej niż stacji mierzących stężenia „klasycznych” „składników smogu”.
[6] Zawsze można „pocieszać” się tym, że zanim stężenie CO2 w atmosferze osiągnie wartość w wyraźny sposób wpływającą na nasze samopoczucie, to i tak nastąpi katastrofa klimatyczna, czyli załamanie się ziemskiego systemu klimatycznego. Wtedy będziemy mieli na głowie zmartwienia jeszcze poważniejsze niż oddychanie dusznym powietrzem.
[7] Tym bardziej, że w rozwiązaniu problemu zbyt wysokich stężeń dwutlenku węgla w atmosferze nie pomoże nam nawet geoinżynieria – zmniejszenie ilości promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, np. poprzez rozpylanie w atmosferze aerozoli. To rozwiązanie, traktowane czasem jako „ostatnia deska ratunku” przed załamaniem się ziemskiego systemu klimatycznego może co prawda zmniejszyć tempo wzrostu temperatury naszej planety, ale oczywiście nie sprawi, że nadmiar CO2 zniknie z atmosfery.
[8] Czyli kimś, kto albo nie wierzy, że klimat się ociepla, albo widzi i akceptuje – ostatnio naprawdę trudny do zignorowania – fakt, że się jednak ociepla, ale uważa że to nie nasza wina. Uważa natomiast, że ociepla się z jakiegoś innego powodu niż przez nadmiar CO2 i innych gazów cieplarnianych wprowadzanych przez nas do atmosfery.
Fot. Akos Nagy/Shutterstock.
