Kohlendioxid (CO2) ist ein farbloses und geruchloses Gas, das aus einem Kohlenstoff- und zwei Sauerstoffatomen besteht. Es ist ein natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre und spielt eine entscheidende Rolle für die Erhaltung des Lebens. Kohlendioxid entsteht bei der Verbrennung von organischen Stoffen, bei der Atmung und bei der Zersetzung. Wenn der Mensch einatmet, braucht er das Kohlendioxid eigentlich nicht, aber es spielt eine sehr wichtige Rolle für die Funktionen des Körpers. Beim Ausatmen atmen wir das Kohlendioxid aus, das bei der Zellatmung entsteht, und übermäßige Mengen in der Atemluft können in vielerlei Hinsicht schädlich sein.
In diesem kurzen Artikel geht es um Kohlendioxid in unserem täglichen Leben, wobei von Auswirkungen auf der Mikroebene die Rede ist. Ein ganz anderes Thema ist der Klimawandel, der durch erhöhte Kohlendioxidemissionen und -konzentrationen verursacht wird, aber darauf wird hier nicht eingegangen, außer auf das Verständnis der Einheiten und die Interpretation der Basiswerte für die Außenluft.
Die Kohlendioxidkonzentration in der Luft, sowohl in Innenräumen als auch im Freien, wird in der Regel mit der ppm-Skala (parts per million) beschrieben, die die Menge an Kohlendioxid in der gemessenen Luft angibt. Die Skala ist einfach und leicht zu verstehen, und es wurden bestimmte klare Grenzwerte festgelegt. Bevor diese Schwellenwerte untersucht werden, ist jedoch ein kurzer Abstecher in die Geschichte erforderlich, da die derzeitige Kohlendioxidkonzentration in der Außenluft mit alarmierender Geschwindigkeit ansteigt. In der vorindustriellen Ära lag die ppm-Konzentration der Luft bei etwa 200-280 ppm, wo sie über Hunderttausende von Jahren geblieben war. Dann begann der Mensch, die Kohlendioxidemissionen durch industrielle Aktivitäten in die Atmosphäre zu drücken, was dazu führte, dass die Kohlendioxidkonzentration im Freien bis 2024 auf 424 ppm anstieg. Der Anstieg gegenüber dem Wert von 2016 beträgt 20 ppm, was nicht sehr viel zu sein scheint, aber wenn der derzeitige Trend anhält, wird das Problem wachsen und sich beschleunigen, wobei Prognosen für das Jahr 2100 Werte von 1000-1200 ppm voraussagen. Wenn wir diesen Weg fortsetzen und das Worst-Case-Szenario eintreten sollte, müssen wir anfangen, zusätzlichen Sauerstoff in Innenräume zu pumpen. Ein ziemlich erschreckendes Szenario.
Nun zum Umfang und den Auswirkungen im Alltag:
- 420 ppm: Dies ist der CO2-Gehalt im Freien.
- Weniger als 800 ppm: Annehmbar, gute Innenraumluft.
- 800-1200 ppm: Die Luft beginnt sich stickig anzufühlen, was zu Müdigkeitsgefühlen und einer Verschlechterung der kognitiven Fähigkeiten führt.
- Über 2000 ppm: Schwerwiegendere Symptome wie Atembeschwerden, Kopfschmerzen und erhebliche Konzentrationsprobleme.
- Über 5000 ppm: Extrem schlechte Raumluft, und die Nutzung des Raums ist verboten.
- Über 40.000 ppm: Tod durch CO2-Vergiftung. Derartige Konzentrationen sind jedoch äußerst selten und treten hauptsächlich in geschlossenen Räumen auf, in denen industrielles Kohlendioxid ausgetreten ist.
Wie wirken sich unterschiedliche Kohlendioxidkonzentrationen auf den Menschen aus?
Lernen, Konzentration und Entscheidungsfindung: Bei etwa 800-1000 ppm beginnt eine Abnahme der Wachsamkeit, des kognitiven Denkens und der Entscheidungsfähigkeit sowie eine Abnahme der Konzentrationsfähigkeit. Mit anderen Worten: Der Betroffene trifft schlechtere Entscheidungen und erbringt schlechtere Leistungen bei Aufgaben, die logisches Denken und Konzentration erfordern. Bei Konzentrationen von 1400 ppm verschlechtern sich die kognitiven Fähigkeiten weiter: die grundlegende Entscheidungsfähigkeit um bis zu 25 %, die Problemlösungsfähigkeit um bis zu 50 % und die allgemeinen kognitiven Fähigkeiten, einschließlich der Konzentration, um bis zu 50 %. Bei Konzentrationen über 2000 ppm werden alle Aktivitäten, das Denken und die Konzentration sehr anstrengend, und die Luft fühlt sich "dick" an. Auch Kopfschmerzen können ein Symptom für schlechte Raumluft sein.
Virusübertragung durch die Luft: Während der COVID-19-Pandemie wurden die Mechanismen der Virusübertragung und -infektion sowie die Risikowerte der Innenraumluft eingehend untersucht. Es ist fast unmöglich, Viren in der Innenraumluft zu messen, aber da sich schnell herausstellte, dass die Übertragbarkeit und die Risikowerte mit erhöhten Kohlendioxidkonzentrationen in der Ausatemluft der Menschen korrelieren, wurden schnell Korrelationen für das erhöhte Risiko einer COVID-19-Übertragung bei CO2-Werten festgestellt. In zahlreichen Studien und Experimenten wurde festgestellt, dass 1000 ppm die CO2-Konzentration ist, bei der das Risiko einer Übertragung von Viren (insbesondere von COVID-19) in Innenräumen stark ansteigt. Dies ist nach wie vor ein guter Schwellenwert für sichere Innenraumluft, wenn sich eine Person, die ein luftübertragenes Virus in sich trägt und überträgt, länger als 45-60 Minuten im selben Raum aufhält.
Schlafqualität: Studien haben gezeigt, dass eine erhöhte Kohlendioxidkonzentration erhebliche negative Auswirkungen auf die Schlafqualität und die allgemeine Gesundheit hat. Die Forschung zeigt, dass die optimale CO2-Konzentration in einem Schlafzimmer unter 750 ppm liegt. Ein Anstieg über 1000 ppm kann die Wachheit erhöhen und die Schlafqualität sowie den Anteil des Tiefschlafs verringern.
Körperliche Leistung, Stimmung und Stress: Erhöhte CO2-Konzentrationen können die körperliche Leistungsfähigkeit beeinträchtigen, weil der Körper nicht genügend Sauerstoff erhält. Dies kann vor allem in Sportstätten von Bedeutung sein, in denen die Belüftung unzureichend ist. Studien zeigen, dass ein Sportler, der in der Nacht vor einem Wettkampf bei erhöhten Konzentrationen schläft, in schlechterer Verfassung ist als normal. Hohe CO2-Konzentrationen können auch Stress und Angstzustände verstärken. Dies liegt zum Teil daran, dass hohe CO2-Konzentrationen zu leichten Atembeschwerden führen können, die die Stressreaktion des Körpers auslösen.
Jeder von uns war sicher schon einmal in einem Innenraum, in dem wir erst nach dem Verlassen des Raumes, in dem wir gerade eine Stunde verbracht haben, z. B. in einer Teambesprechung, festgestellt haben, wie schlecht die Luft war. Genau das ist das Problem mit Kohlendioxid: Die Verschlechterung der Luftqualität bleibt unbemerkt, da es sich um ein geruchloses und unsichtbares Gas handelt. Und obwohl die gesundheitlichen Risiken gering und schnell vorübergehend sind, können die Auswirkungen erhebliche Auswirkungen auf das tägliche Leben haben. Ein paar Beispiele:
- Sie befinden sich in einer Besprechung, und aufgrund schlechter Raumluft sind Ihre kognitiven Fähigkeiten um 30 % schlechter als normal. Sie treffen wichtige Entscheidungen und lösen große oder kleine Probleme, während Ihre Entscheidungsfähigkeit aufgrund der schlechten Raumluft beeinträchtigt ist.
- Ihr Kind macht seine Abiturprüfung, und der Prüfungsraum hat wegen schlechter Belüftung eine CO2-Konzentration von 1400 ppm. Währenddessen legt jemand anderes dieselbe Prüfung in einem Raum mit hervorragender Belüftung ab. Ihr Kind hat soeben einen Nachteil von 50 % bei den kognitiven Fähigkeiten hinnehmen müssen und konkurriert um die gleichen weiterführenden Bildungsplätze wie diejenigen, die ihre Prüfungen unter hervorragenden Raumluftbedingungen abgelegt haben.
- Kinder in Kindertagesstätten haben Konzentrationsschwierigkeiten, und bei Konzentrationen von über 2000 ppm wird ein Mittagsschlaf "gemacht". Am Ende des Tages holen Sie ein müdes und wütendes Kind ab, denn die Innenraumluft wirkt sich besonders auf das Gehirn und die Wachsamkeit von Kleinkindern aus.
- Sie genießen einen Abend in einem schönen Restaurant, und zur gleichen Zeit erkrankt ein paar Tische weiter eine Person unwissentlich an einer Grippe. Die Lüftung des Restaurants funktioniert nicht ausreichend für die Anzahl der Personen, und der CO2-Wert steigt auf über 1000 ppm. Während eines zweistündigen Abendessens stecken Sie sich mit der Grippe an und sind die nächsten zwei Wochen krankgeschrieben.
- Sie wachen nach acht Stunden Schlaf auf und fühlen sich immer noch müde und unwohl. Sie fragen sich, was das Problem ist, obwohl Ihr intelligenter Ring sagt, dass alles in Ordnung ist und Sie vor dem Schlafengehen alles nach Vorschrift gemacht haben. Die Lüftung in Ihrem Schlafzimmer funktioniert nicht, und die Konzentration steigt während der Nacht auf über 2000 ppm.
Zusammenfassung: Kohlendioxid spielt in unserem Leben eine sehr zwiespältige Rolle: Es ist ein lebenswichtiges Gas, aber seine übermäßige Konzentration schadet sowohl dem Wohlbefinden des Einzelnen als auch der Umwelt erheblich. Selbst kleine Maßnahmen, wie die Verbesserung der Belüftung und die Überwachung der CO2-Konzentration, können die Lebensqualität und die Gesundheit erheblich verbessern. Ist es an der Zeit, die Luftqualität in Innenräumen sichtbar zu machen?
Links zu Quellen: