Глобальное потепление отупляет?
Что делать – контролировать выбросы или улучшать вентиляцию?
Увеличение продуктов сгорания топлива в атмосфере так или иначе наносит урон нашему здоровью. Повышается количество смертей и хронических болезней, связанных с перегревом. Некоторые вообще считают, что глобальное потепление способно возродить чуму. Но даже несущественное увеличение температуры провоцирует, например, формирование смога, что явно не идет на пользу окружающей среде. А новые исследования дают повод предположить, что СО2 способен с течением времени снизить наши мыслительные способности.
В последнее время стало появляться все больше научных работ, которые доказывают это. Судя по всему, плохо вентилируемые классные комнаты имеют отношение к ухудшению памяти и концентрации и даже снижению результатов стандартизированных тестов у школьников.
Снижение минимального опасного уровня
Доктор Майкл Хернке, соавтор исследования, проведенного Висконсинским университетом в Мэдисоне, утверждает, что существует «достаточно настораживающих доказательств этому». В работе «Прямое влияние увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере на здоровье человека», опубликованной в журнале Nature Sustainability, Хернке и его коллеги пишут о том, что изучили 18 исследований, посвященных этой теме.
Традиционно считалось, что причинить вред здоровью способна только очень высокая концентрация СО2 – по меньшей мере 5000 ppm. Но многие исследования доказывают, что даже уровень в 1000 ppm, которому человек подвергается всего несколько часов, может значительно ухудшить самочувствие.
Хернке и его соавторы пишут, что в переполненных помещениях с плохой вентиляцией (особенно офисных) было обнаружено превышение этого уровня. Примерно такая же концентрация СО2 – в поездах и самолетах, оснащенных кондиционерами. «Состав воздуха в помещениях вызывает большие опасения, поскольку люди проводят в них 60–80% своего времени», – считает Хернке.
По прогнозам авторов исследования, к 2100 году в крупных городах уровень СО2 в 1000 ppm будет сохраняться большую часть года. Увеличение концентрации углекислого газа снаружи влияет на состав воздуха внутри помещений, и использование кондиционеров, энергосберегающие строительные технологии, рост урбанизации, а также то, что люди все больше времени проводят в домах, лишь усугубляет ситуацию.
Эксперимент Гарвардского университета
В 2016 году исследование Гарвардского университета в этой области привлекло внимание общественности. Ученые обнаружили, что повышение диоксида углерода до уровня, не характерного для жилых помещений (950 ppm), приводит к снижению некоторых когнитивных показателей – от базовых способностей принимать простые решения до сложного стратегического мышления.
24 участника эксперимента провели шесть полных рабочих дней (с 9 до 17) в офисном помещении с регулируемыми параметрами атмосферы. Ученые симулировали два состояния воздуха – «обычное» (с высокой концентрацией летучих органических соединений) и «зеленое» (с низкой концентрацией). Участники не знали об изменении параметров теста и в различные дни работали в разных помещениях.
Результаты никого не удивили – тесты на когнитивные способности были на 61% лучше в течение дня, проведенного в «зеленом» здании. Исследование было спроектировано так, чтобы повторить условия обычных офисных помещений, где люди работают каждый день. Ученые выяснили, что при концентрации углекислого газа в 1400 ppm (что наблюдается в плохо вентилируемых комнатах) умственные способности заметно ухудшаются – это мешает мозгу выполнять более сложные задачи.
Динамика загрязнений
В гарвардском исследовании не упоминалось изменение климата. Однако новая научная работа, представленная на конференции Американского геофизического союза в 2019 году, выявила прямую связь с глобальным потеплением. Ее результаты были опубликованы в начале декабря на сайте EarthArXiv. Научная журналистка Ула Кробэк в статье для Popular Science приводит мнение Криса Карнаускаса, климатолога Колорадского университета в Боулдере и ведущего автора исследования. По его словам, гарвардские коллеги, сами того не зная, провели изучение влияния климата на состояние здоровья человека. «Будучи климатологом, я лишь взглянул на их работу и понял, что это как раз тот уровень концентрации углекислого газа, который нас беспокоит в свете глобального потепления».
Сегодня концентрация углекислого газа в атмосфере превышает 410 ppm – такого уровня она не достигала за всю историю человечества. Если не снизить количество выбросов в атмосферу ископаемого топлива, эта цифра, согласно прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата, к концу столетия может вырасти более чем в два раза – до 930 ppm.
Чтобы понимать, что это может означать для качества воздуха в помещениях и его воздействия на мозг, Карнаускас и его команда использовали уравнение, рассчитывающее зависимость концентрации СО2 внутри от его количества в атмосфере снаружи. Эта модель учитывает скорость, с которой человек генерирует СО2 (выдыхая), и уровень вентиляции. Ученые использовали данные, полученные в атмосфере классных помещений начальной школы.
В результате получилось, что уровень углекислого газа в помещении в среднем равняется 809 ppm. Если не сократить выбросы и концентрация в атмосфере все-таки достигнет 930 ppm, то внутри помещений уровень СО2 превысит 1250 ppm.
Используя результаты исследования гарвардских ученых, Карнаускас рассчитал, как такой уровень углекислого газа повлияет на наши умственные способности. К 2100 году результаты тестов на основные когнитивные способности упадут на 25%, а в сложных стратегических заданиях – на все 50%. Другими словами, способность человека выполнять сложные задачи в помещении ухудшится наполовину.
В гарвардском исследовании способность человека выполнять сложные когнитивные задачи падала до нуля при концентрации СО2 1500 ppm. По признанию Карнаускаса, к этому уровню ведет вся деятельность человека, и это пугает. Что же делать?
Контролировать выбросы или улучшать вентиляцию?
Пирс Макнотон, куратор гарвардского исследования, соглашает��я с основным выводом Карнаускаса – снижение выбросов является лучшим решением, но отмечает, что и технологию вентиляции можно улучшить. Умные системы, способные регулировать вентиляцию в зависимости от уровня концентрации углекислого газа, способны не только очищать воздух, но также экономить энергию, включаясь только тогда, когда в помещении много людей.
Механизм зависимости когнитивных способностей от концентрации углекислого газа понят пока не до конца, но исследователи связали этот эффект с тем, что СО2 усложняет усвоение мозгом кислорода. Диоксид углерода также способен снижать концентрацию ионов водорода в крови (pH), что может привести к ряду симптомов, например, помутнению сознания. От последствий повышения уровня концентрации СО2 особенно сильно могут страдать дети и больные.
Впрочем, исследование профессора Карнаускаса показывает, что снижение способностей вполне можно предотвратить, если концентрация углекислого газа остановится на отметке 540 ppm. Для этого нужно, чтобы глобальное нагревание атмосферы не превысило заветные 2ºC. В противном случае человечество ждут тяжелые испытания.
«К концу столетия эффективность тех, кто будет пытаться решить многокомпонентную климатическую проблему, снизится вдвое, – считает Карнаускас. – В этом главный подвох – глобальное потепление может ударить по нашей способности решить саму проблему».