Углекислый газ — естественная составляющая воздуха, которым мы дышим. Он безвреден, но только при минимальных концентрациях. В помещениях с плохой вентиляцией его уровень может в несколько раз превышать норму и оказывать негативное воздействие на мозг.
В этой статье расскажем о влиянии углекислого газа на мозг, приведём данные научных исследований. Расскажем также, какие меры помогают снизить концентрацию CO₂ дома, чтобы сохранять здоровье и высокую продуктивность.
Что такое углекислый газ и его концентрация
Углекислый газ (CO₂) — это естественная часть земной атмосферы, бесцветный газ без запаха и вкуса. Его средняя концентрация составляет менее 0,05% от общего объёма атмосферы.
Для оценки концентрации CO₂ используют единицу измерения ppm — parts per million, или количество частей на миллион. 1% составляет 10 000 ppm.
Считается, что средняя концентрация углекислого газа в воздухе составляет не менее 400 ppm, или 0,04%. Причём этот показатель нестабильный, он возрастает с каждым годом и зависит от местности, где производятся замеры. Например, в городах, мегаполисах, средний уровень CO₂ выше, чем в сельской местности или в лесу.
По данным Лаборатории глобального мониторинга NOAA, среднемесячный глобальный уровень CO₂ в июне 2025 составил 425,83 ppm, а за год до этого, в июне 2024 года, — 423,22 ppm.
На графике видно, как возрастает уровень углекислого газа на протяжении последних 45 лет.
В мае 2025 года средняя концентрация CO₂ впервые превысила 430 ppm, что стало новым рекордом
Устойчивый рост уровня углекислого газа связан с началом промышленной революции в середине XVIII века, когда человечество начало массово начало сжигать ископаемое топливо: уголь, нефть, газ, — а также вырубать леса, интенсивно развивать сельское хозяйство. На протяжении тысячелетий до начала промышленной революции уровень CO₂ оставался относительно стабильным и составлял около 280 ppm. Это значение считается показательным для доиндустриального периода.
Исследования подтверждают, что в период с 1000 по 1800 год концентрация CO₂ колебалась в узком диапазоне около отметки 280 ppm. Для анализа использовали воздушные пузырьки, которые запечатлены во льдах Антарктиды.
За последние 200 лет уровень CO₂ в атмосфере возрос в два раза
Избыток углекислого газа усиливает парниковый эффект, вызывая глобальное потепление. Это негативно сказывается на климате: тают ледники, повышается уровень океана, возрастает число природных бедствий, рост температуры нарушает экосистемы, приводит к гибели живых организмов.
CO₂ и качество воздуха в помещении
Помимо влияния на климат, CO₂ играет важную роль в повседневной жизни каждого человека, особенно при нахождении в помещении.
Уровень CO₂ используется как индикатор свежести воздуха: чем ниже концентрация углекислого газа, тем свежее воздух, и наоборот. При этом свежесть — один из основных параметров микроклимата, который регулируется на законодательном уровне. Так, согласно ГОСТу, качество воздуха признаётся высоким при концентрации CO₂ не более 800 ppm в квартирах и не более 1000 ppm в общественных помещениях.
На улице концентрация CO₂ всегда ниже, чем в помещении. Уличный воздух остаётся относительно свежим благодаря естественной циркуляции: ветру, конвекции, растениям, которые поглощают CO₂ в процессе фотосинтеза. Однако внутри зданий эти механизмы не работают так эффективно. В результате CO₂ накапливается, в основном из-за дыхания людей, и воздух становится «тяжёлым», «спёртым» — возникает ощущение духоты, усталости, разбитости.
Подробнее о комплексном влиянии CO₂ на здоровье рассказываем в статье «Углекислый газ и его воздействие на организм человека».
Оптимальная концентрация CO₂ в квартире — не более 800 ppm, в общественном помещении — не более 1000 ppm. Средняя концентрация CO₂ в уличном воздухе — около 420 ppm.
Влияние углекислого газа на мозг: какие процессы протекают
Повышенный уровень углекислого газа в воздухе затрудняет дыхание и негативно влияет на работу мозга.
Мозг — самый энергозатратный орган. Любое нарушение в поступлении кислорода или изменение химического состава крови мгновенно сказывается на его работе. Причиной таких нарушений может стать дисбаланс в составе воздуха, в частности, повышенная концентрация углекислого газа. Это оказывает прямое воздействие на мозг, а значит, на весь организм, в том числе на процессы мышления.
Даже умеренное повышение CO₂ до 1000 ppm снижает когнитивные функции — функции, которые относятся к мышлению, познанию, восприятию. Рассмотрим подробнее, почему это происходит.
Гипоксия: кислородное голодание мозга
Гипоксия — это состояние, при котором мозг и другие органы получают недостаточное количество кислорода для нормальной работы. Мозг очень чувствителен к дефициту кислорода: он нуждается в нём для производства энергии и поддержания функций нервных клеток.
Кислород переносится в крови: он связывается в эритроцитах крови с белком гемоглобином и затем транспортируется к органам и тканям. Эффективность этого процесса зависит от концентрации кислорода в организме — от парциального давления кислорода (pO₂). Чем выше pO₂, тем больше кислорода гемоглобин может связать и доставить к тканям.
Если вдыхаемый воздух содержит повышенное количество CO₂, этот газ конкурирует с кислородом за связывание с гемоглобином. CO₂ снижает парциальное давление кислорода в крови и уменьшает насыщение гемоглобина кислородом: возникает эффект Вериго — Бора. В результате, даже если в воздухе есть кислород, в крови его недостаточно.
Это приводит к относительной гипоксии: кислород присутствует, но его количества недостаточно для нормального функционирования мозга и других органов.
Ацидоз: повышение кислотности крови
Повышенное содержание CO₂ во вдыхаемом воздухе нарушает кислотно-щелочной баланс в крови.
CO₂ растворяется в крови: вступает в химическую реакцию с водой, образуя угольную кислоту (H₂CO₃). Эта кислота быстро распадается на ионы водорода (H⁺) и бикарбонат (HCO₃⁻). Ионы водорода окисляют кровь, то есть снижают её pH. Такое состояние называется респираторным ацидозом. Чем выше уровень CO₂, тем выше кислотность крови и тем ярче проявления ацидоза.
К изменению кислотности очень чувствительны нейроны — специализированные клетки нервной системы. В результате в мозге нарушается передача нервных импульсов.
Это происходит потому, что ионные каналы — специальные белковые «ворота» на поверхности нейронов — начинают работать хуже. Эти каналы отвечают за процессы возбуждения и торможения, необходимые для передачи сигналов.
Активность каналов замедляется: они не обеспечивают нормальное движение ионов, что замедляет возбуждение нервных клеток и передачу сигналов от мозга к органам.
Расширение сосудов мозга
Углекислый газ воздействует на гладкую мускулатуру сосудов и способствует их расширению. Дело в том, что повышение кислотности крови стимулирует выработку оксида азота (NO). Оксид азота расслабляет мышечные клетки стенок сосудов, вызывая их расширение.
В результате этих процессов увеличивается мозговой кровоток. Сначала это кажется положительным эффектом, так как усиленный приток крови обеспечивает больше кислорода и питательных веществ клеткам. Однако при длительном воздействии высокий уровень CO₂ нарушает механизм ауторегуляции кровотока мозга.
Ауторегуляция — это сложная физиологическая система, которая поддерживает стабильное кровоснабжение независимо от внешних изменений. Когда ауторегуляция нарушается, сосуды остаются расширенными слишком долго, что приводит к застою крови и увеличению внутричерепного давления.
В результате развиваются неприятные ощущения: тяжесть и давление в голове, головные боли, усталость, снижение умственной работоспособности.
Последствия: влияние углекислого газа на мозг и мышление
Последствия описанных выше процессов взаимосвязаны и пересекаются. Это снижение активности мозговых клеток и ухудшение их работы, нарушение передачи нервных импульсов, замедление работы нейронов. Всё это приводит к различным расстройствам, ухудшает качество жизни человека:
- появляется усталость, слабость, снижается умственная работоспособность;
- появляется головная боль, чувство тяжести и давления в голове;
- затрудняется концентрация внимания;
- ухудшается память, возникают сложности с запоминанием информации;
- снижается скорость реакции, появляется заторможенность в умственной деятельности;
- ухудшается когнитивная гибкость — становится сложно адаптироваться к новым задачам, быстро принимать решения;
- в тяжёлых случаях при крайне повышенном уровне CO₂ появляются галлюцинации, нарушается ориентация, сознание угнетается вплоть до комы.
Научные исследования: как CO₂ ухудшает мышление и снижает интеллект
Научные данные однозначны: чем выше уровень CO₂ в воздухе, тем хуже работает мозг. Проведено множество исследований, подтверждающих негативное влияние углекислого газа на мозг и мышление человека. Рассмотрим один из ярких примеров, а также обзоры исследований.
Исследование Гарвардской школы общественного здравоохранения
Одно из самых значимых исследований в этой области выполнили учёные Гарвардской школы общественного здравоохранения. В эксперименте участвовали 24 человека: они провели 6 полных рабочих дней (с 9:00 до 17:00) в офисном помещении, в котором контролировался микроклимат. Каждый день участники эксперимента находились в разных условиях: менялась интенсивность вентиляции и, как следствие, уровень углекислого газа.
Ежедневно участники выполняли серию когнитивных тестов. Оценивался уровень активности, способность собирать информацию, принимать решения, умение планировать и другие параметры.
Главные результаты
- При умеренном повышении CO₂, около 945 ppm, когнитивные показатели снижались в среднем на 15%.
- При повышенном уровне CO₂, около 1400 ppm, когнитивные показатели снижались в среднем на 50%.
- В семи из девяти исследуемых функций работа мозга ухудшалась пропорционально росту концентрации CO₂.
- Особенно сильно пострадали такие функции, как способность стратегически планировать, корректно использовать информацию и реагировать на кризисы. Умение искать информацию и уровень активности пострадали меньше.
- С увеличением концентрации CO₂ снижение когнитивных функций происходит линейно. Например, повышение CO₂ примерно на 400 ppm снижает средний уровень умственной активности на 21%.
Даже умеренно повышенный уровень CO₂ — от 940 ppm — существенно ухудшает работу мозга и мышление. При уровне 1400 ppm когнитивные показатели снижаются в 2 раза.
Исследование учёных из университетов Торонто и Пенсильвании
В 2020 году критический обзор американских учёных обобщил результаты 37 экспериментов, в которых оценивалось влияние повышенного уровня углекислого газа на мозг. Эксперименты включали в себя проведение когнитивных тестов при разной концентрации CO₂.
Во время проведения описанных экспериментов уровень CO₂ регулировали двумя способами:
- увеличивали его искусственно,
- снижали вентиляцию помещения, что влекло за собой рост CO₂.
Результаты обзора показали, что при уровне CO₂, типичном для помещений, заметно ухудшается принятие сложных решений и другие когнитивные функции. Недостаточная вентиляция и накопление загрязнителей в помещении замедляет выполнение задач, снижает скорость обработки информации, хотя точность выполнения при этом может оставаться неизменной.
37 экспериментов подтверждают ухудшение мышления при повышенном уровне CO₂. Даже умеренные концентрации углекислого газа вредят мозгу, особенно в краткосрочной перспективе.
Исследование китайских учёных
Ещё один обзор экспериментов, связанных с влиянием углекислого газа на мозг, представили учёные из Китая в 2023 году.
В обзоре провели анализ данных о кратковременном воздействии CO₂ на мозг, для этого отобрали 15 исследований. На основе данных выделили 3 уровня концентрации CO₂: 1000–1500 ppm, 1500–3000 ppm и 3000–5000 ppm. Когнитивные задачи разделили на сложные и простые — в соответствии с типами тестов в экспериментах.
Основные выводы
- Концентрация CO₂ свыше 1000 ppm оказывает выраженное влияние на решение простых и сложных задач.
- Чем выше концентрация CO₂, тем значительнее страдает способность в решении именно сложных задач.
- Дети школьного возраста более уязвимы к повышению уровня CO₂: у них страдает не только способность решать сложные задачи, но и точность выполнения простых задач.
- Авторы исследования рекомендуют: в помещениях, где работают люди, занятые умственным трудом, следует поддерживать концентрацию CO₂ ниже 1000 ppm.
Анализ исследований подтверждает, что работа мозга ухудшается при уровне CO₂ свыше 1000 ppm. Дети страдают от воздействия углекислого газа больше, чем взрослые.
Почему CO₂ накапливается в помещениях и как снизить его концентрацию
Главный источник углекислого газа в помещениях — люди, а также животные. При дыхании человек выделяет около 18–25 литров CO₂ в час, в зависимости от активности и массы тела. Концентрация CO₂ в небольшом объёме выдыхаемого воздуха в сотни раз превышает атмосферный уровень.
Современные здания часто имеют высокую герметичность. Пластиковые окна, утеплённые стены, материалы, которые не пропускают воздух, — всё это помогает экономить тепло, но одновременно ограничивают приток свежего воздуха. Без качественной вентиляции CO₂ не удаляется из помещения, а накапливается.
В комнате с несколькими людьми концентрация углекислого газа быстро растёт. Уже через 30–60 минут после проветривания комнаты уровень CO₂ может подняться с 420 ppm до 1000 ppm и выше.
Дополнительным источником CO₂ в зданиях служит газовое оборудование, например плиты, духовые шкафы.
При плохой вентиляции воздух в помещениях несвежий, загрязнённый, часто слишком влажный. Некоторые люди испытывают недомогание в таких условиях, но не понимают его причину. Подробнее об этом рассказываем в статье «Синдром больного здания: почему в помещении становится плохо?».
Как измерить уровень CO₂ в помещении
Для точного измерения уровня углекислого газа в помещении используют датчики CO₂ или мониторы качества воздуха. Они могут быть настольного или настенного типа, работать от сети или автономно.
Большинство датчиков измеряют концентрацию CO₂ в диапазоне от 0 до 5000 ppm — этого вполне достаточно для жилых и офисных помещений. Результаты измерений выводятся на экран датчика. Есть модели, которые можно связать со смартфоном или компьютером, а также интегрировать в системы «умного дома».
Подробнее о приборах рассказываем в статье «Датчик углекислого газа: для чего нужен и как выбрать».
Как снизить концентрацию CO₂ в помещении
Снижать концентрацию CO₂ в помещении нужно с помощью проветривания. Делать это необходимо по определённым правилам:
- открывать окна настежь каждый час,
- непрерывно проветривать в течение 15–20 минут.
При этом естественная вентиляция в квартире должна работать исправно. Вытяжные каналы должны быть в рабочем состоянии, тяга в каналах должна быть достаточной. В противном случае отработанный и загрязнённый воздух не будет удаляться в вытяжку, даже если проветривать регулярно.
При выполнении указанных условий проветривание через окна помогает снизить уровень CO₂. Однако следует учитывать, что сразу после закрытия окон концентрация углекислого газа снова начинает расти. Кроме того, такой способ имеет недостатки: неудобство, особенно ночью, небезопасность для детей и животных, а также проникновение уличного шума, пыли, неприятных запахов в помещение.
Кроме того, эффективное проветривание через окна во многом зависит от сезона. Например, летом приток воздуха очень низкий из-за небольшой разницы температур. А зимой образуются сквозняки, квартира выхолаживается.
Чтобы проветривание было комфортным, оптимально использовать бризеры. Это устройства компактной приточной вентиляции, которые обновляют воздух в помещении, снижают уровень CO₂, при этом фильтруют уличный воздух перед подачей в квартиру.
На рынке выделяются несколько моделей бризеров, которые лучше всего подходят для поддержания низкой концентрации углекислого газа. Одна из особенностей таких устройств — наличие датчика качества воздуха, который измеряет уровень углекислого газа в помещении и помогает автоматизировать работу устройства по этому показателю.
ATMEEX AIRNANNY A7 — производительный тихий бризер с глубокой очисткой воздуха. Подаёт до 146 м³/ч свежего воздуха. На комфортной дневной скорости, по нашим замерам, подаёт 103–123 м³/ч воздуха. Прибор подойдёт для установки в гостиной, где собираются 3–4 человека, или в небольшом офисе, кабинете с таким же количеством работников.
Бризер представлен в нескольких комплектациях, часть из них оснащены встроенными датчиками качества воздуха: BabyCare, Forever, Forever Black и Forever Grey.
Данные датчика выводятся на экран станции контроля воздуха AirControl.
Датчик углекислого газа позволяет настроить авторежим бризера по уровню СО₂. Когда концентрация достигает 600 ppm, устройство автоматически увеличивает скорость притока и интенсивно проветривает до тех пор, пока уровень не снизится до 600 ppm.
Все комплектации с датчиком качества воздуха оснащены системой глубокой фильтрации воздуха: префильтром, HEPA-фильтром класса H11. В бризере Atmeex Airnanny A7 BabyCare установлен объёмный угольный фильтр, а Forever, Forever Black, Forever Grey укомплектованы фотокаталитическим фильтром.
Бризеры работают тихо: уровень шума на комфортных для ночи скоростях не превышает 25 дБ, что сравнимо с шёпотом. Благодаря этому устройства можно использовать не только в гостиных, офисах, но и в спальнях, а также детских комнатах.
Особенность ATMEEX AIRNANNY A7 — наличие встроенного ультразвукового увлажнителя. Функция увлажнения может быть полезна в холодное время года, когда воздух в квартирах слишком сухой из-за работы отопления. Сухость воздуха негативно сказывается на коже, слизистых, снижает их барьерную функцию, из-за чего ослабевает местный иммунитет.
Tion 4S — ещё один производительный бризер с глубокой очисткой воздуха и авторежимом по уровню СО₂.
Прибор подаёт до 140 м³/ч воздуха. Для использования днём комфортно выбирать 4-ю скорость с притоком до 115 м³/ч, по нашим замерам. Этого достаточно для 3–4 человек: устройство можно установить в гостиной или небольшом офисе.
Датчик CO₂ в бризерах Tion 4S выносной. Это станция контроля микроклимата MagicAir, в которую встроены также датчики влажности и температуры.
Авторежим по уровню углекислого газа можно настроить самостоятельно: выбрать любое значение концентрации CO₂, к которому вы стремитесь, например 800 или 600 ppm. Бризер регулирует скорость автоматически таким образом, чтобы уровень всегда оставался ниже целевого значения.
Бризеры Tion 4S оснащены префильтром, HEPA-фильтром H11 или H13, в зависимости от комплектации, и объёмным угольным фильтром. Такая система задерживает до 99,9% твёрдых частиц, пыли, аллергенов, а также удаляет из воздуха вредные газы и неприятные запахи.
На комфортных для ночи скоростях шум от работы бризера не превышает 24 дБ — это сравнимо с шёпотом. Прибор можно установить в спальне или детской: он не потревожит сон и отдых.
О других моделях бризеров с авторежимом по уровню углекислого газа рассказываем в статье «Лучшие бризеры с датчиком CO₂».
Снижать уровень CO₂ дома, в офисе или в другом помещении до безопасных значений помогают бризеры. Оптимально выбирать производительные устройства с датчиком качества воздуха и авторежимом по уровню углекислого газа: такие приборы поддерживают стабильно низкий уровень CO₂. Это удобнее и эффективнее, чем проветривание через окна, особенно в современных герметичных зданиях.
Если понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь!
Хотите узнать больше о том, как создать комфортный микроклимат в доме или офисе? — заходите в блог.
Оригинал статьи в нашем блоге.