Carbon Dioxide (CO2) 

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่เป็นธรรมชาติ และ เป็นอันตรายถ้าได้รับในปริมาณมากๆ คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น แต่เมื่อระดับสูงขึ้น อาจส่งผลต่อผลผลิตและการนอนหลับได้ มันถูกผลิตขึ้นโดยธรรมชาติและผ่านกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การเผาน้ำมันเบนซิน ถ่านหิน น้ำมัน และไม้ ในสิ่งแวดล้อม ผู้คนหายใจออก CO2 ซึ่งมีส่วนทำให้ระดับ CO2 ในอากาศเพิ่มขึ้น โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์มีขนาดเล็กมาก โดยมีอะตอมของคาร์บอนเพียงอะตอมเดียว และออกซิเจนสองอะตอมที่ก่อตัวเป็นโมเลกุลทั้งหมด แม้คาร์บอนไดออกไซด์จะเป็นก๊าซทั่วไป แต่ก็ประกอบด้วยบรรยากาศน้อยกว่า 1% ระดับ CO2 กลางแจ้งมีแนวโน้มเฉลี่ยประมาณ 400 ppm ซึ่งสูงที่สุดในรอบหลายพันปี ระดับภายในอาคารสามารถเพิ่มได้ถึง 1,000ppm หรือแม้แต่ 2,000ppm

**ข้อมูล CO2 ณ ปัจจุบัน ที่ตรวจสอบพบว่ามีประมาณ 417.66ppm ตรวจวัดเมื่อวันที่ 7 กรกฎาคม 2021 (415.51ppm 7 กรกฎาคม 2020) ซึ่งมากกว่าปีที่แล้ว 2.15ppm จึงจะเห็นได้ว่าตอนนี้ค่า CO2 ของโลกเราสูงขึ้นทุกๆวัน

ทำไมคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ถึงสำคัญ?

            เป็นก๊าซที่ประกอบด้วยคาร์บอนหนึ่งส่วนและออกซิเจนสองส่วน เป็นก๊าซที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่งในโลก เพราะพืชใช้ในการผลิตคาร์โบไฮเดรตในกระบวนการที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากมนุษย์และสัตว์พึ่งพาพืชเป็นอาหาร การสังเคราะห์แสงจึงจำเป็นต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก

แล้ว CO2 มาจากไหนกัน?

                เมื่อพูดถึงระดับ CO2 ในร่มสิ่งที่สร้างขึ้นมาก็คือร่างกายของตัวเราเอง ในขณะที่เราหายใจร่างกายของเราก็จะได้รับออกซิเจนและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา CO2 ที่ปล่อยออกมานี้จะเพิ่มความเข้มข้นของ CO2 ในห้องปิด รวมถึงการสูบบุหรี่ การทำอาหารโดยเตาแก๊สหรือเตาผิง ก็หมายถึงกำลังสร้าง CO2 เช่นกัน

                เราไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับคาร์บอนไดออกไซด์ในเมื่ออยู่กลางแจ้ง เพราะจะถูกเจือจางโดยอากาศโดยรอบ อย่างไรถ้าหากเราตกอยู่ในพื้นที่ที่เกิดเพลิงไหม้ ไม่ว่าจะโดยธรรมชาติหรือมนุษย์สร้างขึ้น ระดับ CO2 จะสูงขึ้นมาก และในพื้นที่นั้นอันตรายมาก เพราะระดับ CO2 จะสูงขึ้นมาก

 

CO2 อยู่ในระดับใดในอาคารทั่วไป?

ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ภายนอกอาคารอยู่ที่ประมาณ 400 ส่วนในล้านส่วน (ppm) หรือสูงกว่าในพื้นที่ที่มีการจราจรหนาแน่นหรือกิจกรรมทางอุตสาหกรรม

ระดับของ CO2 ในอาคารขึ้นอยู่กับ

        -  จำนวนคนมาร่วมงาน

        -  พื้นที่ถูกครอบครองนานแค่ไหน

        -  ปริมาณอากาศบริสุทธิ์ภายนอกเข้าสู่พื้นที่

        -  ขนาดห้องหรือพื้นที่

     ไม่ว่าผลพลอยได้จากการเผาไหม้จะปนเปื้อนอากาศภายในอาคารหรือไม่ เช่น รถเดินเบาใกล้ช่องรับอากาศ เตาหลอมที่รั่ว ควันบุหรี่

อันตรายของก๊าซคาร์บอนไดร์ออกไซด์ที่มีผลต่อร่างกาย

                ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซที่มีอยู่ทั่วไปทั้งในบรรยากาศ ก๊าซนี้มีส่วนกับการใช้ชีวิตของมนุษย์ สัตว์ และพืช ซึ่งเป็นสารที่พืชใช้ผลิตอาหาร โดยกระบวนการสังเคราะห์แสง และในด้านอุตสาหกรรม นั้นยังนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ประโยชน์ในหลายๆ ด้าน และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ยังสามารถเกิดขึ้นได้ จากการเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ของเชื้อเพลิงที่มีธาตุ คาร์บอน เป็นองค์ประกอบ

ถ้าเราได้รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปปริมาณมากๆนั้นจะทำให้เลือดเป็นกรดและกระตุ้นระบบหายใจให้หายใจเร็วขึ้นจึงทำให้หัวใจเต้นเร็ว และกดสมอง และ ทำให้หมดสติ ดังนั้นเราควรหลีกเลี่ยงในจุดที่มีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และ ควรหลีกเลี่ยงการทำงานในพื้นที่อับอากาศ หรือพื้นที่ที่มีออกซิเจนน้อย 

อาการเฉียบพลัน

การได้รับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์นั้น เข้าสู่ร่างกายโดยการสูดหายใจเข้าไปเป็นหลัก การสัมผัสกับแก๊สที่ผิวหนังหรือกลืนกินเข้าไปไม่ทำให้เกิดพิษ เมื่อสูดหายใจเอาแก๊สเข้าไป ในระยะแรกจะทำให้เกิดอาการหายใจเร็ว หายใจลึกขึ้น ความดันโลหิตสูงขึ้น หัวใจเต้นเร็ว หากได้รับในปริมาณมากขึ้น จะเริ่มมีผลกดสมอง ทำให้ซึมลง ปวดศีรษะ มึนงง สับสน การได้ยินลดลง และรบกวนการมองเห็น เนื่องจากสมองถูกกดการทำงาน ที่ผิวหนังจะเกิดหลอดเลือดขยายตัว เหงื่อออก กล้ามเนื้อสั่นกระตุก อาจพบมีคลื่นไส้ อาเจียน และท้องเสียได้ บางรายอาจมีอาการคลั่ง หากได้รับปริมาณสูงมากจะทำให้หมดสติ และเสียชีวิตในที่สุด อาการพิษจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์นี้ มักจะพบร่วมกับภาวะขาดออกซิเจน ได้เสมอ ซึ่งภาวะขาดออกซิเจน อาจนำไปสู่อาการอย่างอื่นๆ เช่น สมองตาย ไตเสื่อม ตาบอด ตามมา 

อาการระยะยาว

                การได้รับคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับสูงกว่าปกติสามารถพบได้ในตึกที่ระบบระบายอากาศไม่ดี ระดับของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สะสมนั้น ถูกใช้เป็นตัวชี้วัดหนึ่ง เพื่อดูอัตราการไหลเวียนของอากาศภายในอาคาร ผลของการได้รับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไปนานๆ อาจทำให้ปวดหัวบ่อย กดสมอง มึนงง ง่วงซึม เครียด ความดันโลหิตและอัตราการหายใจอาจเพิ่มสูงขึ้นได้

การดูแลรักษา

การปฐมพยาบาล การรักษาภาวะได้รับคาร์บอนไดออกไซด์เกิน (ร่วมกับภาวะขาดออกซิเจน) ที่สำคัญที่สุดคือการให้ออกซิเจนเสริม ในอันดับแรก ผู้ช่วยเหลือต้องนำผู้ป่วยออกจากสภาวะขาดอากาศ หรือบริเวณที่มีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่มากออกมาให้เร็วที่สุดก่อน ตรวจดูการหายใจ ถ้าหมดสติและไม่หายใจแล้ว ต้องรีบทำการช่วยฟื้นคืนชีพโดยการปั๊มหัวใจ ช่วยหายใจ หน่วยกู้ชีพอาจพิจารณาใส่ท่อช่วยหายใจเพื่อรักษาชีวิต และรีบให้ออกซิเจนเสริมด้วยความรวดเร็ว จากนั้นรีบนำส่งพบแพทย์ การล้างตัวไม่จำเป็น

การรักษา แรกรับควรประเมินระดับความรู้สึกตัวของผู้ป่วย ถ้าหมดสติ หัวใจหยุดเต้นให้ทำการช่วยปั๊มหัวใจ ถ้าไม่หายใจให้ใส่ท่อและช่วยหายใจ หากระดับความรู้สติลดลง หายใจเร็ว ชีพจรเร็ว ต้องรีบให้ออกซิเจนเสริม ตรวจวัดระดับออกซิเจนในเลือด ตรวจเลือดดูระดับแก๊สและระดับเกลือแร่ในเลือด ทำการรักษาไปตามความผิดปกติที่พบ ติดตามระดับออกซิเจนในเลือดให้สูงเพียงพอ ตรวจดูและระมัดระวังการล้มเหลวของอวัยวะภายใน เช่น ภาวะไตเสื่อม ภาวะสมองตาย ที่อาจเกิดขึ้นได้

 

ตัวอย่างเหตุการณ์

ทะเลสาบนีออส

ทะเลสาบไนออส ตั้งอยู่ในเขตนอร์ทเวสต์ รีเจียน (Northwest Region) ที่แห่งนี้ได้รับฉายาว่า ทะเลสาบมรณะ เพราะทะเลสาบปล่องภูเขาไฟ ใต้พื้นทะเลสาบนั้นเป็นที่เก็บสะสมแมกมา เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไหลออกมาปะปนในน้ำ จนทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมี เกิดแรงดันใต้น้ำ และระเบิดขึ้นอยู่บ่อยครั้ง

เคยมีการบันทึกในประวัติศาสาตร์ว่าได้เกิดปรากฏการณ์ทะเลสาบพลิกกลับ ทะเลสาบไนออสเกิดแรงดันใต้น้ำ ทำให้เกิดระเบิดพุ่งขึ้นเหนือน้ำกว่า 300 ฟุต และตามมาด้วยลูกเล็กๆ อีกครั้งครั้ง ซึ่งการระเบิดครั้งนี้ส่งผลให้เกิดการกระจายของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นจำนวนมาก และส่งผลให้ประชาชน สัตว์เลี้ยง และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ภายในรัศมีเสียชีวิตเป็นจำนวนมาก

ระดับของ CO2 ในอากาศและปัญหาสุขภาพที่อาจเกิดขึ้น

·         250 - 400 ppm ความเข้มข้นของพื้นหลังปกติในอากาศแวดล้อมภายนอกอาคาร ไม่มีผลกระทบต่อสุขภาพ

·         400–1,000 ppm ความเข้มข้นโดยทั่วไปของพื้นที่โล่ง ไม่มีผลกระทบต่อสุขภาพ

·         1,000–2,000 ppm ความเข้มข้นของพื้นที่ที่อากาศไม่ถ่ายเท จะรู้สึกอ่อนเพลีย และรู้สึกอึดอัด

·         2,000–5,000 ppm ความเข้มข้นนี้เริ่มทำให้เกิดอาการปวดหัว ง่วงนอน วิงเวียน หัวใจเต้นเร็ว คลื่นไส้ อ่อนเพลีย

·         5,000 ppm ความเข้มข้นนี้บ่งถึงสภาวะอากาศที่ผิดปกติ ซึ่งอาจจะมีก๊าซอื่นๆ ปนอยู่ในระดับสูงได้เช่นกัน

           อาจเกิดความเป็นพิษหรือขาดออกซิเจน  นี่คือขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาตสำหรับการเปิดรับในสถานที่ทำงาน

          ขึ้นอยู่กับเวลาที่ได้รับสัมผัส สูดดม

·         40,000 ppm ถ้าหากได้รับ CO2 ในระดับนี้ทำให้สมองถูกทำลายอย่างถาวร เกิดอาการโคม่า เป็นอันตรายต่อ

           ชีวิตทันที ชัก และหมดสติหลังจากได้รับสารเป็นเวลานาน

·         100,000 ppm = 10%vol หมดสติในเวลาไม่กี่นาทีและเสียชีวิต

แล้วต้องมีคาร์บอนไดออกไซด์เท่าไหร่จึงจะปลอดภัย

          ในอากาศทั่วไปควรมีคาร์บอนไดออกไซด์อยู่ที่ 400 ppm (Part per Million) แต่ถ้าเป็นในอาคารบ้านเรือนต่างสามารถมีคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงถึง 1,000 ppm แต่ต้องไม่เกิน 1,500 ppm เพราะถ้าเกินจากค่านี้ไปจะเป็นอันตรายต่อมนุษย์ เช่น จะมีเหงื่อออกมาก มีอัตราการเต้นของหัวใจที่สูงขึ้น และหายใจไม่สะดวก ดังนั้นในอาคารต่าง ๆ จำเป็นต้องมีระบบระบายอากาศที่ดี มิฉะนั้นจะเป็นอันตรายต่อผู้อยู่อาศัยและส่งผลต่อการเจริญเติบโตของเด็กอีกด้วย

          แม้สภาวะเหล่านี้จะเกิดได้ยาก แต่ระดับ CO2 มากกว่า 1,000ppm ก็สามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อเราได้ อาจจะทำให้เสียสมาธิและหมดพลัง ถ้ารู้สึกเกิดอาการแบบนี้ให้รีบไปหาที่อากาศถ่ายเท ออกไปข้างนอก หรือเปิดหน้าต่างซัก 3นาที เพื่อทำให้สมองปลอดโปร่ง และสิ่งที่สำคัญเมื่อไม่อยากให้เกิด CO2 ในปริมาณที่สูงคือการทำให้ห้องระบายอากาศและทำให้อากาศถ่ายเทได้สะดวก

แล้วคาร์บอนไดออกไซด์ใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง

เราได้กล่าวถึงโทษของคาร์บอนไดออกไซด์กันมาแล้ว คราวนี้ลองมาดูการใช้ประโยชน์จากคาร์บอนไดออกไซด์กันบ้าง การนำคาร์บอนไดออกไซด์ไปใช้ประโยชน์นั้นส่วนมากจะเป็นอุตสาหกรรมโรงงานที่ผลิตเกี่ยวกับวัสดุโฟมและพอลิเมอร์ อุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก อุตสาหกรรมการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม เช่น โซดา, น้ำอัดลม , อุตสาหกรรมการผลิตยา และเครื่องมือแพทย์ หรือเปลี่ยนให้เป็นแคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการผลิตคอนกรีต

                คาร์บอนไดออกไซด์เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการหายใจภายในร่างกายมนุษย์ การหายใจภายในเป็นกระบวนการที่ออกซิเจนถูกส่งไปยังเนื้อเยื่อของร่างกายและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกขับออกไป คาร์บอนไดออกไซด์เป็นผู้พิทักษ์ค่า pH ของเลือด ซึ่งจำเป็นต่อการอยู่รอดของมนุษย์

รู้หรือไม่

                โจเซฟ แบล็ก นักเคมีและแพทย์ชาวสก็อต เป็นผู้ค้นพบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ครั้งแรกในปี 1750 ที่อุณหภูมิห้อง 20 - 25 องศา แม้ว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปแบบของก๊าซ แต่ก็มีทั้งของแข็งและของเหลว สามารถแข็งตัวได้เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า -78 องศา เท่านั้น และคาร์บอนไดออกไซด์ละลายในน้ำได้ก็ต่อเมื่อความดันคงอยู่ หลังจากความดันลดลง ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จะพยายามหลบหนีสู่อากาศ เหตุการณ์นี้มีลักษณะเฉพาะโดยฟองคาร์บอนไดออกไซด์ที่ก่อตัวเป็นน้ำ

 

 Credit

1. https://www.co2meter.com/blogs/news/dangers-of-co2-what-you-need-to-know

2. https://www.scimath.org/article-physics/item/9827-2019-02-21-08-51-20

3. https://medlineplus.gov/lab-tests/carbon-dioxide-co2-in-blood/

4. https://www.dhs.wisconsin.gov/chemical/carbondioxide.htm

5. https://scied.ucar.edu/learning-zone/how-climate-works/carbon-dioxide 

6. https://learn.kaiterra.com/en/air-academy/is-carbon-dioxide-harmful-to-people 

7. https://www.lenntech.com/carbon-dioxide.htm