之前有读者和我说起了二氧化碳检测仪和颗粒物检测仪，于是我就索性购买了一个，昨天正好到货了，也正好借这个机会和大家分享一下二氧化碳这个我们熟悉的空气指标在后大流行时代与感染风险之间的关系（如果有机会也会聊聊颗粒物）。
首先需要先从基础了解一下我们日常生活中在空气中接触到的二氧化碳。一、关于二氧化碳
二氧化碳（carbon dioxide），一种碳氧化合物，化学式为CO2，常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味 的气体，也是一种常见的温室气体 ，还是空气的组分之一（占大气总体积的0.03%-0.04% ）。外部空气中的二氧化碳浓度一般在350~575ppm（0.035至0.057%）之间。人所呼出的气体中二氧化碳含量约为3.6至4.3%（36000~43000 ppm）。人类二氧化碳生成率取决于生理条件，包括年龄、性别、健康和活动等因素。
350～450ppm，同一般室外环境；
400～800ppm，空气清新，呼吸顺畅；
800～1200ppm，感觉空气浑浊，并开始觉得昏昏欲睡。
1200~2000ppm，难以集中精神，无法积极开展工作
超过2000ppm，为严重污染。长期吸入高浓度的二氧化碳，会造成人体生物钟的紊乱，因为二氧化碳浓度高的时候可以抑制呼吸中枢，浓度特别高的时候会对呼吸中枢产生麻痹作用。
3000~4000ppm，人的呼吸会加深，出现头痛、耳鸣、血压升高等症状。
8000ppm，很可能造成死亡。
尽管主流媒体和大部分科学文献都经常表示室内CO2浓度对空气质量、人类的认知水平和工作表现呈负面影响，但实际的研究文献反映出的结果却不尽相同。很多研究认为CO2水平与认知、表现或感知空气质量之间没有明确的剂量-反应关系，甚至还有一些研究表明在更高二氧化碳水平下部分表现会有所增强（《Effects of acute exposures to carbon dioxide on decision making and cognition in astronaut-like subjects》https://www.nature.com/articles/s41526-019-0071-6）。
还有研究认为人在暴露于较高含量的CO2环境下认知障碍和感官错觉和空气质量相关，在更加洁净但CO2水平相同的空气环境中则不会出现相关问题。这可能说明与人类相关的一些其他因素可能是造成室内环境“闷热感”的实际元凶。即便我们暂时仍然无法完全理解CO2与人类健康水平之间的关系，但从逻辑上来说我们还是应该尽量降低CO2和其他污染物在室内堆积的风险。
由于CO2浓度会随着空间中人的数量的增加而增加，特别是当空间其中一人或多人可存在传染病感染时，因此呼吸系统疾病感染风险随室内CO2浓度的上升而增加似乎是符合逻辑的。在2003年，学者们引入了一个数学模型，该模型使用CO2浓度来估计流感和其他呼吸系统疾病通过空气传播的风险。从那时起，许多研究调查了通风率（使用CO2浓度估算）与各种环境（例如学校宿舍）中的疾病传播之间的关系。简单来说CO2浓度越高意味着你吸入感染者呼出的空气的概率就越大。CO2浓度达到800ppm就已经存在感染风险了，而当CO2浓度达到2400ppm时则意味着你吸入的气体中有5%是别人呼出的。
在新冠病毒大流行期间，研究人员在这项工作的基础上估计了新冠病毒在空间中的传播风险，例如美甲沙龙和办公楼，基于居住者的呼吸率和活动。CO2监测是评估通风是否适合占用空间的人数的既定方法。尽管户外的CO2含量在 350 至 450 ppm 之间，但人们在建筑物内聚集和呼吸会导致 CO2积聚到更高的水平，除非通过通风将其排出。占用空间的人越多，他们的身体活动越激烈，就需要更多的通风来保持居住者的舒适度。CO2浓度也是其他难以检测的污染物（例如，从建筑材料中排出的挥发性有机化合物）的代表，这些污染物可能会在空间中累积。在办公室类型的环境中，每人8-10升/秒的通风速率对应于大约1000ppm的CO2浓度。在办公室等公共区域，1000ppm左右的值被广泛认为是足够的人均通风率的指标。
但也存在一些特殊的情况，根据相关研究人员的报告，如果是由于燃烧或者宠物等其他非人类呼吸因素造成的空间内CO2浓度上升，本身并不会增加感染风险。相对应的即便是一些CO2浓度较低的特殊场景，并不是由于通风条件较好而仅仅是因为空间面积较大的情况（比如空旷的大型超市），也不会显著降低传染风险。
不过需要清楚的一点是，没有一个单一的CO2浓度可以让我们认为公共的室内空间是“安全的”。这主要取决于在这个公共空间内具体的人类活动，比如说房间里的人是在大声唱歌、说话或锻炼，还是安静地坐着阅读或休息。室内1000ppm的CO2浓度远高于约400ppm的室外浓度，在戴口罩的安静图书馆中可能相对安全，但在没有口罩的活跃健身房中则非常不安全。根据University of Colorado at Boulder的一份研究模型当中的案例显示，即便在不同场景中风险都会随着CO2浓度变化而变化，如果健身房中的CO2浓度从2800ppm降至1000ppm，则新冠病毒传播的风险也会下降，约为原始风险的四分之一。在图书馆中，如果大量人员涌入使CO2浓度从800ppm跃升至1600，则新冠病毒的传播风险会增加三倍。
虽然目前还并没有一个详尽模型和参数能表明CO2浓度与新冠感染概率间的具体关系，但可以明确的是，不管具体在什么空间中，CO2的浓度越低，感染新冠的风险也就越低。三、二氧化碳监测的意义
既然知道了CO2浓度与新冠病毒感染间的关系，那么持续跟踪监测CO2浓度可以在一定程度上有效预防感染风险。
在20人以上的单区空间中，CO2浓度经常高于1500ppm，表明不够通风的条件会带来更高的气溶胶传播风险，需要将有可能产生高气溶胶的空间应将CO2浓度控制在至少800ppm以下。
德国联邦环境署曾针对学校环境的二氧化碳浓度给出过一份建议：CO2浓度指示灯是非常简单的测量装置，可以用于确定室内空气中的CO2浓度。它们使用绿色、黄色和红色指示色显示与CO2相关的空气质量。一些设备还显示以百万分之一测量的浓度（ppm) 上。低于1000ppm室内空气质量被认为是良好的“绿色”。如果超过此浓度且在1000~2000ppm之间，指示灯会切换为“黄色”，如果超过2000ppm，通常会切换为“红色”。
对此，德国联邦环境署也提出了一些非强制性要求，如果黄色指示灯亮起那么最好加强学校环境通风，如果是红色指示灯亮起则最好进行疏散。CO2浓度可以很好地代表空间的通风情况，一个通风不良但人多的区域，其CO2浓度可能比通风良好的区域高得多。换句话说，较低的CO2浓度表明通风较好。CDC在他们对佐治亚州学校的一项研究中证实了，仅改善通风（例如打开窗户）就能使新冠病毒的传播减少30%。因此通过确保适当的通风，二氧化碳监测仪可以帮助降低新冠病毒的传播风险。
四、二氧化碳监测的应用建议
在我们已经明确了CO2浓度与新冠病毒感染风险的情况下，如果条件允许那么最好在你所工作或学习的场所增设二氧化碳检测仪，根据CO2浓度的变化采取不同程度的通风策略，以便尽量降低感染风险。比如学校方面可以设定当CO2浓度达到1500ppm时自动开启教室内的排风扇或加大新风风量等操作，来降低正在上课的学生的感染风险。或者你也可以更直接一点，参考德国联邦环境署的建议暂时将学生们疏散到室外的操场上。即便做不了这些，至少也应该在CO2浓度过高时打开窗户加速通风。
另一方面，如果是便携的可随身携带的二氧化碳检测仪，也可以在你外出时随时提供CO2浓度信息，让你可以有针对性地避免前往一些非必要的风险区域，或者提醒你在不得不前往高风险区域时提高自己的防护等级（比如更换更高过滤等级的口罩或增加护目镜等）。
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