CO2 staat als broeikasgas volop in de belangstelling, maar alle aandacht gaat alleen maar uit naar de vermindering vanwege het broeikaseffect (zie ook een eerdere blog hierover). Over de invloed van een stijgende CO2 concentratie op de leefomgeving van de mens, kom ik veel minder tegen. Daar wil ik in deze blog op ingaan.
De stijging van de CO2 concentratie
De CO2 concentratie is vooral in de laatste delen 70 jaar hard gestegen, vergeleken met de lange termijn trends van onze planeet. De CO2 concentratie is hierbij gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar 400 ppm in 2013, waar we ondertussen ook al weer bovenuit zijn gestegen (gemiddelde stijging van ongeveer 2 a 2,2 ppm per jaar). |
| Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka |
Het IPCC heeft verschillende scenario's geformuleerd, waarbij op basis de verwachte economische groei en mogelijke maatregelen richting een CO2-neutrale samenleving de concentratie rond 2100 kan stijgen naar ongeveer 550 tot 1000 ppm.
Deze groei is niet overal op aarde gelijk (er wonen meer mensen op het noordelijk halfrond), maar deze verschilt ook door de jaren heen, zoals onderstaande kleurenplot van de afgelopen 16 jaar laat zien.
Op de aarde staan er op meerdere locaties apparaten die de continue de CO2 concentratie meten (zie hier voor de meetlocaties en de database). Op basis van deze gegevens is onderstaande video gemaakt met het verloop van de CO2 concentratie in de afgelopen decennia.
Deze thesis levert interessante gegevens op over de jaarlijkse variatie van de CO2 concentratie in de buitenwijken van Sint Petersburg, waarbij mogelijk de concentraties in het centrum en bij zware industrie (veel) hoger kunnen zijn.
De minima, maxima en gemiddelde CO2 concentraties per maand zijn weergegeven in onderstaande figuur. De gemiddelde concentratie varieerde niet heel erg veel per maand (2013 was het jaar dat de gemiddelde CO2 concentratie van 400 ppm wereldwijd werd overschreden), maar bandbreedte tussen de maandelijkse minimale en maximale waarden is wel vrij groot (van ca 360 tot 510 ppm).
 |
| Bron: https://www.nvvkveiligheidscongres.nl/cms/streambin.aspx?documentid=11927 |
De dagelijkse en maandelijkse variatie van de CO2 concentratie
Deze groei is niet overal op aarde gelijk (er wonen meer mensen op het noordelijk halfrond), maar deze verschilt ook door de jaren heen, zoals onderstaande kleurenplot van de afgelopen 16 jaar laat zien.
 |
| Bron: https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/gallery/figures/co2_gr_contour.png |
Op de aarde staan er op meerdere locaties apparaten die de continue de CO2 concentratie meten (zie hier voor de meetlocaties en de database). Op basis van deze gegevens is onderstaande video gemaakt met het verloop van de CO2 concentratie in de afgelopen decennia.
Een Russisch meetstation
Helaas staan bijna geen van deze meetapparaten rondom steden, omdat ze bedoelt zijn voor het grotere plaatje en niet voor de extremere situaties waar mensen in leven, bij grootschalige industrie, bij snelwegen en elektriciteitscentrales. Recentelijk is er een meetstation in Rusland geanalyseerd, wat in een buitenwijk van Sint Petersburg (35 km van het centrum) staat en elk uur de CO2 concentratie meet. Deze gegevens geven inzicht in de mate van variatie die optreedt in de CO2 concentratie. Aan de universiteit van Sint Petersburg heeft in 2017 Stefani Foka haar Bachelor Thesis geschreven, waarbij ze de CO2 concentratie in 2013 heeft geanalyseerd.Deze thesis levert interessante gegevens op over de jaarlijkse variatie van de CO2 concentratie in de buitenwijken van Sint Petersburg, waarbij mogelijk de concentraties in het centrum en bij zware industrie (veel) hoger kunnen zijn.
De minima, maxima en gemiddelde CO2 concentraties per maand zijn weergegeven in onderstaande figuur. De gemiddelde concentratie varieerde niet heel erg veel per maand (2013 was het jaar dat de gemiddelde CO2 concentratie van 400 ppm wereldwijd werd overschreden), maar bandbreedte tussen de maandelijkse minimale en maximale waarden is wel vrij groot (van ca 360 tot 510 ppm).
 |
| Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka |
De gemiddelde CO2 waarden tussen 4 en 6 uur in de middag per maand zijn vergeleken met de CO2 concentraties op andere plekken in Rusland en met de resultaten van het Whole Atmosphere Community Climate Model (WACCM). Te zien is dat de CO2 concentratie in Sint Petersburg sterker varieert dan op de 2 andere locaties in Rusland en met het WACCM model: in de zomers is de gemiddelde CO2 concentratie aan het einde van de middag lager, maar in de winter is de gemiddelde CO2 concentratie aan het einde van de middag juist hoger.
 |
| Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka |
De gemiddelde variatie gedurende de dag per maand laat zien dat in de warme maanden de CO2 concentratie gemiddeld genomen sterker fluctueert dan in de koudere wintermaanden. In de zomer is de CO2 concentratie overdag lager en in de nacht hoger dan de CO2 concentratie in de winter, vooral door de fotosynthese gedurende de dag en de respiratie van CO2 in de nacht.
Van 1992 tot 1997 zijn deze metingen op 200 m hoogte uitgevoerd. Van 2000 tot 2010 zijn deze metingen op een viertal hoogtes uitgevoerd: 20 m, 60 m, 120 en 200 m. Deze metingen zijn uitvoerig beschreven in dit artikel.
In onderstaande figuur zijn de CO2 metingen op 200 m hoogte vanaf 1992 weergegeven. De grijze punten zijn alle metingen, de rode zijn de dagminima en de zwarte lijn is een functie die door deze rode punten is geplot. De hele reeks laat zien dat de gemiddelde CO2 concentratie ook in Lopik stijgt, met ongeveer 1,9 ppm per jaar. Pieken die hier optreden raken de 500 ppm CO2.
 |
| Bron: https://www.slideshare.net/stefanifoka |
Situatie in Nederland
In de meteotoren in Lokip in het midden van Nederland wordt ook de CO2 concentratie gemeten sinds 1992. Ook voor deze locatie geldt, net als voor de Russische metingen, dat dit geen metingen zijn in stedelijk gebied en dus de te verwachten extremen van stedelijk gebied niet worden gemeten.Van 1992 tot 1997 zijn deze metingen op 200 m hoogte uitgevoerd. Van 2000 tot 2010 zijn deze metingen op een viertal hoogtes uitgevoerd: 20 m, 60 m, 120 en 200 m. Deze metingen zijn uitvoerig beschreven in dit artikel.
In onderstaande figuur zijn de CO2 metingen op 200 m hoogte vanaf 1992 weergegeven. De grijze punten zijn alle metingen, de rode zijn de dagminima en de zwarte lijn is een functie die door deze rode punten is geplot. De hele reeks laat zien dat de gemiddelde CO2 concentratie ook in Lopik stijgt, met ongeveer 1,9 ppm per jaar. Pieken die hier optreden raken de 500 ppm CO2.
 |
| Bron: https://www.atmos-meas-tech.net/4/617/2011/amt-4-617-2011.pdf |
De metingen op de 4 hoogtes laten zien dat de concentratie bij de grond een veel grotere spreiding hebben dan hoger in de lucht, wat te verwachten is, aangezien de productie en de opname op de grond plaats vindt. Mogelijk dat metingen op 1 m boven de grond dus nog grotere bandbreedte kan worden gemeten.
 |
| Bron: https://www.atmos-meas-tech.net/4/617/2011/amt-4-617-2011.pdf |
Op de 4 hoogtes zijn de gemiddelde waarden per seizoen (over de periode 2000 tot 2010) behoorlijk verschillend (zie onderstaande figuur). Hoe dichter bij de grond, hoe groter de variatie, en hoe hoger de pieken (de productie vindt immers op de grond plaats). In de zomer zijn de CO2 concentraties gemiddeld genomen het laagst, maar zijn de pieken 's nachts het hoogst, terwijl in de winter als de vegetatie in rust is de dagvariatie beperkt is, maar de gemiddelde concentratie wat hoger ligt.
 |
| Bron: https://www.atmos-meas-tech.net/4/617/2011/amt-4-617-2011.pdf |
Kortom, de resultaten zijn redelijk vergelijkbaar met de metingen uit Rusland, zowel wat betreft bandbreedte als wat betreft seizoenale verandering.
- RIVM schrijft in het rapport 'GGD richtlijn medische milieukunde Beoordeling van ventilatie en ventilatievoorzieningen van woningen': "TNO concludeert uit internationale aanbevelingen dat de CO2-concentratie met het oog op de gezondheid niet hoger moeten worden dan 900 ppm voor gezonde volwassenen, 700 ppm voor kinderen en 600 ppm voor de meest gevoelige personen (Pernot et al., 2003). Daarvoor zou per persoon 45 -80 m3/h geventileerd moeten worden.".
- De VVV hanteert als grenswaarde voor een goede kwaliteit binnenlucht maximaal 1000 ppm CO2 en de streefwaarde is maximaal 800 ppm.
- Boven de 1000 ppm neemt het concentratie vermogen af, en boven de 1200 ppm treden gezondheidsklachten als hoofdpijn, sufheid, vermoeidheid en irritatie van de slijmvliezen op.
Boven de 40000 ppm kun je hersenbeschadiging krijgen en kun je in coma raken door zuurstoftekort.
Als richtwaarden voor verschillende situaties worden op deze site de volgende waarden aangegeven:
Zowel de metingen van Sint Petersburg als van Lopik laten zien dat de CO2 concentraties aan dicht bij steden al rond de 500 ppm uitkomen en volgens bovenstaande tabel is stadslucht gemiddeld al 700 ppm. Op deze website zijn kaarten door de tijd van de CO2 concentratie te zien, waarbij de donkerrode vlekken van industriele gebieden goed opvallen, hier is de CO2 concentratie ruim boven de 500 ppm.
Dit zou betekenen dat deze lucht voor kinderen dus regelmatig ongezond is (gemiddeld 700 ppm) en dat gevoelige mensen daar eigenlijk niet meer gezond kunnen leven (gemiddeld 600 ppm).
Verder laat de tabel zien waarom het zogeheten kantoor effect optreedt: uitgeademde lucht heeft een hoge CO2 concentratie (40.000 tot 52.000 ppm), dus bij lange vergaderingen in niet geventileerde ruimten neemt de concentratie zeer snel toe, waardoor sufheid of hoofdpijn kan optreden. Ventilatie is dus noodzakelijk.
Echter, hoe hoger de buitenlucht concentratie is en wordt, hoe meer ventilatie nodig is om de CO2 concentratie omlaag te krijgen. In deze presentatie van Rudy Tuik wordt dit mooi uitgelegd. Als de gemiddelde CO2 concentratie stijgt van 400 ppm naar 500 ppm betekent dit dat het ventilatie volume met 17% omhoog moet.
Een hogere gemiddelde concentratie van de buitenlucht maakt dan dat ventileren met steeds grotere volumes moet plaatsvinden, en langer zal duren om het gewenste effect te bereiken. Als de CO2 uitstoot niet naar 0 wordt terug gebracht, zal deze zodanig door stijgen dat deze hoge CO2 concentratie permanente gezondheidsklachten gaan veroorzaken.
https://atmosphere.copernicus.eu/charts/cams/carbon-dioxide-forecasts?facets=undefined&time=2019051900,120,2019052400&projection=classical_north_west_europe&layer_name=composition_co2_surface
http://www.binnen-milieu.eu/de-diensten-voor-een-gezond-binnenmilieu/co2-duurmeting/
http://www.buroepn.nl/ventilatie/co2-en-het-vergaderruimte-effect
https://www.co2indicator.nl/documentatie/werkklimaat.pdf
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/data/index.php?parameter_name=Carbon%2BDioxide&frequency=Discrete&pageID=2
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/gl_trend.html
https://www.hitma-instrumentatie.be/blog-be/co2-concentraties-vochtigheid-werkplek
https://www.kane.co.uk/knowledge-centre/what-are-safe-levels-of-co-and-co2-in-rooms
https://lcma.upc.edu/en/air-quality-control-in-urban-areas/indoor-air-quality
https://medium.com/@joeljean/im-living-in-a-carbon-bubble-literally-b7c391e8ab6
https://www.nvvkveiligheidscongres.nl/cms/streambin.aspx?documentid=11927
https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/609330011.pdf
https://www.rivm.nl/media/milieu-en-leefomgeving/hoeschoonisonzelucht/
https://timemanagementcompany.com/blog/bevat-jouw-kantoorlucht-te-veel-co2/
https://www.wvoi.nl/arbocatalogus/hoofdstuk-6-binnenklimaat-in-kantoren/
https://www.youtube.com/watch?v=gH6fQh9eAQE
Impact van de verandering van de CO2 concentratie op de mens
De mate waarin de gemiddelde CO2 concentratie op dit moment stijgt heeft maar een zeer beperkte invloed op de leefomgeving voor de mens. De extreme concentraties (waar dus weinig metingen van beschikbaar zijn) in steden en bij industriegebieden hebben mogelijk wel invloed op de kwaliteit van onze leefomgeving. Vanuit verschillende bronnen worden de volgende randvoorwaarden aangedragen ten aanzien van een gezonde CO2 concentratie:- RIVM schrijft in het rapport 'GGD richtlijn medische milieukunde Beoordeling van ventilatie en ventilatievoorzieningen van woningen': "TNO concludeert uit internationale aanbevelingen dat de CO2-concentratie met het oog op de gezondheid niet hoger moeten worden dan 900 ppm voor gezonde volwassenen, 700 ppm voor kinderen en 600 ppm voor de meest gevoelige personen (Pernot et al., 2003). Daarvoor zou per persoon 45 -80 m3/h geventileerd moeten worden.".
- De VVV hanteert als grenswaarde voor een goede kwaliteit binnenlucht maximaal 1000 ppm CO2 en de streefwaarde is maximaal 800 ppm.
- Boven de 1000 ppm neemt het concentratie vermogen af, en boven de 1200 ppm treden gezondheidsklachten als hoofdpijn, sufheid, vermoeidheid en irritatie van de slijmvliezen op.
Boven de 40000 ppm kun je hersenbeschadiging krijgen en kun je in coma raken door zuurstoftekort.
Als richtwaarden voor verschillende situaties worden op deze site de volgende waarden aangegeven:
| CO2-volume-aandeel en effecten | ||
| % | ppm | Omschrijving |
| ca 0,04 | ca 400 | Wereldwijd gemiddelde |
| 0,07 | 700 | Stadslucht buiten |
| 0,14 | 1400 | Stadslucht in woningen |
| 0,4 | 4000 | Maximum in klaslokalen |
| 0,5 | 5000 | MAK-waarde voor CO2 (= 5000 ppm) |
| 2 | 20.000 | Kortstondig verdraagbaar |
| 2,5 | 25.000 | Begin van bedwelmingsverschijnselen bij duikers |
| 3 | 30.000 | Beginnende ademhalingsmoeilijkheden |
| 4 – 5,2 | 40.000 – 52.000 | Uitgeademde lucht |
| 5 | 50.000 | Duizeligheid en bewusteloosheid |
| 6 – 8 | 60.000 – 80.000 | Verlammingsverschijnselen |
| 8 – 10 | 80.000 – 100.000 | Dodelijke dosis |
Zowel de metingen van Sint Petersburg als van Lopik laten zien dat de CO2 concentraties aan dicht bij steden al rond de 500 ppm uitkomen en volgens bovenstaande tabel is stadslucht gemiddeld al 700 ppm. Op deze website zijn kaarten door de tijd van de CO2 concentratie te zien, waarbij de donkerrode vlekken van industriele gebieden goed opvallen, hier is de CO2 concentratie ruim boven de 500 ppm.
Dit zou betekenen dat deze lucht voor kinderen dus regelmatig ongezond is (gemiddeld 700 ppm) en dat gevoelige mensen daar eigenlijk niet meer gezond kunnen leven (gemiddeld 600 ppm).
Verder laat de tabel zien waarom het zogeheten kantoor effect optreedt: uitgeademde lucht heeft een hoge CO2 concentratie (40.000 tot 52.000 ppm), dus bij lange vergaderingen in niet geventileerde ruimten neemt de concentratie zeer snel toe, waardoor sufheid of hoofdpijn kan optreden. Ventilatie is dus noodzakelijk.
Echter, hoe hoger de buitenlucht concentratie is en wordt, hoe meer ventilatie nodig is om de CO2 concentratie omlaag te krijgen. In deze presentatie van Rudy Tuik wordt dit mooi uitgelegd. Als de gemiddelde CO2 concentratie stijgt van 400 ppm naar 500 ppm betekent dit dat het ventilatie volume met 17% omhoog moet.
Conclusie
De gemiddelde CO2 concentratie op aarde is langzaam aan het stijgen met ongeveer 2 ppm per jaar. In 2013 is de gemiddelde CO2 concentratie voor het eerst sinds de industriele revolutie uitgekomen boven de 400 ppm. Deze stijgende CO2 concentratie heeft bezien vanuit de gemiddelde concentratie weinig invloed op de menselijke leefomgeving. De extremen kunnen echter veel hoger zijn, extremen gedurende een moment op de dag, maar vooral ook extremen bij plekken waar veel CO2 wordt geproduceerd, zoals in stedelijk gebied en bij zware industrie. Hier kan de concentratie zodanig hoger zijn dat het niet gezond is, vooral ook voor kinderen.Een hogere gemiddelde concentratie van de buitenlucht maakt dan dat ventileren met steeds grotere volumes moet plaatsvinden, en langer zal duren om het gewenste effect te bereiken. Als de CO2 uitstoot niet naar 0 wordt terug gebracht, zal deze zodanig door stijgen dat deze hoge CO2 concentratie permanente gezondheidsklachten gaan veroorzaken.
Verder lezen en bronnen
https://www.atmos-meas-tech.net/4/617/2011/amt-4-617-2011.pdfhttps://atmosphere.copernicus.eu/charts/cams/carbon-dioxide-forecasts?facets=undefined&time=2019051900,120,2019052400&projection=classical_north_west_europe&layer_name=composition_co2_surface
http://www.binnen-milieu.eu/de-diensten-voor-een-gezond-binnenmilieu/co2-duurmeting/
http://www.buroepn.nl/ventilatie/co2-en-het-vergaderruimte-effect
https://www.co2indicator.nl/documentatie/werkklimaat.pdf
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/data/index.php?parameter_name=Carbon%2BDioxide&frequency=Discrete&pageID=2
https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/gl_trend.html
https://www.hitma-instrumentatie.be/blog-be/co2-concentraties-vochtigheid-werkplek
https://www.kane.co.uk/knowledge-centre/what-are-safe-levels-of-co-and-co2-in-rooms
https://lcma.upc.edu/en/air-quality-control-in-urban-areas/indoor-air-quality
https://medium.com/@joeljean/im-living-in-a-carbon-bubble-literally-b7c391e8ab6
https://www.nvvkveiligheidscongres.nl/cms/streambin.aspx?documentid=11927
https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/609330011.pdf
https://www.rivm.nl/media/milieu-en-leefomgeving/hoeschoonisonzelucht/
https://timemanagementcompany.com/blog/bevat-jouw-kantoorlucht-te-veel-co2/
https://www.wvoi.nl/arbocatalogus/hoofdstuk-6-binnenklimaat-in-kantoren/
https://www.youtube.com/watch?v=gH6fQh9eAQE
Geen opmerkingen:
Een reactie posten