一、什么是二氧化碳？

二氧化碳是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，由一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子組成（化學(xué)式為 CO?）。它廣泛存在于地球的大氣中，主要來(lái)源于人類(lèi)呼吸、燃燒過(guò)程、植物光合作用的逆過(guò)程（呼吸作用），以及工業(yè)排放等。

雖然二氧化碳本身不是有毒氣體，但高濃度的 CO? 可能會(huì)對(duì)人體健康造成影響，例如引起頭暈、注意力下降、嗜睡甚至昏迷。因此，在學(xué)校、辦公室、會(huì)議室、教室等密閉空間中，定期檢測(cè) CO? 濃度對(duì)于保障空氣質(zhì)量至關(guān)重要。

二、二氧化碳檢測(cè)的核心原理：紅外吸收法

目前最常見(jiàn)、最可靠的 CO? 檢測(cè)方法是非分散紅外吸收法（NDIR, Non-Dispersive Infrared）。雖然我們這里不涉及具體設(shè)備，但其背后的基本物理原理非常值得了解：

紅外吸收特性

二氧化碳分子具有特定的振動(dòng)模式，這些振動(dòng)會(huì)在某些波長(zhǎng)的紅外光照射下發(fā)生共振。特別是波長(zhǎng)約 4.26 微米的紅外光，會(huì)被 CO? 強(qiáng)烈吸收。

檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)述

空氣樣本被引入檢測(cè)腔，紅外光源發(fā)射出一定強(qiáng)度的紅外光穿過(guò)該樣本。如果空氣中含有 CO?，部分紅外光就會(huì)被吸收。通過(guò)測(cè)量透過(guò)氣體后的光強(qiáng)變化，可以計(jì)算出 CO? 的濃度。

為什么選擇紅外光？

因?yàn)?CO? 對(duì)特定波段的紅外光有很強(qiáng)的選擇性吸收能力，而其他氣體如氮?dú)猓∟?）、氧氣（O?）對(duì)這些波段的紅外光幾乎不吸收，所以這種方法具有很高的特異性。

三、除了紅外法，還有哪些檢測(cè)方式？

雖然紅外吸收法是最主流的方法，但在一些特定場(chǎng)景下，也會(huì)使用其他手段來(lái)判斷 CO? 的存在或濃度水平，包括：

電化學(xué)傳感器：利用 CO? 與電解質(zhì)之間的反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)變化。這類(lèi)方法通常用于便攜式檢測(cè)裝置。

光學(xué)干涉法：基于 CO? 引起的折射率變化進(jìn)行測(cè)量。

指示劑法（顏色反應(yīng)）：在實(shí)驗(yàn)室或教學(xué)演示中，常用石灰水（Ca(OH)?）作為指示劑。當(dāng) CO? 通入石灰水中時(shí)，會(huì)生成碳酸鈣沉淀，使溶液變渾濁。這是一種定性或半定量的檢測(cè)方法。

四、檢測(cè)結(jié)果的單位與標(biāo)準(zhǔn)

二氧化碳濃度通常以“百萬(wàn)分之一”為單位表示，記作 ppm（parts per million）。例如，400 ppm 表示每一百萬(wàn)個(gè)體積單位的空氣中含有 400 個(gè)體積單位的 CO?。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）和各國(guó)空氣質(zhì)量指南，一般建議：

室外空氣質(zhì)量良好時(shí)，CO? 濃度約為 400–500 ppm；

室內(nèi) CO? 濃度超過(guò) 800–1000 ppm，可能表明通風(fēng)不良；

當(dāng) CO? 濃度超過(guò) 2000 ppm，可能會(huì)出現(xiàn)明顯的不適癥狀。

五、影響 CO? 檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素

即使采用相同的檢測(cè)原理，實(shí)際測(cè)量過(guò)程中仍可能受到以下因素的影響：

環(huán)境溫濕度：高溫高濕可能影響光學(xué)系統(tǒng)或傳感器的穩(wěn)定性；

空氣流動(dòng)：局部 CO? 濃度分布不均可能導(dǎo)致讀數(shù)偏差；

其他氣體干擾：雖然 CO? 在紅外區(qū)有獨(dú)特吸收峰，但某些有機(jī)揮發(fā)物也可能輕微影響結(jié)果；

采樣時(shí)間與頻率：瞬時(shí)測(cè)量可能無(wú)法反映真實(shí)平均濃度，需多次測(cè)量或連續(xù)監(jiān)測(cè)。

六、結(jié)語(yǔ)

二氧化碳檢測(cè)不僅是現(xiàn)代空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的重要組成部分，也是保障人們身體健康、提升學(xué)習(xí)和工作效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。了解其背后的科學(xué)原理，有助于我們更理性地看待檢測(cè)數(shù)據(jù)，做出合理的應(yīng)對(duì)措施。