一、什么是二氧化碳？

二氧化碳是一種無色、無味的氣體，由一個碳原子和兩個氧原子組成（化學(xué)式為 CO?）。它廣泛存在于地球的大氣中，主要來源于人類呼吸、燃燒過程、植物光合作用的逆過程（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? 可能會對人體健康造成影響，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、會議室、教室等密閉空間中，定期檢測 CO? 濃度對于保障空氣質(zhì)量至關(guān)重要。

二、二氧化碳檢測的核心原理：紅外吸收法

目前最常見、最可靠的 CO? 檢測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模式，這些振動會在某些波長的紅外光照射下發(fā)生共振。特別是波長約 4.26 微米的紅外光，會被 CO? 強(qiáng)烈吸收。

檢測過程簡述

空氣樣本被引入檢測腔，紅外光源發(fā)射出一定強(qiáng)度的紅外光穿過該樣本。如果空氣中含有 CO?，部分紅外光就會被吸收。通過測量透過氣體后的光強(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，還有哪些檢測方式？

雖然紅外吸收法是最主流的方法，但在一些特定場景下，也會使用其他手段來判斷 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)生電信號變化。這類方法通常用于便攜式檢測裝置。

光學(xué)干涉法：基于 CO? 引起的折射率變化進(jìn)行測量。

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，會生成碳酸鈣沉淀，使溶液變渾濁。這是一種定性或半定量的檢測方法。

四、檢測結(jié)果的單位與標(biāo)準(zhǔn)

二氧化碳濃度通常以“百萬分之一”為單位表示，記作 ppm（parts per million）。例如，400 ppm 表示每一百萬個體積單位的空氣中含有 400 個體積單位的 CO?。

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

室外空氣質(zhì)量良好時，CO? 濃度約為 400–500 ppm；

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

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

五、影響 CO? 檢測準(zhǔn)確性的因素

即使采用相同的檢測原理，實(shí)際測量過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：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；

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

六、結(jié)語

二氧化碳檢測不僅是現(xiàn)代空氣質(zhì)量監(jiān)測的重要組成部分，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數(shù)據(jù)，做出合理的應(yīng)對措施。