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量至關重要。

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生共振。特別是波長約 4.26 微米的紅外光，會被 CO? 強烈吸收。

檢測過程簡述

空氣樣本被引入檢測腔，紅外光源發射出一定強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變化，可以計算出 CO? 的濃度。

為什么選擇紅外光？

因為 CO? 對特定波段的紅外光有很強的選擇性吸收能力，而其他氣體如氮氣（N?）、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：

電化學傳感器：利用 CO? 與電解質之間的反應產生電信號變化。這類方法通常用于便攜式檢測裝置。

光學干涉法：基于 CO? 引起的折射率變化進行測量。

指示劑法（顏色反應）：在實驗室或教學演示中，常用石灰水（Ca(OH)?）作為指示劑。當 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、檢測結果的單位與標準

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?。

根據世界衛生組織（WHO）和各國空氣質量指南，一般建議：

室外空氣質量良好時，CO? 濃度約為 400–500 ppm；

室內 CO? 濃度超過 800–1000 ppm，可能表明通風不良；

當 CO? 濃度超過 2000 ppm，可能會出現明顯的不適癥狀。

五、影響 CO? 檢測準確性的因素

即使采用相同的檢測原理，實際測量過程中仍可能受到以下因素的影響：

環境溫濕度：高溫高濕可能影響光學系統或傳感器的穩定性；

空氣流動：局部 CO? 濃度分布不均可能導致讀數偏差；

其他氣體干擾：雖然 CO? 在紅外區有獨特吸收峰，但某些有機揮發物也可能輕微影響結果；

采樣時間與頻率：瞬時測量可能無法反映真實平均濃度，需多次測量或連續監測。

六、結語

二氧化碳檢測不僅是現代空氣質量監測的重要組成部分，也是保障人們身體健康、提升學習和工作效率的關鍵環節。了解其背后的科學原理，有助于我們更理性地看待檢測數據，做出合理的應對措施。