一、什么是二氧化碳？

二氧化碳是一种无色、无味的气体，由一个碳原子和两个氧原子组成（化学式为 CO₂）。它广泛存在于地球的大气中，主要来源于人类呼吸、燃烧过程、植物光合作用的逆过程（呼吸作用），以及工业排放等。

虽然二氧化碳本身不是有毒气体，但高浓度的 CO₂ 可能会对人体健康造成影响，例如引起头晕、注意力下降、嗜睡甚至昏迷。因此，在学校、办公室、会议室、教室等密闭空间中，定期检测 CO₂ 浓度对于保障空气质量至关重要。

二、二氧化碳检测的核心原理：红外吸收法

目前最常见、最可靠的 CO₂ 检测方法是非分散红外吸收法（NDIR, Non-Dispersive Infrared）。虽然我们这里不涉及具体设备，但其背后的基本物理原理非常值得了解：

红外吸收特性

二氧化碳分子具有特定的振动模式，这些振动会在某些波长的红外光照射下发生共振。特别是波长约 4.26 微米的红外光，会被 CO₂ 强烈吸收。

检测过程简述

空气样本被引入检测腔，红外光源发射出一定强度的红外光穿过该样本。如果空气中含有 CO₂，部分红外光就会被吸收。通过测量透过气体后的光强变化，可以计算出 CO₂ 的浓度。

为什么选择红外光？

因为 CO₂ 对特定波段的红外光有很强的选择性吸收能力，而其他气体如氮气（N₂）、氧气（O₂）对这些波段的红外光几乎不吸收，所以这种方法具有很高的特异性。

三、除了红外法，还有哪些检测方式？

虽然红外吸收法是最主流的方法，但在一些特定场景下，也会使用其他手段来判断 CO₂ 的存在或浓度水平，包括：

电化学传感器：利用 CO₂ 与电解质之间的反应产生电信号变化。这类方法通常用于便携式检测装置。

光学干涉法：基于 CO₂ 引起的折射率变化进行测量。

指示剂法（颜色反应）：在实验室或教学演示中，常用石灰水（Ca(OH)₂）作为指示剂。当 CO₂ 通入石灰水中时，会生成碳酸钙沉淀，使溶液变浑浊。这是一种定性或半定量的检测方法。

四、检测结果的单位与标准

二氧化碳浓度通常以“百万分之一”为单位表示，记作 ppm（parts per million）。例如，400 ppm 表示每一百万个体积单位的空气中含有 400 个体积单位的 CO₂。

根据世界卫生组织（WHO）和各国空气质量指南，一般建议：

室外空气质量良好时，CO₂ 浓度约为 400–500 ppm；

室内 CO₂ 浓度超过 800–1000 ppm，可能表明通风不良；

当 CO₂ 浓度超过 2000 ppm，可能会出现明显的不适症状。

五、影响 CO₂ 检测准确性的因素

即使采用相同的检测原理，实际测量过程中仍可能受到以下因素的影响：

环境温湿度：高温高湿可能影响光学系统或传感器的稳定性；

空气流动：局部 CO₂ 浓度分布不均可能导致读数偏差；

其他气体干扰：虽然 CO₂ 在红外区有独特吸收峰，但某些有机挥发物也可能轻微影响结果；

采样时间与频率：瞬时测量可能无法反映真实平均浓度，需多次测量或连续监测。

六、结语

二氧化碳检测不仅是现代空气质量监测的重要组成部分，也是保障人们身体健康、提升学习和工作效率的关键环节。了解其背后的科学原理，有助于我们更理性地看待检测数据，做出合理的应对措施。