二氧化碳含量逐年上升。人类也在变得越来越蠢

来源:环球科学发布时间:2020-05-04

有研究者推测大气中二氧化碳浓度的整体升高也可能提升室内二氧化碳水平,进而对人类的认知能力造成不利影响。

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图片来源:Pixabay

长时间待在人员拥挤的室内会让人感到昏昏沉沉,你一定有过这样的亲身体验。室内较高的二氧化碳浓度是导致这种现象的可能原因之一,有研究者推测大气中二氧化碳浓度的整体升高也可能提升室内二氧化碳水平,进而对人类的认知能力造成不利影响。但也有人指出,这个领域其他相关研究数量太少,并且结论并不一致。


来源 the Atlantic 等

编译 秦达然

编辑 戚译引


大气中二氧化碳水平的持续上升已经成为一个无法忽视的趋势。2019 年 12 月 3 日,世界气象组织(WMO)发布《WMO 全球气候状况临时声明》,其中提到 2018 年大气二氧化碳浓度达到了创纪录的百万分之 407.8,并在 2019 年继续上升。而进入 2020 年,最新统计数据显示澳大利亚山火排放的二氧化碳达到 4 亿吨。

二氧化碳浓度上升不仅将加剧气候变化,还有学者认为这可能影响人类的认知能力。这意味着在气候变化这个大问题面前,人类解决问题的能力反而可能变得越来越差。


为什么在室内待久了

会感到头昏脑胀?

科罗拉多大学(University of Colorado)海洋科学的教授 Kris Karnauskas 用一个口袋大小的二氧化碳探测器在学校教室和家里测量室内二氧化碳含量,这么做最初只是为了好玩。他发现在有人住了一晚的卧室里,二氧化碳浓度很快就会超过 1000  ppm(百万分率)。而位于地下、大概跟一个街区一样大的莫斯克尼会议中心(Moscone Convention Center)正在举办一个重大年度科技展会,上千位地球科学家聚集在这里。Karnauskas 表示这里的二氧化碳含量可能超过 500 ppm。

Karnauskas 担心,室内的二氧化碳含量过高可能会损害人们的认知能力。换句话说,二氧化碳这种会导致全球变暖的无色无味气体,可能会使我们变得愚蠢。他表示,这是气候变化的隐形影响,即二氧化碳浓度的升高实际上会影响我们解决气候变化这个问题的能力。

在 2019 年 12 月 9 日至 13 日,Karnauskas 在美国地球物理学联盟的秋季会议上提出了这个观点,这是全球最大的地球和空间科学家齐聚的年度会议。他还将他的想法整理成了一篇文章,共同作者是科罗拉多大学的机械工程教授 Shelly Miller 和宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的神经科学教授 Anna Schapiro。这篇文章还没有经过同行评审,但是已经上传到网站,以便科学家讨论早期阶段的研究或可产生的新研究。

长期以来,研究人员一直认为非常高浓度的二氧化碳会对大脑造成损害。阿波罗 13 号是美国阿波罗计划中的第三次载人登月任务,其同名纪实电影中描绘了这样一个场景:指挥舱的氧气罐发生爆炸,登月舱被临时作为救生艇,但是原本只设计供两名宇航员使用两天的登月舱此时要供三名宇航员生存四天。登月舱上的二氧化碳过滤器无法满足要求,而指挥舱中的过滤器又不能直接用于登月舱,因为接口形状不同。休斯顿地面指挥中心的专家们想出了办法,帮助宇航员利用仅有的材料(包括万能胶带、袜子、飞行计划的封面等等)连接了两个不同形状的过滤器,成功降低了登月舱的二氧化碳浓度。正如该电影中的一位美国国家航空航天局(NASA)工程师评论的那样,如果二氧化碳的浓度过高,“你的判断力会受到损害,丧失意识,开始出现窒息所引起的脑损伤”。

Karnauskas 评论:“他们知道如果环境中二氧化碳含量过高的话,人就会发疯,连 2 加 2 等于几都算不出来。”他认为,基于同样的道理,过高的二氧化碳浓度也会影响地球上的人。近两个世纪以来,人们肆无忌惮地使用化石燃料,使得大气中二氧化碳的含量从工业革命前的 280 ppm 突增到了如今的 410 ppm。对于整个地球来说,污染将热量困在了大气层中并导致了气候变化。但是对于局部来说,整体二氧化碳浓度的上升提升了室内二氧化碳含量的基线,毕竟你不可能通过通风换气将室内的二氧化碳浓度降到全球平均水平以下。

事实上,很多室内的二氧化碳浓度都远高于大气水平,因为通风系统并非十全十美。除此之外,在办公室、医院、学校等人员密集的场所中,有大量人呼出二氧化碳。正如 Karnauskas 所说,我们每一个人都是一个小的二氧化碳制造机。他说道:“想象一个会议室,有 20 个中年人在这个小房间里呼吸。这种情况下二氧化碳含量很容易超过 1000 ppm。”

因此,他和他同事提出了这样的结论:由于大气中的二氧化碳含量持续上升,室内的二氧化碳含量也将攀升。他们认为,在最糟糕的排放情况下,在一个拥挤的房间里,或许不可能通过通风换气将二氧化碳浓度降低到1300 ppm以下。这可能导致真正的对于认知能力的损害。2016 年,哈佛大学(Harvard University)和雪城大学(Syracuse University)的科研人员发现,当室内的二氧化碳浓度达到 945 ppm 时,人们的认知功能会下降15%;当室内的二氧化碳浓度达到 1400 ppm 时,人们的认知功能会下降 50%。

在二氧化碳的排放量非常高的情况下,Karnauskas 指出:“我们复杂的决策功能可能会在本世纪末的时候下降多达一半。”不过他和他的同事承认这个计算只是一个粗略的估计,他对《大西洋周刊》表示,针对这个问题还需要开展很多研究。

那么,这是真的吗?为什么我们从来没有听说过?碳污染真的不只导致了全球变暖,还实际上导致我们变得更迟钝呆滞了吗?


不一致的研究结果

波特兰州立大学(Portland State University)的工程教授 Elliott Gall 告诉《大西洋周刊》:“我会说这是可能的,但是并非一定合理。”Elliott Gall 的研究领域是室内空气质量。在发表了一些关于二氧化碳和认知力的早期研究之后,他于2015年写了一篇论文,推测如果在办公室通风系统当中安装二氧化碳吸收装置的话,公司的生产力可以提升。

Gall 表示,过去几年涌现了大量关于二氧化碳和认知能力的关系的研究。但是他们发现这些研究的结果不一致。

比如说,在 2016 年的一篇研究中,丹麦科学家将室内二氧化碳浓度提升到 3000 ppm,即为现今室外二氧化碳浓度的七倍多。实验发现 25 位被试都没有受到认知上的损害或者出现健康问题。只有当科学家将这样的气体注入其他的微量化学成分和人体排放的有机化合物时,被试们才开始感觉不适,并告知科学家他们感到“头疼、疲劳、困倦,很难清楚地思考”。在这种情况下,科学家们还发现被试们花了更长的时间解决基础的数学问题。而在同一个实验室的另一项研究里,科研人员发现,即使将室内的二氧化碳浓度提升到 5000 ppm,对于大学生的认知能力也基本没有影响。

然而,也有一些研究呈现了不那么乐观的结果。美国宇航局的约翰逊航天中心(Johnson Space Center)的科学家们测量了二氧化碳对于二十四位“宇航员一般的被试”的影响。他们发现,当二氧化碳浓度达到 1200 ppm 时,这些被试高超的决策能力会降低。但是,被试的认知能力好像没有随着二氧化碳浓度超过这个数值而变得更差,而且二氧化碳浓度对于认知技能的影响的强烈程度会因人而异。

2019 年 9 月,这个研究领域内的主要科学家们回顾了从 2012 年以来该课题的全部十篇论文。他们发现,二氧化碳含量对于认知能力的影响的相关证据非常模糊:有些时候更高的二氧化碳浓度可能会使能力降低,有些时候对能力没有影响。除此之外,他们注意到“大量的但是不一致的证据”表明,在中等二氧化碳浓度的情况下,人们在特别具有挑战性的问题上的表现会变差。比如说,当二氧化碳浓度达到 1200 ppm 时,飞行员在飞行模拟器上的表现开始变差。他们还表示,“目前还不清楚人们表现变差背后的机制”。换句话说,有证据表明二氧化碳的浓度只会损害最复杂且最有挑战性的认知任务。而且我们还不知道这背后的原因。


还需要解决的问题

在 2019 年 9 月份的回顾里,作者表明这个问题的很多方面仍然有待探究。例如,二氧化碳会使得其他导致脑损伤的污染物变得更糟吗?此外,没有人探究过室内二氧化碳浓度对于儿童、老年人或者有健康问题的人的影响。同样地,目前的研究只是使人暴露在很高的二氧化碳浓度当中几个小时,还不知道更长时间的暴露(比如几天)会有什么影响。

波特兰州立大学的 Gall 表示,除此之外,人的认知能力也是一个非常具有挑战性的核心问题。目前并不存在一个单一的、可靠的、跨文化的、广泛应用的人类认知能力的标准。因此,一些研究使用了“战略管理模拟(Strategic Management Simulations)”方法,这是在商业和医学院中常用的衡量决策方式的工具。对于某行业专业人员的研究则使用了特定的工具,比如针对飞行员的研究使用了飞行模拟器。并且,控制其他已知会影响认知能力的因素也非常困难,比如被试前一天晚上睡了多久。除此之外,目前为止绝大多数研究的样本量都很小,最多的一项研究测试了 30 个人。Gall 表示,最好能够开展以上百或上千人为规模的研究。

Gall 说:“不幸的结论是,我认为科学尚未搞清楚二氧化碳(在人的认知能力上)所扮演的角色。除非我们能够确认二氧化碳就是(导致认知能力下降的)原因,否则变化的大气环境有太多的方式可以影响室内空气质量。”

现代人类作为一个物种只有 30 万年的历史,但是在我们演化进程中的大多数时间里,环境中的二氧化碳都远低于现今的二氧化碳浓度。《大西洋周刊》特约撰稿人 Robinson Meyer 问 Gall: “有没有人研究在低二氧化碳浓度的情况下,人类的认知力有没有提升呢?如果你在一间二氧化碳浓度只有 250 ppm 的房间里测试人们的认知能力,这样的环境相当于地球大气中距今三个世纪或者三千年以前的二氧化碳浓度,那么他们的表现会更好吗?”换言之,有没有可能人类的认知能力已经整体下降了?Gall 表示他不知道有这样的实验。

无论如何,一个大规模的实验都正在悄然进行,你我都是实验组被试。大气中的二氧化碳含量正在逐年上升。记录下自己现在的认知能力吧,也许二十年之后,你将失去这些头脑清醒的时候。


相关论文:

Karnauskas, K., Miller, S., and Schapiro, A. 2019. Fossil fuel combustion is driving indoor CO2 toward levels harmful to human cognition. https://eartharxiv.org/b8umq

原文链接:

https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/12/carbon-dioxide-pollution-making-people-dumber-heres-what-we-know/603826/ 

原标题:人类可能正变得越来越蠢,因为大气越来越“闷”

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