Кратко и по существу.

1) Почему при недостатке кислорода образуется CO, а не CO2

Стехиометрия: полное окисление углерода даёт CO2 $C+O2\to CO2$. При недостатке O2 часть углерода окисляется только до CO $2C+O2\to 2CO$ — просто не хватает кислорода для дальнейшей окислительной ступени.Кинетика и структура пламени: CO — обычный промежуточный продукт окисления углеводородов. При хорошей подаче кислорода и достаточном времени пребывания в горячей зоне CO дожигается до CO2; при плохом перемешивании, низкой температуре или коротком времени пребывания реакция останавливается на CO.Температура и гашение пламени: при охлаждении газов $быстраяутечка,теплоотводстенок$ окислительные реакции «замирают», и CO «фризится» в выхлопе.Другие условия, способствующие образованию CO: богатая топливная смесь $избытоктоплива$, неравномерное смешение воздуха и топлива, неполадки в системе зажигания $длядвигателей$, неправильно настроенные горелки, низкая эффективность каталитических систем.

2) Последствия для здоровья

CO связывается с гемоглобином в крови, образуя карбоксигемоглобин $COHb$. Связь с Hb примерно в 200–300 раз сильнее, чем у O2 → снижается доставка кислорода тканям.Клинически: небольшие повышения COHb $несколько$ у курильщиков — обычны; при 10–20% — головная боль, слабость, головокружение; 20–40% — выраженные симптомы: тошнота, спутанность сознания; >50% — риск летального исхода. Точные пороги индивидуальны.Хроническое низкоуровневое воздействие повышает риск сердечно‑сосудистых событий, ухудшает состояние людей с ИБС, может негативно влиять на плод при беременности и на когнитивные функции.Массовые отравления происходят при неисправных печах, каминах, плохой вентиляции в помещениях и при вождении в закрытых/плохо вентилируемых гаражах.

3) Последствия для экологии и атмосферной химии

CO сам по себе незначительно поглощает инфракрасное излучение $неглавныйпарниковыйгаз$, но он активен в атмосферной химии:
реагирует с гидроксильными радикалами $OH$, уменьшая их концентрацию → продлевает время жизни метана $CH4$, увеличивая его вклад в парниковый эффект;участвует в формировании тропосферного озона $какпредшественник$, который является вредным для здоровья и растительности, а также парниковым газом;окисляясь в атмосфере, в конечном счёте даёт CO2.Неполное сгорание часто сопровождается выбросом твёрдых частиц $сажи$, летучих органических соединений $VOC$, полярных органических загрязнителей — всё это ухудшает качество воздуха и наносит экосистемам и здоровью вред.

4) Технологические меры для снижения выбросов CO
Общие принципы: обеспечить достаточный доступ кислорода, улучшить перемешивание топлива и воздуха, обеспечить высокую температуру и достаточное время пребывания газов в зоне горения, а также утилизировать/окислять остаточный CO в выхлопе.

Для двигателей $автомобили,генераторы$:
точное управление соотношением воздух/топливо $лямбда‑датчик,ЭБУ$ — поддержание оптимальной смеси;трёхкомпонентные каталитические нейтрализаторы $TWC$ для бензиновых двигателей — эффективно окисляют CO в CO2 при работе на стехиометрии;дизель: дизельный окислительный катализатор $DOC$, системы впрыска и улавливания сажи $DPF$ и технологии впрыска, снижающие неполное сгорание;регулярное техническое обслуживание $свечи,системазажигания,фильтры,датчики$.Для стационарных котлов, печей, турбин:
правильная настройка горелок, подача избытка воздуха $оптимизированная,нечрезмерная$, улучшенное смешение $предсмешанные/пречеканныегорелки$;поддержание высокой температуры и достаточного времени пребывания $например,дожигвкамере$;вторичное сжигание или камера дожига;контроль и автоматизация топливо‑воздушного режима, мониторинг пламени и О2 в дымовых газах;рекуперативные/регенеративные термические окислители $RTO$, каталитические окислители для утилизации выхлопных органических соединений и CO.Для промышленности и теплоэнергетики:
каталитические окислители, термические окислители $incinerators$, селективная утилизация выбросов;оптимизация горелок, предотвращение локально «богатых» зон;системы очистки дымовых газов с мониторингом CO и О2.Для бытового использования:
правильно спроектированные и обслуживаемые дымоходы и вентиляция;использование сертифицированных печей/котлов и их сервис;установка бытовых детекторов CO $сигнализации$ и срок замены батарей;обучающие мероприятия по безопасности $неоставлятьдвигателиработающимивзакрытыхпомещениях,неиспользоватьнепредназначенныедляотопленияустройствавжилыхпомещенияхит.п.$.

5) Контроль и нормативы

Мониторинг выбросов и концентраций CO на выходе $газоанализаторы$, контроль состава выхлопа, датчики O2 и CO в промышленных линиях.Существуют гигиенические и экологические нормативы $пределыврабочейзонеиватмосферномвоздухе$ — они различаются по странам; для рабочих мест и аварий есть предельно допустимые уровни $например,некоторыеорганизациирекомендуютPEL/REL/TLVпорядкадесятковppmдля8‑часовойэкспозиции$.

Резюме / практические рекомендации

CO образуется при нехватке кислорода и/или недостаточном времени и температуре для полного окисления; это промежуточный продукт окисления углерода.Он опасен для здоровья $связываетсясгемоглобином$ и влияет на атмосферную химию $увеличиваетобразованиеозонаиувеличиваетсрокжизниметана$.Технически проблему решают: правильное соотношение воздух/топливо, улучшение смешения, поддержание температуры и времени горения, послесжигание/катализаторы, регулярное обслуживание оборудования и мониторинг.

Если нужно, могу:

привести примеры конкретных систем очистки $моделиRTO/DOC/TWC$ и их эффективности;описать, как настраивать и диагностировать горелку/двигатель по признакам неполного сгорания;подобрать практические советы по выбору бытового детектора CO.