Eksperymenty w klasie pokazują, w jaki sposób koronawirus może się rozprzestrzeniać i kto jest najbardziej zagrożony. Toma Wernera za pośrednictwem Getty Images
Unoszące się w powietrzu cząsteczki koronawirusa nie potrzebują dużo czasu, aby przedostać się przez pomieszczenie. Na początku tylko osoby siedzące w pobliżu zainfekowanego mówcy są narażone na wysokie ryzyko, ale w miarę trwania spotkania lub zajęć małe aerozole może się rozprzestrzeniać.
Nie oznacza to jednak, że wszyscy są narażeni na ten sam poziom ryzyka.
As inżynier, prowadziłem eksperymenty śledzące, jak poruszają się aerozole, w tym w zakresie rozmiarów może przenosić wirusy.
To, co odkryłem, jest ważne, aby zrozumieć, ponieważ coraz więcej osób wraca na uniwersytety, do biur i restauracji, a coraz więcej spotkań przenosi się do pomieszczeń, gdy temperatura spada. Wskazuje obszary o najwyższym ryzyku w pokojach i dlaczego kluczowa jest właściwa wentylacja.
Jak widzieliśmy z prezydentem Donaldem Trumpem i innymi osobami w Waszyngtonie, koronawirus może szybko rozprzestrzeniać się w bliskiej odległości, jeśli nie zostaną podjęte środki ostrożności. Kampusy uniwersyteckie również zmagają się z COVID-19. Przypadki wśród osób w wieku od 18 do 22 lat ponad dwukrotnie na Środkowym Zachodzie i Północnym Wschodzie po ponownym otwarciu szkół w sierpniu.
Wraz ze wzrostem liczby przypadków rośnie również ryzyko dla każdego, kto spędza czas w tych pokojach.
Eksperyment pokazuje, kto jest najbardziej zagrożony
Większość aktualnych modeli opisujących rolę wentylacji na los drobnoustrojów przenoszonych drogą powietrzną w pomieszczeniu załóżmy, że powietrze jest dobrze wymieszane, a stężenie cząstek stałych jest jednolite. W słabo wentylowanym pomieszczeniu lub małej przestrzeni prawdopodobnie tak jest. W takich scenariuszach całe pomieszczenie jest regionem wysokiego ryzyka.
Jednak w większych przestrzeniach, takich jak sale lekcyjne, dobra wentylacja zmniejsza ryzyko, ale prawdopodobnie nie równomiernie. Z moich badań wynika, że to, jak wysoki jest poziom ryzyka, zależy w dużej mierze od wentylacji.
Aby zrozumieć, w jaki sposób koronawirus może się rozprzestrzeniać, wstrzyknęliśmy do pomieszczenia cząsteczki aerozolu o wielkości zbliżonej do ludzkich, a następnie monitorowaliśmy je za pomocą czujników. Korzystaliśmy z uniwersyteckiej sali lekcyjnej o wymiarach 30 na 26 stóp, przeznaczonej dla 30 studentów, wyposażonej w system wentylacji spełniający zalecane standardy.
Kiedy uwolniliśmy cząsteczki z przodu klasy, dotarły one aż do tyłu sali w ciągu 10 do 15 minut. Jednak ze względu na aktywną wentylację w pomieszczeniu, stężenia z tyłu, około 20 stóp od źródła, stanowiły około jednej dziesiątej stężeń blisko źródła.
Sugeruje to, że przy odpowiedniej wentylacji największe ryzyko zarażenia się COVID-19 może być ograniczone do niewielkiej liczby osób w pobliżu zainfekowanego mówcy. Jednak wraz ze wzrostem czasu spędzanego w pomieszczeniu z zainfekowanym głośnikiem ryzyko rozciąga się na całe pomieszczenie, nawet jeśli wentylacja jest dobra.
{vembed Y=GSPv04IJvpI}
CDC w końcu uznaje ryzyko związane z aerozolem
W przeszłości przenoszenie chorób układu oddechowego koncentrowało się na roli większych cząstek generowanych podczas kichania i kaszlu. Te kropelki szybko opadają na ziemię, a dystans społeczny i noszenie maski może w dużym stopniu zapobiegać zakażeniom z ich strony.
Większym problemem jest teraz rola maleńkich cząstek zwanych aerozolami które powstają, gdy mówimy, śpiewać albo po prostu oddychać. Cząsteczki te, często mniejsze niż 5 mikrometrów, mogą wydostawać się z tkaninowych masek na twarz i pozostawać w powietrzu do około 12 godzin. W końcu Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom uznał to ryzyko 5 października po tym, jak Trump trafił do szpitala, a kilka innych osób w administracji lub w jej pobliżu uzyskało pozytywny wynik testu na obecność COVID-19.
Podczas gdy te mniejsze cząstki przenoszą średnio mniej wirusów niż większe cząstki, które ludzie emitują podczas kaszlu lub kichania, wysoka zakaźność SARS-CoV-2 w połączeniu z wysoka wiremia zanim pojawią się objawy, sprawia, że cząsteczki te są ważne dla przenoszenia chorób przenoszonych drogą powietrzną.
Jaka wentylacja wystarczy?
Aby zminimalizować transmisję COVID-19 w pomieszczeniach, szczyt CDC zalecenie jest eliminacja źródła zakażenia. Zdalne nauczanie skutecznie to zrobiło na wielu kampusach. W przypadku nauczania bezpośredniego środki techniczne, takie jak wentylacja, przegrody i jednostki filtrujące, mogą bezpośrednio usuwać cząsteczki z powietrza.
Spośród wszystkich technicznych środków kontroli wentylacja jest prawdopodobnie najskuteczniejszym narzędziem minimalizowania rozprzestrzeniania się infekcji.
Zrozumienie, w jaki sposób wentylacja zmniejsza ryzyko zachorowania na COVID-19, zaczyna się od kursów wymiany powietrza. Jedna wymiana powietrza na godzinę oznacza, że powietrze dostarczone do pomieszczenia w ciągu jednej godziny jest równe objętości powietrza w pomieszczeniu. Kurs wymiany powietrza waha się od mniej niż jeden dla domów dookoła 15-25 na szpitalne sale operacyjne.
W salach lekcyjnych obecne przepisy dotyczące przepływu powietrza pierwotnego odpowiadają wymianie powietrza około sześciu na godzinę. Oznacza to, że co 10 minut ilość powietrza wprowadzanego do pomieszczenia jest równa objętości pomieszczenia.
To, jak wysokie jest stężenie, zależy częściowo od liczby osób w pomieszczeniu, ilości emitowanych przez nich substancji i współczynnika wymiany powietrza. Dzięki dystansowi społecznemu zmniejszającemu populację w klasach o połowę i wszystkim noszącym maski, powietrze w wielu pomieszczeniach jest teraz czystsze niż przed pandemią.
Części pokoju, których należy unikać
Należy pamiętać, że nie wszystkie części pokoju są w równym stopniu zagrożone.
Narożniki pomieszczenia prawdopodobnie będą miały niższą wymianę powietrza – więc cząsteczki mogą tam pozostawać dłużej.
Przebywanie w pobliżu otworu wylotowego powietrza może oznaczać, że unoszące się w powietrzu cząsteczki z reszty pomieszczenia mogą cię obmyć. studium nt przepływ powietrza wentylacyjnego w restauracji w Chinach prześledził swoją rolę w kilku chorobach COVID-19 wśród tamtejszych klientów.
Około 95% cząsteczek znajdujących się w pomieszczeniu zostanie usuniętych przy prawidłowym działaniu system wentylacji w 30 minut, ale zarażona osoba w pomieszczeniu oznacza, że te cząsteczki są również emitowane w sposób ciągły. Tempo usuwania cząstek można przyspieszyć, zwiększając szybkość wymiany powietrza lub dodając inne kontrole techniczne, takie jak jednostki filtrujące. Otwarcie okien również często zwiększa efektywny współczynnik wymiany powietrza.
W miarę jak szkoły, restauracje, centra handlowe i inne przestrzenie publiczne zaczynają przyjmować coraz więcej osób w pomieszczeniach, rozumiejąc zagrożenia i przestrzegając zalecenia CDC może pomóc zminimalizować rozprzestrzenianie się infekcji.
Ta historia została zaktualizowana (październik 2020 r.) o nowo wydane wytyczne CDC dotyczące aerozoli.
O autorze
Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson, wybitny profesor inżynierii mechanicznej i lotniczej, Uniwersytet Clarkson
Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.
Powiązane książki:
Ciało utrzymuje wynik: mózg, umysł i ciało w leczeniu traumy
przez Bessela van der Kolka
Ta książka bada powiązania między traumą a zdrowiem fizycznym i psychicznym, oferując spostrzeżenia i strategie leczenia i powrotu do zdrowia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Oddech: nowa nauka o utraconej sztuce
przez Jamesa Nestora
Ta książka bada naukę i praktykę oddychania, oferując spostrzeżenia i techniki poprawy zdrowia fizycznego i psychicznego.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Paradoks roślin: ukryte zagrożenia w „zdrowej” żywności, które powodują choroby i przyrost masy ciała
przez Stevena R. Gundry'ego
Ta książka bada powiązania między dietą, zdrowiem i chorobami, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kod odpornościowy: nowy paradygmat prawdziwego zdrowia i radykalnego przeciwdziałania starzeniu się
autorstwa Joela Greene'a
Ta książka oferuje nowe spojrzenie na zdrowie i odporność, opierając się na zasadach epigenetyki i oferując spostrzeżenia i strategie optymalizacji zdrowia i starzenia się.
Kliknij, aby uzyskać więcej informacji lub zamówić
Kompletny przewodnik po poście: uzdrawiaj swoje ciało poprzez post przerywany, co drugi dzień i przedłużony
autorstwa dr Jasona Funga i Jimmy'ego Moore'a
Ta książka bada naukę i praktykę postu, oferując spostrzeżenia i strategie poprawy ogólnego stanu zdrowia i dobrego samopoczucia.
