Експерименти в класі показують, як коронавірус може поширюватися та хто найбільше ризикує. Том Вернер через Getty Images
Частинки коронавірусу, що потрапляють у повітря, не довго пробираються по кімнаті. Спочатку лише люди, які сидять біля зараженого оратора, схильні до ризику, але в міру того, як зустріч чи заняття триватимуть, крихітні аерозолі може поширюватися.
Однак це не означає, що всі стикаються з однаковим рівнем ризику.
As інженер, Я проводив експерименти, відстежуючи, як рухаються аерозолі, в тому числі ті, що в діапазоні розмірів може переносити віруси.
Те, що я виявив, важливо розуміти, оскільки все більше людей повертаються до університетів, офісів та ресторанів, а більше зустрічей пересуваються в приміщенні, коли температура падає. Це вказує на зони найвищого ризику в номерах і чому правильна вентиляція має вирішальне значення.
Як ми побачили з президентом Дональдом Трампом та іншими у Вашингтоні, коронавірус може швидко поширюватися близько, якщо не вживати заходів обережності. Університетські містечка також борються з COVID-19. Випадки у віці від 18 до 22 років більш ніж удвічі на Середньому Заході та Північному Сході після відкриття шкіл у серпні.
У міру зростання числа справ зростає і ризик для кожного, хто проводить час у цих кімнатах.
Експеримент показує, хто найбільше ризикує
Більшість сучасних моделей, що описують роль вентиляції на доля повітряних мікробів у кімнаті припустимо, що повітря добре змішується, з рівномірною концентрацією частинок. У погано провітрюваному приміщенні або на невеликому просторі це, мабуть, правда. У цих сценаріях вся кімната є регіоном високого ризику.
Однак у більших приміщеннях, таких як класи, хороша вентиляція зменшує ризик, але, ймовірно, не рівномірно. Моє дослідження показує, що наскільки високим буде рівень ризику, багато в чому залежить від вентиляції.
Щоб зрозуміти, як може розповсюджуватися коронавірус, ми вводили в кімнату аерозольні частинки, подібні за розміром до людей, а потім контролювали їх за допомогою датчиків. Ми використовували 30-футовий на 26-футовий університетський клас, призначений для розміщення 30 студентів, які мали відповідну систему вентиляції рекомендовані стандарти.
Коли ми випускали частинки в передній частині класу, вони доходили аж до задньої частини кімнати протягом 10–15 хвилин. Однак через активну вентиляцію в приміщенні концентрації ззаду, приблизно в 20 футах від джерела, становили приблизно одну десяту концентрацій, близьких до джерела.
Це свідчить про те, що за умови відповідної вентиляції найвищий ризик зараження COVID-19 може бути обмежений лише невеликою кількістю людей поблизу зараженого динаміка. Однак із збільшенням часу перебування в приміщенні з інфікованою акустичною системою ризик поширюється на всю кімнату, навіть якщо вентиляція хороша.
{vembed Y = GSPv04IJvpI}
CDC нарешті визнає аерозольний ризик
У минулому передача респіраторних захворювань зосереджувалась на ролі більших частинок, які утворюються при чханні та кашлі. Ці краплі швидко падають на землю, і соціальне дистанціювання і носіння маски може в значній мірі запобігти зараженню ними.
Більше занепокоєння зараз викликає роль крихітні частинки, відомі як аерозолі які генеруються, коли ми говоримо, співати або навіть просто дихати. Ці частинки, часто менше 5 мікрометрів, можуть виходити з тканинних масок для обличчя та затриматися на повітрі приблизно до 12 годин. Нарешті, Центри з контролю та профілактики захворювань визнав цей ризик 5 жовтня після того, як Трамп був госпіталізований, а кілька інших людей в адміністрації або поруч з нею виявили позитивний результат на COVID-19.
Хоча ці дрібні частинки в середньому несуть менше вірусу, ніж більші частинки, які люди виділяють, коли кашляють або чхають, висока інфекційність SARS-CoV-2 у поєднанні з високе вірусне навантаження до появи симптомів робить ці частинки важливими для передачі повітряно-крапельного захворювання.
Скільки вентиляції достатньо?
Щоб мінімізувати передачу COVID-19 у приміщенні, верх CDC рекомендація полягає у усуненні джерела інфекції. Дистанційне навчання ефективно зробило це у багатьох кампусах. Для особистого навчання такі технічні заходи, як вентиляція, перегородки та фільтраційні блоки, можуть безпосередньо видаляти частинки з повітря.
З усіх технічних засобів контролю вентиляція є, мабуть, найефективнішим інструментом для мінімізації поширення інфекції.
Розуміння того, як вентиляція знижує ризики зараження COVID-19, починається з обмінного курсу повітря. Повітряний обмін один на годину означає, що повітря, що надходить у приміщення протягом години, дорівнює обсягу повітря в приміщенні. Курс обміну повітря коливається від менш ніж одного для будинків навколо 15-25 для лікарняних операційних.
Для навчальних класів чинні норми потоку первинного повітря відповідають повітрообміну близько шести на годину. Це означає, що кожні 10 хвилин кількість повітря, що надходить у приміщення, дорівнює обсягу приміщення.
Наскільки висока концентрація отримує, частково залежить від кількості людей у приміщенні, кількості викидів та швидкості обміну повітря. Завдяки соціальному дистанціюванню населення класів зменшується наполовину, а всі, хто носить маски, зараз у багатьох приміщеннях насправді стає чистішим, ніж було до пандемії.
Частини кімнати, яких слід уникати
Важливо пам’ятати, що не всі частини кімнати зазнають однакового ризику.
Кути кімнати, швидше за все, матимуть нижчий повітрообмін - тому частинки можуть затриматися там довше.
Знаходження поруч із вентиляційним отвором може означати, що частинки повітря, що потрапляють з решти приміщення, можуть змити вас. Дослідження вентиляційний потік повітря в ресторані в Китаї простежив свою роль у кількох захворюваннях на COVID-19 серед меценатів.
Близько 95% частинок у приміщенні буде видалено належним чином функціонуючи система вентиляції через 30 хвилин, але заражена людина в кімнаті означає, що ці частинки також постійно виділяються. Темп видалення частинок можна прискорити, збільшивши швидкість обміну повітря або додавши інші технічні засоби контролю, такі як фільтраційні установки. Відкриття вікон також часто збільшує ефективний обмін повітря.
Коли школи, ресторани, торгові центри та інші комунальні приміщення починають розміщувати все більше людей у приміщенні, розуміючи ризики та дотримуючись їх Рекомендації CDC може допомогти мінімізувати поширення інфекції.
Ця історія була оновлена (жовтень 2020 р.) З нещодавно опублікованими рекомендаціями CDC щодо аерозолів.
Про автора
Суреш Даніяла, Баярд Д. Кларксон, заслужений професор механічної та авіаційної техніки, Університет Кларксон
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Схожі книги:
Тіло веде рахунок: мозок, розум і тіло в лікуванні травми
Бесселя ван дер Колка
Ця книга досліджує зв’язки між травмою та фізичним і психічним здоров’ям, пропонуючи ідеї та стратегії зцілення та відновлення.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Дихання: нова наука втраченого мистецтва
Джеймс Нестор
Ця книга досліджує науку та практику дихання, пропонуючи ідеї та методи покращення фізичного та психічного здоров’я.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Парадокс рослин: приховані небезпеки в «здорових» продуктах, які викликають хвороби та збільшення ваги
Стівен Р. Гандрі
Ця книга досліджує зв’язки між дієтою, здоров’ям і хворобою, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та самопочуття.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Кодекс імунітету: нова парадигма справжнього здоров’я та радикальної боротьби зі старінням
Джоел Грін
Ця книга пропонує новий погляд на здоров’я та імунітет, спираючись на принципи епігенетики та пропонуючи ідеї та стратегії для оптимізації здоров’я та старіння.
Натисніть, щоб дізнатися більше або замовити
Повний посібник із голодування: зцілюйте своє тіло за допомогою періодичного, іншого дня та тривалого голодування
доктора Джейсона Фунга та Джиммі Мура
Ця книга досліджує науку та практику голодування, пропонуючи ідеї та стратегії для покращення загального здоров’я та благополуччя.
