Краплі SARS-CoV-2 рухаються далі і тривають довше, ніж думали, і навіть більше у вологому повітрі;
Поточна пандемія COVID-19 поширюється за допомогою дихальних аерозолів, при яких крихітні крапельки слини та слизу, що містять важкий гострий респіраторний синдром коронавірус 2 (SARS-CoV-2), викидаються з верхніх дихальних шляхів. Хоча чимало досліджень досліджували вірусне навантаження таких крапель, не так багато відомо про те, наскільки ці краплі рухаються або як довго вони затримуються в повітрі, хоча така інформація є вирішальною для визначення того, наскільки вони інфекційні.
Тепер нове дослідження дослідників з Університету Твенте та Римського університету Tor Vergata, опубліковане на сервері препринтів medRxiv * у серпні 2020 року, показує, що попередні припущення щодо цих крапель були помилковими. Насправді при відносній вологості повітря 50% найменші крапельки виживають у 50 разів довше, а при відносній вологості 90% - до 150 разів довше. Іншими словами, правило соціального дистанціювання на два метри або шість футів є вкрай неадекватним, враховуючи фактичний адвективний діапазон крапель протягом однієї секунди. І дальність, як і час життя краплі, збільшується лише при меншому розмірі краплі.
200 мс) і розсіюється (t
400 мс) в навколишнє оточення. На t
400 мс, ми показуємо, як більші крапельки випадають із затяжки, тоді як дрібні краплі залишаються захищеними і несуться вздовж затяжки.
Запобігання респіраторній передачі
Поточні правила соціального дистанціювання виникли в статті 1919 року, присвяченій іспанському грипу того часу. Це, в свою чергу, базувалося на теорії передачі вірусів крапельним шляхом, розробленій Вільямом Ф. Уеллсом у зв'язку з поширенням туберкульозу. Він вважав, що широкий діапазон частинок, що утворюються при кашлі чи чханні у хворого на туберкульоз, визначатиме поведінку крапель. Дрібні крапельки швидко випаровуються і залишать за собою менш інфекційні висушені аерозольні частинки з меншим ризиком передачі. Більші крапельки були б як кулі. У поточному дослідженні краплі розміром більше 5-10 мікрометрів називаються дихальними краплями і можуть спричинити поширення від господаря до господаря. Маленькі крапельки, або краплі дихання, передають вірус через аерозолі.
Незважаючи на вік цього принципу, є докази того, що він є несправним. Поширення вірусів не тільки продовжує відбуватися, особливо з розповсюджувачами, але, як відомо, краплі зберігаються довше і поширюються далі, ніж кілька секунд та два метри - а саме, до 8 метрів та до 10 хвилин відповідно. Це пояснюється тим, що краплі, як правило, викидаються у вигляді хмари з теплим і вологим повітрям, що затримує їх висихання та подовжує інфекційний період. Насправді, термін служби крапель залежить від процесу змішування в цьому турбулентному повітрі, тоді як більш рання поведінка сушіння була у однієї краплі.
Бортова передача
Ця зміна у фундаментальних припущеннях підтверджується емпіричними дослідженнями, медичними знаннями та фізикою - "передача на великі відстані повітряним шляхом через багатофазну турбулентну емісію краплинної хмари є важливим фактором". Деякі дослідники показали, що дуже інфекційні пацієнти можуть поширювати вірус у своїх аерозолях на великі відстані. Насправді результати такого розповсюдження можуть бути ще більш важкими захворюваннями через крихітні крапельки аерозолю, що призводить до потрапляння їх глибоко в легені.
Вологість та інфекційність
У поточному дослідженні йдеться не лише про накопичувальну природу аерозолів, які залишаються інфекційними в приміщенні протягом декількох годин, а також про малозрозумілий внесок вологості. Через величезну складність відстеження руху тисяч крихітних крапель у просторі та з часом, одночасно відстежуючи або регулюючи такі умови, як швидкість потоку, ширина розподілу крапель, температура та відносна вологість, дослідники вирішили використовувати натомість чисельне моделювання.
Оцінка фізики малих крапель
Пов’язані історії
Вони вдосконалили існуючі методи, щоб забезпечити, щоб малий масштаб процесу змішування крапель, а також зв'язок температури і вологості, які є настільки важливими для випаровування крапель, а отже, їх тривалості життя та наслідків, були належним чином зафіксовані. Це передбачало розробку дуже ефективного чисельного інструменту, який буде корисним для виявлення фізики потоку події, що відбувається з диханням, а також того, що вирішує колосальне збільшення тривалості життя дихальної краплі щодо розгляду краплі, ізольованої від оточуючого середовища швидкість затяжки, температура та вологість повітря. Цей інструмент також може бути використаний для моделювання більш складних дихальних подій, особливо тих, що відбуваються в приміщенні.
Умови експерименту включали тривалість 0,6 секунди, що імітувала турбулентну затяжку повітря в навколишнє повітря, повне 5000 крапель води, а також гаряче повітря, насичене парами, для того, щоб повторити сильний кашель. Початкова температура становила 34 o C. Температура навколишнього повітря була встановлена на рівні 20 o C, з відносною вологістю повітря від 50% до 90%. Тепло і пара в турбулентному затяжці обмінюються навколишнім повітрям. Дослідники відстежували краплі протягом декількох секунд, щоб зрозуміти фізику, яка лежить в основі їх масового випаровування.