Исследование показало, что частицы коронавируса перемещаются дальше, чем считалось ранее
Модельное исследование поднимает вопрос о том, как далеко могут улететь капли респираторного воздуха, например, те, которые переносят вирус, вызывающий COVID-19, прежде чем стать безвредными. Могут ли воздушно-капельные частицы, переносящие вирус, оставаться заразными не только на расстоянии нескольких футов, но и на расстоянии более 200 футов, что превышает длину хоккейного катка?
Эксперименты, проведенные еще в 1930-х годах, предполагают два пути распространения респираторных капель, возникающих при чихании или кашле. Либо они большие и тяжелые, падают на землю без особого шанса заразить другого человека. Либо они настолько малы и легки, что почти мгновенно высыхают, остаются в воздухе, но очень быстро становятся безвредными. Сухость делает "оболочечные" вирусы, такие как коронавирусы, неспособными заражать.
Однако новое исследование ученых из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики предполагает третий вариант - мелкие респираторные частицы могут оставаться влажными и переноситься по воздуху на более длительное время и большее расстояние, чем признавали ученые.
"Есть сообщения о том, что люди заражаются коронавирусом на ветру от инфицированного человека или в помещении через несколько минут после того, как инфицированный человек покинул это помещение", - сказал Леонард Пиз, автор-корреспондент исследования. Результаты исследования были опубликованы в февральском номере журнала International Communications in Heat and Mass Transfer.
"Идея о том, что оболочечные вирионы могут оставаться хорошо увлажненными и, следовательно, полностью инфекционными на значительных расстояниях, согласуется с реальными наблюдениями. Возможно, инфекционные респираторные капли сохраняются дольше, чем мы думали", - добавил Пиз.
Команда PNNL внимательно изучила слизь, покрывающую респираторные капли, которые люди извергают из своих легких. Ученые знают, что слизь позволяет многим вирусам перемещаться дальше, чем они могли бы в противном случае, позволяя им переходить от одного человека к другому.
Обычное мнение гласит, что очень маленькие, аэрозольные капельки размером всего в несколько микрон, как те, что образуются в легких, почти мгновенно высыхают в воздухе и становятся безвредными. Но команда PNNL обнаружила, что слизь меняет уравнение.
Команда обнаружила, что слизистая оболочка, которая окружает респираторные капли, вероятно, снижает скорость испарения, увеличивая время, в течение которого вирусные частицы внутри капель остаются влажными. Поскольку оболочечные вирусы, такие как SARS-CoV-2, имеют жировую оболочку, которая должна оставаться влажной, чтобы вирус был заразным, замедление испарения позволяет вирусным частицам быть заразными дольше.
По оценкам команды, капли, заключенные в слизь, могут оставаться влажными до 30 минут и распространяться на расстояние до 200 футов.
"В то время как было предложено множество факторов, влияющих на распространение COVID", - сказал Пиз, - "слизь остается практически без внимания".
Попадание в дыхательные капли - первый шаг к тому, чтобы вирус распространился по воздуху и заразил тех, кто его вдыхает. Перед химиком Кэролин Бернс стояла задача создать искусственные капли, похожие на респираторные, чтобы изучить, как частицы перемещаются из помещения в помещение.
В конечном итоге Бернс остановилась на двух веществах для переноса искусственных вирусоподобных частиц. Одним из них была бычья слизь, а другим - альгинат натрия, соединение, получаемое из бурых морских водорослей. Это соединение обычно используется в качестве загустителя в таких продуктах, как мороженое и сыр.
Команда использовала аэрограф для рассеивания капель в одной комнате многокомнатного лабораторного здания. Вместе капли и аэрограф имитировали приступ кашля человека, выбрасывая частицы в течение одной минуты в комнате с источником. Группа под руководством Алекса Влахокостаса и Бернса измерила уровни капель в двух смежных комнатах с контролируемой вентиляцией здания.
Экспериментальные результаты группы, опубликованные 19 января в журнале Indoor Air, повторяют выводы предыдущего исследования по моделированию, опубликованного в прошлом году в журнале Building and Environment.
Ученые обнаружили, что как низкий, так и высокий уровень фильтрации был эффективен для снижения уровня респираторных капель во всех помещениях. Фильтрация быстро снизила уровень капель в смежных комнатах - примерно за три часа до одной трети от уровня без фильтрации или меньше.
Команда также обнаружила, что усиление вентиляции быстро снизило уровень частиц в комнате-источнике. Но уровни частиц в других смежных комнатах сразу же подскочили; уровни подскочили через 20-45 минут, причем энергичная смена воздуха усилила скачок. В конечном итоге, после первоначального скачка, уровень капель во всех комнатах постепенно снизился через три часа с фильтрацией и через пять часов без нее.
Ученые говорят, что усиленный воздухообмен в тесных помещениях может быть полезен в определенных ситуациях, например, при проведении крупных конференций или школьных собраний, но в обычных рабочих и школьных условиях он может фактически увеличить скорость передачи инфекции во всех помещениях здания.
"Если вы находитесь в комнате, расположенной ниже по потоку, и не являетесь источником вируса, то, вероятно, усиление вентиляции не принесет вам пользы", - сказал Пиз.
