1970-luvulla, kun vartuin Etelä-Kaliforniassa, ilma oli niin saastunutta, että minut lähetettiin säännöllisesti lukiosta kotiin ”suojautumaan paikalleen”. Ilmansaasteiden vuoksi kotiin jäämisellä ja kotiin jäämisellä koronaviruspandemian torjumiseksi ei ehkä näytä olevan paljon yhteistä, mutta pohjimmiltaan molemmilla on paljon tekemistä aerosolien kanssa.
Aerosolit ovat pieniä leijuvia saasteiden palasia, jotka muodostavat Los Angelesin kuuluisan savusumun, pölyhiukkasia, joita näet leijuvan auringonpaisteessa, ja myös pieniä nestepisaroita, jotka karkaavat suustasi puhuessasi, yskiessäsi tai hengittäessäsi. Nämä pienet leijuvat nestepalat voivat sisältää palasia koronaviruksesta, ja ne voivat olla merkittävä tekijä sen leviämisessä.
Jos kävelet ulkona juuri nyt, on todennäköistä, että näet ihmisiä, joilla on naamarit ja jotka harjoittelevat sosiaalista etäisyyttä. Näiden toimien tarkoituksena on suurelta osin estää ihmisiä levittämästä tai hengittämästä aerosoleja.
Olen konetekniikan professori ja tutkin aerosoleja ja ilmansaasteita. Mitä paremmin ihmiset ymmärtävät, miten aerosolit toimivat, sitä paremmin ihmiset voivat välttää koronaviruksen tarttumisen tai leviämisen.
Aerosoleja on kaikkialla
Aerosoli on pienistä nestemäisistä tai kiinteistä hiukkasista koostuva, ilmassa leijaileva kasa. Niitä on kaikkialla ympäristössä, ja ne voivat koostua mistä tahansa, mikä on tarpeeksi pientä leijuakseen, kuten savusta, vedestä tai koronavirusta kantavasta syljestä.
Kun ihminen yskii, puhuu tai hengittää, hän heittää suustaan 900-300 000 nestehiukkasta. Näiden hiukkasten koko vaihtelee mikroskooppisen pienistä – hiuksen tuhannesosan leveydestä – hienon rantahiekan jyvän kokoisiin hiukkasiin. Yskäisy voi lähettää hiukkaset liikkeelle jopa 60 kilometrin tuntinopeudella.
Hiukkasen koko ja ilmavirtaukset vaikuttavat siihen, kuinka kauan ne pysyvät ilmassa. Hiljaisessa huoneessa pienet hiukkaset, kuten savu, voivat pysyä ilmassa jopa kahdeksan tuntia. Suuremmat hiukkaset putoavat ilmasta nopeammin ja laskeutuvat pinnoille muutaman minuutin kuluttua.
Pelkästään olemalla lähellä muita ihmisiä olet jatkuvasti kosketuksissa heidän suustaan tulevien aerosolien kanssa. Pandemian aikana tämä on hieman normaalia huolestuttavampaa. Tärkeä kysymys ei kuitenkaan ole, onko uloshengitettyjä aerosoleja olemassa, vaan pikemminkin se, kuinka tarttuvia ne ovat.
Aerosolit virusten kulkeutumisjärjestelminä
Uusi koronavirus, SARS-CoV-2, on pienikokoinen, halkaisijaltaan noin 0,1 mikrometriä – eli noin 4 tuuman miljoonasosaa. Ihmisten hengittäessään, puhuessaan ja yskiessään tuottamat aerosolit ovat yleensä kooltaan noin 0,7 mikrometristä noin 10 mikrometriin – ne ovat täysin näkymättömiä paljaalle silmälle ja leijuvat helposti ilmassa. Nämä hiukkaset ovat enimmäkseen ihmisten suusta ja keuhkoista peräisin olevia biologisia nesteitä, ja ne voivat sisältää viruksen geneettisen materiaalin palasia.
Tutkijat eivät vielä tiedä, kuinka monta yksittäistä SARS-CoV-2:n palaa tartunnan saaneen henkilön yskimisestä syntyvä aerosoli voi sisältää. Mutta eräässä preprint-tutkimuksessa, joka tarkoittaa, että se on parhaillaan vertaisarvioinnissa, tutkijat käyttivät mallia arvioidakseen, että huoneessa seisova ja puhuva henkilö voisi vapauttaa jopa 114 tarttuvaa annosta tunnissa. Tutkijat ennustavat, että nämä aerosolisoituneet syljen palaset tartuttaisivat helposti muita ihmisiä, jos tämä tapahtuisi julkisissa sisätiloissa, kuten pankissa, ravintolassa tai apteekissa.
Toinen asia, joka on otettava huomioon, on se, kuinka helposti nämä hiukkaset ovat hengitettävissä. Tuoreessa tietokonemallitutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että ihmiset hengittäisivät todennäköisimmin aerosoleja toisesta henkilöstä, joka puhuu ja yskii istuessaan alle kuuden metrin etäisyydellä.
Vaikkakin tämä vaikuttaa pahalta, varsinainen prosessi altistumisesta tartuntaan on monimutkainen numeropeli. Usein aerosoleissa olevat virushiukkaset ovat vaurioituneet. Influenssavirusta tarkastelevassa tutkimuksessa todettiin, että vain 0,1 % ihmisen uloshengittämistä viruksista on todella tarttuvia. Koronavirus alkaa myös kuolla, kun se on poistunut elimistöstä, ja se säilyy elinkelpoisena ilmassa jopa kolme tuntia. Kaikki tartunnan saaneesta henkilöstä peräisin olevat aerosolit eivät tietenkään sisällä koronavirusta. Tähän liittyy paljon sattumaa.
Kansanterveysviranomaiset eivät vieläkään tiedä, ovatko suora kosketus, epäsuora kosketus pintojen kautta vai aerosolit koronaviruksen pääasiallinen tartuntatapa. Mutta kaikki se, mitä kaltaiseni asiantuntijat tietävät aerosoleista, viittaa siihen, että ne voivat olla merkittävä tartuntatie.
Todisteet aerosolien välityksellä tapahtuvasta tartunnasta
Virusten leviämistä reaaliajassa on lähes mahdotonta tutkia, joten tutkijat ovat turvautuneet ympäristönäytteenottoon ja kontaktien jäljittämiseen yrittäessään tutkia koronaviruksen leviämistä aerosoleissa. Tämä tutkimus tapahtuu äärimmäisen nopeasti, ja suurin osa siitä on vielä vertaisarvioinnin alla, mutta nämä tutkimukset tarjoavat erittäin mielenkiintoista, joskin alustavaa tietoa.
Ympäristön testaamiseksi tutkijat yksinkertaisesti ottavat näytteitä ilmasta. Nebraskassa tutkijat löysivät ilmassa olevaa SARS-CoV-2:ta sairaalassa. Kiinassa tutkijat löysivät viruksen myös useiden sairaaloiden sekä tavaratalon ilmasta.
Mutta pelkkä ympäristönäytteenotto ei voi todistaa aerosolista leviämistä. Se edellyttää kontaktin jäljittämistä.
Kiinan Guangzhoussa eräässä ravintolassa puhkesi pieni tautitapaus 23. tammikuuta, ja se tarjoaa suoraa näyttöä aerosolien välityksellä tapahtuneesta tartunnasta. Tutkijat uskovat, että ravintolan pöydässä istui yksi tartunnan saanut mutta oireeton henkilö. Ilmastointilaitteen aiheuttamien ilmavirtausten vuoksi kahdessa muussa pöydässä istuneet henkilöt saivat tartunnan todennäköisesti aerosolien välityksellä.
Kaiken kaikkiaan todisteet viittaavat siihen, että sisällä oleskelu on paljon riskialttiimpaa kuin ulkona. Syynä on ilmavirran puute. Kestää 15 minuutista kolmeen tuntiin, ennen kuin ilmanvaihtojärjestelmä imee aerosolin ulos tai se leijailee ulos avoimesta ikkunasta.
Toisesta Japanissa puhjenneista taudinpurkauksista tehdystä esipainetutkimuksesta käy ilmi, että suoran tartunnan mahdollisuus on lähes 20 kertaa suurempi sisätiloissa kuin ulkona. Singaporessa tutkijat jäljittivät kolme ensimmäistä taudinpurkausta suoraan muutamaan kauppaan, juhlaillalliseen ja kirkkoon.
Ulkona nämä mahdollisesti tarttuvat aerosolit katoavat ilmakehän laajuuteen ja ovat paljon vähemmän huolestuttavia. Viruksen voi toki saada ulkona, jos on läheisessä kontaktissa sairastuneen kanssa, mutta tämä vaikuttaa hyvin harvinaiselta. Kiinalaiset tutkijat havaitsivat, että vain yksi tutkituista 314 taudinpurkauksesta voitiin jäljittää ulkoilmakontaktiin.
Viime aikoina on oltu huolissaan aerosolien tarttumisesta juoksun ja pyöräilyn aikana. Vaikka tiede on vasta kehittymässä tässä asiassa, on luultavasti viisasta antaa muille pyöräilijöille tai juoksijoille hieman normaalia enemmän tilaa.
Miten vähentää aerosolien leviämistä
Kun kaikki tämä tieto on saatu siitä, miten aerosoleja syntyy, miten ne liikkuvat ja millainen rooli niillä on tässä pandemiassa, herää ilmiselvä kysymys: entä naamarit?
Tautienvalvonta- ja ehkäisykeskukset (Centers for Disease Control and Prevention, CTSC) suosittelevat kasvojen suojanaamarin käyttämistä missä tahansa julkisessa ympäristössä, jossa sosiaalinen etääntyminen on vaikeaa. Tämä johtuu siitä, että kotitekoiset naamarit todennäköisesti estävät kohtuullisesti aerosolien poistumisen suusta. Näyttö tukee yleisesti ottaen niiden käyttöä, ja lisää tutkimusta on tulossa osoittamaan, että naamarit voivat olla erittäin tehokkaita vähentämään SARS-CoV-2:n leviämistä ilmassa. Naamarit eivät ole täydellisiä, ja parhaillaan tehdään lisää tutkimuksia, jotta saadaan selville, kuinka tehokkaita ne todella ovat, mutta tämän pienen varotoimenpiteen toteuttaminen voi auttaa hidastamaan pandemiaa.
Muussa kuin maskin käyttämisessä kannattaa noudattaa tervettä järkeä ja kansanterveysviranomaisten ohjeita. Vältä ahtaita sisätiloja niin paljon kuin mahdollista. Harjoittele sosiaalista etäisyyttä sekä sisällä että ulkona. Pese kädet usein. Kaikki nämä asiat estävät koronaviruksen leviämistä ja voivat auttaa sinua välttämään tartunnan. On merkittävää näyttöä siitä, että COVID-19 tarttuu hengittämällä ilmassa kulkeutuvia hiukkasia, mutta noudattamalla huolellisesti asiantuntijoiden neuvoja yksilöt voivat minimoida aiheuttamansa riskin.