Tijdens de jaren zeventig, toen ik opgroeide in Zuid-Californië, was de lucht zo vervuild dat ik regelmatig van de middelbare school naar huis werd gestuurd om te “schuilen in de plaats”. Er lijkt misschien niet veel gemeen te zijn tussen thuisblijven vanwege luchtvervuiling en thuisblijven om de coronavirus pandemie te bestrijden, maar in wezen hebben beide veel te maken met aërosolen.
Aërosolen zijn de kleine zwevende stukjes vervuiling waaruit de beroemde smog van Los Angeles bestaat, de stofdeeltjes die je in een zonnestraal ziet zweven en ook de kleine druppeltjes vloeistof die uit je mond ontsnappen als je praat, hoest of ademt. Deze kleine stukjes drijvende vloeistof kunnen stukjes van het coronavirus bevatten en in belangrijke mate bijdragen aan de verspreiding ervan.
Als je nu buiten loopt, is de kans groot dat je mensen ziet die maskers dragen en sociale distantie beoefenen. Deze acties zijn voor een groot deel bedoeld om te voorkomen dat mensen aerosolen verspreiden of inademen.
Ik ben hoogleraar werktuigbouwkunde en bestudeer aerosolen en luchtverontreiniging. Hoe meer mensen begrijpen hoe aërosolen werken, hoe beter mensen kunnen voorkomen dat ze het coronavirus krijgen of verspreiden.
In de lucht en overal
Een aërosol is een samenklontering van kleine vloeibare of vaste deeltjes die in de lucht zweven. Ze zijn overal in het milieu te vinden en kunnen bestaan uit alles wat klein genoeg is om te zweven, zoals rook, water of speeksel dat het coronavirus bevat.
Wanneer een persoon hoest, praat of ademt, gooit hij ergens tussen 900 en 300.000 vloeibare deeltjes uit zijn mond. Deze deeltjes variëren in grootte van microscopisch – een duizendste van de breedte van een haar – tot de grootte van een korrel fijn strandzand. Een hoestbui kan ze met snelheden tot 60 km/u laten reizen.
De grootte van het deeltje en de luchtstromingen beïnvloeden hoe lang ze in de lucht blijven. In een stilstaande kamer kunnen kleine deeltjes, zoals rook, tot acht uur in de lucht blijven. Grotere deeltjes vallen sneller uit de lucht en landen na een paar minuten op oppervlakken.
Door gewoon in de buurt van andere mensen te zijn, kom je voortdurend in contact met aërosolen uit hun mond. Tijdens een pandemie is dit iets zorgwekkender dan normaal. Maar de belangrijke vraag is niet of uitgeademde aërosolen bestaan, maar hoe besmettelijk ze zijn.
Aërosolen als virusafgiftesystemen
Het nieuwe coronavirus, SARS-CoV-2, is piepklein, ongeveer 0,1 micron – ruwweg 4 miljoenste inch – in diameter. Aerosolen geproduceerd door mensen wanneer ze ademen, praten en hoesten zijn over het algemeen tussen ongeveer 0,7 micron tot ongeveer 10 micron – volledig onzichtbaar voor het blote oog en gemakkelijk in staat om te zweven in de lucht. Deze deeltjes zijn meestal biologische vloeistoffen uit de mond en longen van mensen en kunnen stukjes genetisch materiaal van virussen bevatten.
Onderzoekers weten nog niet hoeveel individuele stukjes SARS-CoV-2 een aerosol geproduceerd door de hoest van een besmette persoon kan bevatten. Maar in een preprintstudie, wat betekent dat het momenteel onder peer review is, gebruikten onderzoekers een model om te schatten dat een persoon die in een kamer staat en spreekt, tot 114 besmettelijke doses per uur kan vrijgeven. De onderzoekers voorspellen dat deze aerosolvormige stukjes speeksel gemakkelijk andere mensen zouden besmetten als dit zou gebeuren in openbare binnenruimtes zoals een bank, restaurant of apotheek.
Een ander ding om te overwegen is hoe gemakkelijk deze deeltjes zijn om te inhaleren. In een recente computermodelstudie ontdekten onderzoekers dat mensen waarschijnlijk aerosolen zouden inademen van een andere persoon die praat en hoest, terwijl ze op minder dan 2 meter afstand zitten.
Hoewel dit slecht lijkt, is het feitelijke proces van blootstelling tot infectie een ingewikkeld getallenspel. Vaak worden virusdeeltjes die in aërosolen worden aangetroffen, beschadigd. Uit een onderzoek naar het griepvirus bleek dat slechts 0,1% van de door een persoon uitgeademde virussen daadwerkelijk besmettelijk zijn. Het coronavirus begint ook af te sterven zodra het het lichaam heeft verlaten, maar blijft in de lucht nog tot drie uur levensvatbaar. En natuurlijk zal niet elke aerosol van een besmette persoon het coronavirus bevatten. Er is veel toeval bij betrokken.
De ambtenaren van de volksgezondheid weten nog steeds niet of direct contact, indirect contact via oppervlakken, of aërosolen de belangrijkste manier van overdracht voor het coronavirus zijn. Maar alles wat deskundigen zoals ik weten over aërosolen, wijst erop dat ze een belangrijke manier van overdracht zouden kunnen zijn.
Aanwijzingen voor de overdracht via aërosolen
Het is bijna onmogelijk om de overdracht van virussen in real time te bestuderen, dus hebben onderzoekers zich gewend tot het nemen van milieusteekproeven en het traceren van contacten om te proberen de verspreiding van het coronavirus in aërosolen te bestuderen. Dit onderzoek verloopt uiterst snel en het meeste ervan wordt nog door vakgenoten beoordeeld, maar deze studies bieden uiterst interessante, zij het voorlopige, informatie.
Om de omgeving te testen, nemen onderzoekers gewoon monsters van de lucht. In Nebraska vonden wetenschappers SARS-CoV-2 in de lucht in een ziekenhuis. In China vonden wetenschappers het virus ook in de lucht van een aantal ziekenhuizen en een warenhuis.
Maar milieusteekproeven alleen kunnen geen aërosoloverdracht aantonen. Daarvoor is tracering van contacten nodig.
Een restaurant in Guangzhou, China, was de plaats van een kleine uitbraak op 23 januari en biedt direct bewijs van aërosol-overdracht. Onderzoekers denken dat er één besmette maar asymptomatische persoon aan een tafel in het restaurant zat. Door de luchtstromen die in de ruimte circuleerden als gevolg van de airconditioning, raakten mensen die aan twee andere tafels zaten besmet, waarschijnlijk als gevolg van aërosolen.
Over het geheel genomen wijst alles erop dat het veel riskanter is om binnen te zitten dan buiten. De reden is het gebrek aan luchtstroom. Het duurt tussen 15 minuten en drie uur voordat een aërosol door een ventilatiesysteem naar buiten is gezogen of door een open raam naar buiten is gedreven.
Een andere voorpublicatie van een studie over uitbraken in Japan suggereert dat de kans op directe overdracht binnen bijna 20 keer zo groot is als buiten. In Singapore traceerden onderzoekers de eerste drie uitbraken rechtstreeks naar een paar winkels, een banketdiner en een kerk.
Eenmaal buiten verdwijnen deze potentieel besmettelijke aërosolen in de uitgestrektheid van de atmosfeer en zijn ze veel minder een bron van zorg. Het is natuurlijk mogelijk om het virus buiten op te lopen als je in nauw contact staat met een zieke, maar dit lijkt zeer zeldzaam. Onderzoekers in China ontdekten dat slechts één van de 314 uitbraken die zij onderzochten, terug te voeren was op contact buitenshuis.
Er is onlangs bezorgdheid geuit over de overdracht van aërosolen tijdens hardlopen en fietsen. Hoewel de wetenschap hierover nog in ontwikkeling is, is het waarschijnlijk verstandig om andere fietsers of hardlopers wat meer ruimte te geven dan normaal.
Hoe aërosoloverdracht te verminderen
Met al deze kennis over hoe aërosolen worden geproduceerd, hoe ze zich verplaatsen en de rol die ze spelen in deze pandemie, rijst een voor de hand liggende vraag: hoe zit het met maskers?
De Centers for Disease Control and Prevention raadt het dragen van een gezichtsmasker aan in elke openbare omgeving waar sociale afstand moeilijk te doen is. Dit komt omdat zelfgemaakte maskers waarschijnlijk een redelijke baan van het blokkeren van aerosolen van het verlaten van je mond. Het bewijsmateriaal ondersteunt over het algemeen hun gebruik en er komt meer onderzoek dat aantoont dat maskers zeer effectief kunnen zijn bij het verminderen van SARS-CoV-2 in de lucht. Maskers zijn niet perfect en meer studies zijn momenteel aan de gang om te leren hoe effectief ze echt zijn, maar het nemen van deze kleine voorzorgsmaatregel kan helpen de pandemie te vertragen.
Anders dan het dragen van een masker, volg je gezond verstand en de begeleiding van ambtenaren van de volksgezondheid. Vermijd overvolle binnenruimtes zoveel mogelijk. Beoefen sociale distantie zowel binnen als buiten. Was regelmatig uw handen. Al deze maatregelen helpen de verspreiding van het coronavirus te voorkomen en kunnen ervoor zorgen dat u het niet oploopt. Er is een aanzienlijke hoeveelheid bewijs dat COVID-19 wordt overgedragen door het inademen van deeltjes in de lucht, maar door zorgvuldig het advies van deskundigen op te volgen, kunnen individuen het risico dat ze vormen minimaliseren.