W latach 70-tych, kiedy dorastałem w południowej Kalifornii, powietrze było tak zanieczyszczone, że regularnie wysyłano mnie z liceum do domu, aby „schronić się w miejscu”. Może się wydawać, że nie ma wiele wspólnego między pobytem w domu z powodu zanieczyszczenia powietrza i pobytem w domu, aby walczyć z pandemią koronawirusa, ale zasadniczo oba mają wiele wspólnego z aerozolami.
Aerozole to maleńkie unoszące się kawałki zanieczyszczeń, które tworzą słynny smog Los Angeles, cząstki pyłu, które widzisz unoszące się w promieniach słońca, a także małe kropelki cieczy, które uciekają z ust, gdy mówisz, kaszlesz lub oddychasz. Te małe kawałki pływających płynów mogą zawierać kawałki koronawirusa i mogą być głównym czynnikiem przyczyniającym się do jego rozprzestrzeniania.
Jeśli wyjdziesz teraz na zewnątrz, są szanse, że zobaczysz ludzi noszących maski i praktykujących dystans społeczny. Działania te są w dużej części przeznaczone do zapobiegania ludziom z rozprzestrzeniania lub wdychania aerozoli.
Jestem profesorem inżynierii mechanicznej i studiuję aerozole i zanieczyszczenie powietrza. Im więcej osób rozumie, jak działają aerozole, tym lepiej ludzie mogą uniknąć zarażenia się lub rozprzestrzeniania koronawirusa.
Unoszące się w powietrzu i wszędzie
Aerozol to skupisko małych cząstek ciekłych lub stałych unoszących się w powietrzu. Są one wszędzie w środowisku i mogą być wykonane z czegokolwiek wystarczająco małego, aby unosić się w powietrzu, jak dym, woda lub ślina przenosząca koronawirusy.
Kiedy osoba kaszle, mówi lub oddycha, wyrzuca z ust od 900 do 300 000 cząstek cieczy. Cząstki te mają rozmiary od mikroskopijnych – jedna tysięczna szerokości włosa – aż do wielkości ziarna drobnego piasku plażowego. Kaszel może wysłać je w podróż z prędkością do 60 mil na godzinę.
Rozmiar cząstek i prądy powietrza wpływają na to, jak długo pozostaną one w powietrzu. W nieruchomym pomieszczeniu małe cząsteczki, takie jak dym, mogą pozostawać w powietrzu nawet przez osiem godzin. Większe cząsteczki szybciej wypadają z powietrza i lądują na powierzchniach po kilku minutach.
Poprzez samo przebywanie w pobliżu innych ludzi, wchodzisz w stały kontakt z aerozolami z ich ust. Podczas pandemii jest to trochę bardziej niepokojące niż normalnie. Ale ważne pytanie nie brzmi: czy wydychane aerozole istnieją, ale jak bardzo są one zakaźne?
Aerozole jako systemy przenoszenia wirusów
Nowy koronawirus, SARS-CoV-2, jest malutki, ma około 0,1 mikrona – mniej więcej 4 milionowe części cala – średnicy. Aerozole wytwarzane przez ludzi podczas oddychania, mówienia i kaszlu mają zazwyczaj wielkość od około 0,7 mikrona do około 10 mikronów – są całkowicie niewidoczne gołym okiem i łatwo unoszą się w powietrzu. Cząstki te to głównie płyny biologiczne z ust i płuc ludzi, które mogą zawierać fragmenty materiału genetycznego wirusów.
Badacze nie wiedzą jeszcze, ile pojedynczych kawałków SARS-CoV-2 może zawierać aerozol wytworzony przez kaszel zakażonej osoby. Ale w jednym z badań wstępnych, co oznacza, że jest ono obecnie poddawane wzajemnej weryfikacji, naukowcy wykorzystali model do oszacowania, że osoba stojąca i mówiąca w pokoju może uwolnić do 114 dawek zakaźnych na godzinę. Badacze przewidują, że te rozpylone kawałki śliny łatwo zainfekowałyby innych ludzi, gdyby stało się to w publicznych pomieszczeniach zamkniętych, takich jak bank, restauracja lub apteka.
Inną rzeczą do rozważenia jest to, jak łatwo te cząstki są do wdychania. W niedawnym badaniu modelu komputerowego naukowcy stwierdzili, że ludzie najprawdopodobniej wdychaliby aerozole pochodzące od innej osoby, która rozmawia i kaszle, siedząc w odległości mniejszej niż 6 stóp.
Choć wydaje się to złe, rzeczywisty proces od ekspozycji do infekcji jest skomplikowaną grą liczb. Często cząstki wirusowe znajdujące się w aerozolach są uszkodzone. Badania nad wirusem grypy wykazały, że tylko 0,1% wirusów wydychanych przez człowieka jest rzeczywiście zakaźnych. Koronawirusy również zaczynają ginąć po opuszczeniu organizmu, pozostając żywotne w powietrzu do trzech godzin. Oczywiście nie każdy aerozol pochodzący od zakażonej osoby będzie zawierał koronawirusa. Jest w tym dużo przypadku.
Urzędnicy zdrowia publicznego nadal nie wiedzą, czy kontakt bezpośredni, kontakt pośredni przez powierzchnie, czy aerozole są główną drogą przenoszenia koronawirusa. Ale wszystko, co eksperci tacy jak ja wiedzą o aerozolach sugeruje, że mogą one być główną drogą przenoszenia.
Dowody transmisji aerozolowej
Badanie transmisji wirusów w czasie rzeczywistym jest prawie niemożliwe, więc naukowcy zwrócili się w stronę pobierania próbek środowiskowych i śledzenia kontaktów, aby spróbować zbadać rozprzestrzenianie się koronawirusa w aerozolach. Badania te odbywają się niezwykle szybko i większość z nich jest nadal poddawana wzajemnej weryfikacji, ale badania te oferują niezwykle interesujące, choć wstępne, informacje.
Aby zbadać środowisko, naukowcy po prostu pobierają próbki powietrza. W Nebrasce naukowcy znaleźli unoszącego się w powietrzu wirusa SARS-CoV-2 w szpitalu. W Chinach naukowcy znaleźli wirusa w powietrzu kilku szpitali, jak również w domu towarowym.
Ale samo pobieranie próbek środowiskowych nie może udowodnić przenoszenia aerozolu. To wymaga śledzenia kontaktu.
Jedna restauracja w Guangzhou, Chiny, była miejscem małego wybuchu 23 stycznia i oferuje bezpośrednie dowody transmisji aerozolu. Naukowcy uważają, że przy stole w restauracji siedziała jedna zakażona, ale bezobjawowa osoba. Ze względu na prądy powietrza krążące w pomieszczeniu z powodu klimatyzacji, osoby siedzące przy dwóch innych stolikach zostały zainfekowane, prawdopodobnie z powodu aerozoli.
Ogółem, dowody sugerują, że przebywanie wewnątrz jest znacznie bardziej ryzykowne niż na zewnątrz. Powodem jest brak przepływu powietrza. Potrzeba od 15 minut do trzech godzin, aby aerozol został wyssany na zewnątrz przez system wentylacyjny lub wypłynął przez otwarte okno.
Inne badanie preprintowe ognisk choroby w Japonii sugeruje, że szanse na bezpośrednie przeniesienie choroby są prawie 20 razy większe w pomieszczeniach w porównaniu z warunkami zewnętrznymi. W Singapurze badacze wyśledzili pierwsze trzy ogniska bezpośrednio do kilku sklepów, kolacji bankietowej i kościoła.
Odkąd na zewnątrz, te potencjalnie zakaźne aerozole znikają w rozległej atmosferze i są znacznie mniejszym zmartwieniem. Jest to oczywiście możliwe, aby złapać wirusa na zewnątrz, jeśli jesteś w bliskim kontakcie z osobą chorą, ale to wydaje się bardzo rzadkie. Naukowcy z Chin odkryli, że tylko jedno z 314 ognisk choroby, które zbadali, może być przypisane do kontaktu na zewnątrz.
Ostatnio pojawiły się obawy dotyczące przenoszenia aerozoli podczas biegania i jazdy na rowerze. Chociaż nauka wciąż się rozwija w tej kwestii, prawdopodobnie mądrze jest dać innym rowerzystom lub biegaczom trochę więcej miejsca niż zwykle.
Jak ograniczyć przenoszenie aerozoli
Przy całej tej wiedzy o tym, jak aerozole są produkowane, jak się przemieszczają i jaką rolę odgrywają w tej pandemii, pojawia się oczywiste pytanie: co z maskami?
Centers for Disease Control and Prevention zaleca noszenie maski na twarzy w każdym miejscu publicznym, gdzie trudno jest zachować dystans społeczny. Wynika to z faktu, że domowe maski prawdopodobnie wykonują rozsądną pracę blokując aerozole przed wyjściem z ust. Dowody ogólnie popierają ich stosowanie i coraz więcej badań wykazuje, że maski mogą być bardzo skuteczne w ograniczaniu SARS-CoV-2 w powietrzu. Maski nie są doskonałe i obecnie prowadzone są dalsze badania, aby dowiedzieć się, jak skuteczne są naprawdę, ale podjęcie tego małego środka ostrożności może pomóc w spowolnieniu pandemii.
Inne niż noszenie maski, postępuj zgodnie ze zdrowym rozsądkiem i wskazówkami urzędników zdrowia publicznego. Unikaj zatłoczonych pomieszczeń zamkniętych tak bardzo jak to tylko możliwe. Zachowuj dystans społeczny zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Często myj ręce. Wszystkie te czynności zapobiegają rozprzestrzenianiu się koronawirusa i mogą pomóc uchronić Cię przed zarażeniem się nim. Istnieje wiele dowodów na to, że COVID-19 jest przenoszony przez wdychanie cząsteczek unoszących się w powietrzu, ale poprzez dokładne stosowanie się do rad ekspertów, osoby mogą zminimalizować ryzyko, jakie stwarzają.
.