Частицы респираторного вируса могут перемещаться на большее расстояние, чем считалось ранее

Моделирующее исследование поднимает вопросы о том, в какой степени респираторные капли, например те, которые передают вирус, вызывающий COVID-19, могут перемещаться, прежде чем они станут безвредными. Могут ли переносимые по воздуху частицы, несущие вирус, оставаться заразными не только на несколько футов, но и на расстояние более 60 футов, что намного превышает длину хоккейной площадки?

Эксперименты, проведенные еще в 1930-х годах, показали два пути поступления капель из дыхательных путей, например, при чихании или кашле. Либо он большой и тяжелый, падающий на землю без особых шансов травмировать другого человека. Или они настолько малы и легки, что почти мгновенно высыхают, остаются в воздухе, но очень быстро становятся безвредными. Обезвоживание делает «оболочечные» вирусы, такие как коронавирусы, неспособными к заражению.

Но новое исследование, проведенное учеными из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики, предлагает третий вариант — крошечные респираторные частицы могут оставаться влажными и находиться в воздухе дольше и на большем расстоянии, чем предполагали ученые.

Есть сообщения о том, что люди заражаются коронавирусом с подветренной стороны от зараженного человека или в помещении через несколько минут после того, как зараженный человек покинул это помещение».

Леонард Пиз, автор исследования

Результаты опубликованы в февральском номере журнала. Международная связь в области тепломассопередачи.

«Представление о том, что вирусы с оболочкой могут оставаться хорошо гидратированными и, таким образом, полностью заразными на больших расстояниях, согласуется с наблюдениями в реальном мире. Инфекционные респираторные капли могут существовать дольше, чем мы думали», — добавил Бис.

Команда PNNL внимательно изучила слизь, покрывающую респираторный туман, который люди выдыхают из легких. Ученые знают, что слизь позволяет многим вирусам путешествовать дальше, чем они могли бы в противном случае, позволяя им передаваться от человека к человеку.

Принято считать, что очень маленькие летучие капельки размером всего в несколько микрон, такие как те, которые образуются в легких, почти мгновенно высыхают на воздухе, становясь безвредными. Но команда PNNL обнаружила, что слизь меняет уравнение.

Команда обнаружила, что корка слизи, окружающая респираторные капли, вероятно, снижает скорость испарения, увеличивая время, в течение которого вирусные частицы внутри капель остаются влажными. Поскольку вирусы с оболочкой, такие как SARS-CoV-2, имеют жирное покрытие, которое должно оставаться влажным, чтобы вирус стал заразным, медленное испарение позволяет вирусным частицам оставаться заразными дольше.

По оценкам команды, капли, покрытые слизью, могут оставаться влажными до 30 минут и перемещаться на расстояние до 200 футов.

«Хотя многие факторы были предложены в качестве переменных в том, как распространяется COVID, слизь остается в значительной степени упущенной из виду», — сказал Пиз.

Среди авторов статьи Биз, Нора Ван Исрам, Гурихар Кулкарни, Джулия Флаэрти и Кэролайн Бернс.

Вирусные поездки между офисами

Сосредоточение внимания на слизи помогает ответить на другой вопрос: как вирус распространяется в многокомнатном офисном здании.

Связывание респираторных капель — это первый шаг для распространения вируса по воздуху и заражения тех, кто им дышит. Работа химика Кэролайн Бернс заключалась в том, чтобы сделать Искусственные дыхательные капли для изучения того, как частицы перемещаются из одной комнаты в другую.

В конце концов Бернс остановился на двух материалах, несущих синтетические вирусоподобные частицы. Одним из них была бычья слизь. Другой — альгинат натрия, соединение, полученное из бурых водорослей. Соединение обычно используется в качестве загустителя в таких продуктах, как мороженое и сыр.

Команда использовала распылитель для рассеивания капель в одной комнате в многокомнатном лабораторном здании. Вместе капли и распылитель имитируют приступ кашля человека, высвобождая частицы примерно на одну минуту в камеру источника. Группа под руководством Алекса Влачокостаса и Бернса измерила уровень капель в двух смежных комнатах с регулируемой вентиляцией здания.

Экспериментальные результаты команды, опубликованные 19 января в Indoor Air, отражают результаты предыдущего исследования моделирования, опубликованного в прошлом году в журнале Building and Environment.

Ученые обнаружили, что как низкий, так и высокий уровень фильтрации были эффективны для снижения уровня респираторных капель во всех помещениях. Фильтрация быстро снижает уровень капель в соседних помещениях; В течение примерно трех часов, до трети уровня или менее без фильтрации.

Команда также обнаружила, что усиление вентиляции быстро снижает уровень частиц в комнате с источником. Но уровни частиц в других смежных комнатах сразу подскочили; Уровни поднялись через 20–45 минут с сильными изменениями воздуха, что привело к увеличению высоты. Наконец, после первоначального подъема уровни капель во всех камерах постепенно снижались через три часа с фильтрацией и через пять часов без нее.

Ученые говорят, что увеличение воздухообмена в людных местах может быть полезным в определенных ситуациях, таких как большие конференции или школьные собрания, но в обычных условиях работы и учебы это может фактически увеличить скорость передачи во всех комнатах здания.

«Если вы находитесь в комнате ниже по течению и не являетесь источником вируса, вам, вероятно, не помешает дополнительная вентиляция», — сказал Пиз.