Elemzés - a COVID-19 átvitelének módjai a beltéri levegő minősége szempontjából Integrált szolgáltatások
Bevezetés
Többször elmondták, hogy az átvitel főként érintkezés útján és cseppek útján történik, amelyek a fertőzött személy által kibocsátva az útjában elérik az érzékeny receptort, így ha 1–2 m biztonságos távolságot tartanak fenn, akkor a szennyeződés kockázata és a betegség terjedése a lehető legkisebb lesz.
A szerző úgy véli, hogy az ezt igazoló tudományos bizonyítékok nélkül a levegőben lévő részecskeátvitel szerepe csökkent. Így néhány védelmi intézkedés, amelyet valószínűleg néhány európai országban elbátortalanítottak, alapot jelentenek a járvány alacsonyabb terjedési üteméhez egyes ázsiai országokban.
Részecskék száma a beltéri levegőben
Bár kétségtelen, hogy a COVID-19 betegséget okozó Corona SARS 2 vírust főként lejárt részecskéken keresztül fertőzött betegek továbbítják, fontos annak alapvető magyarázatával kezdeni, hogy a részecskéket általában a PM betűszóhoz, besorolva. Amikor részecskeméret-osztályokra hivatkozunk, a PM után olyan számot írunk, amely megfelel a mikronban kifejezett egyenértékű átmérőnek (1 µm = 0,001 mm). Így például a PM10 elnevezést az összes, 10 μm-nél kisebb méretű részecske halmazaként kell érteni az elemzett levegőmintában.
1.ábra mutatja a beltéri levegőben jelenlévő részecskék fő típusait, mérettartományuk szerint osztályozva.
1.ábra. A beltéri levegő fő részecsketípusainak mérettartománya.
Tekintettel arra, hogy ezek a részecskék szigorúan fizikai szempontból kölcsönhatásba lépnek-e a légzőrendszerünkkel, behatolási szintjüktől függően belélegezhetők, mellkasi és belélegezhetők, ezek a besorolás és a méret látható 2. ábra. A belélegezhető részecskék az orrban vagy a nyálkában a szájban, az orrban vagy a gége üregében tárolódnak. A mellkasi részecskék képesek behatolni a légcsőbe és a hörgőkbe, az ott létező nyálka visszatartja őket, míg a belélegezhető részecskék a hörgőkbe és az alveolusokba kerülnek. Fertőzőképességük mértékétől függetlenül, szigorúan fizikai szempontból, a legveszélyesebb részecskék a legkisebbek, mert lerakódhatnak az alveolusokban, és eltömődésüket okozhatják, megakadályozhatják vagy károsíthatják az ott folytatott gázcserét, ami az emberi élet szempontjából alapvető fontosságú. .
2. ábra. A részecskék osztályozása a légzőrendszerbe való behatolás szintje szerint.
3. ábra. A levegőben lévő részecskék tipikus pályái, méretüktől függően.
A fent leírtak indoklása az, hogy a gömb alakú test aerodinamikai ellenállásának együtthatója nem állandó, a Reynolds nevű dimenzió nélküli együtthoz képest. Ez az együttható a nyomáserők és a viszkózus erők közötti kapcsolatot képviseli, amelyek a test folyadékkal való kölcsönhatásából származnak. Számításaiban az egyik változó a test jellegzetes geometriai mérete, jelen esetben az átmérő. Így a ben bemutatott grafikonon 4. ábra, ha két különböző átmérőjű részecskénk van, amelyek ugyanazon folyadék hatásának vannak kitéve, akkor a kisebb részecskék inkább balra kerülnek, nagyobb ellenállási együtthatóval, a nagyobb részecskék pedig jobbra, alacsonyabb ellenállási együtthatóval. Ennek az lesz a következménye, hogy a legkisebb részecske jobban el fog húzódni, és könnyebben követi a légáramokat, ezért besorolják a légrészecskék közé, míg a nagyobb részecskék egy idő után lerakódnak, mert súlya az uralkodó erő és leesésre készteti.
A grafikon bal oldalán a piros ellipszis jelöli azt a területet, ahol az épületen belüli természetes szellőzésben vagy mechanikus szellőzésben részecskékkel előforduló tipikus jelenségek fordulnak elő.
Érdekesség, hogy a sima vagy érdes felületű testek viselkedése közötti különbség a Reynolds-szám területe tekintetében a 105–106 tartományban igazolja azt a tényt, hogy a golflabdáknak kiemelkedő felülete van. Ez az érdesség az úgynevezett kritikus rezsim megjelenését idézi elő, amely a korábban megjelenő ellenállási együttható értékének hirtelen csökkenésével jár, ami lehetővé teszi a labda nagyobb távolságok megtételét.
Ez a grafikon azt is megmagyarázza, hogy a felhőkben lévő vízgőz-molekulák miért maradnak szuszpenzióban, és az eső is megjelenik ezeknek a molekuláknak a kondenzációja és az egyesülő és méretet kapó cseppek megjelenése miatt, így a gravitációs erő dominánssá válik.
4. ábra. Aerodinamikai húzás a gömb Reynolds-számának függvényében.
Corona Virus 2 (SARS-CoV-2) és átviteli módok
A Corona Virus 2 (SARS-CoV-2) gömb alakú, átmérője 80 és 140 nm (± 0,1 µm) között van. 5. ábra bemutatja a méreteinek összehasonlítását a szuszpendált részecskéknél általában alkalmazott osztályokkal.
5. ábra. A SARS-CoV-2 dimenziók összehasonlítása egyes részecskeosztályokkal.
A fertőzött emberek légzőszervi folyamatában kiűzött kórokozókból három lehetséges átvitel módja van: szuszpendált részecskékkel (bioaerosolokkal), cseppekkel és érintkezéssel történő fertőzés. 6. ábra a Japán Miniszterelnöki Hivatal és az Egészségügyi, Munkaügyi és Jóléti Minisztérium brosúrájának adaptált képét mutatja be, amelyet nemrégiben közölt a Japán Egészségügyi, Hő-, Légkondicionálástechnikai Társaság (SHASE) és az Építészeti Intézet közös álláspontjában. Japánból (JIA), amely szemlélteti a fent említett átviteli módokat. A fertőzött egyén cseppjeinek kibocsátása különböző folyamatokból származhat, például köhögésből, tüsszögésből, hányásból, beszédből és légzésből, természetes mennyiségekkel és eloszlással, a kilégzett részecskék nagyságrendje szerint, a folyamat típusától függően. .
Légi átviteli üzemmódban, amelyben a részecskék általában 10 μm-nél kisebbek lesznek, a jelenség általában a cseppek víztömegének jelentős részének elpárologtatásával jár, amelyet az úgynevezett cseppmagra redukálnak, ahol néhány ilyen létezhet. vírusok vagy baktériumok., amelyet a fertőzött fogékony gazda belélegezhet.
6. ábra. A lejárt kórokozók terjedésének módjai (a Japán Miniszterelnöki Hivatal és az Egészségügyi, Munkaügyi és Jóléti Minisztérium tájékoztatójából kiigazítva (2020)).
Pontban említett második továbbítási mód 6. ábra az a közvetlen átvitel cseppeken keresztül, amelyek a fertőzött adóból az érzékeny gazdaszervezetbe jutnak, és az utóbbiak belélegzik. Normál esetben közepes méretű, körülbelül 10 μm és 50 μm közötti cseppeknél fordul elő, amelyek az adó és a vevő között eljuthatnak, mielőtt teljesen elpárologna. A köhögés vagy tüsszögés epizódjában az adó szájából kijövő sugár kezdeti sebességének tipikus értéke 10-30 m/s lehet, így a részecskék gyorsan megteszik az 1 m utakat az adó és a vevő között, egy pályán. megközelítőleg vízszintesen, az aerodinamikai emelőerők és a gravitációs erő közötti hasonló helyzet miatt, amelyek hasonló nagyságrendűek és ellentétes irányúak.
A legnagyobb, 50 μm és 300 μm közötti átmérőjű cseppek generálják az érintkezés átvitelének módját. Mivel az ő esetében az uralkodó a gravitációs erő, mivel az aerodinamikai jellegű erők elveszítik relatív befolyásukat, ezek a részecskék gyorsabban esnek és a felületekre telepedve létrehozzák az úgynevezett fomitokat (kórokozókkal szennyezett tárgyakat vagy anyagokat). Többféle viselkedés járulhat hozzá a kórokozók transzportjához, amelyek érintkezésbe kerülnek a receptor elem testébe való belépés területével (száj, szem, orr). Az átvitel ezen módjáról szóló releváns dokumentumkészletet publikáltak, például Rheinbahen et al. (2000) és Barker és mtsai. (2001).
7. ábra. A folyadékfázis párolgási ideje vízcseppekben, a méret és a helyi relatív páratartalom függvényében.
Többé-kevésbé egyetértés van abban, hogy az érintkezés átvitelének módja és a cseppek átviteli módja jelen van a SARS-2 vírusátvitelben, de egy bizonyos idővel ezelőtt meggyőződés, hogy a levegőben terjedő szennyeződés módja nem esetekben releváns. vírusfertőzések és főleg baktériumokkal (tuberkulózis, legionella stb.) fordultak elő. Valószínűleg az ok-okozati összefüggés megállapításának nehézsége, mivel ez egy nehezebb típusú vizsgálat és kifinomultabb eszközök szükségességével jár, ennek a ténynek a gyökere, bár már ismert, hogy például a kanyaró esetében, amely vírusos, a szuszpendált részecskék továbbadása is megtörténik. Nem volt teljes egyhangúság a levegőben lévő aeroszol-transzmissziók szerepével kapcsolatban, de a legújabb cikkekben jelentősen megnőtt a bizonyítéka annak létezésére vírus-átvitel esetén. Asztal 1 bemutat néhány cikket, amelyek támogatják a vírusfertőzések levegőben történő részecskemódon keresztül történő átvitelét.
Asztal 1. Néhány olyan cikk, amely támogatja a vírusfertőzések levegőben lévő részecskéken keresztül történő átvitelét
Li és munkatársai "Beltéri levegőben" megjelent cikkében. (2007), egy több országra kiterjedő szakértői csoport szisztematikus multidiszciplináris elemzést készített a levegőben lévő részecskeátvitel szerepéről szóló 40 cikkről, amelyet 1960 és 2005 között tettek közzé, figyelembe véve, hogy a 40 cikkből 10 meggyőző, a kapcsolat szilárd bizonyítékával. az épület szellőztetése és a levegőben terjedő betegségek, például kanyaró, tuberkulózis, himlő, influenza, madárinfluenza és SARS között.
A SARS-1 és a SARS-2 (COVID-19) közötti terjedési arány közötti különbségek magyarázatára számos amerikai szerző összehasonlító tanulmányt végzett a kétféle vírus túléléséről a különböző környezetekben és területeken. 2020. március 17-én a New England Journal of Medicine szerkesztőjének írt levelükben kijelentik, hogy mindkettő életképes és fertőző marad több mint 3 órán át aeroszolokban.
Ezen információk nyomán az Egészségügyi Világszervezet (WHO) úgy ítélte meg, hogy az egészségügyi szakembereknek meg kell tenniük a részecskékkel kapcsolatos óvintézkedéseket. A Sürgős Betegségek Osztályának igazgatója, Dr. Maria Van Kerkhove 2020. március 23-i sajtótájékoztatóján arról tájékoztatta a médiát, hogy „Amikor egy egészségügyi osztályban aeroszolt generáló klinikai eljárást hajtanak végre, akkor lehetőség van ezen részecskék aeroszolizálására., ami azt jelenti, hogy egy kicsit tovább maradhatok a levegőben ".
Hozzátette: "Nagyon fontos, hogy az egészségügyi dolgozók extra óvintézkedéseket tegyenek a betegekkel végzett munka során, és ilyen típusú eljárásokat végezzenek.".
Nehéz megérteni, hogy a WHO Irányító Bizottságának szintjén nincs olyan felfogás, hogy az aeroszolizáció nemcsak akkor valósul meg, amikor a klinikai vizsgálatokat egy bizonyos típusú berendezéssel végzik kórházi körülmények között, hanem természetesen a kapcsolódó folyamatokban is előfordul. az illető légzőrendszerének vizsgálata (köhögés, tüsszögés, verbalizáció, légzés stb.).
Így a SARS-2 aeroszolokban való tartósságáról szóló legújabb ismereteknek sokkal szélesebb körűeknek kell lenniük, nevezetesen az emberek közötti biztonságos távolság fogalmának újradefiniálása és a felső légúti védőeszközök (maszkok) széles körű használatának szükségességét illetően. és szemellenzők), amikor várható, hogy valaki forgalmas környezetben lesz.
Például elemezve a cseppek méreteloszlását, amikor egy személy köhög (Bourouiba et al. (2014)), 8. ábra, kiderül, hogy egy fontos rész aeroszolizálódhat, mert várhatóan ez a bepárlás során bekövetkező vízveszteség miatt bekövetkezik, a lejárat idején 16 um nagyságig.
8. ábra. A lejárt köhögéscseppek elosztása méretosztályok szerint.
Jianjan Wei és Yuguo Li (2015) az Épület és környezet című szaklapban megjelent cikkében bemutatják a kilégzett részecskék rendeltetési helyének számítógépes szimulációjának eredményeit, amelyek kezdeti sebességgel köhögő személy 10 µm, 50 µm és 100 µm méretűek. 10 m/s torkolatából kifolyó sugár. 9. ábra összeállított képet mutat be a cikk eredményeiről, amelyben egyértelmű, hogy fennáll annak a veszélye, hogy a 2 m-nél nagyobb távolságban lévő személyek belélegzik a levegőben lévő részecskéket, biztonságos távolságként ajánlva.
9. ábra. A 10 um, 50 um és 100 um részecskék által potenciálisan elfoglalt űrterületek lejártak egy köhögésben szenvedő személy által. (Jianjan Wei és Yuguo Li (2015) adaptálva)
Meg kell jegyezni, hogy a vírusterhelés elvileg arányos lesz a cseppek vagy fröccsenések méretével, így kisebb részecskéknél a fertőzések kiváltásának valószínűsége biztosan nem lesz nulla, de alacsonyabb lehet, mint a legnagyobbaknál . Mindenesetre, ha csak a Contact és a Drops átviteli módokra vonatkoznak az intézkedések, ahogyan az a különböző országokban történik, akkor az átvitel nem szakad meg, és a légi átviteli mód válhat dominánssá.
A lehetséges átviteli lehetőség leküzdésének fő stratégiái a következők:
Az érintkezés átvitelének módja: a munkahelyek és felületek gyakori tisztítása és fertőtlenítése, amelyek átadási helyként működhetnek az épületekben és a közlekedési eszközökben. Szerszámok és egyéb tárgyak fertőtlenítése. Gyakori kézmosás
A cseppek továbbadásának módja: a társadalmi távolságtartás, valamint a mozgás és a tolongás korlátozása
Légáteresztő üzemmódhoz: Ezen részecskék koncentrációjának csökkentése a szellőztetési folyamat által biztosított friss levegővel való hígítással. A légutakon keresztül történő belégzés kockázatának minimalizálása maszkok és napellenzők használatával
Javaslatok és következtetések
Mivel a legtöbb ország intézkedéseket hajtott végre a Kapcsolat és Csepp módok leküzdése érdekében, a következő kiegészítő intézkedéseket kell elérhetővé tenni:
- Amíg a járványválság folytatódik, személyes találkozókat nem szabad szervezni;
- Az emberi tartózkodású beltéri helyiségeket jól szellőztetni kell, csak friss levegővel, a víruskoncentráció csökkentése érdekében, szuszpendált részecskékkel történő esetleges szennyeződés esetén, és ezáltal a fertőzés kockázatának csökkentése érdekében;
- Ha kirándulást tervez, más emberek által látogatott helyeken maszkot és, ha lehetséges, napellenzőt kell viselnie. A normál maszkok nem teljesen hatékonyak a legkisebb részecskék megtartásában, ezért egy visorral kombinálva történő használat jelentősen növeli a visszatartás hatékonyságát;
- A nyilvános helyeken dolgozóknak maszkot és napellenzőt kell viselniük a felső légutak védelme érdekében.
- Az egészségügyi szakemberekre szélsőséges védelmi intézkedéseket kell alkalmazni a magas fertőzésveszély miatt.