ניסויים בכיתה מראים כיצד נגיף העטרה יכול להתפשט ומי נמצא בסיכון הגדול ביותר. טום ורנר דרך Getty Images
לא לוקח הרבה זמן עד שחלקיקי וירוס קורונה מוטסים עושים את דרכם בחדר. בהתחלה, רק אנשים שיושבים ליד דובר נגוע נמצאים בסיכון גבוה, אך ככל שהפגישה או השיעור נמשכים, אירוסולים זעירים יכול להתפשט.
זה לא אומר שכולם מתמודדים עם אותה סיכון.
As מהנדס, ערכתי ניסויים שעוקבים אחר המהלך של אירוסולים, כולל אלה שנמצאים בטווח הגודל יכול לשאת וירוסים.
מה שמצאתי חשוב להבין ככל שאנשים רבים יותר חוזרים לאוניברסיטאות, משרדים ומסעדות ויותר פגישות עוברות בתוך הבית עם ירידת הטמפרטורות. זה מצביע על אזורי הסיכון הגבוהים ביותר בחדרים ומדוע אוורור תקין הוא קריטי.
כמו שראינו עם הנשיא דונלד טראמפ ואחרים בוושינגטון, נגיף העטרה יכול להתפשט במהירות בסביבה קרובה אם לא ננקטים אמצעי זהירות. קמפוסים אוניברסיטאיים נאבקו גם עם COVID-19. מקרים בקרב בני 18 עד 22 יותר מכפליים במערב התיכון ובצפון-מזרח לאחר שבתי הספר נפתחו מחדש באוגוסט.
ככל שמספרי המקרים עולים, עולה גם הסיכון למי שמבלה בחדרים האלה.
ניסוי מראה מי נמצא בסיכון הגדול ביותר
רוב המודלים הנוכחיים המתארים את תפקיד האוורור על גורלם של חיידקים מוטסים בחדר נניח שהאוויר מעורבב היטב, וריכוז החלקיקים אחיד לכל אורכו. בחדר מאוורר בצורה גרועה או בחלל קטן, זה כנראה נכון. בתרחישים אלה, החדר כולו הוא אזור בסיכון גבוה.
עם זאת, בחללים גדולים יותר, כמו כיתות לימוד, אוורור טוב מפחית את הסיכון, אך סביר להניח שאינו אחיד. המחקר שלי מראה שכמה רמת הסיכון גבוהה תלוי הרבה באוורור.
כדי להבין כיצד יכול וירוס הקורונה להתפשט, הזרקנו לחלקיקי אירוסול בגודל דומה לחלקם של בני אדם לחדר ואז פיקחנו עליהם באמצעות חיישנים. השתמשנו בכיתה באוניברסיטה בגודל 30 מטר על 26 מטר שתוכננה להכיל 30 סטודנטים שהייתה להם מערכת אוורור שנפגשה הסטנדרטים המומלצים.
כששחררנו חלקיקים בקדמת הכיתה, הם הגיעו עד לגב החדר תוך 10 עד 15 דקות. עם זאת, בגלל אוורור פעיל בחדר, הריכוזים מאחור, כ -20 מטר מהמקור, היו כעשירית מהריכוזים הקרובים למקור.
זה מצביע על כך שעם אוורור מתאים, הסיכון הגבוה ביותר לקבלת COVID-19 יכול להיות מוגבל למספר מצומצם של אנשים ליד הרמקול הנגוע. אולם ככל שהזמן שבילה עם רמקול נגוע עולה, הסיכון מתרחב לכל החדר, גם אם האוורור טוב.
{vembed Y = GSPv04IJvpI}
סוף סוף CDC מכירה בסיכון לתרסיס
בעבר העברת מחלות בדרכי הנשימה התמקדה בתפקידם של חלקיקים גדולים יותר הנוצרים כאשר אנו מתעטשים ומשתעלים. טיפות אלה נופלות במהירות על הקרקע, והתרחקות חברתית ו מסכת לובשת יכול למנוע במידה רבה זיהום מהם.
הדאגה הגדולה יותר כעת היא תפקידו של חלקיקים זעירים המכונים אירוסולים שנוצרים כשאנחנו מדברים, לשיר או אפילו פשוט לנשום. חלקיקים אלה, שלעתים קרובות קטנים מ- 5 מיקרומטר, יכולים להימלט ממסיכות פנים מבד להתעכב באוויר עד כ 12 שעות. המרכזים לבקרת מחלות ומניעתן סוף סוף הכיר בסיכון זה ב -5 באוקטובר לאחר שאושפז טראמפ וכמה אנשים אחרים בממשל או בקרבתו נבדקו חיוביים ל- COVID-19.
בעוד שחלקיקים קטנים יותר אלה, בממוצע, נושאים פחות וירוסים מאשר חלקיקים גדולים שאנשים פולטים כאשר הם משתעלים או מתעטשים, הזיהום הגבוה של SARS-CoV-2 בשילוב עם עומס נגיפי גבוה לפני הופעת הסימפטומים הופכת את החלקיקים הללו לחשובים להעברת מחלות מוטסות.
כמה אוורור מספיק?
כדי למזער את העברת COVID-19 בתוך הבית, החלק העליון של ה- CDC המלצה הוא לחסל את מקור הזיהום. למידה מרחוק עשתה זאת למעשה בקמפוסים רבים. לצורך הוראה פנים אל פנים, אמצעים הנדסיים כגון אוורור, מגני מחיצה ויחידות סינון יכולים להסיר ישירות חלקיקים מהאוויר.
מבין כל הבקרות ההנדסיות, אוורור הוא ככל הנראה הכלי היעיל ביותר למזער את התפשטות הזיהום.
ההבנה כיצד אוורור מורידה את הסיכונים שלך לקבל COVID-19 מתחילה בשערי חליפין באוויר. חילופי אוויר של שעה לשעה פירושם שהאוויר המסופק לחדר במשך שעה אחת שווה לנפח האוויר בחדר. שער חליפין באוויר נע בין פחות מאחד לבתים לסביבה 15-25 לחדרי ניתוח בבית חולים.
עבור כיתות, התקנות הנוכחיות של זרימת אוויר ראשונית תואמות חילופי אוויר של כשש לשעה. כלומר, כל עשר דקות, כמות האוויר המובאת לחדר שווה לזו של נפח החדר.
כמה גבוה הריכוז מגיע תלוי בין השאר במספר האנשים בחדר, כמה הם פולטים ושער החליפין האווירי. כשההתרחקות החברתית מצמצמת את אוכלוסיות הכיתות במחצית וכולם חובשים מסכות, האוויר במקומות רבים בפנים למעשה נקי יותר ממה שהיה לפני המגפה.
חלקים מהחדר להימנע מהם
חשוב לזכור שלא כל חלקי החדר נמצאים בסיכון שווה.
בפינות החדר צפויה להיות חילופי אוויר נמוכים יותר - כך שחלקיקים יכולים להתעכב שם זמן רב יותר.
להיות קרוב לפתח יציאה מהאוויר יכול להיות שחלקיקים מוטסים משאר החדר יכולים לשטוף אותך. מחקר של זרימת אוויר אוורור במסעדה בסין התחקה אחר תפקידה בכמה מחלות COVID-19 בקרב הפטרונים שם.
כ- 95% מהחלקיקים בחדר יוסרו על ידי תפקוד תקין מערכת אוורור תוך 30 דקות, אך אדם נגוע בחדר פירושו שאותם חלקיקים גם נפלטים ברציפות. ניתן להאיץ את קצב סילוק החלקיקים על ידי הגדלת קצב חילופי האוויר או הוספת בקרות הנדסיות אחרות כגון יחידות סינון. פתיחת חלונות לרוב גם תעלה את שער החליפין האפקטיבי.
כשבתי ספר, מסעדות, קניונים וחללים קהילתיים אחרים מתחילים לארח יותר אנשים בתוך הבית, מבינים את הסיכונים ועוקבים אחריהם המלצות CDC יכול לעזור למזער התפשטות זיהום.
סיפור זה עודכן (אוקטובר 2020) בהדרכה החדשה של ה- CDC בנושא אירוסולים.
על המחבר
Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson פרופסור מכובד להנדסת מכונות ואווירונאוטיקה, אוניברסיטת קלרקסון
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים:
הגוף שומר על הציון: מוח וגוף בריפוי טראומה
מאת בסל ואן דר קולק
ספר זה בוחן את הקשרים בין טראומה לבריאות גופנית ונפשית, ומציע תובנות ואסטרטגיות לריפוי והחלמה.
נשימה: המדע החדש של אמנות אבודה
מאת ג'יימס נסטור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של הנשימה, ומציע תובנות וטכניקות לשיפור הבריאות הגופנית והנפשית.
פרדוקס הצמח: הסכנות הנסתרות במזונות "בריאים" הגורמים למחלות ולעלייה במשקל
מאת סטיבן ר. גונדרי
ספר זה בוחן את הקשרים בין תזונה, בריאות ומחלות, ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
קוד החסינות: הפרדיגמה החדשה לבריאות אמיתית ואנטי אייג'ינג רדיקלי
מאת ג'ואל גרין
ספר זה מציע נקודת מבט חדשה על בריאות וחסינות, תוך הסתמכות על עקרונות של אפיגנטיקה ומציע תובנות ואסטרטגיות לייעול בריאות והזדקנות.
המדריך המלא לצום: רפא את גופך באמצעות צום לסירוגין, יום חלופי וארוך
מאת ד"ר ג'ייסון פונג וג'ימי מור
ספר זה חוקר את המדע והפרקטיקה של צום ומציע תובנות ואסטרטגיות לשיפור הבריאות והרווחה הכללית.
