Klasseværelseseksperimenter viser, hvordan coronavirus kan sprede sig, og hvem der har størst risiko. Tom Werner via Getty Images

Det tager ikke lang tid for luftbårne koronaviruspartikler at komme sig gennem et rum. I starten er det kun mennesker, der sidder i nærheden af ​​en inficeret højttaler, der er i høj risiko, men efterhånden som mødet eller klassen fortsætter, små aerosoler kan sprede sig.

Det betyder dog ikke, at alle står over for det samme risikoniveau.

As en ingeniør, Jeg har udført eksperimenter, der sporer, hvordan aerosoler bevæger sig, inklusive dem i det størrelsesområde, som kan bære vira.

Det, jeg har fundet, er vigtigt at forstå, da flere mennesker vender tilbage til universiteter, kontorer og restauranter, og flere møder bevæger sig indendørs, når temperaturen falder. Det peger på områder med højst risiko i rum og hvorfor korrekt ventilation er afgørende.

Som vi så med præsident Donald Trump og andre i Washington, kan coronavirus spredes hurtigt i nære omgivelser, hvis der ikke træffes forholdsregler. Universitetscampusser har også kæmpet med COVID-19. Tilfælde blandt 18- til 22-årige mere end fordoblet i Midtvesten og Nordøst efter skoler genåbnet i august.

Efterhånden som antallet af sager stiger, stiger også risikoen for enhver, der bruger tid i disse rum.

Et eksperiment viser, hvem der har størst risiko

De fleste aktuelle modeller, der beskriver ventilationsrolle på skæbnen for luftbårne mikrober i et rum antag, at luften er godt blandet med partikelkoncentrationen ensartet overalt. I et dårligt ventileret rum eller lille rum er det sandsynligvis sandt. I disse scenarier er hele rummet en højrisikoregion.

I større rum, såsom klasselokaler, reducerer god ventilation imidlertid risikoen, men sandsynligvis ikke ensartet. Min forskning viser, at hvor højt risikoniveauet afhænger meget af ventilation.

For at forstå, hvordan coronavirus kan sprede sig, injicerede vi aerosolpartikler, der svarer i størrelse til dem fra mennesker, ind i et rum og overvåger dem derefter med sensorer. Vi brugte et 30 fods og 26 fods universitetsundervisningslokale designet til at rumme 30 studerende, der havde et ventilationssystem, der mødtes de anbefalede standarder.

Da vi frigav partikler foran i klasselokalet, nåede de helt tilbage til rummet inden for 10 til 15 minutter. På grund af aktiv ventilation i rummet var koncentrationerne bagpå ca. 20 fod fra kilden imidlertid ca. en tiendedel af koncentrationerne tæt på kilden.

Det antyder, at med passende ventilation kan den højeste risiko for at få COVID-19 være begrænset til et lille antal mennesker i nærheden af ​​den inficerede højttaler. Efterhånden som tiden brugt indendørs med en inficeret højttaler øges, strækker risikoen sig imidlertid over hele rummet, selvom ventilationen er god.

{vembed Y=GSPv04IJvpI}

CDC anerkender endelig aerosolrisikoen

Tidligere har transmission af luftvejssygdomme fokuseret på rollen som større partikler, der genereres, når vi nyser og hoster. Disse dråber falder hurtigt til jorden, og social afstand og maske iført kan stort set forhindre infektion fra dem.

Den større bekymring nu er små partikler kendt som aerosoler der genereres, når vi snakker, synge eller endda bare trække vejret. Disse partikler, ofte mindre end 5 mikrometer, kan flygte fra ansigtsmasker til klud og dvæle i luften i op til ca. 12 timer. Centrene for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse endelig erkendte denne risiko den 5. oktober, efter at Trump var indlagt og flere andre mennesker i eller tæt på administrationen testede positivt for COVID-19.

Mens disse mindre partikler i gennemsnit bærer mindre virus end større partikler, som folk udsender, når de hoster eller nyser, er den høje infektivitet af SARS-CoV-2 kombineret med høj viral belastning før symptomer opstår, gør disse partikler vigtige for transmission af luftbåren sygdom.

Hvor meget ventilation er nok?

For at minimere COVID-19 transmission indendørs er CDC's top henstilling er at eliminere infektionskilden. Fjernundervisning har effektivt gjort dette på mange campusser. Til ansigt til ansigt-undervisning kan tekniske foranstaltninger såsom ventilation, skillevægge og filtreringsenheder direkte fjerne partikler fra luften.

Af alle tekniske kontroller er ventilation sandsynligvis det mest effektive værktøj til at minimere spredning af infektioner.

At forstå, hvordan ventilation sænker dine risici for at få COVID-19, starter med luftskurser. En luftudveksling på en i timen betyder, at luften, der tilføres rummet i løbet af en time, er lig med luftmængden i rummet. Luft vekselkurs varierer fra mindre end en til boliger til omkring 15-25 til hospitalets operationsstuer.

For klasseværelser svarer de nuværende regler for primær luftstrøm til en luftudveksling på ca. seks i timen. Det betyder, at luftmængden, der bringes ind i rummet hvert 10. minut, er lig med rumvolumenet.

Hvor høj koncentrationen bliver afhænger delvist af antallet af mennesker i rummet, hvor meget de udsender og luftkursen. Med social fjernelse, der reducerer klassebefolkningen med halvdelen, og alle bærer masker, er luften i mange indendørs rum faktisk renere nu, end den var før pandemien.

Dele af rummet for at undgå

Det er vigtigt at huske, at ikke alle dele af et rum har samme risiko.

Hjørnerne i rummet vil sandsynligvis have en lavere luftudveksling - så partikler kan blive hængende der længere.

At være tæt på en luftudgangsåbning kan betyde, at luftbårne partikler fra resten af ​​rummet kan vaske over dig. En undersøgelse af ventilationsluftstrøm i en restaurant i Kina spores sin rolle i flere COVID-19 sygdomme blandt lånere der.

Cirka 95% af partiklerne i rummet fjernes ved at fungere korrekt ventilationssystem på 30 minutter, men en inficeret person i rummet betyder, at disse partikler også kontinuerligt udsendes. Tempoet for fjernelse af partikler kan accelereres ved at øge luftudvekslingshastigheden eller tilføje andre tekniske kontroller såsom filtreringsenheder. Åbning af vinduer vil også ofte øge den effektive luftkurs.

Da skoler, restauranter, indkøbscentre og andre fællesrum begynder at rumme flere mennesker indendørs, forstå risiciene og følge CDC's anbefalinger kan hjælpe med at minimere spredning af infektioner.

Denne historie er blevet opdateret (oktober 2020) med CDC's nyligt udgivne vejledning om aerosoler.

Om forfatteren

Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson Distinguished Professor in Mechanical and Aeronautical Engineering, Clarkson University

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede Bøger:

Kroppen holder scoren: Hjernens sind og krop i helingen af ​​traumer

af Bessel van der Kolk

Denne bog udforsker forbindelserne mellem traumer og fysisk og mental sundhed, og tilbyder indsigt og strategier for helbredelse og bedring.

Klik for mere info eller for at bestille

Breath: The New Science of a Lost Art

af James Nestor

Denne bog udforsker videnskaben og praksisen med åndedræt og tilbyder indsigt og teknikker til at forbedre fysisk og mental sundhed.

Klik for mere info eller for at bestille

Planteparadokset: De skjulte farer ved "sunde" fødevarer, der forårsager sygdom og vægtøgning

af Steven R. Gundry

Denne bog udforsker forbindelserne mellem kost, sundhed og sygdom, og tilbyder indsigt og strategier til at forbedre den generelle sundhed og velvære.

Klik for mere info eller for at bestille

Immunitetskoden: Det nye paradigme for ægte sundhed og radikal anti-aldring

af Joel Greene

Denne bog tilbyder et nyt perspektiv på sundhed og immunitet, der trækker på principper for epigenetik og tilbyder indsigt og strategier til at optimere sundhed og aldring.

Klik for mere info eller for at bestille

Den komplette guide til faste: Helbred din krop gennem intermitterende, alternativ-dages og forlænget faste

af Dr. Jason Fung og Jimmy Moore

Denne bog udforsker videnskaben og praksis med faste og tilbyder indsigt og strategier til forbedring af den generelle sundhed og velvære.

Klik for mere info eller for at bestille