Gli esperimenti in classe mostrano come il coronavirus può diffondersi e chi è a maggior rischio. Tom Werner tramite Getty Images
Non ci vuole molto perché le particelle di coronavirus trasportate dall'aria si facciano strada attraverso una stanza. All'inizio, solo le persone sedute vicino a un oratore infetto sono ad alto rischio, ma con il procedere della riunione o della lezione, il file minuscoli aerosol può diffondersi.
Ciò non significa che tutti affrontino lo stesso livello di rischio, tuttavia.
As un ingegnere, Ho condotto esperimenti per monitorare il modo in cui si muovono gli aerosol, compresi quelli nella gamma di dimensioni che può trasportare virus.
Quello che ho scoperto è importante da capire poiché più persone tornano nelle università, negli uffici e nei ristoranti e più riunioni si spostano all'interno quando le temperature scendono. Indica le aree a più alto rischio nelle stanze e perché una corretta ventilazione è fondamentale.
Come abbiamo visto con il presidente Donald Trump e altri a Washington, il coronavirus può diffondersi rapidamente da vicino se non vengono prese precauzioni. Anche i campus universitari hanno lottato con COVID-19. Casi tra i 18 ei 22 anni più che raddoppiato nel Midwest e nel Nordest dopo la riapertura delle scuole ad agosto.
Con l'aumentare del numero dei casi, aumenta anche il rischio per chiunque trascorra del tempo in quelle stanze.
Un esperimento mostra chi è a maggior rischio
La maggior parte dei modelli attuali che descrivono il ruolo della ventilazione su destino dei microbi presenti nell'aria in una stanza presumere che l'aria sia ben miscelata, con la concentrazione di particelle uniforme dappertutto. In una stanza poco ventilata o in un piccolo spazio, probabilmente è vero. In questi scenari, l'intera stanza è una regione ad alto rischio.
Tuttavia, in spazi più ampi, come le aule, una buona ventilazione riduce il rischio, ma probabilmente non in modo uniforme. La mia ricerca mostra che quanto aumenta il livello di rischio dipende molto dalla ventilazione.
Per capire come può diffondersi il coronavirus, abbiamo iniettato particelle di aerosol di dimensioni simili a quelle degli esseri umani in una stanza e poi le abbiamo monitorate con sensori. Abbiamo utilizzato un'aula universitaria di 30 piedi per 26, progettata per ospitare 30 studenti che avevano un sistema di ventilazione che si incontrava gli standard consigliati.
Quando abbiamo rilasciato particelle nella parte anteriore della classe, sono arrivate fino in fondo alla stanza entro 10-15 minuti. Tuttavia, a causa della ventilazione attiva nella stanza, le concentrazioni nella parte posteriore, a circa 20 piedi dalla sorgente, erano circa un decimo delle concentrazioni vicine alla sorgente.
Ciò suggerisce che con un'adeguata ventilazione, il rischio più elevato di contrarre COVID-19 potrebbe essere limitato a un piccolo numero di persone vicino all'altoparlante infetto. Con l'aumentare del tempo trascorso in interni con un altoparlante infetto, tuttavia, il rischio si estende all'intera stanza, anche se la ventilazione è buona.
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CDC finalmente riconosce il rischio di aerosol
In passato, la trasmissione delle malattie respiratorie si è concentrata sul ruolo delle particelle più grandi che si generano quando si starnutisce e si tossisce. Queste goccioline cadono rapidamente a terra, e l'allontanamento sociale e indossare la maschera può in gran parte prevenire l'infezione da loro.
La preoccupazione più grande ora è il ruolo di minuscole particelle note come aerosol che vengono generati quando parliamo, cantare o anche solo respirare. Queste particelle, spesso più piccole di 5 micrometri, possono fuoriuscire dalle maschere facciali in tessuto e rimanere in aria fino a circa 12 ore. Finalmente i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie riconosciuto tale rischio il 5 ottobre, dopo che Trump è stato ricoverato in ospedale e molte altre persone all'interno o nelle vicinanze dell'amministrazione sono risultate positive al COVID-19.
Mentre queste particelle più piccole, in media, trasportano meno virus rispetto alle particelle più grandi che le persone emettono quando tossiscono o starnutiscono, l'elevata infettività di SARS-CoV-2 combinata con alta carica virale prima che compaiano i sintomi, queste particelle sono importanti per la trasmissione delle malattie per via aerea.
Quanta ventilazione è sufficiente?
Per ridurre al minimo la trasmissione COVID-19 all'interno, il top del CDC raccomandazione è eliminare la fonte dell'infezione. L'apprendimento remoto ha fatto ciò in modo efficace in molti campus. Per l'insegnamento faccia a faccia, misure di ingegneria come ventilazione, schermi divisori e unità di filtraggio possono rimuovere direttamente le particelle dall'aria.
Di tutti i controlli tecnici, la ventilazione è probabilmente lo strumento più efficace per ridurre al minimo la diffusione dell'infezione.
Capire come la ventilazione riduce i rischi di contrarre COVID-19 inizia con i tassi di cambio dell'aria. Un ricambio d'aria di uno all'ora significa che l'aria fornita all'ambiente per un'ora è uguale al volume d'aria nella stanza. Tasso di cambio dell'aria varia da meno di uno per le case a circa 15-25 per sale operatorie ospedaliere.
Per le aule le normative vigenti in materia di flusso d'aria primaria corrispondono ad un ricambio d'aria di circa sei all'ora. Ciò significa che ogni 10 minuti la quantità di aria introdotta nella stanza è uguale a quella del volume della stanza.
Quanto aumenta la concentrazione dipende in parte dal numero di persone nella stanza, da quanto emettono e dal tasso di ricambio dell'aria. Con l'allontanamento sociale che riduce della metà la popolazione delle classi e tutti indossano maschere, l'aria in molti spazi interni è attualmente più pulita di quanto non fosse prima della pandemia.
Parti della stanza da evitare
È importante ricordare che non tutte le parti di una stanza sono a rischio uguale.
Gli angoli della stanza avranno probabilmente uno scambio d'aria inferiore, quindi le particelle possono rimanere lì più a lungo.
Essere vicino a una presa d'aria potrebbe significare che le particelle sospese nell'aria dal resto della stanza potrebbero travolgerti. Uno studio di flusso d'aria di ventilazione in un ristorante in Cina ha rintracciato il suo ruolo in diverse malattie COVID-19 tra i clienti lì.
Circa il 95% delle particelle nella stanza verrà rimosso da un corretto funzionamento sistema di ventilazione in 30 minuti, ma una persona infetta nella stanza significa che anche quelle particelle vengono emesse continuamente. Il ritmo di rimozione delle particelle può essere accelerato aumentando il tasso di ricambio dell'aria o aggiungendo altri controlli tecnici come le unità di filtrazione. Anche l'apertura di finestre spesso aumenta il tasso di ricambio d'aria effettivo.
Man mano che scuole, ristoranti, centri commerciali e altri spazi comuni iniziano ad accogliere più persone all'interno, comprendendo i rischi e seguendo il Raccomandazioni di CDC può aiutare a ridurre al minimo la diffusione dell'infezione.
Questa storia è stata aggiornata (ottobre 2020) con la nuova guida rilasciata dal CDC sugli aerosol.
L'autore
Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson Illustre Professore di Ingegneria Meccanica e Aeronautica, Clarkson University
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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