Długie strumienie kropelek obciążonych wirusami mogą przebiegać za zarażonymi osobami

Szybkość chodzenia w wąskich korytarzach może się zwiększyć COVID-19 ryzyko transmisji.

Długie strumienie kropelek obciążonych wirusami mogą wędrować za zarażonymi osobami idącymi przez wąski korytarz, wpływając na wytyczne dotyczące bezpiecznego dystansowania społecznego.

Symulacje obliczeniowe wykorzystano do dokładnego przewidywania przepływu powietrza i wzorców rozpraszania kropel w sytuacjach, w których może rozprzestrzeniać się COVID-19. W dzienniku Fizyka płynów, opublikowane przez AIP Publishing, wyniki pokazują, jak ważny jest kształt przestrzeni w modelowaniu sposobu, w jaki kropelki obciążone wirusami przemieszczają się w powietrzu.

Symulacje służą do określenia wzorców przepływu za chodzącą osobą w przestrzeniach o różnym kształcie. Wyniki wskazują na większe ryzyko przeniesienia choroby u dzieci w niektórych przypadkach, na przykład za szybko poruszającymi się ludźmi w długim, wąskim korytarzu.

Wcześniejsze badania wykorzystujące tę technikę symulacyjną pomogły naukowcom zrozumieć wpływ obiektów, takich jak szklane przegrody, okna, klimatyzatory i toalety, na wzorce przepływu powietrza i rozprzestrzenianie się wirusów. Poprzednie symulacje zwykle zakładały dużą, otwartą przestrzeń wewnętrzną, ale nie uwzględniały wpływu pobliskich ścian, takich jak te, które mogą istnieć w wąskim korytarzu.

Kropelki wydzielane przez kaszel chodzącego osobnika rozpraszają się inaczej w wąskim korytarzu i na otwartej przestrzeni. Na otwartej przestrzeni kropelki są rozpraszane w dużym zakresie przylegając do osoby. Kredyt: Xiaolei Yang

Jeśli osoba chodząca po korytarzu kaszle, jej oddech wyrzuca kropelki, które krążą wokół i za jej ciałem, tworząc ślad w sposób, w jaki łódź tworzy kilwater w wodzie podczas podróży. Dochodzenie ujawniło istnienie „bąbla recyrkulacyjnego” bezpośrednio za torsem osoby i długiej fali wypływającej za nią na wysokości mniej więcej talii.

„Wzorce przepływu, które znaleźliśmy, są silnie związane z kształtem ludzkiego ciała” – powiedział autor Xiaolei Yang. „W odległości 2 metrów w dół rzeki kilwater jest prawie pomijalny na wysokości ust i nóg, ale nadal jest widoczny na wysokości talii”.

Po określeniu wzorców przepływu powietrza w badaniu modelowano rozpraszanie się chmury kropelek wyrzucanych z ust symulowanej osoby. Kształt przestrzeni otaczającej poruszającą się osobę jest szczególnie istotny w tej części obliczeń.

Znaleziono dwa rodzaje trybów rozpraszania. W jednym trybie chmura kropelek odrywa się od poruszającej się osoby i unosi się daleko za nią, tworząc pływający bąbel wypełniony wirusami kropelki. W innym trybie chmura jest przyczepiona do pleców osoby, ciągnąc się za nią jak ogon, gdy poruszają się w przestrzeni.

W obu trybach chmura kropelek unosi się mniej więcej w połowie wysokości osoby zakażonej, zanim dotrze do ziemi, co wskazuje na większe ryzyko wdychania kropel przez dzieci. Kredyt: Xiaolei Yang

„W trybie odłączonym stężenie kropel jest znacznie wyższe niż w trybie dołączonym, pięć sekund po kaszlu” – powiedział Yang. „Stanowi to duże wyzwanie przy określaniu bezpiecznego dystansu społecznego w miejscach takich jak bardzo wąski korytarz, w którym osoba może wdychać kropelki wirusa, nawet jeśli pacjent znajduje się daleko przed nim”.

Zagrożenie jest szczególnie duże w przypadku dzieci, ponieważ w obu trybach chmura kropelek unosi się nad ziemią w odległości około połowy wysokości osoby zakażonej – innymi słowy na poziomie ust u dzieci.

Źródła: „Wpływ rozmiarów przestrzeni na rozpraszanie kropelek generowanych przez kaszel od chodzącej osoby” autorstwa Zhaobin Li, Hongping Wang, Xinlei Zhang, Ting Wu i Xiaolei Yang, 15 grudnia 2020 r., Fizyka płynów.
DOI: 10.1063 / 5.0034874