Eksperimen bilik darjah menunjukkan bagaimana coronavirus dapat merebak dan siapa yang paling berisiko. Tom Werner melalui Getty Images
Tidak memerlukan masa yang lama untuk zarah-zarah coronavirus di udara masuk ke dalam bilik. Pada mulanya, hanya orang yang duduk di dekat pembesar suara yang dijangkiti berisiko tinggi, tetapi ketika perjumpaan atau kelas berlangsung, aerosol kecil boleh merebak.
Itu tidak bermakna setiap orang menghadapi tahap risiko yang sama.
As seorang jurutera, Saya telah melakukan eksperimen yang mengesan bagaimana aerosol bergerak, termasuk yang berada dalam julat ukuran yang boleh membawa virus.
Apa yang saya dapati penting untuk difahami kerana semakin banyak orang kembali ke universiti, pejabat dan restoran dan lebih banyak perjumpaan bergerak di dalam rumah ketika suhu turun. Ia menunjukkan kawasan berisiko tinggi di bilik dan mengapa pengudaraan yang betul sangat penting.
Seperti yang kita lihat bersama Presiden Donald Trump dan yang lain di Washington, coronavirus dapat menyebar dengan cepat pada jarak dekat jika langkah pencegahan tidak diambil. Kampus universiti juga bergelut dengan COVID-19. Kes antara kanak-kanak berumur 18 hingga 22 tahun lebih daripada dua kali ganda di Midwest dan Northeast setelah sekolah dibuka semula pada bulan Ogos.
Apabila bilangan kes meningkat, risiko bagi sesiapa yang menghabiskan masa di bilik tersebut juga meningkat.
Eksperimen menunjukkan siapa yang paling berisiko
Model terkini yang menggambarkan peranan pengudaraan pada nasib mikrob udara di dalam bilik anggap udara bercampur dengan baik, dengan kepekatan zarah seragam di seluruh. Di ruangan yang kurang berventilasi atau ruang kecil, itu mungkin benar. Dalam senario tersebut, seluruh ruangan adalah kawasan berisiko tinggi.
Walau bagaimanapun, di ruang yang lebih besar, seperti bilik darjah, pengudaraan yang baik mengurangkan risiko, tetapi kemungkinan tidak seragam. Penyelidikan saya menunjukkan bahawa tahap risiko yang tinggi bergantung kepada pengudaraan.
Untuk memahami bagaimana coronavirus dapat menyebar, kami menyuntikkan zarah-zarah aerosol yang berukuran serupa dengan yang ada dari manusia ke dalam bilik dan kemudian memantau mereka dengan sensor. Kami menggunakan bilik darjah universiti 30 kaki 26 kaki yang direka untuk menampung 30 pelajar yang mempunyai sistem pengudaraan yang memenuhi standard yang disyorkan.
Ketika kami mengeluarkan zarah di bahagian depan kelas, mereka sampai ke bahagian belakang bilik dalam masa 10 hingga 15 minit. Namun, kerana pengudaraan aktif di dalam bilik, kepekatan di bahagian belakang, kira-kira 20 kaki dari sumber, adalah sekitar sepersepuluh dari kepekatan yang dekat dengan sumber.
Itu menunjukkan bahawa dengan pengudaraan yang sesuai, risiko tertinggi untuk mendapat COVID-19 boleh dihadkan kepada sebilangan kecil orang di dekat pembesar suara yang dijangkiti. Oleh kerana masa yang dihabiskan di dalam rumah dengan pembesar suara yang dijangkiti meningkat, risiko meluas ke seluruh ruangan, walaupun pengudaraannya baik.
{vembed Y = GSPv04IJvpI}
CDC akhirnya mengakui risiko aerosol
Pada masa lalu, penularan penyakit pernafasan telah difokuskan pada peranan zarah-zarah yang lebih besar yang dihasilkan ketika kita bersin dan batuk. Titisan ini jatuh dengan cepat ke tanah, dan jarak sosial dan topeng memakai sebahagian besarnya dapat mencegah jangkitan dari mereka.
Kebimbangan yang lebih besar sekarang adalah peranan zarah kecil yang dikenali sebagai aerosol yang dihasilkan semasa kita bercakap, menyanyi atau hanya bernafas. Zarah-zarah ini, selalunya lebih kecil daripada 5 mikrometer, dapat melepaskan diri dari topeng muka kain dan berlama-lama di udara sehingga kira-kira 12 jam. Pusat Kawalan dan Pencegahan Penyakit akhirnya mengakui bahawa risiko pada 5 Oktober setelah Trump dimasukkan ke hospital dan beberapa orang lain di atau dekat dengan pentadbiran diuji positif untuk COVID-19.
Walaupun zarah-zarah yang lebih kecil ini, rata-rata, membawa lebih sedikit virus daripada zarah-zarah yang lebih besar yang dikeluarkan oleh orang ketika mereka batuk atau bersin, tinggi infektiviti SARS-CoV-2 digabungkan dengan viral load yang tinggi sebelum gejala muncul menjadikan zarah-zarah ini penting untuk penularan penyakit bawaan udara.
Berapa banyak pengudaraan yang mencukupi?
Untuk mengurangkan penghantaran COVID-19 di dalam rumah, bahagian atas CDC cadangan adalah untuk menghilangkan sumber jangkitan. Pembelajaran jarak jauh telah berjaya dilakukan di banyak kampus. Untuk pengajaran tatap muka, langkah-langkah kejuruteraan seperti pengudaraan, pelindung partition dan unit penapisan dapat langsung mengeluarkan zarah dari udara.
Dari semua kawalan kejuruteraan, pengudaraan mungkin merupakan alat yang paling berkesan untuk mengurangkan penyebaran jangkitan.
Memahami bagaimana pengudaraan menurunkan risiko anda mendapat COVID-19 bermula dengan kadar pertukaran udara. Pertukaran udara satu jam bermaksud bahawa udara yang dibekalkan ke bilik lebih dari satu jam sama dengan jumlah udara di dalam bilik. Kadar pertukaran udara antara kurang dari satu untuk kediaman ke sekitar 15-25 untuk bilik operasi hospital.
Untuk bilik darjah, peraturan arus udara primer saat ini sesuai dengan pertukaran udara sekitar enam per jam. Ini bermaksud bahawa setiap 10 minit, jumlah udara yang dibawa ke dalam bilik sama dengan jumlah ruangan.
Seberapa tinggi kepekatannya bergantung pada jumlah orang di dalam bilik, berapa banyak yang mereka keluarkan dan kadar pertukaran udara. Dengan jarak sosial yang mengurangkan populasi bilik darjah dengan separuh dan setiap orang memakai topeng, udara di banyak ruang dalaman sebenarnya lebih bersih sekarang daripada sebelum wabak.
Bahagian bilik yang harus dielakkan
Penting untuk diingat bahawa tidak semua bahagian bilik berisiko sama.
Sudut ruangan kemungkinan akan mempunyai pertukaran udara yang lebih rendah - sehingga zarah-zarah dapat bertahan lama di sana.
Berdekatan dengan saluran keluar udara boleh bermakna bahawa zarah-zarah udara dari seluruh ruangan dapat mencuci anda. Kajian mengenai aliran udara pengudaraan di sebuah restoran di China mengesan peranannya dalam beberapa penyakit COVID-19 di kalangan pelanggan di sana.
Sebanyak 95% zarah di dalam ruangan akan dikeluarkan dengan berfungsi dengan baik sistem pengudaraan dalam 30 minit, tetapi orang yang dijangkiti di dalam bilik bermaksud zarah-zarah itu juga terus dikeluarkan. Laju penyingkiran zarah dapat dipercepat dengan meningkatkan kadar pertukaran udara atau menambahkan kawalan kejuruteraan lain seperti unit penapisan. Membuka tingkap juga akan sering meningkatkan kadar pertukaran udara yang berkesan.
Oleh kerana sekolah, restoran, pusat membeli-belah dan ruang komunal lain mula menampung lebih banyak orang di dalam rumah, memahami risiko dan mengikutinya Cadangan CDC dapat membantu mengurangkan penyebaran jangkitan.
Kisah ini telah dikemas kini (Oktober 2020) dengan panduan CDC yang baru dikeluarkan mengenai aerosol.
Mengenai Penulis
Suresh Dhaniyala, Bayard D. Clarkson Profesor Kejuruteraan Mekanikal dan Aeronautikal yang terkenal, Universiti Clarkson
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku berkaitan:
Badan Mengekalkan Skor: Otak Minda dan Badan dalam Penyembuhan Trauma
oleh Bessel van der Kolk
Buku ini meneroka hubungan antara trauma dan kesihatan fizikal dan mental, menawarkan pandangan dan strategi untuk penyembuhan dan pemulihan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Nafas: Sains Baharu Seni yang Hilang
oleh James Nestor
Buku ini meneroka sains dan amalan pernafasan, menawarkan pandangan dan teknik untuk meningkatkan kesihatan fizikal dan mental.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
The Plant Paradox: Bahaya Tersembunyi dalam Makanan "Sihat" Yang Menyebabkan Penyakit dan Berat Badan
oleh Steven R. Gundry
Buku ini meneroka kaitan antara diet, kesihatan dan penyakit, menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Kod Kekebalan: Paradigma Baharu untuk Kesihatan Sebenar dan Anti-Penuaan Radikal
oleh Joel Greene
Buku ini menawarkan perspektif baharu tentang kesihatan dan imuniti, menggunakan prinsip epigenetik dan menawarkan pandangan serta strategi untuk mengoptimumkan kesihatan dan penuaan.
Klik untuk maklumat lanjut atau untuk memesan
Panduan Lengkap Puasa: Sembuhkan Tubuh Anda Melalui Puasa Selang Selang, Hari Bergantian dan Berpanjangan
oleh Dr. Jason Fung dan Jimmy Moore
Buku ini meneroka sains dan amalan berpuasa yang menawarkan pandangan dan strategi untuk meningkatkan kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan.
