气流研究揭示了减少冠状病毒在室内传播的策略


模拟在社交距离较弱的情况下,限制在走廊(蓝色边界)内的行人逆流(红色和粉色粒子)。


研究传染病的空气动力学的科学家们分享了控制室内活动传播的步骤。


戴口罩、保持六英尺距离、避免大聚会。在世界等待着安全有效的疫苗的同时,控制冠状病毒取决于广泛遵守这些公共卫生准则。但是,由于天气转冷,人们不得不在室内花费更多的时间,阻止疾病传播将比以往更具挑战性。


在第73届美国物理学会流体动力学分会年会上,研究人员提出了一系列关于传染病空气动力学的研究。他们的研究结果提出了降低风险的策略,这是建立在对密闭空间中传染性颗粒如何与空气混合的严格理解的基础上的。


早期的研究集中在咳嗽和打喷嚏产生的巨大、快速下降的飞沫所起的作用上。然而,记录在案的“超级传播者”事件暗示,通过空气传播日常活动产生的微小颗粒也可能是一种危险的感染途径。


加利福尼亚大学戴维斯分校的化学工程师William Ristenpart发现,当人们大声说话或唱歌时,他们产生的微粒数量要比正常声音时大得多。而且,大喊大叫时产生的颗粒物大大超过咳嗽时产生的颗粒物。在豚鼠身上,他们观察到流感可以通过被污染的灰尘颗粒传播。研究人员说,如果SARS-CoV-2也是如此,那么释放出被污染的粉尘样组织的物体可能会带来风险。


来自科罗拉多大学博尔德分校的Abhishek Kumar、Jean Hertzberg和其他研究人员着重研究了病毒在音乐表演过程中的传播方式。他们讨论了旨在测量仪器专家气溶胶排放的实验结果。


明尼苏达大学的Ruichen He领导的工程师在研究各种仪器产生的流场和气溶胶时,研究了类似的降低风险策略。尽管所产生的气溶胶水平因音乐家和乐器的不同而不同,但它们的行程很少超过一英尺。基于他们的发现,研究人员为现场乐团设计了一种对大流行病敏感的座位模型,并描述了在何处放置过滤器和听众以降低风险。


当员工在家工作时,雇主们正在探索通过在个人之间保持足够的社会距离来重新开放他们的工作场所的方法。卡耐基梅隆大学的Kelby Kramer和Gerald Wang利用二维模拟将人模拟成粒子,确定了有助于避免拥挤和拥挤的条件,比如走廊。


乘坐客车往返于办公大楼也会带来感染风险。布朗大学的肯尼·布劳尔(Kenny Breuer)和他的合作者对空气如何通过乘员舱进行了数值模拟,以确定可以降低感染风险的策略。如果空气在远离乘客的位置进出房间,则可以降低传播的风险。他们说,在乘用车中,这意味着有策略地打开一些窗户,然后关闭其他窗户。


麻省理工学院的数学家马丁·巴赞特(Martin Bazant)和约翰·布什(John Bush)提出了一项新的安全指南,该指南建立在现有的空气传播疾病传播模型的基础上,以确定在各种室内环境中的最大暴露水平。他们的准则取决于一个称为“累积暴露时间”的指标,该指标是通过将房间中的人数乘以暴露持续时间而确定的。最大值取决于房间的大小和通风率、乘员的面部遮盖物、气溶胶颗粒的传染性以及其他因素。为了促进该指南的轻松实施,研究人员与化学工程师Kasim Khan合作设计了一个应用程序和在线电子表格,人们可以用来评估各种环境下的传播风险。


正如巴赞特(Bazant)和布什(Bush)在即将发表的有关这项工作的论文中所写的那样,保持六英尺的距离“并不能保护人们不受携带病原体的小气溶胶滴的伤害,这些气溶胶滴足够小,足以在室内持续混合。”“对受感染粒子如何在房间内移动的更好的、基于流动动力学的理解,可能最终产生减少传播的更明智的策略。”

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