当Covid-19 Superspreaders交谈时,您在房间里的位置很重要

当Covid-19 Superspreaders交谈时,您在房间里的位置很重要
课堂实验显示了冠状病毒如何传播以及谁的风险最高。
汤姆·沃纳(Tom Werner)通过盖蒂图片社

It doesn't take long for airborne coronavirus particles to make their way through a room.空气中的冠状病毒颗粒可以很快进入房间。 At first, only people sitting near an infected speaker are at high risk, but as the meeting or class goes on, the最初,只有坐在受感染发言人附近的人处于高风险之中,但是随着会议或课堂的进行, 微小的气溶胶 可以传播。

但是,这并不意味着每个人都面临相同的风险。

As 工程师,我一直在进行跟踪气溶胶运动的实验,包括那些在 可以携带病毒.

What I've found is important to understand as more people return to universities, offices and restaurants and more meetings move indoors as temperatures fall.随着越来越多的人回到大学,办公室和餐馆,并且随着温度下降,越来越多的会议在室内举行,我所发现的东西很重要。 It points to the highest-risk areas in rooms and why它指出了房间中风险最高的区域以及原因 适当的通风至关重要.

如我们所见 与唐纳德·特朗普总统和华盛顿其他人一起,如果不采取预防措施,冠状病毒可以在近距离快速扩散。 19至18岁之间的病例 翻了一番还多 XNUMX月份学校重新开放后,在中西部和东北部开展了活动。

随着案件数量的增加,在这些房间中度过的任何人的风险也会增加。

实验表明谁的风险最高

最新的模型描述了通风对人体的作用 房间中空气中微生物的命运 assume the air is well mixed, with the particle concentration uniform throughout.假设空气混合均匀,整个颗粒浓度均匀。 In a poorly ventilated room or small space, that is likely true.在通风不良的房间或狭小的空间中,这很可能是正确的。 In those scenarios, the entire room is a high-risk region.在这些情况下,整个房间都是高风险区域。


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However, in larger spaces, such as classrooms, good ventilation reduces risk, but likely not uniformly.但是,在较大的空间中,例如教室,良好的通风可以降低风险,但可能不会均匀。 My research shows that how high the level of risk gets depends a lot on ventilation.我的研究表明,风险的高低很大程度上取决于通风。

To understand how the coronavirus can spread, we injected aerosol particles similar in size to those from humans into a room and then monitored them with sensors.为了了解冠状病毒如何传播,我们将大小类似于人类的气溶胶颗粒注入了一个房间,然后用传感器对其进行监控。 We used a 30-foot by 26-foot university classroom designed to accommodate 30 students that had a ventilation system that met我们使用了XNUMX英尺x XNUMX英尺的大学教室,该教室旨在容纳XNUMX名通风系统符合要求的学生 推荐标准.

When we released particles at the front of the classroom, they reached all the way to the back of the room within 10 to 15 minutes.当我们在教室前部释放粒子时,它们在20到XNUMX分钟内一直到达教室的后部。 However, because of active ventilation in the room, the concentrations at the back, about XNUMX feet from the source, were about one-tenth of the concentrations close to the source.但是,由于房间内的通风良好,所以背部的浓度(距排放源约XNUMX英尺)约为排放源附近浓度的十分之一。

That suggests that with appropriate ventilation, the highest risk for getting COVID-19 could be limited to a small number of people near the infected speaker.这表明,在适当的通风条件下,获得COVID-XNUMX的最高风险可能仅限于感染者附近的一小部分人。 As the time spent indoors with an infected speaker increases, however, risk extends to the entire room, even if ventilation is good.但是,随着室内扬声器被感染的时间增加,即使通风良好,风险也会扩展到整个房间。

CDC最终承认存在气溶胶风险

In the past, the transmission of respiratory diseases has focused on the role of larger particles that are generated when we sneeze and cough.过去,呼吸系统疾病的传播主要集中在打喷嚏和咳嗽时产生的较大颗粒的作用。 These droplets fall quickly to the ground, and social distancing and这些飞沫迅速落到地面,与社会疏远和 口罩戴 可以在很大程度上防止感染。

现在更大的关注是 被称为气溶胶的微小颗粒 当我们说话时产生的 or even just breathe.甚至只是呼吸These particles, often smaller than 5 micrometers, can escape from cloth face masks and这些粒子通常小于XNUMX微米,可以从布口罩和 在空气中停留约12小时。 The Centers for Disease Control and Prevention finally疾病预防控制中心 承认存在风险 在特朗普住院后的5月19日,政府中或政府附近的其他几人的COVID-XNUMX呈阳性。

虽然这些较小的颗粒平均携带的病毒少于人们咳嗽或打喷嚏时散发的较大病毒,但SARS-CoV-2的高感染性与 高病毒载量 在症状出现之前,这些颗粒对于空气传播疾病的传播很重要。

多少通风足够?

为了最大程度地减少室内的COVID-19传播,CDC的顶部 建议 is to eliminate the source of infection.是消除感染源。 Remote learning has effectively done this on many campuses.远程学习已在许多校园中有效地做到了这一点。 For face-to-face teaching, engineering measures such as ventilation, partition shields and filtration units can directly remove particles from the air.对于面对面的教学,通风,隔断罩和过滤装置等工程措施可以直接从空气中清除颗粒。

在所有工程控制中,通风可能是使感染扩散最小化的最有效工具。

Understanding how ventilation lowers your risks of getting COVID-19 starts with air exchange rates.了解通风如何降低您获得COVID-XNUMX的风险始于空气交换率。 An air exchange of one per hour means that the air supplied to the room over one hour equals the volume of air in the room.每小时进行一次空气交换,意味着在一小时内提供给房间的空气等于房间中的空气量。 Air exchange rate空气交换率 范围从少于一个家庭 到周围 医院手术室15-25.

For classrooms, the current regulations of primary air flow correspond to an air exchange of about six per hour.对于教室,当前的主要空气流量规定对应于每小时大约六次的空气交换。 That means that every 10 minutes, the amount of air brought into the room equals that of the volume of the room.这意味着每隔XNUMX分钟,进入房间的空气量等于房间的空气量。

How high the concentration gets depends in part on the number of people in the room, how much they emit and the air exchange rate.浓度的高低部分取决于房间中的人数,他们的排放量和空气交换率。 With social distancing reducing classroom populations by half and everyone wearing masks, the air in many indoor spaces is actually cleaner now than it was before the pandemic.随着社会距离的减少,教室人口减少了一半,而且每个人都戴着口罩,现在许多室内空间的空气实际上比大流行之前更清洁。

房间要避免的部分

重要的是要记住,并非房间的所有部分都处于同等风险。

房间的角落可能会减少空气交换,因此颗粒会在那儿停留更长的时间。

Being close to an air exit vent could mean that airborne particles from the rest of the room could wash over you.靠近出风口可能意味着房间其他地方的空气传播颗粒可能会冲洗您。 A study of研究 中国一家餐馆的通风气流 追溯了它在当地顾客中几种COVID-19疾病中的作用。

正常运行将清除房间中约95%的颗粒 30分钟内通风系统,但房间中的被感染者意味着这些颗粒也会不断散发出来。 The pace of particle removal can be accelerated by increasing the air exchange rate or adding other engineering controls such as filtration units.可以通过增加空气交换速率或添加其他工程控制(例如过滤单元)来加快​​清除颗粒的速度。 Opening windows will also often increase the effective air exchange rate.打开窗户通常也会增加有效的空气交换率。

随着学校,饭店,购物中心和其他公共场所开始容纳更多的室内人员,了解其风险并遵循 CDC的建议 可以最大程度地减少感染传播。

疾病预防控制中心(CDC)最新发布的气雾剂指南对此事进行了更新(2020年XNUMX月)。谈话

关于作者

Suresh Dhaniyala,Bayard D. Clarkson杰出的机械和航空工程教授, 克拉克森大学

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.


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