Kilka grup badawczych z dziedziny dynamiki płynów połączyło siły i opracowało nowy, ulepszony model transmisji zakaźnych kropelek. Udowodniono, że noszenie masek i utrzymywanie dystansu ma sens, ale nie powinno to budzić fałszywego poczucia bezpieczeństwa. Nawet z maską zakaźne kropelki mogą być przenoszone na odległość kilku metrów i pozostawać w powietrzu dłużej, niż wcześniej sądzono.
W projekcie badawczym uczestniczyły TU Wien (Wiedeń), University of Florida, Sorbonne w Paryżu, Clarkson University (USA) i MIT w Bostonie. Nowy model dynamiki płynów dla zakaźnych kropelek został opublikowany w International Journal of Multiphase Flow.
Nowe spojrzenie na stare dane
„Nasze rozumienie propagacji kropel, które zostało zaakceptowane na całym świecie, opiera się na pomiarach z lat 30. i 40. XX wieku” – mówi prof. Alfredo Soldati z Instytutu Mechaniki Płynów i Transferu Ciepła na TU Wien. „W tamtym czasie metody pomiarowe nie były tak dobre, jak obecnie, podejrzewamy, że szczególnie małych kropel nie można było wówczas wiarygodnie zmierzyć”.
W poprzednich modelach dokonano ścisłego rozróżnienia między dużymi i małymi kroplami: duże krople są ściągane w dół przez grawitację, małe poruszają się do przodu prawie po linii prostej, ale bardzo szybko odparowują. „Ten obraz jest nadmiernie uproszczony” – mówi Alfredo Soldati. „Dlatego nadszedł czas, aby dostosować modele do najnowszych badań, aby lepiej zrozumieć rozprzestrzenianie się COVID-19”.
Z punktu widzenia mechaniki płynów sytuacja jest skomplikowana – w końcu mamy do czynienia z tak zwanym przepływem wielofazowym: same cząstki są ciekłe, ale poruszają się w gazie. To właśnie takie wielofazowe zjawiska są specjalnością Soldati: „Małe kropelki były wcześniej uważane za nieszkodliwe, ale jest to ewidentnie błędne” – wyjaśnia Soldati. „Nawet po wyparowaniu kropli wody pozostaje cząsteczka aerozolu, która może zawierać wirusa. Dzięki temu wirusy mogą rozprzestrzeniać się na odległość kilku metrów i pozostawać w powietrzu przez długi czas”.
W typowych, codziennych sytuacjach, cząsteczka o średnicy 10 mikrometrów (średnia wielkość wydzielanych kropelek śliny) spada na ziemię po prawie 15 minutach. Zatem kontakt z wirusem jest możliwy nawet wtedy, gdy przestrzegane są zasady dystansowania – na przykład w windzie, z której niedawno korzystały zarażone osoby. Szczególnie problematyczne są środowiska o wysokiej wilgotności względnej, takie jak słabo wentylowane sale konferencyjne. Zimą należy zachować szczególną ostrożność, ponieważ wilgotność względna jest wyższa niż latem.
Zasady ochrony: przydatne, ale niewystarczające
„Maski są przydatne, ponieważ zatrzymują duże krople. Zachowanie dystansu też się przydaje. Jednak nasze wyniki pokazują, że żaden z tych środków nie zapewnia gwarantowanej ochrony” – mówi Soldati. Dzięki przedstawionemu modelowi matematycznemu i trwającym obecnie symulacjom możliwe jest obliczenie stężenia kropelek przenoszących wirusy w różnych odległościach w różnym czasie. „Do tej pory decyzje polityczne dotyczące środków ochrony przed COVID opierały się głównie na badaniach z zakresu wirusologii i epidemiologii. Mamy nadzieję, że w przyszłości uwzględnione zostaną również ustalenia z mechaniki płynów” – mówi Soldati.
Czytaj też:
Chcesz ustrzec się przed koronawirusem? Oto 6 środków ochrony, które ci nie pomogą