携带冠状病毒的飞沫持续的时间比之前想象的长得多


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与以前的模型相比,带有病毒的小液滴在呼气后消失得更慢。维也纳理工大学的实验和模拟可以解释这一点。

冬季比夏季更容易被感染——对于冠状病毒大流行、流感和其他病毒性疾病来说都是如此。相对湿度在其中起着重要作用。在室外,冬天室外的温度要比夏天高得多,这可以从我们的呼吸在冷空气中凝结成水滴的事实中看出。

以前的模型假设只有大的液滴才会造成相关的感染风险,因为小液滴蒸发得很快。然而,在维也纳工业大学(维也纳)与帕多瓦大学合作的研究表明,这是不正确的:由于我们呼吸的空气湿度很高,即使是小液滴在空气中停留的时间也比以前假设的要长得多。这项研究发表在科学杂志上PNAS

模拟和塑料头

德国维恩大学流体力学与传热研究所的Alfredo Soldati教授和他的团队正在研究由不同成分组成的流动,即所谓的“多相流动”。这包括感染者打喷嚏时呼出的空气:传染性病毒以不同大小的液滴形式存在,液滴之间是气体。

这种混合导致了相对复杂的流动行为:液滴和气体都在运动,两种成分相互影响,液滴本身可以蒸发成为气体。为了弄清这些影响的根源,我们开发了计算机模拟,在这种模拟中,液滴和呼吸空气的分散可以在不同的环境参数下计算,例如在不同的温度和湿度下。

此外,还进行了实验,在塑料头部安装了带有电磁控制阀的喷嘴,以精确定义的方式喷雾雾滴和气体的混合物。这一过程由高速摄像机记录下来,因此可以准确测量哪些液滴在空气中停留了多长时间。帕多瓦大学(University of Padua)的弗朗西斯科·皮卡诺(Francesco Picano)团队也参与了这项研究。

潮湿的呼吸空气使水滴悬浮的时间更长

Alfredo Soldati说:“我们发现小液滴在空气中停留的时间比之前认为的要长一个数量级。”“原因很简单:液滴的蒸发速率不是由环境的平均相对湿度决定的,而是由液滴所在位置的当地湿度直接决定的。”呼出的空气比周围的空气潮湿得多,这种呼出的湿度导致小水滴蒸发得更慢。当第一个液滴蒸发时,这在局部导致更高的湿度,进一步减缓其他液滴的进一步蒸发过程。

Alfredo Soldati说:“这确实意味着小飞沫的传染性比假设的要长,但这不应成为悲观的理由。”“这只是告诉我们,你必须以正确的方式研究这些现象,才能理解它们。只有这样,我们才能提出科学合理的建议,例如有关口罩和安全距离的建议。”

参考文献:《空气传播病毒的短期暴露和当前指南》,作者:Jietuo Wang, Mobin Alipour, Giovanni Soligo, Alessio Roccon, Marco De Paoli, Francesco Picano和Alfredo Soldati, 2021年9月14日,美国国家科学院院刊
DOI: 10.1073 / pnas.2105279118

1评论关于“携带冠状病毒的飞沫持续的时间比之前认为的长得多”

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