Gli aerosol sono nell'aria

Come si diffonde il virus SARS-CoV-2 nell'aria della stanza?

Non è ancora stato chiarito in modo definitivo come si diffonda esattamente il coronavirus, sia attraverso un'infezione da goccioline che per gli aerosol nell'aria respirabile. Quando un paziente con corona tossisce, parla o starnutisce, viene prodotto un raggio di diverse dimensioni che penetra e si diffonde nell'aria della stanza.

Tutte queste goccioline e aerosol di dimensioni diverse contengono potenzialmente virus. Un argomento di ricerca del Prof.Dr.Martin Kriegel, capo dell'Istituto Hermann Rietschel presso il TU Berlin, ha studiato come si comportano queste particelle, se e quando affondano al suolo, fino a che punto sono distribuite, rimangono nell'aria o dove si trovano sedimento.

Quanto tempo rimangono gli agenti patogeni nell'aria?

"In vari progetti, esaminiamo il tempo che i patogeni trascorrono nell'aria in un'ampia gamma di condizioni", afferma Martin Kriegel. Per questi esperimenti, il suo team "Contamination Control" ha a sua disposizione due camere bianche di ricerca, diversi laboratori interni per il flusso d'aria e una sala operatoria di ricerca. In connessione con la pandemia della corona, gli scienziati stanno studiando come la diffusione del virus dipenda dalla composizione e dalla distribuzione delle dimensioni delle particelle nell'aria espirata (aerosol). Un aerosol è la particella più piccola, liquida o solida (questi possono essere virus, ad esempio, singolarmente o in combinazione con la saliva o anche fuliggine, particolato, ecc.) In un gas, solitamente aria. La dimensione delle particelle varia da pochi nanometri - cioè un milionesimo di millimetro - a diversi micrometri. In confronto, un capello umano ha uno spessore di circa 100 micron.

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La dimensione degli aerosol di trasporto è cruciale per il comportamento dei virus nell'aria

"Per il coronavirus, sembra che siano rilevanti sia le infezioni da goccioline che la trasmissione per via aerea, cioè tramite aerosol", afferma Martin Kriegel. In un'infezione da goccioline, le particelle virali in una gocciolina di saliva raggiungono direttamente le mucose di un altro essere umano. In una trasmissione aerea, i virus entrano nelle vie aeree, legati nelle particelle liquide più piccole. La dimensione degli aerosol trasportatori è cruciale per il comportamento dei virus nell'aria, ma anche per il clima interno, la velocità di ricambio dell'aria e il modo in cui viene ventilata. "Le particelle più grandi affondano a terra più velocemente. Le particelle più piccole seguono il flusso d'aria e possono rimanere nell'aria per molto tempo", afferma Martin Kriegel.

Quando si parla, si tossisce o si starnutisce si formano particelle da 0,01 micron a 1500 micron

La diffusione nello spazio della miscela di particelle, saliva e aria, che si verifica durante il discorso, la tosse e gli starnuti, avviene in due fasi. Innanzitutto, tossire / parlare / starnutire crea un raggio che penetra nell'aria della stanza e si mescola sempre più con essa. Il percorso del raggio in arrivo dipende da diverse condizioni al contorno come velocità, turbolenza, differenza di temperatura tra il raggio e l'aria ambiente e la differenza di umidità. Vari studi hanno dimostrato che particelle da 0,01 micron a 1500 micron si verificano quando si parla / si tossisce / si starnutisce. "Dopo che il fascio è stato completamente miscelato con l'aria della stanza, avviene la distribuzione", spiega Martin Kriegel. "Le particelle più piccole seguono in gran parte il flusso d'aria della stanza, mentre le particelle più grandi cadono gradualmente a terra. Il fatto che gli esseri umani emettano particelle molto grandi solo quando si fa il farro viene spesso ignorato. Il linguaggio normale e la tosse generano quasi esclusivamente piccoli aerosol".

Oltre il 50 percento delle particelle medie può ancora essere trovato nell'aria dopo 20 minuti.

In vari progetti, gli scienziati hanno misurato il cosiddetto tempo di sedimentazione (tempo di deposito) di particelle di diverse classi di dimensioni. Piccole particelle (da 0,5 a 3 micron) sono ancora quasi completamente presenti nell'aria dopo un tempo di misurazione di 20 minuti. La deposizione di queste particelle non è o è solo leggermente riconoscibile. Per le particelle medie (da 3 a 10 micron) più del 50 percento si trova ancora nell'aria dopo un tempo di misurazione di 20 minuti. "Un altro studio mostra che goccioline anche più grandi (> 60 micron) possono diffondersi nello spazio in determinate circostanze. Questo è il caso, ad esempio, quando le particelle vengono emesse nel flusso di galleggiamento delle fonti di calore (ad esempio, da una persona) . Si sollevano, si diffondono orizzontalmente e solo allora iniziano a depositarsi. Eventuali movimenti d'aria orizzontali aumentano ulteriormente l'effetto di distribuzione ", afferma Martin Kriegel.

E qual è la situazione in un ufficio multi-persona?

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 In connessione con la ripresa del lavoro quotidiano in un ufficio occupato da più persone, gli scienziati hanno anche simulato la propagazione delle particelle in un ufficio occupato da quattro persone con e senza ventilazione meccanica. "Questo dimostra che le particelle più piccole sotto i 50 micron, in particolare, si diffondono lontano nella stanza senza ventilazione meccanica e persistono per lungo tempo. Al contrario, le particelle tra 5 e 20 micron si diffondono meno ampiamente in una stanza con ventilazione meccanica e vengono in gran parte scaricate ", afferma Martin Kriegel.

Qualsiasi aumento della fornitura di aria esterna ha senso.

"Le domande chiave che ora esploreremo in progetti interdisciplinari sono quanto devono essere grandi le particelle di SARS-CoV-2 per essere ancora infettive e come la durata della permanenza di questa dimensione delle particelle può essere influenzata da sistemi di alimentazione e aria di scarico mirati o anche la semplice ventilazione degli ambienti. Anche il clima interno gioca un ruolo, perché gli aerosol si riducono molto rapidamente a causa dell'evaporazione e quindi si comportano in modo diverso. In sostanza, si può dire che a tassi di ricambio d'aria tipici negli edifici residenziali e uffici, i patogeni rimangono in camera per ore. La velocità di affondamento e anche il rinnovo dell'aria richiedono tempi molto lunghi. Qualsiasi aumento della fornitura d'aria esterna è quindi generalmente utile. "

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