抗击病毒,从我做起

2020-10-20 01:52方陵生
科学24小时 2020年10期
关键词:病毒感染者液滴飞沫

方陵生

“抗击病毒,从我做起”,对战胜当前的新冠肺炎疫情来说很重要。在被世界卫生组织正式命名的由新型冠状病毒引发的COVID-19(Corona Virus disease 2019)爆发的严峻形势下,一些简单的个人防护措施,如出门戴口罩,保持社交距离,不聚集,不扎堆,都已被证实是遏制病毒传播的有效措施。如今,研究人员通过测试,用实验数据证明了这些阻止病毒传播措施的合理性和科学性。

阻止新冠病毒传播背后的科学

在一项实验中,科学家通过可视化图像表明,戴口罩是防止新冠病毒在人际间传播的一项有效措施。最近发表在《流体物理学》杂志上的这一模拟实验还表明,布质口罩在阻止潜在感染性飞沫的传播方面比其他材质的口罩更有效。该项研究通过直观的视觉效果向公众证明了保持社交距离指南和使用口罩建议背后的科学原理。

研究人员在实验中模拟了人类的咳嗽行为,他们将人体模型的头部连接到一个喷雾机上(喷雾机从水和甘油中产生蒸汽),用泵将蒸汽通过人体模型的口腔喷出,然后通过一个“激光片”来观察这些蒸汽液滴的运行轨迹。在这个实验装置中,模拟咳嗽的过程表现为从人体模特嘴里流出的绿色蒸汽。

随后,研究人员用人体模型对几种非医用口罩的防护效果进行了实验,测试它们对阻止这些“咳嗽液滴”传播的有效程度。这些口罩中包括一个用两层棉布缝制的自制口罩、一条单层大手帕、一块松散折叠起来的棉手帕,以及一种药店出售的非无菌锥形口罩。

测试结果发现,在不戴口罩的情况下,人体模型模拟的“咳嗽液滴”在50秒内的传播范围达12英尺(约3.7米)。而自制缝合的与“脸部”紧密贴合的多层棉质口罩,虽然位于口罩顶部的鼻梁和布料的缝隙间还会有一些液滴泄漏出来,但还是能最大限度地减少“咳嗽液滴”的扩散。当人体模型戴上这个棉质口罩时,液滴的扩散范围只从脸部向前扩散了2.5英寸(6.35厘米)。另外,药店出售的锥形口罩的防护效果也较好,液滴扩散被限制在离脸部8英寸(20厘米)的范围内。但单层大手帕(由弹性T恤材料制成)和折叠手帕做成的簡易口罩,防护效果较差。液滴从这些口罩中泄漏出来的传播范围比棉质口罩和锥形口罩要大得多,其中单层大手帕传播范围超过3.5英尺(1米),折叠手帕的传播范围超过1英尺(0.3米)。

研究人员指出,尽管这些口罩在阻止带有新冠病毒的飞沫传播的效果各不相同,但在不同程度上都可有效阻止呼吸气流的向外扩散。

电梯内如何遏制新冠病毒传播

有数据显示,对于大都市的人们来说,在新冠肺炎疫情期间重返工作岗位,可能意味着每天都需要搭乘几次电梯上下楼,但如果此时不采取一些必要的安全措施,电梯很可能会成为新冠病毒的传播热点。

当新冠病毒感染者咳嗽并喷出大量呼吸道飞沫时,病毒就会随着这些飞沫传播开来,它们要么直接感染周围的人群,要么沉积到附近一些物体的表面,成为新的感染源。新冠病毒还可以通过一种被称为“气溶胶”的小颗粒传播。飞沫混合在空气中,就会形成气溶胶,而含有病毒的气溶胶被他人吸入就会导致感染。据《纽约时报》报道,在美国的几起超级传播事件中,许多人都是被同一名新冠病毒感染者传染的,这表明拥挤、通风不良的室内空间存在着病毒传播的巨大风险。而电梯作为一个繁忙拥挤的封闭空间,还有频繁被人们来回触摸的按钮,因此电梯是病毒传播的一个高风险场所。

美国疾病控制和预防中心(CDC)计划发布的官方指南中建议采取的措施包括要求所有搭乘电梯者都戴好口罩,限制电梯内的人数;在地板上张贴引导人们有序进出电梯的图标,以及提醒人们“除非必要,否则不要说话”的标识。

2020年4月,一家名为Corsi的公司开发了一款计算机模型,模拟了新冠病毒感染者在10层楼之间乘坐电梯上下是如何导致电梯内空气被污染的。当这名新冠病毒感染者离开电梯后,电梯内可能还会残存许多病毒。

考虑到标准电梯的速度、通风系统和电梯门开合时间等因素,该款计算机模型模拟显示了在搭乘电梯过程中,轿厢内人的一次咳嗽可以排出几千到几十万个病毒颗粒。波特兰州立大学工程与计算机科学系主任、室内空气质量专家理查德·科西在一条推特上估算,与轻微咳嗽者相比,接听手机者每秒钟排出的病毒颗粒数量约为1/50。一旦受到污染,电梯内被污染的空气还会随着电梯门的开合,以及新冠病毒感染者走出电梯时与外界的空气混合。根据模拟实验数据估算,当下一位搭乘者踏进电梯时,将接触到新冠病毒感染者排出的大约25%的病毒颗粒。

科学家还未能确定一个人必须吸入多少病毒颗粒才会被感染,因此无法精确计算从电梯中漂浮的病毒残余感染新冠病毒的可能性有多大。这次实验的主要目的,只是证明在新冠病毒感染者乘坐电梯离开后,电梯间里还会残留一定量的病毒。

虽然新冠病毒感染者离开后乘坐电梯的风险尚不明确,但与感染者一起搭乘电梯的人肯定会有更大的感染风险,这一点是无庸置疑的,因此在电梯内要尽量与他人保持距离,并且不要说话。事实上,在电梯狭窄的空间里,要想保持自己与他人之间的距离,是非常困难的。

JEMB Realty是一家经营住宅和商业物业的私人控股公司,其运营主管安德鲁·哈迪声称,该公司将在纽约建造的一座新的高层建筑里采用一种非接触式技术,让搭乘者无须用手接触按钮,而是用电子开门卡来选择楼层进入电梯。除了非接触式技术之外,新型电梯可能还将采取包括改善空气流通、使用抗菌材料以及使用紫外线消毒轿厢表面等新技术,以更有效地减少电梯狭小空间内的病毒传播风险。

除了利用新科技为抗击疫情提供助力之外,对于我们每一个人来说,做好个人的防护,就是在为战胜新冠肺炎疫情贡献自己的一份力量!

在一项新的可视化实验中,研究人员进行了模拟人类咳嗽行为的测试实验,从人体模型嘴里流出的绿色蒸汽代表咳嗽时喷出的飞沫。实验结果显示,口罩可显著减少飞沫的扩散,从不戴口罩情况下的12 英尺扩散范围,锐减到戴口罩情况下的几英寸控制范围内。虽然自制的棉布口罩(上)和锥形口罩(下)顶部仍有少量液滴泄漏出来,但是在减少液滴扩散方面效果最好。

在一项新的可视化实验中,研究人员进行了模拟人类咳嗽行为的测试实验,从人体模型嘴里流出的绿色蒸汽代表咳嗽时喷出的飞沫。实验结果显示,口罩可显著减少飞沫的扩散,从不戴口罩情况下的12英尺扩散范围,锐减到戴口罩情况下的几英寸控制范围内。虽然自制的棉布口罩(上)和锥形口罩(下)顶部仍有少量液滴泄漏出来,但是在减少液滴扩散方面效果最好。

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