A COVID-19 levegő viszkozitása, hőmérséklete és inaktiválása

A levegőben történő átvitel kinetikája - az átlagos szabad út

Fotók: CDC az Unsplash-en

A koronavírus-betegség kitöréséig, amelyet most COVID-19-nek rövidítünk, csak annyit tudtunk a tuberkulózisról, kanyaróról, bárányhimlőről és különféle típusú influenzavírusokról, amelyek mindegyike levegőn terjed. Ez azt jelenti, hogy nagyon fertőző mikroorganizmusok egy csoportja, amely a levegőn keresztül jut át. Ezek a fertőzések akkor fordulnak elő, ha az organizmusok engedik átjutni a felső és alsó légutakba, nevezetesen: az orrba, a torokba és a szélsőséges esetekben a tüdőbe1. A többek között az Egészségügyi Világszervezet (WHO) által a nyilvánosság számára már kiadott ajánlások mellett a tanulmányban rendelkezésre álló irodalmat használunk ezen iránymutatások fontosságának megismételésére, a levegő - az átviteli közeg fizikai-kémiai tulajdonságainak feltárásával.

A transzmissziós közeg kifejezett levegővel történő megjelölése és a gáz (ebben az esetben a levegő) kinetikai elméletének megértése ugyanolyan értékes érték, mint a COVID-19 pandémiától való biztonságban tartás. Mint ilyen, középpontjában a levegő hőmérsékletének a viszkozitásra gyakorolt ​​hatása áll, amely viszont óriási mértékben meghatározza a vírus terjedésének mértékét. Mielőtt még távolabb megyünk, az egyetlen és legfontosabb szempont, hogy amikor egy fertőzött személy lélegzik vagy tüsszentünk, akkor cseppek vagy aeroszolok formájában lévő légrészecskék erőteljesen kilökődnek - az adott személy felé mutató irányba. Erre utalunk, mint a mikroorganizmus szabad szabad útjának irányát.

"Az átlagos szabad út az átlagos távolság, amelyet egy mozgó részecske (például atom, molekula, foton) megtett az egymást követő ütések (ütközések) között, amelyek megváltoztatják annak irányát, energiáját vagy más részecske tulajdonságait."

Ismertük a hőmérsékletet és az átlagos szabad utat, de mi a viszkozitás, és hogyan kapcsolódnak ezek a COVID-19-hez?

A viszkozitás megértése

A viszkozitás egy folyadék (folyadék vagy gáz) által okozott áramlási ellenállás mértéke. Ez a „nehéz” folyadékok szó szerinti összefüggéséből származik. A méz és a különféle olajok nehezebbek, mint a szobahőmérsékleten lévő víz. Ezért mind a méz, mind az olajok viszkozitása nagyobb, mint a víz. A gázok hasonló vastagságú variációkkal is rendelkeznek, bár nehezen érthetők, jóllehet mérhető szempont, amelyet a legtöbb napi tudományos és műszaki gyakorlatban alkalmaznak.

„… A fokozott légviszkozitás késlelteti a mikroorganizmusok szabad útját, és végül a talajba húzza őket, minimalizálva annak valószínűségét, hogy az emberi légzőrendszerbe belélegezhető legyen”

A legszigorúbb értelemben azonban az áramlási ellenállás a folyadék tulajdonsága, hogy ellenálljon a két felület közötti relatív mozgásnak, és ezért össze van kötve a nyírással. Ezt a relatív mozgást okozó vagy megkísérelni képes erőt nyíró erőnek nevezik. Ezen erő mérései gyakran jelzik, hogy a folyadék milyen viszkózus.

A hőmérséklet hatása a viszkozitásra

Találkoznia kellett a „hígítás” szóval, amely utal a „sűrítés” ellentétére, mint a leves. A két kifejezést arra használják, hogy leírják a folyadék tulajdonságainak manipulációit annak felhasználása szerint. Például inkább olyan vastag majonézt szeretnénk használni, amely ugyanakkor ki tud folyni a csomagolóedényekből. Az ipari termékek ezt és sok más példát különféle módszerekkel állítanak elő, például:

  • Száraz porok, rostok és szilárd anyagok, például keményítő hozzáadása a kimeneti példához sűrűséget okoz, anélkül, hogy a kémiai tulajdonságokat szükségszerűen módosítaná.
  • Hasonlóképpen az oldószer eltávolítása növeli a paszta vastagságát is, mivel csökkenti a termék folyékony frakcióját. Ezt meg lehet tenni többek között a szűrés útján.
  • Végül, amint tudjuk, a hőmérséklet egyszerű változása a folyadék viszkozitásának megváltozását is okozza. Valójában a hőmérséklet a viszkozitás erőteljes függvénye.

Általában a hőmérséklet növekedése csökkenti a folyadékok viszkozitását, és fordítva igaz a gázokra. Ez azt jelenti, hogy a meleg vagy melegebb levegő megnövekedett viszkozitással rendelkezik, vagy a részecskék nagyobb ellenállással bírnak az átlagos szabad út mentén történő mozgáshoz, ezáltal csökkentve a mikroorganizmusok esélyét arra, hogy elérjék és ezzel megfertőzzék a második személyt - ez kritikus pont.

A hőmérséklet és a páratartalom közötti kapcsolat meglehetősen egyenes. Ebben a tekintetben a magas páratartalom a levegő megvastagodását is szolgálja, így a fokozott légviszkozitás késlelteti a mikroorganizmusok szabad útját. Ez végül a talajba húzza őket, minimalizálva annak valószínűségét, hogy az emberi légzőrendszerbe belélegezzék.

Valójában, Elizabeth McGraw, a Pennsylvaniai Állami Egyetem Fertőző Betegségek Dinamikájának Központjának igazgatója szerint a vírusokat hordozó cseppek nem maradnak addig párás levegőben, és a melegebb hőmérsékletek a vírus gyorsabb lebontását eredményezik3.

Fontos megjegyezni, hogy nyilvánosságként még nincs elegendő tanulmányunk a COVID-19-re vonatkozó állítások alátámasztására. Ugyanakkor értelemszerűen ez volt a súlyos akut légzőszervi szindróma (SARS) koronavírus (SARS-CoV) esetében, és így előzetes következtetéseket lehet levonni.

A SARS-CoV-ról szóló 2010. évi tanulmány szerint 4 ° C-on a fertőző vírus 28 napig fennmaradt, és a legalacsonyabb inaktivációs szint 20% relatív páratartalom mellett fordult elő. Az inaktiváció gyorsabb volt 20 ° C-on, mint 4 ° C-on minden páratartalomnál; a vírusok 5–28 napig fennmaradtak, és a leglassabb inaktiváció alacsony RH mellett történt. A vírusokat 40 ° C-on gyorsabban inaktiválták, mint 20 ° C-on. Korábbi tanulmányok arra is rámutattak, hogy a koronavírus családba tartozó kórokozók más törzsei elveszíthetik fertőzőképességüket 55–60 ° C között, nukleinsavuk szelektív denaturálása révén.

Cselekvésre ösztönzés

Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) nemrégiben a COVID-19-et globális pandémiának nyilvánította. Az ENSZ nemzetközi testülete szintén kidolgozott néhány iránymutatást a nyilvánosság számára, amelyet követni kell ezekben a nehéz időkben⁶. Közülük a következők:

  • Gyakran mosson kezet: szappannal és vízzel mossa meg a kezét, vagy alkoholos alapú kézi dörzsöléssel elpusztítja a kezén lévő vírusokat.
  • Tartsa fenn a társadalmi távolságot: tartson legalább 1 méter (3 láb) távolságot közted és mindenki között, aki köhög vagy tüsszent. Ez csökkenti a tüsszentést kísérő cseppek belélegzésének esélyét.
  • Kerülje a szem, az orr és a száj megérintését: Ez csökkenti annak esélyét, hogy a vírus a kezéből más felületekről átkerüljön a légzőrendszerbe.
  • Gyakorold a légzés-higiéniát: köhögés vagy tüsszentés esetén takarja el a száját és az orrát hajlított könyökével vagy szövetével. Ezután azonnal dobja ki a használt szövetet. Ezzel megvédi a környékeket. Barátaid, testvérei, gyermekei, szülei és általában a nyilvánosság.
  • Ha láz, köhögés és nehéz légzés, keressen korán orvost. A vírusokról ismert, hogy a felső légzőrendszer megtámadásával indulnak, majd az alsó légutakig követik őket
  • Legyen tájékozott és kövesse az egészségügyi szolgáltató tanácsát. Vegye fel a kapcsolatot a folyó valósággal, és vegye figyelembe a helyi és nemzeti egészségügyi szolgáltató, a hatóság és a munkáltató által adott tanácsokat a saját és mások védelmére.

Következtetés

A fenti iránymutatások mellett ezen esszék fő eljuttatása a következő: nemcsak a meleg (vagy meleg), a nedves levegő körülményei megnehezítik a vírusok terjedését, a magasabb hőmérsékletek (40 ° C felett) szintén lelassulnak és potenciálisan inaktiválja vagy rontja őket. Mivel a vírusok, különösen a COVID-19 azzal indulnak, hogy megtámadják a felső légzőrendszert, azaz az orrüreget, a paranasalis sinusokat, a garatot és a gége részeit, a következők szintén segíthetik a vírus lelassulását: forró folyadék bevétele, gőzfürdő, és szauna használata - ahol a levegő forró, párás és viszkózus, kitéve a mikroorganizmusok lebomlását és esetleges degenerálódását. A ruhadarabok, ajtó fogantyúk, székek, edények, gyermekjátékok, valamint az összes többi, általában megérintett felület gőzfertőtlenítése szintén hozzájárul a közvetlen és közvetett érintkezés révén történő átvitel csökkentéséhez. Ezek a következtetések pusztán az irodalomra épülnek, és nemcsak a kezelés egyik formájaként, hanem a WHO és más hiteles egészségügyi szervezetek által adott iránymutatások kiegészítéseként ajánlottak.

Irodalom

¹ https://eportal.mountsinai.ca/Microbiology/faq/transmission.shtml

² Jennings, SG, 1988. Az átlagos szabad út a levegőben. Journal of Aerosol Science, 19. (2), 159–166.

³ https://time.com/5790880/coronavirus-warm-weather-summer/

⁴ Casanova, LM, Jeon, S., Rutala, WA, Weber, DJ és Sobsey, MD, 2010. A léghőmérséklet és a relatív páratartalom hatása a koronavírus túlélésére a felületeken. Appl. Environ. Microbiol., 76 (9), 2712–2717.

Ude Laude, H., 1981. Koronavírus, transzmissziós gastroenteritis vírus termikus inaktivációs vizsgálata. Journal of General Virology, 56 (2), 235–240.

⁶ https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/advice-for-public