Σταγονίδια σιέλου από ανθρώπινο βήχα μπορούν να μεταφερθούν αρκετά πέρα των δύο μέτρων

Η επιστημονική γνώση για την αερομεταφερόμενη μετάδοση ιών όπως το COVID-19 είναι ανεπαρκής. Χρειάζεται βαθύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα σωματίδια μετακινούνται στον αέρα όταν οι άνθρωποι βήχουν. Το σάλιο είναι ένα σύνθετο υγρό και ταξιδεύει αιωρούμενο στο περιβάλλον. Πολλοί παράγοντες επιδρούν στον τρόπο με τον οποίο μετακινούνται τα σταγονίδια του σάλιου, συμπεριλαμβανομένου του μεγέθους και του αριθμού των σταγονιδίων, του τρόπου με τον οποίο αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με τον περιβάλλοντα αέρα καθώς διασκορπίζονται και εξατμίζονται. Επίσης, να σημειωθεί ότι οι παραπάνω ρευστοδυναμικές διεργασίες επηρεάζονται από τη μεταφορά θερμότητας και μάζας, την υγρασία και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα.

«Το νέφος σταγονιδίων θα επηρεάσει τόσο τους ενήλικες όσο και παιδιά διαφορετικού ύψους», δήλωσε ο Δρ. Δημήτρης Δρικάκης, καθηγητής της Ιατρικής Σχολής και της Σχολής Επιστημών και Μηχανικής, καθώς και πρόεδρος του Defence and Security Research Institute (DSRI), του Πανεπιστημίου Λευκωσίας. «Μικρότερου ύψους ενήλικες και παιδιά διατρέχουν υψηλότερο κίνδυνο εάν βρίσκονται εντός της τροχιάς των σταγονιδίων του σιέλου», συμπλήρωσε.

Σε άρθρο με τίτλο «Σχετικά με το βήχα και την αερομεταφορά σταγονιδίων στους ανθρώπους» (On coughing and airborne droplet transmission to humans), που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο επιστημονικό περιοδικό Physics of Fluids, του Αμερικανικού Ινστιτούτου Φυσικής, οι Talib Dbouk (Ερευνητής Συνεργάτης) και Δημήτρης Δρικάκης (Καθηγητής) του Πανεπιστημίου Λευκωσίας, υποστήριξαν ότι ακόμη και με ένα ελαφρύ αεράκι 4 km/h, το σάλιο μεταφέρεται 6 μέτρα σε μια περίοδο 5 δευτερολέπτων. Η δημοσίευση έχει ήδη κεντρίσει το ενδιαφέρον μεγάλων ειδησεογραφικών μέσων από όλο τον κόσμο (όπως το CNN, Fox News, Daily Mail, Gulf News, Indian Express, και Newsweek), καθώς και σημαντικών επιστημονικών ιστοτόπων (ZME Science, IEEE Spectrum).

Για να μελετήσουν πώς κινείται το σάλιο στον αέρα, δημιούργησαν μια υπολογιστική προσομοίωση δυναμικής ρευστού που εξετάζει την κατάσταση κάθε σταγονιδίου σιέλου που προκύπτει από βήχα. Στην υπολογιστική αυτή προσομοίωση έλαβαν υπόψη ποικίλα φαινόμενα συμπεριλαμβανομένων της διασποράς σωματιδίων, των αλληλεπιδράσεων των μορίων του σάλιου με τον αέρα και των αλλαγών των σταγονιδίων από υγρό σε ατμό καθώς εξατμίζονται. Η προσομοίωση περιλάμβανε επίλυση περίπου 3,7 εκατομμυρίων εξισώσεων.

«Κάθε σημείο του υπολογιστικού πλέγματος περιέχει πληροφορίες σχετικά με μεταβλητές όπως πίεση, ταχύτητα ρευστού, θερμοκρασία, μάζα σταγονιδίων, θέση σταγονιδίων, κ.λπ.», επεσήμανε ο καθηγητής Δρικάκης. «Ο σκοπός της μαθηματικής μοντελοποίησης και προσομοίωσης είναι να ληφθούν υπόψη όλοι οι πραγματικοί μηχανισμοί σύζευξης ή αλληλεπίδρασης που μπορεί να πραγματοποιηθούν μεταξύ της ροής ρευστού και των σταγονιδίων του σάλιου, και μεταξύ των ίδιων των σταγονιδίων του σάλιου», πρόσθεσε.

Απαιτούνται βέβαια περαιτέρω μελέτες για τον προσδιορισμό της επίδρασης διαφόρων παραμέτρων όπως της θερμοκρασίας της επιφάνειας του εδάφους και της υγρασίας στη συμπεριφορά του σάλιου στον αέρα, καθώς και μελέτη των συνθηκών στους εσωτερικούς χώρους όπου τα συστήματα κλιματισμού μπορεί να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στην κίνηση σωματιδίων.

«Αυτό το έργο είναι ζωτικής σημασίας επειδή αφορά τις οδηγίες απόστασης για την υγεία και την ασφάλεια, προάγει την κατανόηση της εξάπλωσης και της μετάδοσης των αερομεταφερόμενων ασθενειών και βοηθά στη διαμόρφωση προληπτικών μέτρων βάσει επιστημονικών αποτελεσμάτων», υπογράμμισε ο καθηγητής Δρικάκης.

Οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να μάθουν περισσότερα για την έρευνα των Dbouk και Δρικάκη, καθώς και να διαβάσουν ολόκληρο το άρθρο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physics of Fluids, μέσω της ιστοσελίδας του Πανεπιστημίου Λευκωσίας, στον εξής σύνδεσμο:

www.unic.ac.cy/coronavirus/airborne-transmission/

Το Πανεπιστήμιο έχει θέσει την εμπειρογνωμοσύνη του στην υπηρεσία της κοινωνίας αυτή την δύσκολη περίοδο, δημιουργώντας Διαδικτυακή Πύλη Πληροφόρησης του κοινού για τον COVID-19, όπου και φιλοξενήθηκε και το παραπάνω άρθρο. Η Πύλη περιλαμβάνει Διαγνωστικό Εργαλείο για τον COVID-19, συμβουλές για ασφάλεια και υγεία, σχετικές έρευνες και αναλύσεις, καθώς και τις δημόσιες παρεμβάσεις του Διδακτικού και Ερευνητικού Προσωπικού του Πανεπιστημίου.

Η ακαδημαϊκή κοινότητα του Πανεπιστημίου Λευκωσίας συμμετέχει ενεργά στις προσπάθειες αντιμετώπισης της κρίσης και καλωσορίζει σχετικές συνεργασίες. Επικοινωνία: [email protected].

Τα σταγονίδια του σάλιου μπορούν να μετακινούνται σε μεγάλες αποστάσεις, ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες όπως η ταχύτητα του ανέμου, η θερμοκρασία, η πίεση και η υγρασία. Ο άνεμος που φαίνεται ότι φυσάει από αριστερά προς τα δεξιά σε ταχύτητες 4 km/h (πάνω) και 15 km/h (κάτω) μπορεί να μεταφέρει σταγονίδια σάλιου έως και 6 μέτρα. Η εικόνα είναι ευγενική προσφορά των συγγραφέων. Τα σταγονίδια έχουν μεγεθυνθεί μέχρι περίπου 500 φορές για σκοπούς παρουσίασης.

Ανθρώπινος βήχας: τα σωματίδια σάλιου που προέρχονται από ήπιο βήχα δεν ταξιδεύουν περισσότερο από 2 μέτρα κάτω από συνθήκες με περίπου μηδενική ταχύτητα ανέμου. Στη παρούσα μελέτη η θερμοκρασία περιβάλλοντος, πίεση και σχετική υγρασία ήταν 20 oC, 1 atm και 50% με τη θερμοκρασία εδάφους στους 15 oC. Τα σταγονίδια έχουν μεγεθυνθεί για σκοπούς παρουσίασης.