Наденьте маску, соблюдайте дистанцию, избегайте толпы - вот общие рекомендации по сдерживанию эпидемии КОВИД-19. Однако научные основы, на которых основаны эти рекомендации, существуют десятилетия и уже не отражают современного состояния знаний. Чтобы изменить это, несколько исследовательских групп из области гидродинамики объединили свои усилия и разработали новую, усовершенствованную модель распространения инфекционного аэрозоля. Было показано, что имеет смысл носить маски и соблюдать дистанции, но это не должно давать ложное чувство безопасности.
Даже в маске инфекционные капли могут передаваться на несколько метров и оставаться в воздухе дольше, чем считалось ранее.
В исследовательском проекте принимали участие TU Wien (Вена), Университет Флориды, Сорбонна в Париже, Университет Кларксона (США) и Массачусетский технологический институт в Бостоне. Новая модель гидродинамики для инфекционных капель была опубликована в International Journal of Multiphase Flow.
Новый взгляд на старые данные
"Наше понимание распространения капель, которое было принято во всем мире, основано на измерениях 1930-х и 1940-х годов", - говорит профессор Альфредо Солдати из Института механики жидкости и теплообмена TU Wien. "В то время методы измерения были не так хороши, как сегодня, мы подозреваем, что особенно мелкие капли не могли быть надежно измерены в то время".
В предыдущих моделях было проведено строгое различие между большими и малыми каплями: большие капли падают вниз под действием силы тяжести, маленькие - движутся почти по прямой, но очень быстро испаряются. "Эта картина слишком упрощена", - говорит Альфредо Солдати. "Поэтому пришло время адаптировать модели к последним исследованиям, чтобы лучше понять механизм распространение КОВИД-19".
С точки зрения механики жидкости ситуация сложная - в конце концов, мы имеем дело с так называемым многофазным потоком: сами частицы жидкие, но они движутся в газе. Именно такие многофазные явления специализация Солдати: "Маленькие капли раньше считались безобидными, но это явно неправильно", - объясняет Солдати. "Даже когда капля воды испарилась, остается аэрозольная частица, которая может содержать вирус". Это позволяет вирусам распространяться на расстоянии нескольких метров и оставаться переносимыми по воздуху в течение длительного времени".
В типичных повседневных ситуациях частице диаметром 10 микрометров (средний размер испускаемых капель слюны) требуется почти 15 минут, чтобы упасть на землю. Поэтому контакт с вирусом возможен даже при соблюдении правил дистанцирования - например, в лифте, который незадолго до этого использовался инфицированными людьми. Особенно проблематичными являются условия с высокой относительной влажностью, например, плохо проветриваемые переговорные комнаты. Особый уход требуется зимой, так как относительная влажность воздуха выше, чем летом.
Правила защиты: полезные, но недостаточные
"Маски полезны, потому что они останавливают большие капли. И держать дистанцию тоже полезно. Но наши результаты показывают, что ни одна из этих мер не может обеспечить гарантированную защиту", - говорит Солдати. С помощью представленной математической модели и проводимых в настоящее время имитационных расчетов можно рассчитать концентрацию капель несущих вирусы на разных расстояниях в разное время. "До сих пор политические решения по мерам защиты от КОВИДа основывались, главным образом, на исследованиях в области вирусологии и эпидемиологии. Мы надеемся, что в будущем будут также учтены результаты исследований в области механики жидкостей", - говорит Альфредо Солдати.
