Цивилизация
Маска до 23 раз уменьшает объем облака микрокапель, которые выбрасываются при кашле, выяснили специалисты по гидродинамике из Индийского технологического института в Мумбаи. «Газета.Ru» ознакомилась с исследованием, опубликованным в журнале Physics of Fluids.
«Роль микрокапель в распространении нынешней пандемии COVID-19, вызванной вирусом SARS-CoV-2, хорошо задокументирована,
— пишут авторы работы. — В этом контексте настоящая работа обращается к следующему фундаментальному вопросу: когда человек кашляет, какой объем воздуха загрязняется из-за кашля, выбрасываемого человеком? Ответить на этот вопрос непросто, потому что окружающий воздух смешивается с воздухом, выброшенным при кашле».
Исследователи ранее уже обращали внимание на объем и температуру воздуха во рту, влажность и распределение микрокапель, однако тому, как эти свойства меняются при движении образованного кашлем облака микрокапель, уделялось недостаточно внимания. Авторы работы решили выяснить, насколько маски способны сдерживать подобные выбросы.
«Роль воздуха, выбрасываемого при кашле и чихании, и его последующее смешивание с окружающим воздухом имеют решающее значение для понимания распространения пандемии», — отмечают исследователи.
Основываясь на данных других работ, они смоделировали с помощью компьютера движение микрокапель, выброшенных изо рта при кашле — как в разных масках, так и без.
Как оказалось, независимо от наличия маски, облако капель держится в воздухе 5-8 секунд, а затем постепенно рассеивается. Его объем увеличивается, но концентрация микрокапель снижается.
«Мы обнаружили, что все, что уменьшает расстояние, пройденное облаком, например, маска, носовой платок или кашель в локоть, должно значительно уменьшить область, по которой рассеиваются микрокапли при кашле и, следовательно, снизить риск заражения», — говорит Раджниш Бхардвадж, один из авторов работы.
Исследователи подсчитали, что обычная хирургическая маска снижает выброс в семь раз, а маска-респиратор N95 — в 23 раза.
Наличие маски резко уменьшает объем инфицированного воздуха и, следовательно, значительно снижает риск заражения других людей, находящихся в помещении, заключают исследователи.
Авторы работы надеются, что новые данные позволят более точно рассчитать, сколько человек может находиться в помещениях, от кинозалов и салонов самолетов до больничных палат, без риска заражения. Также важно установить минимальную скорость, с которой воздух должен циркулировать в помещении, чтобы в нем не накапливались вирусные частицы.
«Хотя представленная здесь модель основана на измерениях кашля, аналогичные оценки могут быть сделаны для случаев чихания, — добавляют они. — Модель также можно расширить для случаев кашля или чихания нескольких человек вместе или, например, взаимодействующих в одной комнате. Также можно провести расчеты с учетом направления потока окружающего воздуха».
Раннее специалисты из Университета Дьюка в США оценили, какие маски наиболее эффективны. Для этого они разработали экспериментальную лазерную установку, которая позволяет отслеживать микрокапли, выброшенные изо рта, и то, насколько эффективно та или иная маска сдерживает их распространение.
Победитель оказался предсказуем: наиболее эффективно от выброса микрокапель защищала маска N95.
Второе место досталось хирургическим маскам, третье — маскам из полипропилена.
Однако и другие маски, в том числе из хлопчатобумажной ткани и даже трикотажа, оказались способны сдерживать значительное количество микрокапель.
Исследователи обращают внимание на вариацию маски N95 с клапанами, которая не вошла в топ лучших масок. Клапаны закрываются при вдохе, но могут открываться при разговоре, выпуская наружу неотфильтрованный воздух, подвергая окружающих риску заражения.
Больше всего вопросов у исследователей вызвали банданы. Довольно логично было предположить, что они защищают от распространения микрокапель хуже, чем специализированные средства — и действительно, банданы оказались в самом низу списка. Однако выяснилось, что даже отсутствие какой-либо защиты безопаснее, чем ношение банданы вместо маски.
Исследователи полагают, что флис, из которого были сделаны банданы, расщеплял крупные капли на более мелкие. Они дольше находятся в воздухе, переносятся его потоками и могут быть даже более опасны, чем крупные.