Ученые из Вены и Падуи с помощью компьютерного моделирования показали, что маленькие капли слюны с коронавирусом могут висеть в воздухе 10 раз дольше, чем принято считать. И заражать людей, которые не носят защитные маски.
Коронавирус распространяется не сам по себе, поскольку не умеет двигаться самостоятельно, а с каплями слюны или выделений из носоглотки больного инфекцией. Эти капли попадают в воздух при кашле, чихании, разговоре или пении больного COVID-19.
Предыдущие модели заражения коронавирусом предполагали, что представляют опасность только крупные капли жидкости, которую выделяет больной. Мелкие капли в расчет не брались, поскольку они быстро испаряются. Однако исследователи Венского технического университета в сотрудничестве с коллегами из Падуанского университета показали, что при высокой влажности воздуха даже маленькие капли могут оставаться в воздухе намного дольше, чем ранее предполагалось. Исследование было опубликовано в научном журнале «Труды Национальной академии наук США» (PNAS) .
Воздух, которым мы дышим, представляет собой двухфазную среду: взесь капель жидкости в газе. Когда эта капельно-воздушная смесь движется, то капли жидкости и газ влияют друг на друга не только механически. Капли могут испаряться и превращаться в пар, который меняет состав и свойства газовой фазы. Поэтому движение такого двухфазного потока рассчитать точно довольно сложно. Но можно получить приближенное численное решение такой задачи.
Ученые из Вены и Падуи разработали компьютерную модель, которая позволяет рассчитать разброс капель в воздухе при дыхании в зависимости от температуры и влажности окружающей среды. Свои теоретические расчеты они проверили экспериментом.
Смеси капель и газа распылялась, подобно дыханию человека через сопло с электромагнитным клапаном. Процесс регистрировался высокоскоростными камерами, поэтому можно было точно измерить, какие капли оставались в воздухе и как долго.
Исследователи обнаружили, что маленькие капельки остаются в воздухе на порядок дольше, чем считалось ранее. Причиной этого они считают тот факт, что скорость испарения капель определяется не средней относительной влажностью окружающей среды, а локальной влажностью непосредственно в месте нахождения капли. Выдыхаемый воздух гораздо более влажный, чем в окружающей среде. И раз капель жидкости в облаке выдыхаемого воздуха больше, то они испаряются медленнее. Когда первые капли испаряются, это локально приводит к повышению влажности, что замедляет дальнейший процесс испарения других капель.
По мнению авторов работы, полученный ими результат означает, что маленькие капельки в дыхании больного коронавирусом заразны дольше, чем предполагалось. Эти научные результаты должны стать основой для рекомендаций относительно ношения защитных масок и безопасной социальной дистанции.