И все-таки SARS-CoV-2 распространяется в аэрозолях!

Для того чтобы понимать и транслировать знания в данной области, необходимо иметь некоторую подготовку по физике и кое-каким техническим вопросам. Специалистам из смежных областей не так-то просто добиться того, чтобы быть услышанными людьми, принимающими решения в сфере общественного здравоохранения, особенно если те в этом не заинтересованы. В этой ситуации хорошо, что со стороны ученых есть достаточно воли к тому, чтобы решать возникающие вопросы в практической плоскости, самим формировать каналы общения с широкой общественностью и подходы к дос­тупному и наглядному информированию. «Мы думаем, что, к сожалению, ВОЗ и Центры по контролю и профилактике заболеваний США (Centers for Disease Control and Prevention — CDC) слишком медленно соглашаются с передачей в аэрозолях, отсюда и необходимость ответов на эти часто задаваемые вопросы непосредственно от исследователей», — отмечено в предисловии.

Итак, авторы — маститые ученые, среди которых есть и один врач-вирусолог, считают ошибочным мнение о том, что вирус SARS-CoV-2 распространяется преимущественно посредством крупных капель, которые быстро оседают, не задерживаясь в воздухе. Приходится ли им при этом опровергать постулаты или хотя бы ошибочность выводов, заключений? Нет. Они пишут только об инертности ВОЗ и CDC, традиционно полагающихся на расхожие утверждения, ставшие догмой 100 лет назад просто потому, что медики все это время не заимствовали более свежие актуальные данные у смежных специализаций. В то же время даже последние главы написанной Чарльзом Чапиным (Charles V. Chapin) в 1910 г. классической книги, в которой предлагалось «избавиться от призрака зараженного воздуха», содержали утверждение о том, что у автора нет достаточных доказательств для уверенного вынесения своего суждения. Исследованные методами тех лет пробы воздуха не содержали патогенов, и на этом решено было успокоится, считая, что респираторные инфекции передаются путем разбрызгивания капель (воздушно-капельный путь), а воздух переносит на большие расстояния разве что мелкий вирус кори.

Но были и подозрительные закономерности, пишут авторы «FAQs», например, вспышки туберкулеза происходили на кораблях, в автобусах, плохо вентилируемых помещениях и барах (звучит знакомо?). Позже было продемонстрировано, что туберкулез может передаваться только через аэрозоли, а корь реализует данный механизм особенно эффективно.

«Капли, аэрозоли, — махнет рукой читатель. — Какое все это имеет практическое значение?» Немалое, потому что признание роли аэрозолей «подключает» экспертов к большому массиву научно-практических знаний технического характера о способах предотвращения их воздействия. ВОЗ и CDC в своих материалах допускают двусмысленности, которые тревожат авторов «FAQs» как признак непонимания явлений, о которых данные экспертные организации должны выносить свои весомые суждения. Так, ВОЗ рекомендует уделять особое внимание вентиляции помещений, хотя, если признавать только капельную передачу, это не имеет значения. CDC упоминает о возможности проникновения капель в легкие, однако это возможно только в составе аэрозолей.

Для простоты и наглядности в понимании того, что собой представляет и как распространяется инфицированное жидкостно-воздушное облако, авторы FAQs» предлагают использовать аналогию с сигаретным дымом, предупреждая, однако, о некоторых расхождениях:

• дым содержит аэрозоли (которые мы видим) и газы (которые мы чувствуем по запаху). Аэрозоли фильтруются масками, а газы — нет. Тот факт, что запах проникает через маску, не означает, что маска не фильтрует аэрозоли;
• дым может оставаться в одежде, стенах и т. д. намного дольше, чем вирус может оставаться заразным;
• газы могут проходить через маску, а затем конденсироваться и образовывать аэрозоли, когда они смешиваются с холодным воздухом за преде­лами маски; даже маска с эффективностью 80% пропускает достаточно газов, чтобы сформировать видимое облако. Это не значит, что маска не работает, маска все еще задерживает 80% аэрозолей! Сказать, что маска не работает, потому что через нее могут проникнуть некоторые частицы, — все равно что сказать, что пальто не защищает нас от холода, потому что через ткань все же уходит тепло. Кроме того, большинство масок на подобных видео (рисунок) очень плохо подогнаны, а это имеет большое значение. Существуют также простые примеры того, как примерно можно оценить качество маски по ее способности пропускать направленные потоки воздуха (по препятствованию возможности задуть свечу).

РИСУНОК

Кадры из видео с визуализацией маски, показывающие утечки вокруг зазоров, которые являются основными для маски слева, небольшими для маски в середине и не видны для маски справа

Итак, в среде физиков и технических специалистов накоплен огромный пласт информации в данной предметной области, к которому отсылают авторы «FAQs», дающие в то же время свои разъяснения широкой общественности, пообещав непрерывно обновлять подборку материалов. Вот только некоторые моменты из них.

Итак, под каплями принято понимать распрос­траняющиеся по инерции частицы, поэтому часто к этому термину добавляют определение «баллистические», то есть летящие, как пущенный снаряд, до столкновения и падения на поверхность. В отличие от них, аэрозоль — дисперсная система, очень чувствительная к различным факторам окружающей среды, и потому ведущая себя совершенно по-разному в зависимости от них. Описанная дихотомия очень полезна, подчеркивают авторы:

1) частицы размером более ~300 мкм обладают достаточной инерцией, чтобы преодолеть расстояние 0,5–1 м (стандартная дистанция для общения), что наиболее актуально для SARS-CoV-2, где большая часть передачи происходит у людей с незначительными симптомами или даже в их отсутствие;

2) частицы размером менее ~100 мкм содержатся в воздухе во взвешенном состоянии, не оседая сравнительно длительное время, и могут попасть в дыхательные пути при вдохе.

Авторы «FAQs» подчеркивают, что широко используемое на протяжении десятилетий представление о баллистических каплях как об имеющих размер >5 мкм совершенно неверно, и настаивают на рубеже ~100 мкм. Недавно многолетнее заблуждение медиков, теперь наконец-то прислушавшихся к физикам, признал Энтони Фаучи (Anthony Fauci), директор Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (National Institute of Allergy and Infectious Diseases), США. Аэрозоли размером ~10 мкм могут оставаться в воздухе в течение 8 мин и, таким образом, не падают на землю в течение нескольких секунд. При типичной скорости воздуха в помещении 0,1 м/с такой аэрозоль может перемещаться на расстояние ~50 м. Авторы отмечают также, что частицы от 100 до 300 мкм не имеют достаточной инерции для преодоления сколько-нибудь существенных расстояний и не образуют аэрозолей, поэтому вне актов чихания или кашля не имеют инфекционного потенциала. Таким образом, количество инфицирующих капель значительно меньше, чем могло бы быть.

В целом кажется, что этот период может составлять около 1–2 ч при обычной комнатной температуре (~20 °C). Когда люди приходят в офис утром в 8 ч утра после более чем 12-часового перерыва, любые вирусы в воздухе успеют покинуть помещение или потерять заразность. По этой причине людям из группы высокого риска рекомендуется приходить в закрытые общественные места к открытию.

Низкие температуры могут значительно повысить инфекционность вирусов, а высокие — снизить ее. Считается, что событиям сверхраспрос­транения на мясокомбинатах способствовало более длительное выживание вирусов в воздухе при низкой температуре.

Влажность имеет несколько эффектов:

• считается, что вирусы с липидной оболочкой, включая SARS-CoV-2, лучше выживают в воздухе в более сухих условиях;
• слишком сухой воздух также может сделать людей более восприимчивыми к инфекции из-за таких факторов, как повреждение эпителия, нарушение мукоцилиарного клиренса и повышенная выработка муцина (густой слизи);
• в то же время при низкой влажности сущес­твование аэрозолей прекращается быстрее из-за высыхания, при этом передача в непосредственной близости не зависит от влажности или температуры.

Есть ли при этом основания добиваться под­держания относительной влажности на уровне 40–60%, как иногда рекомендуют? Хотя предотвращение низкой влажности в помещении может быть полезным, преимущества поддержания ее в диапазоне 40–60% менее очевидны.

Скорее всего, не в большей степени, чем сигаретный дым: курение вызывает проблемы в дыхательной системе, и это потенциально может изменить вероятность заражения или тяжесть заболевания. Значимость физического взаимодействия между мелкими частицами, обычно находящимися в воздухе, и вирус-содержащими аэрозолями мала, так как первые (~0,3 мкм) сравнимы по размеру с кошкой, оседлавшей слона. В этой связи особенно пострадавшие Ломбардия или Мадрид, скорее, реализовали другие факторы риска.

Снижают, но не устраняют, поскольку и баллистические капли при кашле или чихании могут разлететься на расстояние до 8,5 м, и аэрозоли, хотя и разбавляются все больше и больше по мере отдаления от источника, могут относиться потоками воздуха очень далеко.

Как поведет себя концентрированный аэрозоль, покинув дыхательные пути человека? Наверняка ответить на этот вопрос почти невозможно. Воздух в помещении — это постоянно меняющаяся, бурная среда. Только из-за тепла тела (взрослые обычно выделяют его столько же, сколько и 75–100-ваттные лампы накаливания) потоки воздуха перемещаются со скоростью от 0,05 до 0,1 м/с. Примерную динамику потоков воздуха можно представить, вспом­нив пылинки, плавающие в свете солнечного луча.

Точного временного порога, конечно же, нет, но, похоже, срок измеряется в минутах. При этом утверждение о 15-минутном контакте достаточно произвольно.

Для разных типов среды используют разные правила. Например, по неназванным нормам, на которые ссылаются авторы «FAQs», в общественных зданиях 95% замена может занять от 12 мин до 2 ч. В больнице 95% замена может занять 5 мин. В то же время в жилых домах 95% воздуха в помещении, вероятно, будет заменено наружным воздухом в период времени от 30 мин до 10 ч.

Мы никогда не сможем быть в полной безопасности, но нужно стараться избегать или уменьшать пребывание в ситуациях, которые образно можно представить как способствующие вдыханию «дыма» (выдыхаемого другими воздуха). Чтобы снизить риск, избегайте:

• переполненных мест;
• нахождения на близком расстоянии от других;
• плохо вентилируемых помещений;
• мест, где люди не носят масок;
• ситуаций с разговорами, особенно громкими, криком, пением;
• среды, предрасполагающей к форсированному дыханию (упражнения, физический труд в зам­кнутом пространстве).

Если вы должны попасть в одну из вышеперечисленных ситуаций, выполняйте свои задачи как можно быстрее, чтобы сократить продолжительность воздействия и снизить риск.

В рамках проекта microCOVID предоставлены оценки рисков для различных мест, видов деятельности и уровней личного риска. National Geographic адаптировал инструмент в упрощенный онлайн-калькулятор, а для более точной количественной оценки существуют также несколько математических моделей, на которые ссылаются авторы.

Вентиляция, фильтры, — в своей публикации авторы останавливаются также на более специфических вопросах технического характера, из которых стоит отметить также время от времени возникающую в подобных публикациях рекомендацию судить о качестве вентиляции помещения по концентрации СО₂, которая должна оставаться на уровне 800–950 частей (ppm) на миллион. В плохо вентилируемых помещениях уровень CO₂ может достигать 3000–5000 ppm. Данный параметр можно контролировать с помощью доступного (~150 дол. США) бытового газоанализатора. Учитывая простоту и эффективность удаления вируса из воздуха при помощи вентиляции, фильтрации (и потенциально бактерицидного ультрафиолетового излучения), авторы рекомендуют сосредоточить усилия и инвестиции на данных мерах.