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).

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.