COVID-19 продемонстрировал высокий потенциал передачи воздушно-капельным путем. Вирусы, прикрепленные к небольшим капелькам аэрозоля, вылетевшим при нормальном разговоре, могут оставаться взвешенными в воздухе в течение нескольких часов, и они могут накапливаться, особенно в закрытых помещениях с плохой вентиляцией. Именно воздушно-капельная передача респираторных капель, полученных либо от бессимптомных или предсимптомных лиц, является потенциальным путем, способствующим широкому распространению заболевания. Так, в китайском ресторане в Гуанчжоу один бессимптомный пациент COVID-19 вызвал заражение восьми человек, сидящих с ним за столом, и еще за двумя соседними столами.
Но до сих пор не было детальных исследований, которые доказывали бы прямую связь между переносом аэрозолей и вирусной инфекцией.
Ученые из Университета Миннесоты впервые построили гидродинамическую модель распространения коронавируса в кондиционируемых помещениях. Они провели систематическое исследование на основе вычислительной гидродинамики воздушного потока в помещении и связанного с ним переноса аэрозоля. Опыт проводился в условиях ресторана, где были отмечены случаи заражения посетителей в результате индуцирования воздушным потоком инфекции COVID-19 от посетителей с бессимптомной формой заболевания.
На суперкомпьютере были смоделированы большие вихри и такие процессы как турбулентность, геометрия пространства, взаимодействие потока и вирусных частиц, зависимость их движения от теплового эффекта, когда холодный воздух от кондиционеров встречается с горячим шлейфом, поднимающимся от стола, чтобы отследить захват вирусных частиц сложными потоками воздуха.
По результатам моделирования ученые составили пространственную карту риска заражения воздушно-капельным путем в различных условиях и выявили два дополнительных потенциальных пути передачи вируса по воздуху, которые в настоящее время упускаются из виду: поток теплых аэрозолей, поднимающийся из-под стола, и обратный поток воздуха, проходящий через кондиционеры с ограниченной эффективностью фильтрации.
Как пишут исследователи в своей работе, опубликованной в журнале Physics of Fluids, результаты показали "замечательную прямую связь между аэрозольным воздействием и зарегистрированной инфекционной картиной в ресторане".
Благодаря этому исследованию можно разработать эффективные профилактические меры, такие как размещение защитных экранов в соответствии с определенными схемами течения потоков воздуха и повышение эффективности фильтрации кондиционеров.