Wetenschap
Wetenschappers ontdekken dat hogere CO₂-niveaus de overleving van virussen in de lucht vergroten en het overdrachtsrisico vergroten
Een nieuwe studie heeft voor het eerst de cruciale rol van koolstofdioxide (CO2) onthuld ) speelt bij het bepalen van de levensduur van virussen in de lucht, namelijk SARS-CoV-2, het virus dat COVID-19 veroorzaakt. Hieruit bleek duidelijk dat CO2 behouden bleef Onder controle gehouden niveaus helpen de overleving van virussen te verminderen, en daarmee het risico op infectie.
Het onderzoek, geleid door de Universiteit van Bristol en vandaag gepubliceerd in Nature Communications , laat zien hoe CO2 is een belangrijke factor bij het verlengen van de levensduur van SARS-CoV-2-varianten die aanwezig zijn in kleine druppeltjes die in de atmosfeer circuleren.
Hoofdauteur Dr. Allen Haddrell, Senior Research Associate in Aerosol Science aan de School of Chemistry van de universiteit, zei:“We wisten dat SARS-CoV-2 zich, net als andere virussen, verspreidt via de lucht die we inademen. Maar deze studie vertegenwoordigt een enorme doorbraak in ons begrip van hoe en waarom dat precies gebeurt, en, cruciaal, wat kan worden gedaan om dit te stoppen.
"Het laat zien dat het openen van een raam krachtiger kan zijn dan aanvankelijk werd gedacht, vooral in drukke en slecht geventileerde ruimtes, omdat frisse lucht een lagere concentratie CO2 zal hebben , waardoor het virus veel sneller wordt geïnactiveerd.
“Maar het onderstreept ook het belang van onze mondiale netto-nuldoelstellingen, omdat uit het onderzoek blijkt dat de CO2-niveaus zelfs licht verhoogd zijn. , die met het begin van de klimaatverandering in de atmosfeer toenemen, kunnen de overlevingssnelheid van virussen en het risico op verspreiding ervan aanzienlijk verbeteren."
Tijdens de COVID-19-pandemie werden kooldioxidemonitors gebruikt om de ventilatie in gebouwen te helpen schatten, aangezien zowel CO2 en het virus is aanwezig in de uitgeademde lucht. Maar dit onderzoek heeft blootgelegd hoe CO2 zelf zorgt ervoor dat het virus langer in de lucht overleeft. De onderzoekers ontdekten ook dat verschillende SARS-CoV-2-varianten verschillende aerostabiliteiten hadden, waarbij de nieuwste omicron-variant een langere levensduur had.
De onderzoekers hebben deze ontdekkingen gedaan met behulp van de unieke bioaerosoltechnologie die ze hebben ontwikkeld, genaamd CELEBS – Controlled Electrodynamic Levitation and Extraction of Bioaerosols on a Substrate, waarmee de overleving van verschillende SARS-CoV-2-varianten kan worden gemeten in in het laboratorium gegenereerde deeltjes in de lucht die uitgeademde aerosol nabootsen. .
Door de concentratie CO2 te variëren in de lucht tussen 400 delen per miljoen (ppm) (het niveau in normale buitenlucht) en 6.500 ppm bevestigde het team een verband tussen de toename van CO2 concentraties en de tijdsduur dat virussen in de lucht infectieus blijven in de lucht, waardoor het risico op overdracht groter wordt.
De resultaten lieten een toename van de CO2 zien concentratie tot slechts 800 ppm, een niveau dat als goed geventileerd werd aangemerkt, resulteerde in een toename van de virale aerostabiliteit. Na 40 minuten bleef, vergeleken met schone lucht, ongeveer 10 keer zoveel virus besmettelijk als de lucht een CO2 had concentratie vergelijkbaar met die van een volle ruimte (3.000 ppm).
Dr. Haddrell zei:“Deze relatie werpt een belangrijk licht op waarom superverspreidergebeurtenissen onder bepaalde omstandigheden kunnen optreden. De hoge pH van uitgeademde druppeltjes die het SARS-CoV-2-virus bevatten, is waarschijnlijk een belangrijke oorzaak van het verlies aan besmettelijkheid. CO2 gedraagt zich als een zuur wanneer het in wisselwerking staat met druppels. Hierdoor wordt de pH van de druppeltjes minder alkalisch, waardoor het virus erin langzamer wordt geïnactiveerd.
"Dat is de reden waarom het openen van een raam een effectieve strategie is om het virus fysiek uit de kamer te verwijderen, maar ook de aërosoldruppeltjes zelf giftiger maakt voor het virus."
Tussen nu en het einde van de eeuw heeft recent klimaatwetenschappelijk onderzoek de concentratie van CO2 voorspeld in de atmosfeer zal naar verwachting meer dan 700 ppm bereiken.
Dr. Haddrell voegde eraan toe:“Deze bevindingen hebben daarom bredere implicaties, niet alleen voor ons begrip van de overdracht van ademhalingsvirussen, maar ook voor de manier waarop veranderingen in onze omgeving de waarschijnlijkheid van toekomstige pandemieën kunnen vergroten. Gegevens uit onze studie suggereren dat stijgende niveaus van CO2 in de atmosfeer kan samenvallen met een toename van de overdraagbaarheid van andere ademhalingsvirussen, doordat de tijd dat ze besmettelijk blijven in de lucht wordt verlengd."
Co-auteur Professor Jonathan Reid, directeur van het EPSRC Centre for Doctoral Training in Aerosol Science aan de Universiteit van Bristol, zei:“Hoewel er veel is dat we nog steeds niet begrijpen, krijgen we nu een veel completer beeld van de rol die wordt uitgeademd ademhalingsaërosolen spelen een rol bij het transporteren van infectieuze virussen tussen mensen en de mechanismen die hun overleving beheersen.
"Deze bevindingen kunnen dienen als wetenschappelijke basis voor het ontwerpen van mitigatiestrategieën die levens kunnen redden bij elke toekomstige pandemie."