Het nieuwe coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt, wordt verondersteld zich te verspreiden via natuurlijke ademhalingsactiviteiten, zoals ademhalen, praten en hoesten, maar er is weinig bekend over hoe het virus door de lucht wordt getransporteerd.

Wetenschappers van de Universiteit van Missouri rapporteren, in Fysica van vloeistoffen , over een onderzoek naar de invloed van luchtstroom en vloeistofstroom op uitgeademde druppeltjes die het virus kunnen bevatten. Hun model bevat een nauwkeurigere beschrijving van luchtturbulentie die de baan van een uitgeademde druppel beïnvloedt.

Berekeningen met hun model onthullen, onder andere, een belangrijk en verrassend effect van vochtige lucht. De resultaten tonen aan dat een hoge luchtvochtigheid de levensduur van middelgrote druppeltjes in de lucht met maar liefst 23 keer kan verlengen.

Druppeltjes die worden uitgeademd in normale menselijke adem zijn er in verschillende maten, van ongeveer een tiende micron tot 1, 000 micron. Ter vergelijking, een mensenhaar heeft een diameter van ongeveer 70 micron, terwijl een typisch coronavirusdeeltje minder dan een tiende van een micron is. De meest voorkomende uitgeademde druppeltjes hebben een diameter van ongeveer 50 tot 100 micron.

De druppeltjes die door een besmettelijke persoon worden uitgeademd, bevatten zowel virusdeeltjes als andere stoffen, zoals water, lipiden, eiwitten en zout. In het onderzoek werd niet alleen gekeken naar het transport van druppeltjes door de lucht, maar ook naar hun interactie met de omgeving, vooral door verdamping.

De onderzoekers gebruikten een verbeterde beschrijving van luchtturbulentie om rekening te houden met natuurlijke fluctuaties in luchtstromen rond de uitgestoten druppel. Ze konden hun resultaten vergelijken met andere modelstudies en met experimentele gegevens over deeltjes die qua grootte vergelijkbaar zijn met uitgeademde druppeltjes. Het model toonde een goede overeenkomst met gegevens voor maïspollen, met een diameter van 87 micron, ongeveer even groot als de meeste uitgeademde druppeltjes.

Vochtigheid beïnvloedt het lot van uitgeademde druppeltjes, omdat droge lucht de natuurlijke verdamping kan versnellen. In lucht met 100% relatieve vochtigheid, de simulaties laten zien dat grotere druppeltjes met een diameter van 100 micron op de grond vallen, ongeveer 1,8 meter van de bron van uitademing. Kleinere druppeltjes met een diameter van 50 micron kunnen verder reizen, maar liefst 5 meter, of ongeveer 16 voet, in zeer vochtige lucht.

Minder vochtige lucht kan de verspreiding vertragen. Bij een relatieve luchtvochtigheid van 50%, geen van de druppeltjes van 50 micron reisde verder dan 3,5 meter.

De onderzoekers keken ook naar een pulserend straalmodel om hoesten na te bootsen.

"Als de virusbelasting die bij de druppels hoort, evenredig is aan het volume, bijna 70% van het virus zou tijdens een hoest op de grond worden afgezet, "Zei auteur Binbin Wang. "Het handhaven van fysieke afstand zou de verspreiding van deze ziekte aanzienlijk verminderen door de afzetting van druppeltjes op mensen te verminderen en door de kans op inademing van aerosolen in de buurt van de infectieuze bron te verminderen."