De aanhoudende COVID-19-pandemie heeft ertoe geleid dat veel onderzoekers de transmissie van druppeltjes in de lucht in verschillende omstandigheden en omgevingen hebben bestudeerd. De nieuwste onderzoeken beginnen belangrijke aspecten van vloeistoffysica op te nemen om ons begrip van virale overdracht te verdiepen.

In een nieuwe krant in Fysica van vloeistoffen , onderzoekers van A*STAR's Institute of High Performance Computing voerden een numeriek onderzoek uit naar druppelverspreiding met behulp van high-fidelity luchtstroomsimulatie. De wetenschappers ontdekten dat een enkele hoestdruppel van 100 micrometer bij een windsnelheid van 2 meter per seconde tot 6,6 meter kan reizen en zelfs verder onder droge lucht als gevolg van druppelverdamping.

"Naast het dragen van een masker, we vonden sociale afstand over het algemeen effectief, aangezien is aangetoond dat de druppelafzetting verminderd is bij een persoon die zich op ten minste 1 meter afstand van de hoest bevindt, ", zei auteur Fong Yew Leong.

De onderzoekers gebruikten rekentools om complexe wiskundige formuleringen op te lossen die de luchtstroom en de hoestdruppeltjes in de lucht rond het menselijk lichaam bij verschillende windsnelheden en wanneer ze worden beïnvloed door andere omgevingsfactoren, vertegenwoordigen. Ook beoordeelden ze het depositieprofiel van een persoon op een bepaalde nabijheid.

Een typische hoest stoot duizenden druppeltjes uit over een breed groottebereik. De wetenschappers ontdekten dat grote druppels zich door de zwaartekracht snel op de grond vestigden, maar zelfs zonder wind 1 meter door de hoeststraal konden worden geprojecteerd. Middelgrote druppeltjes kunnen verdampen tot kleinere druppeltjes, die lichter zijn en gemakkelijker door de wind worden gedragen, en deze reisden verder.

De onderzoekers bieden een gedetailleerder beeld van de verspreiding van druppeltjes, omdat ze de biologische overwegingen van het virus hebben meegenomen, zoals de niet-vluchtige inhoud in druppelverdamping, in de modellering van de verspreiding van druppels in de lucht.

"Een verdampende druppel behoudt de niet-vluchtige virale inhoud, dus de virale lading wordt effectief verhoogd, " zei auteur Hongying Li. "Dit betekent dat verdampte druppeltjes die aerosolen worden, vatbaarder zijn om diep in de longen te worden ingeademd, die een infectie veroorzaakt lager in de luchtwegen, dan grotere onverdampte druppeltjes."

Deze bevindingen zijn ook sterk afhankelijk van de omgevingsomstandigheden, zoals windsnelheid, vochtigheidsniveaus, en omgevingstemperatuur, en gebaseerd op aannames uit bestaande wetenschappelijke literatuur over de levensvatbaarheid van het COVID-19-virus.

Hoewel dit onderzoek zich richtte op transmissie via de lucht in een tropische context, de wetenschappers zijn van plan hun bevindingen toe te passen om risico's te beoordelen in binnen- en buitenomgevingen waar menigten samenkomen, zoals conferentiezalen of amfitheaters. Het onderzoek kan ook worden toegepast op het ontwerpen van omgevingen die comfort en veiligheid optimaliseren, zoals ziekenhuiskamers die verantwoordelijk zijn voor de luchtstroom binnenshuis en de overdracht van ziekteverwekkers via de lucht.