Капли слюны при громкой речи провисели в воздухе до 14 минут

В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, выяснили, что капли слюны, которые вылетают изо рта при громкой речи, висят в воздухе еще в течение 8-14 минут. За каждую секунду речи человек создает в среднем две с половиной тысячи капель диаметром 10-20 микрометров. С учетом средней вирусной нагрузки при COVID-19 около 40 процентов этих капель содержат вирусные частицы и могут заражать окружающих больного людей.

Давно известно, что респираторные вирусы могут передаваться через частички слюны при кашле, чихании или даже нормальной речи. Когда мы говорим, каждую секунду в воздух вылетают тысячи капель слюны размером от одного до 500 микрометров. В этих каплях могут находиться частицы различных вирусов и бактерий, в том числе коронавируса SARS-CoV-2. Однако роль маленьких капель, которые образуются во время речи, в передаче вируса изучена слабо.

Скорость оседания капли на поверхность зависит от ее размера и содержания нелетучих веществ (например, белков, сахаров, ДНК). На воздухе вода быстро испаряется из капли, и та начинает падать медленнее: если частица размером 50 микрометров высохнет до 10 микрометров, скорость ее падения снизится с семи до 0,35 сантиметров в секунду. Чем капля меньше и чем больше в ней содержание нелетучих веществ, тем дольше она останется в воздухе.

На вероятность передачи инфекции воздушно-капельным путем влияет также и количество вирусных частиц, которые окажутся в капле. В этом случае зависимость от размера обратная: чем капля больше, тем больше в ней вируса и тем выше вероятность заражения. Средняя вирусная нагрузка одного миллилитра слюны больного COVID-19 составляет 7 миллионов частиц. Вероятность того, что в капле диаметром 50 микрометров содержится хотя бы одна вирусная частица — 37 процентов; для частиц диаметром 10 микрометров вероятность снижается до 0,37 процентов.

Филипп Анфинруд (Philip Anfinrud) из Национальных институтов здравоохранения США и его коллеги визуализировали капли с помощью плоского луча лазера толщиной в 1 миллиметр и высотой 15 сантиметров. Через узкую щель луч попадал в темную коробку высотой 60 сантиметров, в которой вентилятор равномерно распределял частицы в воздухе. Один из исследователей в течение 25 секунд громко повторял в коробку «stay healthy» (будьте здоровы). Эту фразу выбрали, так как при произношении звука th частицы слюны выделяются особенно активно. Через 10 секунд после окончания речи вентилятор отключали. Распределение частиц, которые появились в воздухе, записывали на видео в течение 80 минут; по количеству капель в плоском луче высчитывали общее число частиц в объеме камеры.

В начальный момент времени после отключения вентилятора в окне наблюдения (30 квадратных сантиметров) летало в среднем девять капель. Значит, во всем объеме камеры находилось более 60 тысяч частиц, а при произнесении фразы каждую секунду выбрасывалось около двух с половиной тысяч капель. Самые яркие и, соответственно, крупные частицы полностью оседали в течение восьми минут. Капли поменьше летали в воздухе в течение 14 минут.

По времени оседания капель авторы работы рассчитали среднюю скорость падения яркой частицы — 0,06 сантиметров в секунду. Эта скорость оседания соответствует частицам размером около четырех микрометров. Вода испаряется из капли в первые секунды, а первоначальный диаметр капель равнялся 12-21 микрометрам. Если вирусная нагрузка слюны больного COVID-19 составляет 7 миллионов частиц, то за одну секунду громкой речи человек выделяет по меньшей мере тысячу вирусосодержащих капель, которые продолжают находиться в воздухе не менее восьми минут.

Недавно мы писали об американском физике, которая продемонстрировала, что при чихании капли жидкости разлетаются на 7-8 метров. Это открытие является основанием для пересмотра современных медицинских рекомендаций, которые основаны на исследованиях 1930-х годов.

Алиса Бахарева