Su Damlacıkları ve COVID-19 Bulaşı

COVİD-19 bulaşması, öksürük, hapşırık ve hatta konuşma yoluyla oluşan su damlacıklarının yakındaki iki vücut arasında aktarılmasıyla ilişkilendirilmiştir. Journal of New England Medicine’a göre, 1 dakikalık yüksek sesle konuşma, 8 dakikadan fazla havada kalma potansiyeli olan en az 1000 virion içeren damlacık çekirdeği üretebilir (Anfinrud). Yaratılış noktasında ölçülen havadaki parçacıkların çapı 12 µm’den büyüktü ve yaşam döngülerinin sonuna doğru 4 µm’ye düştü. Ayrıca solunum damlacıklarının içerdiği su hızla buharlaşarak, iç mekan hava akımları yoluyla uzun mesafeler boyunca hareket eden, aerosol adı verilen mikroskobik parçacıklar bıraktı.

Stoke yasasına göre düşen bir damlacığın son hızı, çapının karesiyle ölçülür (Eriko Kudo, E.S.). Damlacığın boyutu zamanla yavaş yavaş azaldıkça, düşme hızı da azalarak parçacıkların havada serbestçe dolaşmasına olanak tanır. Hava hareketinin yüksek olduğu alanlarda (hava giriş sistemleri en iyi şekilde performans göstermeyebileceği için dolaşımın yüksek olması gerekmez), su damlacıklarının hızlı bir şekilde hareket etmesi ve kişiden kişiye aktarılarak viral bulaşmaya katkıda bulunması beklenebilir.

Havadaki damlacıklarla ilgili olarak, sesin yüksekliği, ses titreşimleri ve hapşırma ve öksürmenin varlığına bağlı olarak hem hacim hem de sayı artar. Böylece, havanın durgun olduğu bir ortamda damlacıklar, bireyin ağzından yavaş yavaş alçalan bir bulut olarak varlığını sürdürecek ve genel iniş hızı, konuşma damlacığının dehidrasyonu tarafından kontrol edilecektir.

Ulusal COVİD-19 Tıp Kütüphanesi’ne göre, “Mililitre başına 7 x 106 kopya (mililitre başına maksimum 2,35 x 109 kopya) ortalama virüs RNA yüküne sahip bir oral sıvı ile, 50 mikron çapında bir damlacığın oluşma olasılığı, dehidrasyondan önce en az bir virion içerir, ~%37’dir. 10 mikronluk bir damlacık için bu olasılık %0,37’ye düşüyor ve ağız sıvısının homojen dağılımından oluşması durumunda birden fazla virion içerme olasılığı ihmal edilebilir düzeyde.” (S.N. Rudnick)

Bu bulgular, havadaki damlacıkların, COVID-19, grip ve kızamık gibi solunum yolu hastalıklarının insandan insana viral bulaşması açısından önemli riskler oluşturduğunu ima ediyor. Standartlaştırılmış bir izleme sistemi kurarak, dehidrasyon bozunması ilkelerine uygun olarak bu damlacıkları farklı boyutlarda araştırmak ve herhangi bir alandaki damlacıkların genel konsantrasyonunu belirlemek mümkündür. Bu, Viral İletim Puanı formül algoritmamızın ilk ölçümüdür.

Bağıl Nem, Sıcaklık ve Viral Hayatta Kalma Oranlarına Etkileri

Mevsimsel değişikliklerle birlikte Kovid-19’un yayılma ve bulaşma süreci arasında gözle görülür farklar tespit edildi. Bu olgunun ardındaki nedenleri keşfetme çabasıyla araştırmacı ekipleri, solunum yolu hastalıklarının (COVID-19 dahil) bulaşması ve değişen hava faktörlerinin (Paulo Mecenas) etkilerine ilişkin sistematik incelemeler gerçekleştirdi. Standartlaştırılmış bir Viral Bulaşma Skoru formülü (VTS) belirlenirken, bir COVID risk faktörünün bağıl nem ve sıcaklık farklılıkları aracılığıyla değerlendirilmesi dikkate alınmalıdır.

Klinik bir çalışmada, yüksek sıcaklık ve nem birlikte korona virüslerinin azaltıcı etkisini gösterdi. Ters hava koşullarının, virüsün yüzeylerde uzun süre hayatta kalma süresini desteklediği, viral ajanın bulaşmasını ve duyarlılığını daha da kolaylaştırdığı gösterilmiştir (K.H. Chan, J.M.). Artan sıcaklıklar ve artan nem sıklıkla solunum yolu virüslerinin bulaşmasındaki azalmayla bağlantılıdır. Bunun nedeni, virüsün soğuk havalarda daha stabil olması ve solunum damlacıklarının daha kuru havada daha uzun süre askıda kalmasıdır (Anice C. Lowen). Bu soğuk iklimler aynı zamanda konakçının bağışıklığını tehlikeye atarak onları virüse karşı daha duyarlı hale getirebilir (Eriko Kudo).

Virüsler değişen su damlacıkları boyutlarında taşınabildiğinden, ortam havasında bulunan damlacıkların sayısı çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilir. Sıcaklık ve nemin analiz edilmesi, mevcut viral ajanların sayısının doğru bir şekilde temsil edilmesinin anahtarıdır.

Bunu akılda tutarak, ilk çalışmalar kapalı alanda %40-60 nem aralığını korumanın COVID-19’un yayılmasını yavaşlatabileceğini ortaya çıkardı. Ayrıca sıcak ve yağışlı iklimlerin COVID-19’un yayılmasını azaltmaya yardımcı olduğunu da anlıyoruz. Ancak Public Library of Science’a göre bu değişkenler tek başına hastalık bulaşmasındaki değişkenliğin çoğunu açıklayamıyor (Paulo Mercenas, R.T). Doğru bir VTS’yi ölçmek ve üretmek için diğer birçok faktörün hesaplanması gerekir.

Partikül Madde ve COVID ile İlişkisi

COVİD-19’un yayılması ile artan hava kirliliği arasında pozitif bir korelasyon gözlemlendi. Küçük parçacıklar havada potansiyel bir taşıyıcı görevi görerek virüsü taşıyor ve yayılmasını artırıyor.

New England Journal of Medicine tarafından önerilen bir analiz, COVID’in aerosol ve yüzeylerdeki stabilitesini tamamen araştırdı. Çalışmaları kapsamında plastik, çelik, karton ve bakır gibi yaygın olarak havada taşınan yüzeylerdeki bir COVID molekülünün yarı ömrünü belirlediler. Bazıları virüs için daha az misafirperver bir ortam olmasına rağmen, dört aerosolün tamamındaki COVID 3 saat kaldı ve zaman içinde bulaşıcı yetenekleri yavaş yavaş azalttı (S.N. Rudnick). Çalışma, virüsün yüzeylerde günlerce ve aerosollerde saatlerce kalabileceğini gösterdi.

Su damlacıklarının iletimi, boyut, ağırlık ve yere düşmeden önceki seyahat mesafeleri nedeniyle kısa menzilli olma eğilimindedir. Ancak bu, katı parçacıkların gaz fazında süspansiyonu olan aerosol bazlı iletimden farklıdır. Bu parçacıkların boyutları 0,001 ile 100 µm arasında değişmektedir. Küçük tortu parçacıkları, uzun mesafeli iletimi etkili bir şekilde tamamlamak için hava akışıyla kolayca yönlendirilir.

Partikül maddenin akciğerlerimizde çeşitli temas noktalarında iltihaplanma yaratarak ters reaksiyona neden olduğu bilinmektedir. Enflamasyonun artması, yoğun kirli bölgelerde virüsün şiddetini artırabilir. Bunun nedeni virüsün enzim reseptörlerine bağlanmasıdır. Bağlanma üzerine enzim, bir anti-inflamatuar peptid (Neeltje van Doremalen) salar ve PM’ye sık sık maruz kalma nedeniyle iltihaplandığı için aşırı eksprese edilir. Bu, COVID’in konakçı bir vücutta yayılma olasılığını daha da artırır.

İç mekan havasının kalitesinin, dış mekan havasının kalitesine göre sağlık açısından önemli ölçüde daha tehlikeli olduğu bulunmuştur. EPA’ya göre iç mekan hava kirliliği seviyeleri genellikle dış mekan seviyelerinden 2 ila 5 kat daha yüksek olabilir. Bazı durumlarda, yetersiz havalandırma ve hava sirkülasyonu nedeniyle bu seviyeler açık havada bulunan seviyelerin (USEPA) 100 katını aşabilir.

Bu nedenle, kapalı alanlarda bulunan ve sıklıkla daha yüksek düzeyde ortam hava kirliliğine maruz kalan kişilerin, COVID-19’a veya diğer hava yoluyla bulaşan solunum yolu hastalıklarına yakalanma olasılıkları daha yüksektir. Bu gelişmeler, viral tehlike hesaplamasında önemli bir bileşen olarak hizmet ederek, genel riski ve COVID-19 ile PM kirliliği arasındaki bağlantıları belirlemek için önemli bir başlangıç noktasıdır.

CO2 Kapalı Mekanlar İçin Risk Göstergesi Olarak Kullanılıyor

Çevre Koruma Ajansı’na (USEPA) göre zamanımızın yaklaşık %90’ı iç mekanlarda geçiyor. Zamanımızın çoğunu kapalı ortamlarda geçirdiğimiz için hava hacimleri sınırlıdır ve virüs taşıyan aerosoller kolaylıkla birikebilir. Kapalı alanda COVID bulaşıyla mücadele etmek büyük ilgi gören bir konudur ve bir salgının toplum/ekonomi üzerindeki olumsuz etkilerini hafifletmenin anahtarıdır. Bina içi bulaşın izlenmesi ve sınırlandırılması için pratik yöntemlere ihtiyaç vardır.

İç mekan CO2 seviyeleri, solunum yolu enfeksiyon hastalıklarının bulaşması ve risklerinin pratik bir göstergesi olarak kullanılabilir (S.N. Rudnick). Her ne kadar COVID-19 hem aerosoller hem de partikül madde üzerinde seyahat edebilse de, bu korelasyon viral konakçıyı hesaba katmadan viral tehlike takibi için gereksizdir.

Patojen içeren aerosoller enfekte kişiler tarafından solunduğundan, havadaki CO2 değişikliklerinin izlenmesi, potansiyel viral bulaşma tehlikelerini haklı çıkarmak için kullanılabilir. Ortamdaki CO2 seviyeleri stabil olduğundan, aşırı CO2 ekshalasyonun yaygın bir göstergesidir. İç mekandaki CO2 konsantrasyonu dalgalanmalarının ölçülmesi genellikle enfeksiyon riskinin güçlü bir göstergesi olarak hizmet edebilir. Kişi sayısının, ortalama nefes verme hızlarının, havalandırma protokollerinin ve harici bir CO2 kaynağı potansiyelinin (veya bunların yokluğunun) dikkatli bir analizi yoluyla, temel bir formül türetilebilir (Jimenez, Z.P.).

Ancak değişen işlevler, değişen formüller gerektirebilir. Yoğun fiziksel aktivite yapan bir kişinin nefes alma hızı, istirahat halindeki bir kişiden önemli ölçüde farklılık gösterir. Bu nedenle, formülün birçok ortama/duruma uyum sağlayacak şekilde esnek olması gerektiğinden, CO2 eşik değerlerine ilişkin tek bir öneri kullanılamaz. Bir kapalı alanı etkili bir şekilde değerlendirmek için, bina sakinlerini ve/veya bina sakinlerinin faaliyetlerini belirlemek amacıyla bina sakini trafiği gibi gelişmiş sensörler veya yüksek doğrulukta CO2 takibi gerekli olabilir.

Bu nedenle, Viral Bulaşma İzlemeye yönelik bir formülün daha da geliştirilmesinde kullanılabilecek, iç mekan CO2 konsantrasyonları için kapsamlı bir kılavuz oluşturulabilir.