COVID-19 dhe aerosolet e mjedisit! Mënyrat e transmetimit të virusit përmes lëvizjeve të ajrit

Aktualisht dallohen tri mënyra themelore të transmetimit të virusit Sars-Cov-2, virusi që gjeneron sëmundjen Covid-19.

Së pari, është mënyra që mund të quhet “piklat e mëdha”. Në kollitje e teshtitje që pastrohen sekrecionet e hundës apo të grykës, hidhen në ajrin rrethues pikla të sekrecioneve që përmbajnë viruse. Nëse ato ndalojnë në gojën, hundën apo sytë e një personi tjetër në afërsi, ndodh kontaminimi i tij. Këto pikla kanë madhësi të rendit të milimetrit dhe, duke qenë relativisht të mëdha, ato bien poshtë nën efektin e gravitetit. Këto mund të arrijnë deri në largësinë rreth 2m larg burimit të tyre deri sa bien në tokë. Prandaj rekomandohet kjo distancë për tu respektuar në lëvizjet ndaj njeri tjetrit, si barrierë mbrojtëse; kjo është dhe një justifikim i plotë për mbajtjen e maskës për të bllokuar këto pikla nga përhapja dhe marrja.

Mënyra tjetër e një kontaminimi realizohet nëpërmjet sipërfaqes. Nëse piklat bien e vendosen, ta zemë, mbi një tavolinë e cila mund të preket, virusi merret në duart e atij që e prek dhe, nëse preken organet e fytyrës (hundë, gojë, sy), njeriu ka mundësi të infektohet (merr viruse). Mbrojtja nga ky rast realizohet tërësisht nëpërmjet larjes së rregulltë të duarve me sapun, përdorimit të solucioneve hidroalkoolikë në duar dhe duke disinfektuar sipërfaqet që mendohet se mund të jenë ndotur me pikla të sekrecioneve që u përmendën.

Më tej, një mënyrë (dominante!) e transmetimit të infeksionit, është ajo ajrore, nëpërmjet aerosoleve. Në kollitje, të folur apo edhe vetëm gjatë frymëmarrjes, emetohen, gjithashtu, një tërësi piklash mjaft më të vogla, përmasat e të cilave shkojnë nga disa qindra mikron deri në më pak se një mikron. Këto vijnë nga mukoza e pulmoneve dhe kanaleve të frymëmarrjes dhe, megjithë mungesën e kollës apo teshtimave, vetëm nga ekspirimi, emetohen të tilla pikla. Duke qenë mjaftueshmërisht të vogla, ato të qëndrojnë në pezull në ajër; lëvizjet e ajrit mjaftojnë për të kompensuar rënien e tyre për nga graviteti. Këto mikropikla në suspension në ajër, quhen aerosole. Aerosolet mund të difuzojnë lehtësisht në një mjedis të mbyllur e mund të infektojnë një person, megjithëse ky të ndodhet në largësi më të madhe se dy metër nga bartësi i virusit.

            Janë mbledhur prova të qenësishme lidhur me rolin e kësaj mënyre të përhapjes së infeksionit e cila, fillimisht, ka qenë e nënvleftësuar. Një artikull i kohëve të fundit, i botuar në revistën “The Lancet” rendit mjaft argumente që mbështesin këtë tezë. Midis tyre përmenden eventet e super-kontaminimit, ku një person i vetëm i sëmurë, mund të infektojë dhjetra të tjerë; citohet rasti i një autobusi në Kinë, ku 1/3 e pasagjerëve u testua të ishte pozitiv, përgjatë një rruge që zgjati vetëm 2.5 orë apo rasti i një kori në shtetin e Uashingtonit, ku 53 vetë ndër 61, u infektuan gjatë vetëm një nate provash shfaqeje. Për të spjeguar këto super-kontaminime afërsia fizike nuk mjafton, duhet ekzaminuar kontaminimi në largësi si rasti nëpërmjet aerosoleve.

            Dy fizikanë amerikane Martin Z. Bazant dhe John Ë.M. Bush (MIT), kanë publikuar, së fundmi, një artikull (PNAS Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, April 27, 2021 118(17)) mbi sjelljen e aerosoleve lidhur me këtë çështje. Ata spjegojnë se brenda një mjedisi të mbyllur, difuzioni i aerosoleve të kontaminuara mund të jetë mjaft i shpejtë. Lëvizjet e ajrit dhe zhvendosjet e njerëzve bëjnë që, pas disa dhjetra minutash, të mund të konsiderohet përqëndrimi i aerosoleve, thuajse, homogjen kudo në atë mjedis. Kjo do të thotë që largësia nuk merr shumë rëndësi: qoftë pranë bartësit të virusit, apo larg tij në këtë mjedis, rreziku i infektimit është i njëjtë. Në këto kushte, çfarë mund të bëhet?

            Ideja është të bëhet një analizë sasiore e dukurisë, për të patur elementë për përcaktimin e veprimeve për siguri maksimale. Qëllimi është të kufizohet kjo mënyrë infektimi nga virusi, duke manovruar, me numrin e personave prezentë, kohën që kalohet në mjedisin e mbyllur apo kohën e duhur të ajrimit të tij. Arsyetimet mund të spjegohen duke marrë një rast konkret.

            Shqyrtohet një klasë shkolle, një nga nxënësit e të cilës është bartës i virusit por që, vetë, nuk e di. Duke mos qenë simptomatik dhe as i diagnostikuar, mendohet që ai qëndron, disa kohë, me bashkënxënësit në klasë, në gjendje të infektuar. Sa nxënës do të kontaminojë ai në sallën e klasës dhe si mund të bëhet që kjo ngjarje të jetë, nëse do të ishte e mundur, zero?

            Për tu përgjigjur, mund të bëhen disa llogaritje mbi bazën e disa parimeve të Fizikës.

Vetëm për shkakun e frymëmarrjes, nxënësi i infektuar lëshon në mjedisin e klasës (gjatë ekspirimit) Q = 0.5m3 ajër në orë; nëse ai flet shumë apo këndon, kjo vlerë shkon deri në 1m3. Në bazë të vlerësimeve të mesatarizuara, supozohet që në aerosolet që përmbahen në 1m3 ajër të ekspiruar ndodhen Cv = 1000 individë virusi. Më tej vjen maska: nëse vendoset mirë, ajo absorbon një pjesë të mirë të piklave (me viruse). Një e tillë kirurgjikale ka efikasitetin rreth 90%, pra vetëm 10% e viruseve mund të depërtojnë atë; duke marrë parasysh që maska mund të mos vendoset gjithnjë mirë, ky koefiçent merret f = 15%. (Maska duhet dhe mbi hundë, pasi janë pikla nga frymëmarrja e cila realizohet, kryesisht, nëpërmjet hundës).

            Nëse bëhet produkti i këtyre tre madhësive: 0.5m3/h, 1000 viruse për m3 dhe 15% viruse që kalojnë, përftohet sasia e viruseve të lëshuara në mjedis nga i infektuari në çdo orë (i bie 75 viruse që, tashmë, shtohen “të tretur” çdo orë në ajrin e klasës, sepse mikropiklat, pasi lëshohen, difuzojnë shpejt në këtë mjedis). Në një sallë të zakonëshme klase (50m2x3m) ndodhen 150m3 ajër; pra, përqëndrimi i viruseve në klasë rritet, çdo orë, 0.5 viruse/m3.

Një sallë e tillë nuk është plotësisht e mbyllur; ajo ka hapje ajrimi, ventilim mekanik. Për të kuantifikuar këtë dukuri, shihet shkalla e ripërtëritjes së ajrit në sallë për çdo orë. Nëse duhen dy orë për këtë proces, shkalla e ripërtëritjes është λ = 0.5 herë në orë; dmth, për çdo orë, viruset e shpërndarë nuk “treten” në 150m3 ajër të pastër, por në 0.5 të kësaj vlere. Nga kjo, kuptohet që midis sasisë së ajrit që lëshohet nga i sëmuri dhe asaj që është ripërtërirë, përqëndrimi i virusit në mjedis do të arrijë një ekuilibër baras me Q∙f∙Cv pjestuar për λ∙V. Në këtë rast, përqëndrimi në ekuilibër është 1 virus për m3. A është shumë? Sa kontaminime mund të shkaktohen?

Një nxënës tjetër i ndodhur në klasë frymëmerr ajrin që ndodhet, në të njëjtën shkallë: Q = 0.5m3/h. Nëse nxënësi infektues qëndron në klasë 3 ditë para se të testohet dhe izolohet, në 7 orë mësim në ditë, nxënësi i shëndoshë do t’i ekspozohet virusit të mjedisit përgjatë τ  = 20 orësh, duke përthithur 10m3 ajër të klasës, që dmth 10 viruse të përthithur gjatë 3 ditëve të ekspozimit; duke konsideruar edhe maskën (filtrim 90% të viruseve hyrës) ka vetëm 1 virus të përthithur!

A mjafton një virus për të shkaktuar Covid-19? Shumë pak e mundëshme. Për çdo virus ka një probabilitet p që ai të infektojë i cili mund të vlerësohet p = 10%, pra vetëm një risk ndër 10 për individë virusi. Nxënësi që ka përthithur, mesatarisht, një virus përgjatë 20 orëve të ekspozimit të tij, ka vetëm 10% të mundësive që të bjerë i sëmurë. Kjo është mirë.

            Por janë N = 30 nxënës në klasë që i ekspozohen kontaminimit. Nëse secili ka 10% të riskut, ka afërsisht siguri që të shpëtojnë disa raste. Nëse probabiliteti i infektimit shumëzohet me numrin e njerëzve në klasë, merret probabiliteti që të ketë transmetim. (Nëse çdo i sëmurë e transmeton virusin në më shumë se një tjetër, numri i riprodhimit, i famëshmi R0, do të jetë më i madh se 1, pra epidemia do të vijojë në formë eksponenciale; duhet çuar kjo në nivelin më të ulët se 1, që të ketë më pak se një transmetim për çdo të sëmurë). Dhe, meqenëse arsyetohet mbi kohën e kaluar në klasë, duhet që shifra e këtij probabiliteti të jetë mjaft më poshtë se 1.

Për këtë, shihet ansambli i shifrave të kompozuara për gjetjen e probabilitetit total të transmetimit. U vu re që ky probabilitet është në përpjestim të drejtë me kohën e ekspozimit  τ  që është logjike: nëse qëndrohet në klasë dy herë më shumë, risku i kontaminimit rritet dy herë. Më tej, koefienti i filtrimit f rezulton (nga veprimet) në fuqi të dytë, tregues i një efekti të dyfishtë të maskave duke kufizuar si viruset që lëshon i infektuari ashtu dhe ato që përthith të marrësi. Me një maskë të vendosur mirë vetëm 10% të viruseve kalojnë atë çdo herë, pra redukton, në total, transmetimin me faktorin 100. Efekti i maskës është mjaft i madh. Në llogaritje paraqitet vëllimi i klasës dhe faktori i ripërtëritjes së ajrit; sa më e madhe të jetë salla e klasës e sa më shumë ajër ripërtëritet, aq më i pakët është risku i infektimit, gjë fort logjike që paraqitet dhe me formulë.

Mbeten për tu parë përqëndrimi i viruseve në ajrin e ekspiruar Cv dhe probabiliteti i kontaminimit p kur përthithet një virus. U dhanë vlera të besueshme, por por jo plotësisht të sakta. A kompromenton kjo, vallë, analizën e bërë? Jo, pasi figuron produkti i tyre. 1000 viruse për m3 të lëshuar dhe 10% probabilitet i kontaminimit është i njëjti sikur të ishin 10000 viruse për m3 me 1% probabilitet. Imagjinoni të jetë 10% ky probabilitet; kjo do të thotë që duhet, mesatarisht, një ekspozim me 10 viruse për tu infektuar. Pra, 1000 viruse për m3 është 100 herë kjo sasi. Kjo sasi prej 10 virusesh quhet dozë kuant infektimi (sasia tipike që duhet për tu infektuar). Pra1000 viruset për m3 prezantojnë 100 kuante infektimi për m3; dhe, nëse kjo, të ish 10000 viruse për m3 me probabilitet 1%, do të ishte e njëjta gjë, 100 kuante për m3!

Pra, përqëndrimi në viruse dhe probabiliteti i infektimit dhe duhen zëvendësuar me produktin e tyre, përqëndrimin në kuante infektimi Cq. Dy fizikanët autorë të artikullit shfrytëzuan të dhënat e eventeve të ndryshme të kontaminimit dhe përcaktuan vlerat mesatare për përqëndrimin e kuanteve të infektimit të emetuar nga një i sëmurë. Vlera tipike që u përftua, për një aktivitet normal, është, afërsisht, 70 kuante për m3 ajër i ekspiruar. Në rastin e një korali (në sallë këndojnë), kjo vlerë është shumë afër me 900 kuante për m3. Mendohet që kur këndohet shpërndahen më shumë pikla, të cilat vijnë, nga zona të ndryshme të mushkërive dhe që, kjo gjë, rrit shumë përqëndrimin e kuanteve të infektimit të ajrit të ekspiruar.

Ky vlerësim varet edhe nga disa faktorë si gjendja simptomatike e të sëmurit, popullsia dhe, varianti i virusit. Nëse, disa variante, si ai anglez, janë më agresivë, kjo rezulton në përqëndrime më të larta në kuante. Nuk dihet nëse në variantin anglez në piklat e aerosoleve viruset janë më të përqëndruara apo për ato probabiliteti i infektimit i lidhur me këtë lloj është më i lartë, por efekti mbi përqëndrimin e kuanteve është i njëjtë; kjo e rrit atë deri me 50%.

Ç’mund të bëhet? Së pari, mund të kufizohet numri të pranishmëve N dhe koha e ekspozimit të tyre τ . Esenciale është mbajtja e maskës, duke kujtuar që faktori f i cili shpreh efektin e tij në katror. Duhet, po ashtu, eliminuar aktivitete të tilla si kënga dhe sporti të cilat rrisin debitin e frymëmarrjes Q. Sporti mund të paraqitet me faktorin 10 në debit, por duke qenë në katror bën 100, pra sporti në mjedis të mbyllur dhe pa maskë – jo!

            Vëllimin V të sallës në formulë nuk mund ta ndryshohet shumë. Por mbetet shkalla e ripërtëritjes së ajrit λ. Në shëmbullin e paraqitur është marrë vlera 0.5; kjo është një tipike për lokale rezidencialë; në ato kolektive, me një sistem të mirë ventilimi periodik mund të bëhet më shumë. Mund të shumëzohet kjo vlerë me 5 apo 10, duke zvogëluar me aq riskun. Në rastin e një sistemi ventilimi, mund të krijohet një debit ventilimi rreth 30m3 në orë për person. Me 30 nxënësit e shëmbullit kjo bën 900m3 në orë, pra 150m3 të sallës do të ripërtërihen 6 herë për orë në vend të 0.5, zvogëlohet risku me faktorin 12. Pra është mire kur ka ventilim mekanik të cilit i kontrollohet debiti, por në shumicën e rasteve mund të mos jetë kështu. Si të bëhet për të vlerësuar këtë të famshme λ që të bëhet të arrihen vlera mjaftueshëm të larta?

            Një mënyrë për të zgjidhur këtë problem është matja e sasisë së gazit karbonik CO2 në sallë. CO2 funksionon tamam si viruset, njeriu nxjerr një sasi, afërsisht, të caktuar për çdo orë dhe, ndjekja e përqëndrimit të CO2, do të tregonte si do të evuolojë përqëndrimi i viruseve me hipotezën që të ketë një të sëmurë në sallë. Duke matur sasinë e CO2 në një sallë klase apo tjetër mjedis ku mblidhen njerëz për një farë kohë, mund të përdoren formulat për të cilat u fol më sipër, për të fiksuar objektivat për të cilat lejojnë një “tretje” që do të sigurojë limitet e transmetimit të virusit.

TAG:
• koronavirusi
• koronavirusi ne shqiperi
• marenglen spiro