Mappa a colori che mostra la quantità di tempo in cui una goccia da 100 micron in caduta libera ad un'altezza iniziale di 1,6 metri è influenzata dalla temperatura e dall'umidità. Per umidità relative (UR) e temperature (T) inferiori all'arco giallo, la goccia cadrà a terra nel numero di secondi indicato dalla scala cromatica; sopra l'arco, la goccia evaporerà completamente nell'aria, mai raggiungere il suolo. Credito:Binbin Wang
Si pensa che il nuovo coronavirus che causa il COVID-19 si diffonda attraverso attività respiratorie naturali, come respirare, parlare e tossire, ma si sa poco su come il virus viene trasportato attraverso l'aria.
Gli scienziati dell'Università del Missouri riferiscono, in Fisica dei fluidi , su uno studio su come il flusso d'aria e il flusso di fluido influenzano le goccioline espirate che possono contenere il virus. Il loro modello include una descrizione più accurata della turbolenza dell'aria che influenza la traiettoria di una goccia espirata.
I calcoli con il loro modello rivelano, tra l'altro, un effetto importante e sorprendente dell'aria umida. I risultati mostrano che l'elevata umidità può prolungare la durata nell'aria delle goccioline di medie dimensioni fino a 23 volte.
Le goccioline espirate nel normale respiro umano sono disponibili in una gamma di dimensioni, da circa un decimo di micron a 1, 000 micron. Per confronto, un capello umano ha un diametro di circa 70 micron, mentre una tipica particella di coronavirus è inferiore a un decimo di micron. Le goccioline espirate più comuni hanno un diametro compreso tra 50 e 100 micron.
Le goccioline espirate da un individuo infetto contengono particelle virali e altre sostanze, come l'acqua, lipidi, proteine e sale. La ricerca ha considerato non solo il trasporto di goccioline attraverso l'aria ma anche la loro interazione con l'ambiente circostante, soprattutto per evaporazione.
I ricercatori hanno utilizzato una descrizione migliorata della turbolenza dell'aria per tenere conto delle fluttuazioni naturali delle correnti d'aria intorno alla gocciolina espulsa. Sono stati in grado di confrontare i loro risultati con altri studi di modellizzazione e con dati sperimentali su particelle di dimensioni simili alle goccioline espirate. Il modello ha mostrato un buon accordo con i dati per il polline di mais, che ha un diametro di 87 micron, approssimativamente della stessa dimensione della maggior parte delle goccioline espirate.
L'umidità influisce sul destino delle goccioline espirate, poiché l'aria secca può accelerare l'evaporazione naturale. In aria con umidità relativa del 100%, le simulazioni mostrano goccioline più grandi che hanno un diametro di 100 micron cadono a terra a circa 6 piedi dalla fonte di espirazione. Le goccioline più piccole di 50 micron di diametro possono viaggiare più lontano, fino a 5 metri, o circa 16 piedi, in aria molto umida.
L'aria meno umida può rallentare la diffusione. Ad un'umidità relativa del 50%, nessuna delle goccioline da 50 micron ha viaggiato oltre i 3,5 metri.
Gli investigatori hanno anche esaminato un modello di jet pulsante per imitare la tosse.
"Se il carico di virus associato alle goccioline è proporzionale al volume, quasi il 70% del virus si depositerebbe a terra durante un colpo di tosse, " ha detto l'autore Binbin Wang. "Mantenere la distanza fisica rimedierebbe in modo significativo alla diffusione di questa malattia riducendo la deposizione di goccioline sulle persone e riducendo la probabilità di inalazione di aerosol vicino alla fonte infettiva".
