Влияние систем вентиляции на риск распространения вирусов (обзорная статья)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Понимание механизма аэрозольной передачи респираторных инфекционных заболеваний имеет важное значение для прогнозирования воздушного режима помещений при проектировании систем вентиляции. Поиск теоретических исследований производили с помощью различных комбинаций ключевых слов в базе данных PubMed. В выборке были представлены статьи по влиянию параметров внутреннего микроклимата и условий работы вентиляционных систем на риск распространения вирусов. С 2020 г. наблюдается повышенный интерес к изучению механизма распространения вирусных инфекций посредством аэрозольной передачи внутри зданий и объектов транспортной инфраструктуры с учётом условий эксплуатации инженерных систем. В настоящее время существует серьёзная доказательная база зависимости жизнеспособности вирусных аэрозолей от температурно-влажностного режима помещений. Поддержание оптимальной относительной влажности воздуха от 40 до 60% при стандартной комнатной температуре необходимо не только с точки зрения стабильности аэрозольных систем, но и нейтрализации вирусов. Выявлено недостаточное количество исследований по влиянию подвижности и загрязнения внутренней среды на стабильность вирусных патогенов. Представлена значительная выборка статей, подтверждающих влияние эффективности работы вентиляционных систем на инфекционную нагрузку в зданиях. Для снижения риска распространения респираторных вирусов необходимо обеспечивать расход воздуха не менее 30 м3/ч на человека. На основе проведённых теоретических исследований была разработана система практических рекомендаций по режиму работы систем вентиляции в условиях роста заболеваемости. Выявлены отклонения международных и российских нормативно-технических требований по обеспечению комфортных параметров внутреннего микроклимата и качества воздушной среды с точки зрения уменьшения риска распространения респираторных заболеваний.

Об авторах

Дарья Викторовна Абрамкина

Московский государственный строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dabramkina@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-8635-1669
SPIN-код: 2376-9125

канд. техн. наук, доцент

Россия, 129337, Москва, Ярославское ш., д. 26

Вишал Верма

Московский государственный строительный университет

Email: vishalverma2k16@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-5290-9162

аспирант

Россия, 129337, Москва, Ярославское ш., д. 26

Список литературы

  1. Vetrova EN, Chernyshova AI, Pritchina TN, et al. Monitoring of respiratory viral infections in Moscow during 2011–2022. JMEI. 2023;100(5):328–337. doi: 10.36233/0372-9311-376 EDN: TIEIOC
  2. Moreno T, Gibbons W. Aerosol transmission of human pathogens: From miasmata to modern viral pandemics and their preservation potential in the Anthropocene record. Geosci Front. 2022;13(6):101282. doi: 10.1016/j.gsf.2021.101282
  3. World Health Organization Europe. Global report on infection prevention and control. Geneva, Switzerland; 2022. 182 p.
  4. Krieger EA, Grjibovski AM, Samodova OV, Eriksen HM. Healthcare-associated infections in Northern Russia: Results of ten point-prevalence surveys in 2006–2010. Medicina. 2015;51(3):193–199. doi: 10.1016/j.medici.2015.05.002
  5. Rong R, Lin L, Yang Y, et al. Trending prevalence of healthcare-associated infections in a tertiary hospital in China during the COVID-19 pandemic. BMC Infectious Diseases. 2023;23(1):41. doi: 10.1186/s12879-022-07952-9
  6. Yamaguto GE, Zhen F, Moreira MM, et al. Community respiratory viruses and healthcare-associated infections: epidemiological and clinical aspects. J Hosp Infect. 2022;12:187–193. doi: 10.1016/j.jhin.2022.01.009
  7. Seto WH. Airborne transmission and precautions: facts and myths. J Hosp Infect. 2015;89(4):225–228. doi: 10.1016/j.jhin.2014.11.005
  8. Morawska L. Droplet fate in indoor environments, or can we prevent the spread of infection? Indoor Air. 2006;16(5):335–347. doi: 10.1111/j.1600-0668.2006.00432.x
  9. Huang J, Jones P, Zhang A, et al. Outdoor airborne transmission of coronavirus among apartments in high-density cities. Frontiers in Built Environment. 2021;7:666923. doi: 10.3389/fbuil.2021.666923
  10. Kwon KS, Park JI, Park YJ, et al. Evidence of long-distance droplet transmission of SARS-CoV-2 by direct air flow in a restaurant in Korea. J Korean Med Sci. 2020;35(46):e415. doi: 10.3346/jkms.2020.35.e415
  11. Jiang G, Wang C, Song L, et al. Aerosol transmission, an indispensable route of COVID-19 spread: case study of a department-store cluster. Front Environ Sci Eng. 2021;15(3):46. doi: 10.1007/s11783-021-1386-6
  12. Jang S, Han S, Rhee J. Cluster of coronavirus disease associated with fitness dance classes, South Korea. Emerg Infect Dis. 2020;26(8):1917–1920. doi: 10.3201/eid2608.200633
  13. Shen Y, Li C, Dong, H, et al. Community outbreak investigation of SARS-CoV-2 transmission among bus riders in eastern China. JAMA Intern Med. 2020;180(12):1665–1671. doi: 10.1001/jamainternmed.2020.5225
  14. Tellier R. COVID-19: the case for aerosol transmission. Interface Focus. 2022;12(2):20210072. doi: 10.1098/rsfs.2021.0072
  15. Milton DK. A rosetta stone for understanding infectious drops and aerosols. J Pediatric Infect Dis Soc. 2020;9(4):413–415. doi: 10.1093/jpids/piaa079
  16. Prather KA, Marr LC, Schooley RT, et al. Airborne transmission of SARS-CoV-2. Science. 2020;370(6514):303–304. doi: 10.1126/science.abf0521
  17. Chong KL, Ng CS, Hori N, et al. Extended lifetime of respiratory droplets in a turbulent vapor puff and its implications on airborne disease transmission. Phys Rev Lett. 2021;126(3):034502. doi: 10.1103/PhysRevLett.126.034502
  18. Tang JW, Bahnfleth WP, Bluyssen PM, et al. Dismantling myths on the airborne transmission of severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2). J Hosp Infect. 2021;110:89–96. doi: 10.1016/j.jhin.2020.12.022
  19. Raina SK, Kumar R, Bhota S, et al. Does temperature and humidity influence the spread of COVID-19? A preliminary report. J Family Med Prim Care. 2020;9(4):1811–1814. doi: 10.4103/jfmpc.jfmpc_494_20
  20. Paynter S. Humidity and respiratory virus transmission in tropical and temperate settings. Epidemiol Infect. 2015;143(6):1110–1118. doi: 10.1017/S0950268814002702
  21. Longest AK, Rockey NC, Lakdawala SS, Marr LC. Review of factors affecting virus inactivation in aerosols and drop-lets. J R Soc Interface. 2024;21(215):18. doi: 10.1098/rsif.2024.0018
  22. Zhan S, Lin Z. Dilution-based evaluation of airborne infection risk — thorough expansion of Wells-Riley model. Build Environ. 2021;194:107674. doi: 10.1016/j.buildenv.2021.107674
  23. Dbouk T, Drikakis D. On coughing and airborne droplet transmission to humans. Phys Fluids. 2020;32(5):053310. doi: 10.1063/5.0011960
  24. Rezaei M, Netz RR. Airborne virus transmission via respiratory droplets: Effects of droplet evaporation and sedimentation. Curr Opin Colloid Interface Sci. 2021;55:101471. doi: 10.1016/j.cocis.2021.101471
  25. Yang W, Elankumaran S, Marr LC. Relationship between humidity and influenza A viability in droplets and implications for influenza’s seasonality. PLoS One. 2012;7(10):e46789. doi: 10.1371/journal.pone.0046789
  26. Kormuth KA, Lin K, Qian Z, et al. Environmental persistence of influenza viruses is dependent upon virus type and host origin. mSphere. 2019;4(4):e00552–19. doi: 10.1128/mSphere.00552-19
  27. Geng Y, Wang Y. Stability and transmissibility of SARS-CoV-2 in the environment. J Med Virol. 2023;95(1):e28103. doi: 10.1002/jmv.28103
  28. Moriyama M, Hugentobler WJ, Iwasaki A. Seasonality of respiratory viral infections. Annu Rev Virol. 2020;7(1):83–101. doi: 10.1146/annurev-virology-012420-022445
  29. Wolkoff P. Indoor air humidity revisited: Impact on acute symptoms, work productivity, and risk of influenza and COVID-19 infection. Int J Hyg Environ Health. 2024;256:114313. doi: 10.1016/j.ijheh.2023.114313
  30. Sze To GN, Wan MP, Chao CYH, et al. Experimental study of dispersion and deposition of expiratory aerosols in aircraft cabins and impact on infectious disease transmission. Aerosol Science and Technology. 2009;43(5):466–485. doi: 10.1080/02786820902736658
  31. Coccia M. Factors determining the diffusion of COVID-19 and suggested strategy to prevent future accelerated viral infectivity similar to COVID. Sci Total Environ. 2020;729:138474. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.138474
  32. Wu X, Nethery RC, Sabath MB, et al. Air pollution and COVID-19 mortality in the United States: Strengths and limitations of an ecological regression analysis. Sci Adv. 2020;6(45):eabd4049. doi: 10.1126/sciadv.abd4049
  33. Nor NSM, Yip CW, Ibrahim N, et al. Particulate matter ( PM 2.5 ) as a potential SARS-CoV-2 carrier. Sci Rep. 2021;11(1):2508. doi: 10.1038/s41598-021-81935-9
  34. Ciglenečki I, Orlović-Leko P, Vidović K, Tasić V. The possible role of the surface active substances (SAS) in the airborne transmission of SARS-CoV-2. Environ Res. 2021;198:111215. doi: 10.1016/j.envres.2021.111215
  35. Guo M, Xu P, Xiao T, et al. Review and comparison of HVAC operation guidelines in different countries during the COVID-19 pandemic. Build Environ. 2021;187:107368. doi: 10.1016/j.buildenv.2020.107368
  36. Amoatey P, Omidvarborna H, Baawain MS, Al-Mamun A. Impact of building ventilation systems and habitual indoor incense burning on SARS-CoV-2 virus transmissions in Middle Eastern countries. Sci Total Environ. 2020;733:139356. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.139356
  37. Bhagat RK, Davies Wykes MS, Dalziel SB, Linden PF. Effects of ventilation on the indoor spread of COVID-19. J Fluid Mech. 2020;903:F1. doi: 10.1017/jfm.2020.720
  38. Melikov AK. COVID-19: Reduction of airborne transmission needs paradigm shift in ventilation. Building and Environment. 2020;186:107336. doi: 10.1016/j.buildenv.2020.107336
  39. Nejatian A, Sadabad FE, Shirazi FM, et al. How much natural ventilation rate can suppress COVID-19 transmission in occupancy zones? J Res Med Sci. 2024;28:84. doi: 10.4103/jrms.jrms_796_22
  40. Pavlov MV, Karpov DF, Vafaeva KM, et al. Non-destructive thermal monitoring of temperature and flow rate of the heat carrier in a heating device. E3S Web of Conferences. 2024;581:01049. doi: 10.1051/e3sconf/202458101049
  41. Liu Z, Liu H, Yin H, et al. Prevention of surgical site infection under different ventilation systems in operating room environment. Front Environ Sci Eng. 2021;15(3):36. doi: 10.1007/s11783-020-1327-9
  42. Li T, Zhang X, Li C, et al. Onset of respiratory symptoms among Chinese students: associations with dampness and redecoration, PM 10 , NO 2 , SO 2 and inadequate ventilation in the school. J Asthma. 2020;57(5):495–504. doi: 10.1080/02770903.2019.1590591
  43. Abramkina D, Ivanova A. Local air humidifiers in museums. In: Murgul V., Pasetti M., editors. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. EMMFT-2018. Advances in Intelligent Systems and Computing. Publisher: Springer, Cham; 2018;982:78–83. doi: 10.1007/978-3-030-19756-8_8
  44. Yu ITS, Li Y, Wong TW, et al. Evidence of airborne transmission of the severe acute respiratory syndrome virus. N Engl J Med. 2004;350(17):1731–1739. doi: 10.1056/NEJMoa032867
  45. Santarpia JL, Rivera DN, Herrera VL, et al. Aerosol and surface contamination of SARS-CoV-2 observed in quarantine and isolation care. Sci Rep. 2020;10(1):12732. doi: 10.1038/s41598-020-69286-3
  46. Ong SWX, Tan YK, Chia PY, et al. Air, Surface environmental, and personal protective equipment contamination by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) from a symptomatic patient. JAMA. 2020;323(16):1610–1612. doi: 10.1001/jama.2020.3227
  47. Azuma K, Yanagi U, Kagi N, et al. Environmental factors involved in SARS-CoV-2 transmission: effect and role of indoor environmental quality in the strategy for COVID-19 infection control. Environ Health Prev Med. 2020;25(1):66. doi: 10.1186/s12199-020-00904-2
  48. van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, et al. Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. N Engl J Med. 2020;382(16):1564–1567. doi: 10.1056/NEJMc2004973
  49. Birgand G, Peiffer-Smadja N, Fournier S, et al. Assessment of air contamination by SARS-CoV-2 in hospital settings. JAMA Netw Open. 2020;3(12):e2033232. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2020.33232
  50. Dancer SJ, Li Y, Hart A, et al. What is the risk of acquiring SARS-CoV-2 from the use of public toilets? Sci Total Environ. 2021;792:148341. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.148341
  51. Birmili W, Selinka HC, Moriske HJ, et al. Ventilation concepts in schools for the pre-vention of transmission of highly infectious viruses (SARS-CoV-2) by aerosols in indoor air. Bundesgesundheitsblatt Gesund-heitsforschung Gesundheitsschutz. 2021;64(12):1570–1580. doi: 10.1007/s00103-021-03452-4 (In Germ.)
  52. Zhang S, Niu D, Lu Y, Lin Z. Contaminant removal and contaminant dispersion of air distribution for overall and local airborne infection risk controls. Sci Total Environ. 2022;833:155173. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.155173
  53. Su W, Yang B, Melikov A, et al. Infection probability under different air distribution patterns. Building and Environment. 2022;207 (Pt B):108555. doi: 10.1016/j.buildenv.2021.108555
  54. Nielsen PV, Xu C. Multiple airflow patterns in human microenvironment and the influence on short-distance airborne cross-infection — A review. Indoor and Built Environment. 2021;31(5):1420326X2110485. doi: 10.1177/1420326X211048539
  55. de Haas MMA, Loomans MGLC, te Kulve M, et al. Effectiveness of personalized ventilation in reducing airborne infection risk for long-term care facilities. International Journal of Ventilation. 2023;22(4):327–335. doi: 10.1080/14733315.2023.2198781

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».