揭秘氣溶膠傳播

來源: LingYuan 2020-02-08 09:54:48 [] [博客] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (3501 bytes)
現在出了個新名詞: 汽溶膠傳染。想說兩句有關氣溶膠的事。因為前些日子讀過一篇專門研究打噴嚏流體力學研究的論文, 其中提到這個,覺得有幾個結論,有可借鑒之處。也算一個讀後感,記錄下來,以備後查。
 
所謂氣溶膠(aerosol) 就是微米級的小飛沫,裏麵是病毒顆粒,稱為氣溶膠的核,外麵包裹的是唾液。由咳嗽或噴嚏產生。出口之後,懸浮蔓延在空氣中。
 
病毒有個重要特性,必須外麵有包圍的體液才能寄生存活。如果外麵體液沒了,就會死掉。所以如果空氣幹燥,濕度不高(例如不超過30%),即使在室溫下,這麽小的顆粒,外麵包圍的體液會很快就蒸發掉,剩下的病毒就會死掉 (病毒怕幹不怕濕)。
 
以打噴嚏為例說說這個過程。
 
打噴嚏,是由於呼吸道中有刺激,是一種對這種刺激的自然反應,是一種下意識的人體動作,平常一般不會去想其細節。打噴嚏(咳嗽也是),首先,我們吸氣到足夠大的程度,積攢足夠的氣壓之後,然後瞬間使氣流從體內排出,帶出刺激我們的體液來。之後這些氣流與體液在空中的運動都取決於這一瞬間所發生的一切。
 
體液從體內排出的瞬間,在氣壓的作用下,會迅速分解成許多大小不同的顆粒,經用高速攝像機測試,顆粒的大小一般在2微米到1毫米之間不等,大部分在10到25微米之間,最多的在15微米,當然這些尺寸分布和打噴嚏的人的力氣大小有關,力氣大會使顆粒趨向更細小,比較柔弱的,顆粒趨向大的一些。這個過程,一般稱為霧化(atomization), 噴霧器,灑水車,還有工業中很多化學與冶煉過程都用到霧化原理。
 
當這些顆粒霧化之後,有兩種主要的力影響它們的運動,一個是重力,一個是浮力。大於15微米的顆粒(大約15微米),重力影響大,會呈平拋的運動軌跡落地,散布在打噴嚏人前方大約0。75米的範圍內。所以一般隔離距離定為2米。小的顆粒,空氣支持它們的浮力大於重力,就會懸浮在空氣中向四周彌漫,這種運動一般稱為布朗運動或熱運動。有人計算與試驗過,在飛機機艙裏,隻需要15秒到30秒就會彌漫整個機艙。如果在辦公室,家庭室內,視空間大小而相應可以推知。如果在室外或開窗或通風,這些汽溶膠顆粒會隨風飄走與風幹。大大減少其感染概率。
 
過濾器與過濾裝置,一般用其能過濾掉的最小顆粒尺寸來表征其過濾能力。醫用口罩,例如N95,過濾能力要求在0.5微米。就是因為汽溶膠的最小尺寸在2微米的原因。
 
日常生活中很多司空見慣的事情背後往往隱藏著很多奧秘。打噴嚏這樣人人都連想都不去想的事,背後有複雜的流體力學過程。現在世界上各國都有一些科學家致力於其研究,為流感等疾病的傳染控製提供科學根據。從此也可以看出科學發展之一斑,科學,分科的學問,現在越分越細了。

所有跟帖: 

要不,咋說這把是“濕”邪呢。如果燥,病毒很快就“幹”(4聲)掉了 -fuz- 給 fuz 發送悄悄話 fuz 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 09:59:35

有研究表明,人30秒就有一個性意識閃一下,看來說的不錯啊:)) -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 11:07:27

感謝科普。 -香草仙子- 給 香草仙子 發送悄悄話 香草仙子 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 10:48:12

謝謝你! 研究是MIT一個流體力學實驗室做的,這個研究室就是專門研究打噴嚏的,領頭的是一個三十多的美女教授。有一次采訪說她認為打 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 11:11:27

覺得不是 "小的顆粒,空氣支持它們的浮力大於重力,就會懸浮在空氣中向四周彌漫,",空氣浮力接近於重力?加上浮力的漲落 .... -欲千北- 給 欲千北 發送悄悄話 欲千北 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 11:50:09

你說的更嚴謹一些。浮力大於重力會一直向上"飛"。懸浮的時候二者相等,當然還有你說的由於顆粒與空氣相互作用而產生細微的漲落(震蕩) -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 12:38:53

當空氣濕度大時浮力會增加,這是靜態狀況下。 還有風+人員流動因素呢,也導致病毒顆粒在空氣中懸浮漲落。 -pickshell- 給 pickshell 發送悄悄話 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 14:07:53

"浮力大於重力之後。。。" 應理解為臨界狀態下的大於。。。 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 12:45:08

1微米是多少? 一張紙或一根頭發絲大約75微米。人眼還能分辨出來。如果再小,就很難分辨了。所以看懸浮在空中漂浮的霧狀顆粒,看到的 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 12:59:06

霧化需要的能量也很大,顆粒越小耗能越大。10微米直徑的水顆粒很難形成。 -aussie-2- 給 aussie-2 發送悄悄話 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 13:25:47

你前半部分說的對。但我說的是實驗數據,選了幾百人做打噴嚏實驗,放大到黑色大屏幕上,用高速相機從不同角度同時照相,然後測量的。 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 13:40:42

謝謝,學習了!這是科學,也是不相信中醫的原因。 -Pillar- 給 Pillar 發送悄悄話 Pillar 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 15:43:29

握手。我也不太信中醫。 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 17:57:10

這都能跟中醫扯上關係?西醫接近科學,中醫接近藝術。藝術對觀眾要求有時會很高。看不懂不要緊,貶低就可笑了。 -周老大- 給 周老大 發送悄悄話 周老大 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 18:42:56

老大,言重了,我不貶低中醫,隻是更相信科學的東西,都是有根有據的。 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/08/2020 postreply 18:58:11

流感病毒 喜幹怕濕,用加濕器是個好對策 -wenxueOp- 給 wenxueOp 發送悄悄話 wenxueOp 的博客首頁 (0 bytes) () 02/09/2020 postreply 23:47:24

空氣傳播的病毒,通常在潮濕空氣中更易增加液滴重量,更快跌落,傳播變差 -wenxueOp- 給 wenxueOp 發送悄悄話 wenxueOp 的博客首頁 (0 bytes) () 02/10/2020 postreply 00:09:41

萬萬使不得 -LingYuan- 給 LingYuan 發送悄悄話 LingYuan 的博客首頁 (0 bytes) () 02/10/2020 postreply 02:52:01

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