چگونه جریان هوای درون اتومبیل روی خطر انتقال کووید ۱۹ اثر دارد

مطالعه‌ی جدیدی که به‌وسیله‌ی گروهی از پژوهشگران دانشگاه براون انجام شده است، از مدل‌های کامپیوتری برای شبیه‌سازی جریان هوا درون اتومبیلی با ترکیب‌های مختلف پنجره‌های باز یا بسته استفاده کرد. این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌داد که باز کردن پنجره‌ها (هرچه تعداد پنجره‌های باز بیشتر باشد، بهتر است) الگوهای جریان هوایی را ایجاد می‌کرد که به‌طور قابل‌توجهی غلظت ذرات هوابرد را که میان راننده و یک مسافر تنها مبادله می‌شد، کاهش می‌داد. پژوهشگران دریافتند که روشن بودن سیستم تهویه، هوا را به اندازه‌ی باز بودن چند پنجره‌ به گردش درنمی‌آورد. اسیمانشو داس، یکی از نویسندگان مقاله گفت:

رانندگی با پنجره‌های بسته و تهویه مطبوع یا روشن کردن سیستم گرمایشی قطعا بدترین سناریو است. بهترین سناریویی که پیدا کردیم، باز کردن هر چهار پنجره بود، اما حتی باز کردن یک یا دو پنجره نیز به‌مراتب بهتر از بسته بودن همه پنجره‌ها بود.

پژوهشگران بر این نکته تأکید کردند که امکان حذف کامل خطر وجود نداشت و طبق توصیه‌های فعلی مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری، بهترین راه برای محافظت از سلامتی شخصی و جامعه، به تعویق انداختن مسافرت و ماندن در خانه است. هدف از مطالعه‌ی حاضر صرفا بررسی این مسئله بود که چگونه تغییر در جریان هوای درون اتومبیل ممکن است خطر انتقال پاتوژن را بیشتر کرده یا کاهش دهد.

مدل‌های کامپیوتری مورد استفاده در مطالعه اتومبیلی را شبیه‌سازی کردند که تاحدودی مبتنی‌بر تویوتا پریوس بود که دو فرد درون آن قرار داشتند (راننده و مسافری که روی صندلی عقب در سمت مخالف راننده نشسته بود). پژوهشگران این چیدمان نشستن را انتخاب کردند، زیرا فاصله‌ی فیزیکی میان دو نفر را به حداکثر می‌رساند (اگرچه هنوز از ۱/۸ متر توصیه‌شده‌ی مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری کمتر است.)

مدل‌ها جریان هوای اطراف و درون اتومبیلی را که با سرعت ۸۰ کیلومتر بر ساعت در حرکت بود و نیز جابه‌جایی و غلظت هواپخش‌هایی را که هم از سمت راننده و هم مسافر در حرکت بود، شبیه‌سازی کردند. هواپخش‌ها (آئروسل) ذرات ریزی هستند که می‌توانند برای مدت زمان طولانی در هوا بمانند. تصور می‌شود آن‌ها یکی از راه‌های انتقال ویروس SARS-CoV-2 خصوصا در فضاهای بسته باشند.

به‌دلیل نحوه‌ی جریان هوا در خارج از اتومبیل، فشار هوا در نزدیکی پنجره‌های عقب معمولا بیشتر از فشار هوا در پنجره‌های جلویی است. درنتیجه، هوا گرایش دارد که از پنجره‌های عقب وارد اتومبیل شده و از پنجره‌های جلویی خارج شود. اگر تمامی پنجره‌ها باز باشد، دو جریان نسبتا مستقل از هوا را روی هر سمت کابین ایجاد می‌شود. ازآنجاکه سرنشینان در شبیه‌سازی‌ها در سمت‌های مخالف کابین نشسته بودند، درنهایت ذرات بسیار کمی بین آن‌ها مبادله شد. در این سناریو، راننده نسبت‌به مسافر اندکی در معرض خطر بالاتری قرار دارد، زیرا به‌طورکلی، جریان هوا در اتومبیل از عقب به جلو حرکت می‌کند، اما هر دو سرنشین نسبت‌به تمام سناریوهای دیگر انتقال ذرات کاملا کمتری را تجربه می‌کنند.

شبیه‌سازی سناریوهایی که در آن فقط برخی از پنجره‌ها بسته است، نتایجی را حاصل کرد که ممکن است انتظار آن را نداشته باشید. برای مثال، ممکن است انتظار داشته باشید که باز کردن پنجره‌هایی که مستقیما کنار هر سرنشین قرار دارند، ساده‌ترین راه برای کاهش میزان مواجهه باشد. اما شبیه‌سازی‌ها نشان داد که درحالی‌که این وضعیت بهتر از این است که هیچ پنجره‌ای باز نباشد، درمقایسه‌با زمانی‌که پنجره‌های مقابل هر سرنشین باز باشد، دارای خطر مواجهه‌ی بیشتری است. کنی بروئر، نویسنده‌ی ارشد مقاله گفت:

هنگامی که پنجره‌های مقابل سرنشین‌ها باز است، جریان هوایی را دارید که از پشت راننده وارد اتومبیل می‌شود و در سراسر کابین پشت مسافر حرکت می‌کند و سپس از پنجره‌ی جلوی سمت مسافر خارج می‌شود. این الگو به کاهش آلودگی متقاطع میان راننده و مسافر کمک می‌کند.

البته پژوهشگران می‌گویند تنظیمات جریان هوا جایگزین پوشیدن ماسک توسط سرنشینان درون اتومبیل نمی‌شود. علاوه‌بر‌این، این یافته‌ها محدود به مواجهه‌ی بالقوه دربرابر هواپخش‌های ماندگاری است که ممکن است حاوی عوامل بیماری‌زا باشد. این مطالعه قطرات تنفسی بزرگ‌تر یا خطر واقعی دچار شدن به ویروس را شبیه‌سازی نکرد.

بااین‌حال، پژوهشگران می‌گویند مطالعه‌ی آن‌ها بینش‌های ارزشمند جدیدی را درمورد الگوهای گردش هوا درون فضای سرنشینان اتومبیل فراهم می‌کند که قبلا چندان مورد توجه قرار نگرفته بود. بروئر گفت:

تا جایی که می‌دانیم این اولین مطالعه‌ای است که واقعا به ریزاقلیم درون یک اتومبیل پرداخته است. مطالعاتی در این زمینه انجام شده است که چه مقدار از آلودگی خارجی وارد اتومبیل می‌‌شود یا اینکه دود سیگار تا چه مدت درون اتومیبل می‌ماند. اما این اولین مطالعه‌ای است که در آن به‌طور دقیق الگوهای جریان هوا بررسی می‌شود.»

پژوهش جدید حاصل تلاش کارگروهی پژوهشی است که در دانشگاه براون آمریکا برای جمع‌آوری تخصص کارشناسان سراسر دانشگاه برای پرداختن به جنبه‌های مختلف دنیاگیری کووید ۱۹ تشکیل شده است.

نتایج مطالعه در مجله‌ی Science Advances منتشر شد.