@这位没带口罩的朋友,你让我感染新冠的风险升高百倍!马普所建模计算结果,认真的

发布时间:2021-12-23 来源:创事记 原文链接:点击获取

行早 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI

经历了两年疫情,现在大家都知道了口罩的重要性。

但你不知道的是,如果你和对方交谈中,只有你一个人戴口罩,那么感染的风险会增加百倍!

德国马普所流体物理实验室的团队量化地计算了在不同情况下戴口罩的防疫有效性,得出结论:对方如果不戴口罩,即使你戴了,感染风险也会从0.1%飙升至20%。

这个结果可不是瞎算的,他们有详细的推导过程,而且浅显易懂。

目前,该研究已经发表在PNAS(《美国国家科学院院刊》)上。

量化计算病毒感染风险

马普所团队将病毒传染模型简化为一对一之间的接触。并使用典型的SARS-CoV-2病毒载量和传染性估计值,计算了两个人在近距离和短暴露时间下感染风险上限。

整个模型设计部分很好理解,感染风险应当正比于吸入的病原体剂量μ,吸入的病原体越多,当然感染风险就越高:

假设病毒从感染者口中出发,经过口罩过滤泄露,经过环境,再渗透进易感者口罩中,最后在易感者呼吸道中沉积。

于是,吸入的病原体剂量μ就与病毒传播的这五个过程有关,也分别对应于下面这五个参数:

其中nI是感染者产生的病原体数量浓度,TOL是病毒从感染者口罩向外泄露量,fd表示感染性颗粒经过空气环境后浓度的存留,TIL是病毒从易感者口罩向内的渗透量,Drt是易感者呼吸道的吸入或沉积效率。

在这几个参数中,fd是最难确定的。因为呼出的颗粒会被空气稀释,会经过沉积损失,其中的病原体也会被灭活,涉及到温度、湿度、气流、通风等等很多因素。

所以无法详细预测,只能确定一个感染风险的上限。如果在模拟场景上限下是安全的,那在实际情况中也是安全的。

因此,研究人员共讨论了三种情况:两人近距离都戴口罩;两人远距离都不戴口罩;两人远距离只有易感者戴口罩:

在场景A、B中,fd简化为1.0,病毒在近距离传播时视为没有损失。

在场景C、D中,fd=axtanα ,其中a为嘴巴张开的大小,x为两人之间的距离,α 为呼气锥锥角的一半。

其中兼顾了各种环境和条件考虑,例如人类呼出颗粒的综合数据库、呼气射流的流体动力学等问题。

在计算感染风险时,还考虑了水分的蒸发以及再液化、可吸入性和易感者气道中的沉积等等因素。

实验结果

两人交流20分钟后,结果如下图所示,横轴为颗粒直径,纵轴为平均感染风险。

从A和C图中可以看出,感染者不戴口罩,即使保持社交距离1.5m甚至是3m,依然会导致50微米的粒子感染风险显著增加。

而在B图中,两人都戴口罩,即使相距很近,感染风险都小于10%。如果佩戴了过滤性更强的FFP2口罩,感染风险则低至0.1%这个数量级。

在场景A、B中,fd简化为1.0,病毒在近距离传播时视为没有损失。

在场景C、D中,fd=axtanα ,其中a为嘴巴张开的大小,x为两人之间的距离,α 为呼气锥锥角的一半。

其中兼顾了各种环境和条件考虑,例如人类呼出颗粒的综合数据库、呼气射流的流体动力学等问题。

在计算感染风险时,还考虑了水分的蒸发以及再液化、可吸入性和易感者气道中的沉积等等因素。

实验结果

两人交流20分钟后,结果如下图所示,横轴为颗粒直径,纵轴为平均感染风险。

从A和C图中可以看出,感染者不戴口罩,即使保持社交距离1.5m甚至是3m,依然会导致50微米的粒子感染风险显著增加。

而在B图中,两人都戴口罩,即使相距很近,感染风险都小于10%。如果佩戴了过滤性更强的FFP2口罩,感染风险则低至0.1%这个数量级。

另一个实验结果显示了感染风险随暴露时间的变化:

从上图中可以看到,两人都不戴口罩和只有易感者戴口罩的情况下,只需10-20分钟感染风险就上升到了上限。

保持社交距离看起来收效甚微,在两人交谈的情况下,一分钟就达到了近乎100%的感染风险。

而两人都戴口罩时,交谈一小时,感染风险也不到1%。

因此,只保持社交距离而不戴口罩有很高的感染风险;只有易感者戴口罩,即使保持社交距离,也有较高的感染风险。

最好的防范措施就是两者都戴口罩,感染风险显著降低。

对此,网友表示,这就和禁止酒驾是一样的。不仅关系到自己的安全,对其他人也会有潜在的影响。只考虑个人责任是不够的:

所以,在后疫情时期,该戴口罩还是要戴好,不仅是对自己负责,也是对周围的人负责。

参考链接:

[1]https://www.pnas.org/content/118/49/e2110117118