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Color map showing the length of time a 100 micron droplet falling at an initial height of 1.6 meters is affected by temperature and humidity. For relative humidities (RH) and temperatures (T) below the yellow arc, the droplet will fall to the ground within the number of seconds indicated by the color scale; above the arc, the droplet will evaporate completely into the air, never reaching the ground. Credit: Binbin Wang
Scientists report a detailed model of aerosol transport in air, taking into account several environmental conditions, such as temperature, humidity and ambient flow.
The new coronavirus that causes COVID-19[feminine On pense qu’il se propage par des activités respiratoires naturelles, telles que la respiration, la parole et la toux, mais on en sait peu sur la manière dont le virus est transporté dans l’air.
Rapport des scientifiques de l’Université du Missouri, dans Physique des fluides, par AIP Publishing, sur une étude de la façon dont le flux d’air et le flux de fluide affectent les gouttelettes exhalées qui peuvent contenir le virus. Leur modèle comprend une description plus précise de la turbulence de l’air qui affecte la trajectoire d’une gouttelette expirée.
Les calculs avec leur modèle révèlent, entre autres, un effet important et surprenant de l’air humide. Les résultats montrent qu’une humidité élevée peut prolonger jusqu’à 23 fois la durée de vie dans l’air des gouttelettes de taille moyenne.
Les gouttelettes expirées dans l’haleine humaine normale se présentent dans une gamme de tailles, d’environ un dixième de micron à 1000 microns. A titre de comparaison, un cheveu humain a un diamètre d’environ 70 microns, tandis qu’une particule typique de coronavirus est inférieure à un dixième de micron. Les gouttelettes exhalées les plus courantes ont un diamètre d’environ 50 à 100 microns.
Les gouttelettes exhalées par un individu infectieux contiennent des particules virales ainsi que d’autres substances, telles que l’eau, les lipides, les protéines et le sel. La recherche a considéré non seulement le transport des gouttelettes dans l’air mais aussi leur interaction avec le milieu environnant, notamment par évaporation.
Les enquêteurs ont utilisé une description améliorée de la turbulence de l’air pour tenir compte des fluctuations naturelles des courants d’air autour de la gouttelette éjectée. Ils ont pu comparer leurs résultats à d’autres études de modélisation et à des données expérimentales sur des particules de taille similaire aux gouttelettes expirées. Le modèle a montré un bon accord avec les données pour le pollen de maïs, qui a un diamètre de 87 microns, approximativement la même taille que la plupart des gouttelettes expirées.
L’humidité affecte le sort des gouttelettes expirées, car l’air sec peut accélérer l’évaporation naturelle. Dans un air avec une humidité relative de 100%, les simulations montrent des gouttelettes plus grosses d’un diamètre de 100 microns tombant au sol à environ 6 pieds de la source d’expiration. De plus petites gouttelettes de 50 microns de diamètre peuvent voyager plus loin, jusqu’à 5 mètres, ou environ 16 pieds, dans un air très humide.
Un air moins humide peut ralentir la propagation. À une humidité relative de 50%, aucune des gouttelettes de 50 microns n’a dépassé 3,5 mètres.
Les enquêteurs ont également examiné un modèle de jet pulsé pour imiter la toux.
«Si la charge virale associée aux gouttelettes est proportionnelle au volume, près de 70% du virus serait déposé au sol lors d’une toux», a déclaré l’auteur Binbin Wang. «Le maintien de la distance physique permettrait de remédier de manière significative à la propagation de cette maladie en réduisant le dépôt de gouttelettes sur les personnes et en réduisant la probabilité d’inhalation d’aérosols à proximité de la source infectieuse.»
Référence: «Transport et sort des gouttelettes expiratoires humaines – une approche de modélisation» par Binbin Wang, Huijie Wu et Xiu-Feng Wan, 18 août 2020, Physique des fluides.
DOI: 10.1063 / 5.0021280
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