محققان دانشگاه براون Brown University با انجام یک مطالعه جدید و با بررسی الگوهای جریان هوا در داخل کابین مسافران یک خودرو متوجه شدند که جریان هوا داخل خودرو ممکن است بر انتقال ویروس کرونا و سایر عوامل بیماری زای معلق در هوا تأثیر بگذارد.
با استفاده از شبیه سازی های رایانه ای، در این مطالعه خطر جابجایی ذرات معلق در هوا ، در حالت های مختلف باز یا بسته بودن شیشه خودرو بین راننده و مسافر بررسی شد. همانطور که در تصاویر مشخص است، بیشترین خطر سرایت ویروس زمانی است که همه شیشه های خودرو بسته باشند و این خطر با باز کردن شیشه ها کمتر شده و در نهایت بهترین حالت ، باز بودن تمام شیشه های خودرو است.
در این تحقیق ، تیمی از محققان دانشگاه براون ، از مدل های رایانه ای برای شبیه سازی جریان هوا درون یک خودرو کوچک (مانند پراید) با حالت های مختلف شیشه باز یا بسته استفاده کرده اند. این شبیه سازی ها نشان داد که هر چقدر هوای بیرون و داخل کابین بیشتر در حالت تبادل باشد، غلظت ذرات معلق در هوا که بین یک راننده و یک سرنشین رد و بدل می شود، به طرز چشمگیری کاهش پیدا می کند . محققان دریافتند که سیستم تهویه ماشین نمی تواند به اندازه باز بودن شیشه ها، هوا را به گردش درآورد.
آسیمانشو داس ، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی براون و نویسنده اصلی تحقیق ، می گوید: “رانندگی با شیشه های بالا و روشن بودن کولر یا بخاری خودرو بدترین حالت برای سلامت سرنشینان بوده و بهترین حالتی که توسط این مطالعه به آن دست یافتیم، پایین بودن هر چهار شیشه خودرو است. اما حتی باز بودن یک یا دو شیشه قطعا از بسته بودن همه آنها مفید تر است.
این مطالعه که توسط آسیمانو داس و وارگیزماتای Varghese Mathai ، پژوهشگر سابق فوق دکترا در دانشگاه براون و استادیار فعلی فیزیک در دانشگاه ماساچوست بصورت مشترک انجام شده در مجله معتبر”پیشرفت های علمی” نیز منتشر شده است.
FR= شیشه سمت راست جلو
RL = شیشه سمت چپ عقب
محققان تأکید می کنند که هیچ راهی برای از بین بردن کامل ریسک سرایت ویروس وجود نداشته و بر اساس دستورالعمل های فعلی مرکز کنترل بیماری های ایالات متحده (CDC) به تعویق انداختن سفر و ماندن در خانه بهترین راه برای محافظت از سلامت فردی و اجتماعی است. هدف از این مطالعه صرفاً بررسی چگونگی تغییرات جریان هوا در داخل خودرو برای بدتر شدن یا کاهش خطر انتقال عوامل بیماری زا بوده است.
مدل های رایانه ای مورد استفاده در این مطالعه، یک خودروی تویوتای پریوس با دو سرنشین را شبیه سازی کردند. سرنشینان شامل یک راننده و یک مسافر که در صندلی عقب در سمت مخالف راننده نشسته است بودند. دلیل انتخاب این چیدمان نشستن این است که بیشترین فاصله فیزیکی بین دو نفر را ممکن می سازد. البته باید توجه داشته باشیم که این فاصله باز هم کمتر از فاصله 180 سانت توصیه شده است.
دراین مدل ها جریان هوا در اطراف و داخل خودرویی که با سرعت 80 کیلومتر در ساعت در حال حرکت بود ، به همراه گردش و غلظت ذرات معلق که از مجاری تنفسی راننده و سرنشین خارج می شد شبیه سازی شد . ذرات معلق aerosols ذرات ریزی است که می تواند برای مدت طولانی در هوا باقی بماند. تصور می شود که این ذرات، یکی از عوامل انتقال ویروس کرونا ، به ویژه در فضاهای بسته هستند.
یکی از دلایل موثر بودن باز شدن پنجره ها خودرو بر کاهش سرایت ویروس این است که این امر باعث افزایش تعداد گردش های هوا ، در هر ساعت در داخل خودرو شده و در نهایت به کاهش غلظت کلی ذرات معلق کمک می کند. اما محققان اعتقاد دارند که این تغییر عمده و گردش هوا تنها بخشی از داستان است. این مطالعه نشان می دهد که حالت های مختلف باز کردن پنجره خودرو، جریان هوای متفاوتی را در فضای کابین ایجاد کرده که می تواند میزان خطر ذرات معلق باقی مانده را کاهش دهد.
به دلیل نحوه حرکت هوا در خارج از ماشین، فشار هوا در نزدیکی شیشه های عقب بیشتر از فشار در شیشه های جلو است. در نتیجه، هوا از شیشه های عقب وارد ماشین شده و از شیشه های جلویی خارج می شود. با باز کردن همه پنجره ها، این جریان در دو طرف کابین ایجاد می شود. از آنجایی که در این شبیه سازی ها، سرنشینان در دو طرف کابین نشسته بودند، ذرات بسیار کمی بین آنها منتقل شد. راننده در این سناریو کمی بیشتر از سرنشین در معرض خطر است زیرا بصورت معمول جریان هوا در یک خودرو از عقب به جلو در حال حرکت است ، اما برای هر دو سرنشین نسبت به سناریوهای دیگر انتقال ذرات بسیار کمتر اتفاق می افتد.
نتایج شبیه سازی در حالتی که فقط بعضی از شیشه ها و نه همه آنها پایین بود تا اندازه ای دور از ذهن بودند. به عنوان مثال، انتظار می رود که باز کردن شیشه کناری هر سرنشین ، ساده ترین راه برای کاهش آلودگی باشد. اما شبیه سازی های انجام شده نشان دادند که اگرچه این حالت بهتر از بالا بودن همه شیشه ها بود، اما خطر آلودگی در این حالت در مقایسه با حالت پایین بودن شیشه مقابل هر سرنشین ، بیشتر بوده است .
کنی بروئر ، استاد مهندسی دانشگاه براون و نویسنده اصلی تحقیق می گوید: “هنگامی که شیشه های مقابل سرنشینان باز است، جریان هوا از شیشه ای که در پشت راننده قرار دارد وارد خودرو شده، هوای داخل کابین را از پشت سر سرنشین عقب جارو کرده و سپس از شیشه جلوی سمت سرنشین خارج می شود. این حالت به کاهش آلودگی متقابل بین راننده و سرنشین کمک می کند.”
اما نکته مهم این است که به عقیده محققان جریان هوا و کاهش ذرات معلق، جایگزین ماسک زدن توسط هر دو سرنشین هنگام حضور در خودرو نشده و یافته ها تنها درمورد قرار گرفتن طولانی مدت در معرض ذرات معلقی است که ممکن است حاوی عوامل بیماری زا باشند. در این مطالعه قطرات تنفسی بزرگتر یا خطر آلودگی واقعی توسط ویروس مدل سازی نشده است.
به گفته پژوهشگران این مطالعه اطلاعات جدید و ارزشمندی را در مورد الگوهای گردش هوای داخل کابین خودرو ارائه می دهد ، چیزی که قبلاً توجه چندانی به آن نشده بود .
بروئر می گوید: “تا آنجایی که من می دانم این اولین مطالعه ای است که مورد هوای درون خودرو انجام شده است.” “در برخی از مطالعاتی که پیش تر انجام شده بود میزان آلودگی خارجی وارد شده به فضای خودرو بررسی شده و یا درخصوص مدت زمان باقی ماندن دود سیگار در خودرو نتایجی را بدست آورده اند. در حقیقت این اولین بار است که مطالعه ای به صورت دقیق بر روی الگوهای جریان هوا در خودرو انجام شده است.
این پژوهش از یک گروه تحقیقاتی بر روی کووید 19 ایجاد شده است که در دانشگاه براون برای گردهم آوردن متخصصان از سراسر دانشگاه برای رسیدگی به جنبه های مختلف بیماری همه گیر ایجاد شده است. جفری بیلی، دانشیار پاتولوژی و پزشکی آزمایشگاهی و یکی از نویسندگان این مطالعه است که رهبری تیم تحقیقاتی را نیز بر عهده دارد. او می گوید: “این واقعاً یک نمونه فوق العاده از این واقعیت است که چگونه کارشناسان حوزه های مختلف علمی می توانند به سرعت کنار هم جمع شده و یافته های ارزشمندی تولید کنند.”
مترجم : امیر محمد جواهری