Wiatrakami w pandemię

BIZNES INTERIA na Facebooku i jesteś na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami

Pandemia jest globalna, bo wirus roznosi się niezwykle szybko i szeroko, przy czym nie trzeba armii zarażonych nosicieli, w sprzyjających warunkach wystarczy jeden. Świat epidemiologów nazywa takiego osobnika super-spreader, czyli w wolnym tłumaczeniu arcy-rozsiewacz. Literalnie chodzi o to, że jedna chora osoba jest w stanie zarazić w krótkim czasie wiele innych, zwłaszcza jeśli przebywamy w zamkniętym pomieszczeniu.

Po nie całkiem gruntownych badaniach zakotwiczyło się przekonanie, że koronawirus wywołujący SARS-CoV-2 wydostaje się z dróg oddechowych osoby zarażonej wraz z mikroskopijnymi "kropelkami" o średnicy większej niż 5 mikronów. Ponieważ "kropelki" te nie poruszają się w powietrzu dalej niż na ok. 2 metry, to wziął się z tego dwu-trzymetrowy dystans bezpieczeństwa, poza którym ryzyko zakażenia od chorej osoby znajdującej się w pobliżu ma znacznie maleć.

Kolejna konsekwencja epidemiologiczna zasady kropelkowej to zalecenie, żeby wystrzegać się dotykania najrozmaitszych powierzchni i przedmiotów, na które spadną zawirusowane kropelki. Wystrzegać się to jedno, a drugie i ważniejsze - to dokładnie umyć potem, i w ogóle często myć, dłonie

W opinii części badaczy teoria kropelkowa miała jednak słabe miejsca. Ujawniły się one bardzo wyraźnie po analizie "kanonicznego" przypadku z arcy-rozsiewaczem z biesiady w restauracji w Guangzhou (d. Kanton) 24 stycznia 2020 r.

W przypadku z Guangzhou okazało się, że jeden chory zaraził 9 innych osób ucztujących (osobno) przy trzech sąsiednich stołach ustawionych w linię obok siebie wzdłuż jednej ściany. Są bardzo twarde dowody, że ani on, ani nikt od jego stołu nie kontaktował się z zarażonymi przez niego (jak się potem okazało) biesiadnikami z dwóch pozostałych stołów. Jednak w lokalu było też kilkadziesiąt innych osób i żadna nie zachorowała na SARS-CoV-2. Dziwny przypadek domagał się wyjaśnienia.

Analiza przepływu powietrza doprowadziła do wniosku, że zawiniła wentylacja, a właściwie jej niedomagania właśnie w miejscu ustawienia tych trzech stołów. Wskutek zamknięcia "lufcika" w ścianie na szczycie linii stołów, powietrze poruszało się wewnątrz po pętli w kształcie stadionowej bieżni okalającej te trzy stoły, a wraz z nim krążył wirus wydychany przez arcy-rozsiewacza.

W tym właśnie miejscu pojawił się ambaras, bowiem "kropelki" miałyby opadać bezpiecznie dla dalszych sąsiadów już po dwóch metrach podróży. Na dobro założenia o złej wentylacji przemawia wiedza o kolejnych ponad 2000 przypadkach "super-spreadingu" w zamkniętych pomieszczeniach, takich jak kluby nocne, kościoły, centra fitness, czy nawet rzeźnie. Coś takiego wydarzyło się np. w marcu 2020 r. podczas próby chóru w miejscowości Skagit Valley w amerykańskim stanie Waszyngton. I tam zidentyfikowano po fakcie jednego arcy-rozsiewacza. Jego obecność spowodowała zarażenie koronawirusem 53 z 61 ćwiczących przez dwie i pół godziny śpiewaków. Co istotne, nie było mocnych wskazań, że "winowajca" zbliżał się przed, podczas próby i po niej do swoich koleżanek i kolegów z chóru. To była kolejna poszlaka każąca pochylić się głębiej na hipotezą, że SARS-CoV-2 przenosi się w powietrzu wskutek powstawania tzw. aerozoli.

Pojęcie znamy doskonale z całej gamy produktów kosmetycznych. Aerozole to mało widoczne lub niewidoczne "mgiełki" lub "dymy" tworzone przez drobiny o przekroju mniejszym niż 5 mikronów, unoszące się i "płynące" w powietrzu. Jeśli w ich składzie byłyby koronawirusy, to zarażenie praktycznie murowane. Jednak w marcu 2020 r. WHO oznajmiła, że "Covid19 is not airborne", czyli że ten koronawirus nie jest przenoszony drogą powietrzną.

Tu wkroczyła prof. Lidia Morawska, absolwentka UJ kontynuująca karierę w Kanadzie, a teraz w australijskim Brisbane na politechnice stanu Qeensland, gdzie szefuje międzynarodowemu Laboratorium Jakości Powietrza i Zdrowia (LAQH), od 2020 r. członkini Australijskiej Akademii Nauk. Wiemy o niej dzięki dużemu artykułowi w jednym z majowych wydań tygodnika "The Economist".

Po epidemii SARS z 2003 r. prof. Morawska zajęła się badaniem powietrza wydychanego przez ludzi i przenoszeniem się "wydechu" po opuszczeniu organizmu. Wykazała, że tradycyjne wyobrażenia stanowiące wiedzę medyczną są błędne. Wydychane przez nas powietrze to wilgotna, gorąca i burzliwa chmura, a zawarte w niej "kropelki" o rozmiarach 5 mikronów mogą przebyć bez trudu nawet kilkanaście metrów zanim gdzieś osiądą. Bardzo istotne w mechanice wydechu są także aerozole, które krążą bardzo długo w powietrzu, gdy kichamy, oddychamy, rozmawiamy, a już zwłaszcza, gdy głośno śpiewamy.

Rok temu Lidia Morawska wystosowała wraz z grupą innych 36 ekspertów list otwarty skierowany do światowych instytucji ochrony zdrowia zwracający uwagę na niebezpieczeństwa związane z tymi ustaleniami. Do listu dołączyło potem ponad 200 innych badaczy z 32 państw.

Apele przyniosły nikły oddźwięk - niezwykle trudno jest odejść od "wiedzy" powielanej na uczelniach medycznych od kilkudziesięciu lat. Fizyka to nie medycyna, więc lekarze nie zdają sobie sprawy, że w określonych warunkach każda cząsteczka o rozmiarze poniżej 100 mikronów może "zacząć latać" na odległości znacznie dłuższe niż 2-3 metry, a nie spadać na dół po wyrzucie, w tym wypadku, z ust. W kontekście SARS-CoV-2 konsekwencje mogą być, a raczej już są, poważne. Noszenie maseczek i mycie rąk zmniejsza zagrożenie zarażenia, ale go nie wyklucza, zwłaszcza jeśli do kontaktu z nosicielem dochodzi w pomieszczeniu zamkniętym.

Na szczęście jakieś echo jednak się w końcu odezwało. W marcu tego roku WHO wydało rekomendacje dotyczące roli skuteczniej wentylacji w zapobieganiu szerzenia się pandemii, chociaż organizacja utrzymuje nadal, że ludzie zarażają się koronawirusem głównie w wyniku bliskiego kontaktu zdrowych z osobami już zarażonymi.

Pojawiają się kolejne badania, a wraz z nimi argumenty przemawiające za tezą prof. Morawskiej i innych badaczy. Dwaj Amerykanie (M. Bazant i J. Bush) opublikowali ostatnio w "Proceedings of the National Academy of Sciences" swoje ustalenia dotyczące czasu bezpiecznego przebywania uczniów w klasach. Przyjęli normę amerykańską, według której przeciętna liczebność klasy to dziewiętnaścioro dzieci plus nauczyciel. Skalkulowali, że gdy pomieszczenie jest wietrzone naturalnie (okna, lufciki), to ryzyko zakażenia wzrasta niepomiernie po 72 minutach od wejścia do sali osoby zarażonej.

Są dwie proste metody wydłużenia tego czasu. Jeśli zacznie działać wentylacja mechaniczna, to (w miarę) bezpieczny okres wydłuża się do aż 7,2 godzin, a przecież aż tak długo dzieci w klasach nie przebywają. Drugi sposób to noszenie maseczek.

Najlepiej jednak połączyć dobrą wentylację z maseczkami. Wówczas czas bezpieczny wydłuża się do 80 godzin, czyli do ok. dwóch tygodni codziennego pobytu po kilka godzin w szkole. W rezultacie przypadki zakażeń szkolnych stają się w takich warunkach bardzo rzadkie.

Ponieważ nie ma róży bez kolców, to pojawiają się jednakże słabe punkty. Podczas modelowania założono, że uczestnicy bardziej milczą niż mówią, wykluczono śpiewanie i w ogóle aktywność fizyczną (ruchową) uczniów, ponieważ podczas tych czynności bardzo przyrasta liczba cząsteczek wydalanych wraz z oddechem. Rezygnacja ze zbiorowego śpiewu i gimnastyki w salach zamiast na boisku to wszakże bardzo drobne utrudnienia w porównaniu z zamykaniem szkół i trzymaniem dzieci w domach.

Jiarong Hong z Uniwersytetu Minnesoty, kolejny naukowiec przywołany w analizie autorstwa The Economist, jest inżynierem mechanikiem, który zajął się praktyczną stroną unikania zainfekowanych aerozoli. Po doświadczeniach twierdzi, że dobrą ochronę daje ustawienie naprzeciw uczniów oczyszczacza powietrza lub wiatraka-wyciągu. Jeszcze lepiej jest umieścić najprostsze i nawet najtańsze wiatraki i filtry ponad głowami uczniów przebywających w klasie, ponieważ aerozole powstające w wyniku oddychania ludzi, tak jak wszystkie ciepłe gazy, unoszą się w górę razem z wirusami.

To właśnie prof. Hong stoi za wyjaśnieniem przywołanego na początku incydentu z arcy-rozsiewaczem z restauracji w Guangzhou. Jego zdaniem, przyczyną zarażenia przez tę osobę 9 pozostałych gości był brak dopływu świeżego powietrza do Sali jadalnej i działanie klimatyzatora przenoszącego aerozole z koronawirusami wzdłuż pechowej linii trzech stołów. Opinia ta ma znaczenie ogólne: obszerna i wysoka sala z działającą klimatyzacją sprawia wrażenie bezpiecznej, ale jeśli szwankuje przewietrzanie z zewnętrznego źródła powietrza może taka nie być.

Z takiego założenia wyszła Lidia Morawska, która wyszła od tego, że zawartość CO2 może służyć jako wskaźnik "dobrego" powietrza i przeprowadziła w zeszłym roku nienaukowe doświadczenie praktyczne z pomiarem stężenie CO2 w dobrze klimatyzowanej restauracji z sufitami na dużej wysokości. Eksperyment miał miejsce w lokalu w pobliżu jej domu w Brisbane.. Na zewnątrz typowe stężenie dwutlenku węgla wynosi 400 ppm (cząsteczek na jeden milion), a w ludzkim wydechu - 40 000 ppm. Rodaczka udała się do tego lokalu. Siedziało w nim 10 gości, znacznie mniej niż zwykle. Gdy tylko weszła, koncentracja CO2 wynosiła 1 000 ppm, po godzinie wzrosła do 2000 ppm.

Tymczasem, eksperci od jakości powietrza uznają wentylację pomieszczenia za właściwą, gdy wskaźnik jest mniejszy od 500 ppm. Przy 880 ppm jest 1 proc. szans, że oddychamy powietrzem, które właśnie przed chwilą opuściło czyjeś płuca, przy 4400 ppm prawdopodobieństwa oddychania czyimś wydechem wzrasta do 10 proc. i jest to już niebezpieczne. Summa summarum, uzgodniono wśród ekspertów, że dla utrzymania niskiego ryzyka związanego z COVID-19 stężenie CO2 w powietrzu nie powinno być wyższe od 700 ppm.

Nieświeże, "gęste" powietrze to przyczyna bólów głowy, zmęczenia, krótkiego oddechu, zmian skórnych, mdłości. Przebywamy w złym powietrzu znacznie częściej niż kiedyś, a jest tak m.in. wskutek zatroskania klimatem i środowiskiem. Związek przyczynowo skutkowy jest nieoczywisty, ale istnieje. Staramy się mianowicie nie szafować energią (w tym wypadku cieplną) i nie wietrzymy w zimne dni pomieszczeń tak intensywnie jak kiedyś, zadowalamy się recyrkulacją, czyli "mieszaniem" tego samego w kółko.

Profesor Morawska podkreśla, że powinniśmy zacząć stawać się nietolerancyjni dla osób kichających, kaszlących w zamkniętych przestrzeniach publicznych, zasmarkanych, rozsiewających wokół nas tabuny wirusów wszelkiej maści.

Jej druga rada to instytucjonalizacja zagrożenia. WHO powinna potwierdzić oficjalnie przenoszenie wirusów drogą powietrzną, a rządy - tworzyć warunki do zasadniczej poprawy wentylacji pomieszczeń. Można sobie wyobrazić certyfikaty wentylacyjne wydawane przez uprawnione instytucje. Standardem powinny stać się mierniki stężenia CO2 lub bardziej zaawansowany monitoring jakości powietrza.

Obszerną argumentację przemawiającą za podjęciem programów znaczącej poprawy wentylacji budynków zawiera też m.in. artykuł dr hab. inż. Ewy Zender-Świerszcz z Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach pt. "Review of IAQ in Premises Equipped with Façade-Ventilation Systems", opublikowany w lutym 2021 r. w międzynarodowym periodyku "Atmosphere".

Koszty takich przedsięwzięć byłyby (będą?) duże, a szeroko zakrojone prace niemożliwe do wykonania w rozsądnie krótkim czasie, choćby z niedostatku tzw. mocy przerobowych. Jednak nie trzeba porywać się od razu z motyką na słońce, można posuwać się krok po kroku, zaczynając tam, gdzie skutki ewentualnych kolejnych lockdownów byłyby dalekosiężne.

W Ameryce skalkulowano na przykład bardzo szybko, że modernizacja tamtejszych szkół podstawowych i średnich w taki sposób, żeby wszystkie spełniały minimalne normy właściwej wentylacji kosztowałaby równowartość zaledwie 0,1 proc. wydatków ponoszonych w USA na szkolnictwo. Rozważania nie są tam wyłącznie teoretyczne. W Amerykańskim Planie Ratunkowym (American Rescue Plan) przeznaczono 123 mld dolarów na poprawę infrastruktury szkolnej, a prezydent Joe Biden wskazał, że priorytetem w tych inwestycjach jest wentylacja.

W przypadku zdrowia i w ogóle dobrostanu koszty trzeba liczyć, jak w każdej dziedzinie, żeby unikać marnotrawstwa i przepłacania, ale to nie oznacza, że należy ich unikać, zwłaszcza że straty z powodu pandemii będą znacznie wyższe od potencjalnych wydatków m.in. na usprawnienia wentylacji. Rachunki makro są przekonujące. Najprostszy przeprowadzić można z użyciem statystycznej wartości jednego ludzkiego życia, przy czym słowo "statystyczna" oznacza m.in., że nie ma różnicy między śmiercią dwulatka, trzydziestolatka, czy osoby osiemdziesięcioletniej.

W USA wartość jednego życia określa się dziś na 10 mln dolarów. Dotychczas z powodu SARS-CoV-2 zmarło tam ok. 600 tys. osób, a więc strata ogólnokrajowa oszacowana tą metodą wynosi nie mniej niż 6 bilionów (6 000 mld) dolarów, co stanowi mniej więcej jedną trzecią rocznego PKB USA.

Taki sam szacunek można sporządzić dla Polski, przy czym bez dzielenia włosa na czworo, a z użyciem wygodnej formuły "Pi razy drzwi" przyjąć można, że z uwagi na różnice dochodowe i stopnia rozwoju obu krajów, w naszym przypadku jest to też 10 milionów, ale nie dolarów lecz złotych. I ten rachunek jest olbrzymi. Dotychczas zmarło w Polsce po zakażeniu koronawirusem ok. 76 tys. osób, a więc finansowy koszt tej straty wynosi ok. 760 mld zł, czyli też ok. 1/3 naszego PKB.

Po jednym z badań przeprowadzonych pod egidą amerykańskiej instytucji rządowej CDC (Centers for Disease Control and Prevention, Centra Kontroli i Zapobiegania Chorobom) w 169 szkołach stanu Georgia ustalono, że jeszcze zanim dostępne były szczepionki przeciw SARS-CoV-2, występowanie koronowirusa było o 35 proc. mniejsze w obiektach o dobrej wentylacji. Wystarczało otwieranie okien i drzwi oraz uruchamianie wentylatorów (Georgia to ciepłe i bardzo ciepłe okolice). Jeśli dołożyć szczepienia, maseczki i oczyszczanie powietrza, prewencja jest jeszcze bardziej skuteczna.

Są też wskazania, ale doświadczyć tego można bardzo dobrze na sobie, że przebywanie w dobrze wietrzonym pomieszczeniu poprawia naszą sprawność umysłową. W jednej z prac naukowych skonkludowano, że dzięki bardzo dobrej wentylacji sprawność umysłowa może być wyższa o 60 proc. w porównaniu z powszechnym standardem obecnych biur, czy klas szkolnych.

Lubimy sądzić o sobie, że jesteśmy mądrzy, więc bądźmy jeszcze mądrzejsi i wietrzmy.

Jan Cipiur, dziennikarz ekonomiczny, publicysta Studia Opinii

***