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开小车如何降低新冠感染风险?新研究揭示最理想的开窗方法

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  • 2021-02-08
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来源:澎湃新闻

春节临近,许多人出行都担心乘坐交通工具会增加新冠感染风险,如何降低这一风险?近期有一项新研究揭示了小汽车内驾驶员和乘客感染病毒的风险,该研究通过数据建模评估了用不同方式开关车窗带来的病毒传播风险。

近日,美国《科学》杂志子刊《Science Advances》发表了一篇美国学者关于《小汽车内部的气流及空气对传播疾病的影响》的研究文章。该研究用数据建模的方式,评估了汽车内部微气候在各种打开和关闭的窗户方式组合中乘员之间传播病毒的可能性。该研究发现,虽然减少乘车者之间的交叉感染最有效的方法是把所有的窗户打开,但并不是个理想的方案。当车内有一个驾驶员和一个乘客(在车内的前左和后右乘坐)时,最理想的选择是前右和后左车窗打开通风,这可以给乘客和驾驶员提供更好的保护。

上述研究指出,初步建模证明小汽车内的新冠病毒载量在15分钟内就可以积累,同时也有证据表明新冠病毒会在长达3小时的气溶胶中存活。

该研究设定的情形为,一个驾驶人和一个乘客在五人座的汽车中。研究者首先提出,驾驶员和乘客之间的空气输送方式是什么?对于打开和关闭窗户的各种组合,空气交换方式有何变化?在驾驶员和乘客之间,如何通过窗户的闭合程度以最有效的方法来减少乘车者之间的交叉感染?为了解决这些问题,研究者对一款四门轿车的一系列通风方案进行了一系列具有代表性的模拟。

该研究模拟了车窗打开和关闭的六个组合情况(图1),将车窗命名为前左(FL)、后左(RL)、前右(FR)和后右(RR)。研究考虑两个人在车内的情况下,司机在前面左边的座位(假设左舵车),乘客坐在后面右侧的位子,这样使两者之间的物理距离(≈1.5 m)最大。在研究中,乘员在模拟中被表示为放置在汽车内部的圆柱体。

该研究测试了一系列的指标,包括换气量、标量浓度、气压等等。最终发现,在全部车窗关闭的情况下,仅依靠空调通风,表现最差,导致气流从司机到达乘客的标量超过10%。相反,全窗口打开设置是最好的情况,几乎没有注入标量到达乘客。当打开的窗数增加时,整体传播趋势呈下降趋势。然而,在不同的配置之间存在一些可变性。

总的来说,不意外的是,减少乘车者之间的交叉感染最有效的方法是所有的窗户打开,也就是组合6(图2),它给车内带来的换气量最大达到了250。最出乎意料的是,直观的选择(组合2)即打开每个乘员身边的窗户是有效的,但在通风选择中并不是最好的选择。而组合3中距乘员更远的两个窗即前右(FR)和后左(RL)打开,可以为乘客提供了更好的保护。

同时,研究者认为车速的作用不容忽视。由于气流的雷诺数(一种可用来表征流体流动情况的无量纲数)很高,因此气流模式对汽车的行驶速度不敏感。但是,换气量(ACH)的线性取决于车速,因此车速越慢ACH越低,气体在车内的停留时间越长,因此病毒感染的机会就越大。

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