Τα αιωρούμενα σωματίδια σε εσωτερικούς χώρους αποτελούν καίριο ζήτημα για την επιστημονική κοινότητα, αλλά και ολόκληρη την κοινωνία, λόγω των δυσμενών επιπτώσεων που μπορούν να προκαλέσουν στην ανθρώπινη υγεία. Σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης όπως η τρέχουσα πανδημία, προκειμένου να διασφαλιστεί η υγεία του πληθυσμού, σε διάφορες κοινωνικές δομές και ιδιαίτερα στους εσωτερικούς χώρους, όπου υπάρχουν και “ευάλωτες” ομάδες πολιτών, όπως άτομα με προϋπάρχουσες παθήσεις, ηλικιωμένοι κλπ., ή απλώς με άγνωστη κατάσταση του ανοσοποιητικού τους, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να ληφθούν μέτρα για τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα, τόσο βραχυπρόθεσμα όσο και μακροπρόθεσμα.
Κορωνοϊός και Ατμόσφαιρα
Η μετάδοση του ιού μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε μέσω άμεσης και έμμεσης επαφής, είτε αερογενώς μέσω της έκθεσης σε μικρά σταγονίδια και σωματίδια που φέρουν ιικό φορτίο και μπορούν να παραμείνουν στον αέρα για μερικά λεπτά έως και ώρες. Εξαιτίας του γεγονότος ότι τα αερομεταφερόμενα σωματίδια μπορούν να λειτουργήσουν ως όχημα για τη μετάδοση του ιού SARS-CoV-2, έχουν πραγματοποιηθεί μελέτες αναφορικά με τη συσχέτιση της συγκέντρωσης των αιωρούμενων σωματιδίων ΡΜ10 και ΡΜ2.5, και του επιπέδου θνησιμότητας του Covid-19.
Όσον αφορά τη συσχέτιση της σωματιδιακής ρύπανσης με τη μεταδοτικότητα του ιού Covid-19, μελέτη που πραγματοποιήθηκε στο Μιλάνο της Ιταλίας από τους Zoran et al., έδειξε ότι τα υψηλά επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στη μεταδοτικότητα του ιού Covid-19. Γενικότερα, η μελέτη των Goumenou et al. υποστηρίζει ότι οι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν δυσμενώς το ανοσοποιητικό σύστημα και συμβάλλουν στην αυξημένη συχνότητα εμφάνισης ιογενών λοιμώξεων. Επίσης, κατόπιν μελέτης των Setti et al. και Setti και Passarini et al., βρέθηκε ότι οι ιοί μπορούν να προσκολληθούν στην επιφάνεια των αιωρούμενων σωματιδίων και να παραμείνουν για ώρες ή και μέρες στην ατμόσφαιρα, αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα μετάδοσης του ιού μέσω των αιωρούμενων σωματιδίων.
Ως αεροζόλ χαρακτηρίζονται τα στερεά ή υγρά σωματίδια (σταγονίδια) που βρίσκονται σε διασπορά στην ατμόσφαιρα, με αεροδυναμική διάμετρο d από 0,001 μm μέχρι 100μm. Τα αιωρούμενα σωματίδια ταξινομούνται με βάση το μέγεθός τους στα εισπνεύσιμα σωματίδια με διάμετρο <10μm (ΡΜ10), τα αναπνεύσιμα σωματίδια με διάμετρο <2.5μm (PM2.5) και στα υπέρλεπτα με διάμετρο <0.1 μm. Μέσω της αναπνοής, ο άνθρωπος μπορεί να παράγει σωματίδια διαμέτρου >5 μm. Τα σωματίδια αυτά που παράγονται από τον βήχα ή το φτέρνισμα, είτε πέφτουν στο έδαφος λόγω βαρύτητας μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα είτε μετατρέπονται σε πολύ μικρότερα μεγέθη <1μm, με αποτέλεσμα να παραμένουν στην ατμόσφαιρα για πολλές ώρες. Αυτά τα μικρότερα σωματίδια μπορούν να ταξιδεύουν ελεύθερα στον αέρα και να μεταφέρουν το ιογενές τους περιεχόμενο εκατοντάδες μέτρα από το σημείο εκπομπής τους. Αυτό μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο, καθώς σωματίδια <2.5 μm μπορούν να διεισδύσουν στις κυψελίδες των πνευμόνων, ενώ τα υπέρλεπτα σωματίδια, όπως το μόριο του ιού SARS-CoV-2 που έχει διάμετρο από 80 μέχρι 120 nm, μπορεί δυνητικά να διεισδύσει είτε απευθείας στη συστημική κυκλοφορία του αίματος, είτε μέσω της μεταφοράς του σε μεγαλύτερα σωματίδια.
Ανάγκη Καθαρισμού του Αέρα
Συσκευές απολύμανσης του αέρα εσωτερικών χώρων (που συνδυάζουν τη χρήση φίλτρων υψηλής απόδοσης HEPA και ακτινοβολιών UV) μπορούν να επιτύχουν μια μείωση του σωματιδιακού και ιικού φορτίου κατά 55% με 93%, ανάλογα με τον όγκο αέρα και τις διαστάσεις των εσωτερικών χώρων. Αναλυτικές και μακρόχρονες μετρήσεις που έχουμε κάνει τόσο στο εργαστήριο όσο και στο πεδίο (σε πραγματικές εφαρμογές) με παραπάνω από μία συσκευή (δηλαδή τόσο με συσκευές με ισχυρά φίλτρα όσο και με συσκευές απολύμανσης), δείχνουν μια μείωση του αριθμού των σωματιδίων που μπορεί να φτάσει στο 96%, αν χρησιμοποιηθούν συνδυαστικά.
Η χρήση συστημάτων καθαρισμού αέρα σε διάφορους χώρους συρροής πληθυσμού βρέθηκε ότι μπορεί να μειώσει τον αριθμό των σωματιδίων. Σε μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε οδοντιατρική κλινική, βρέθηκε ότι οι καθαριστές αέρα μπορούν να μειώσουν τα αερολύματα κατά 80% με 90%, με αποτέλεσμα τη μείωση της έκθεσης εργαζομένων και ασθενών.
Από μετρήσεις βρέθηκε ότι, τα συστήματα καθαρισμού αέρα με εξελιγμένες τεχνολογίες μπορούν να μειώσουν τις συγκεντρώσεις των αερολυμάτων κατά τη διάρκεια π.χ.οδοντιατρικών θεραπειών, που θεωρούνται από τις πιο “επιβαρυμένες” δραστηριότητες, από 54% μέχρι 83%. Τα αποτελέσματα των μελετών τού εργαστηρίου μας επιβεβαίωσαν τις μετρήσεις αυτές, και έδειξαν ότι οι συσκευές καθαρισμού αέρα μπορούν να μειώσουν τον αριθμό των σωματιδίων κατά τις οδοντιατρικές θεραπείες και άλλες δραστηριότητες που μπορούν να παραγάγουν σημαντικό αριθμό αερολυμάτων στον αέρα εσωτερικών χώρων.
Κατά τη διάρκεια του εκτροχισμού των δοντιών, και με ταυτόχρονη λειτουργία συστήματος καθαρισμού αέρα εφοδιασμένου με ειδικά φίλτρα και με αερισμό του χώρου, οι συγκεντρώσεις των αιωρούμενων σωματιδίων μειώθηκαν κατά 73% για τα ΡΜ10, 73% για τα ΡΜ2.5 και 65% για τα μικρότερα ΡΜ1.
Δηλαδή, παρατηρείται ότι με τη χρήση καθαριστών αέρα επιτυγχάνεται μείωση των συγκεντρώσεων αυτών, που έχει ως αντίκτυπο τη βελτίωση της ποιότητας του αέρα.
Ο Κορωνοϊός
Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι ο ιός SARS-CoV-2 μπορεί να μεταφερθεί μέσω των σωματιδίων, καθώς βρέθηκε θετική συσχέτιση μεταξύ των αιωρούμενων σωματιδίων ΡΜ2.5 και της μετάδοσης ιών όπως της γρίπης. Συγκεκριμένη μελέτη έδειξε ότι ο ιός εμφανίζεται πιο συχνά στα αιωρούμενα σωματίδια διαμέτρου από 0.25 μέχρι 1 μm και σε σωματίδια >2.5 μm (μάλλον από επαναιώρηση από τις επιφάνειες).
Τα υπέρλεπτα σωματίδια, όπως το μόριο του ιού SARS-CoV-2 που έχει διάμετρο από 80 μέχρι 120 nm, μπορούν δυνητικά να διεισδύσουν είτε απευθείας στη συστημική κυκλοφορία του αίματος είτε μέσω της μεταφοράς τους σε μεγαλύτερα σωματίδια.
Στα πειράματα, ο αριθμός των μικρότερων σωματιδίων σε περιβάλλοντα αυξημένης “αερομεταφερόμενης ρύπανσης”, όπως π.χ. κατά τη διάρκεια του εκτροχισμού των δοντιών, με την ταυτόχρονη λειτουργία συστημάτων καθαρισμού αέρα, μειώθηκε κατά 77% για τα ΡΜ0.25 και έως 82% για τα ΡΜ0.35. Αξιοσημείωτο είναι ότι, κάτω από τις ίδιες συνθήκες, και όταν γινόταν αερισμός του χώρου με ανοιχτά παράθυρα, το ποσοστό “καθαρισμού” μειώθηκε (!) από 53% για τα ΡΜ0.25, έως 77% για τα ΡΜ0.3.
Έτσι, βλέπουμε ότι η σωστή τοποθέτηση συστημάτων καθαρισμού αέρα μπορεί να μειώσει τη μεταφορά των αερολυμάτων που συσχετίζονται με τον κορωνοϊό μέχρι 90%. Η συνεχιζόμενη λειτουργία των καθαριστών αέρα, σε συνδυασμό με τον αερισμό του χώρου, συμβάλλει καθοριστικά στη διατήρηση των χαμηλών συγκεντρώσεων των σωματιδίων που έχουμε εξετάσει.
Βιβλιογραφία
1. Sarigiannis, D.A., A. Gotti, and S.P. Karakitsios, Chapter 1 - Indoor Air and Public Health, in Management of Emerging Public Health Issues and Risks, B. Roig, K. Weiss, and V. Thireau, Editors. 2019, Academic Press. p. 3-29.
2. WHO. Novel Coronavirus (2019-nCoV); Situation Report—12. 2020; Available from: https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/situation-reports/20200201-sitrep-12-ncov.pdf?sfvrsn=273c5d35_2.
3. Barouki, R., et al., The COVID-19 pandemic and global environmental change: Emerging research needs. Environ Int, 2021. 146: p. 106272.
4. Guo, Y.R., et al., The origin, transmission and clinical therapies on coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak - an update on the status. Mil Med Res, 2020. 7(1): p. 11.
5. Singhal, T., A Review of Coronavirus Disease-2019 (COVID-19). Indian journal of pediatrics, 2020. 87(4): p. 281-286.
6. Chagla, Z., et al., Re: It Is Time to Address Airborne Transmission of COVID-19. Clinical Infectious Diseases, 2020.
7. Wu, X., et al., Exposure to air pollution and COVID-19 mortality in the United States: A nationwide cross-sectional study. medRxiv : the preprint server for health sciences, 2020: p. 2020.04.05.20054502.
8. Setti, L., et al., Airborne Transmission Route of COVID-19: Why 2 Meters/6 Feet of Inter-Personal Distance Could Not Be Enough. International journal of environmental research and public health, 2020. 17(8): p. 2932.
9. Ritchie, H. and M. Roser, Causes of Death. 2020.
10. Administration, U.S.D.o.L.O.S.a.H. Dentistry Workers and Employers. 2020; Available from: https://www.osha.gov/SLTC/covi...
11. Leggat, P.A. and U. Kedjarune, Bacterial aerosols in the dental clinic: a review. Int Dent J, 2001. 51(1): p. 39-44.
12. Graetz, C., et al., Spatter contamination in dental practices--how can it be prevented? Revista medico-chirurgicala a Societatii de Medici si Naturalisti din Iasi, 2014. 118 4: p. 1122-34.
13. Miller, R.L., Characteristics of Blood-Containing Aerosols Generated by Common Powered Dental Instruments. American Industrial Hygiene Association Journal, 1995. 56(7): p. 670-676.
14. Timmerman, M.F., et al., Atmospheric contamination during ultrasonic scaling. J Clin Periodontol, 2004. 31(6): p. 458-62.
15. Jimson, S., et al., Evaluation of Airborne Bacterial Contamination During Procedures in Oral Surgery Clinic. Biomedical and Pharmacology Journal, 2015. 8: p. 669-675.
16. Dawson, M., et al., Microbiological assessment of aerosol generated during debond of fixed orthodontic appliances. Am J Orthod Dentofacial Orthop, 2016. 150(5): p. 831-838.
17. Schmalz, G., et al., Scientific update on nanoparticles in dentistry. Int Dent J, 2018. 68(5): p. 299-305.
18. Sawhney, A., et al., Aerosols how dangerous they are in clinical practice. Journal of clinical and diagnostic research : JCDR, 2015. 9(4): p. ZC52-ZC57.
19. Tang, J.W., et al., Factors involved in the aerosol transmission of infection and control of ventilation in healthcare premises. J Hosp Infect, 2006. 64(2): p. 100-14.
20. Masters, P.S., The molecular biology of coronaviruses. Advances in virus research, 2006. 66: p. 193-292.
21. Cole, E.C. and C.E. Cook, Characterization of infectious aerosols in health care facilities: an aid to effective engineering controls and preventive strategies. Am J Infect Control, 1998. 26(4): p. 453-64.
22. Chen, C., et al., The effectiveness of an air cleaner in controlling droplet/aerosol particle dispersion emitted from a patient's mouth in the indoor environment of dental clinics. Journal of the Royal Society, Interface, 2010. 7(48): p. 1105-1118.
23. Liu, Y., et al., Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals. Nature, 2020. 582(7813): p. 557-560.
24. Zhao, B., N. An, and C. Chen, Using an air purifier as a supplementary protective measure in dental clinics during the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic. Infection Control & Hospital Epidemiology, 2020: p. 1-2.
25. Nulty, A., et al., A clinical study measuring dental aerosols with and without a high-volume extraction device. British Dental Journal, 2020.
26. Thomas, R.J., Particle size and pathogenicity in the respiratory tract. Virulence, 2013. 4(8): p. 847-858.
27. Guo, Z.D., et al., Aerosol and Surface Distribution of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 in Hospital Wards, Wuhan, China, 2020. Emerg Infect Dis, 2020. 26(7): p. 1583-1591.
28. Su, W., et al., The short-term effects of air pollutants on influenza-like illness in Jinan, China. BMC Public Health, 2019. 19(1): p. 1319.
29. Nulty, A., et al., A clinical study measuring dental aerosols with and without a high-volume extraction device. BrDent J, 2020: p. 1-8.
