Corona Virus - Risicoanalyse
Invloed temperatuur en luchtvochtigheid
De kans op infectie in verschillende situaties is afhankelijk van de temperatuur, luchtvochtigheid en mate waarin aerosols worden verplaatst. Dat verklaart waarom er in de slachterijen veel besmettingen voorkomen, en waarom een sauna geen groot risico vormt, terwijl thuis zitten met de airco aan wel een hogere kans op besmetting heeft.
Introductie
Inmiddels weten we hoe het virus zich kan verspreiden en welke maatregelen de verspreiding kunnen beperken en wat de standaardadviezen zijn. Hierin is gebleken dat ventilatie een zeer grote rol kan spelen in zowel de verspreiding als ook in het remmen van het virus. Maar hoe zit het met de veiligheid in bijv. een sauna?
Dose-Response Model
Om te kunnen bepalen of een infectierisico hoog of laag is, gebruiken wetenschappers z.g. Dose-Response modellen. Deze zeggen in principe:
Infectierisico = (virusconcentratie) x (verblijftijd)
Uiteraard is het wetenschappelijk niet zo eenvoudig: Een wetenschappelijke vorm die regelmatig wordt gebruikt om bijv. influenzarisico te beschrijven is het Wells-Riley model.
Pr (infectie) = C/S = 1 – e(-Iqpt/Q)
Hieruit blijkt hoofdzakelijk dat de effectieve concentratie de balans is tussen het aantal virusdeeltjes (q)x(p) (emissie) en de ventilatie die het aantal virusdeeltjes probeert weg te werken.
Echter, in elk wetenschappelijk stuk is de (q) het moeilijkst te achterhalen, omdat niet bekend is hoeveel virusdeeltjes per ademhaling tijdens praten, hoesten of niezen geëmitteerd worden en het ook niet echt bekend is hoeveel virusdeeltjes er nodig zijn om iemand daadwerkelijk te infecteren. Uit de eerste studies (Miller et Al, Booannana et Al) is ondertussen wel gebleken dat er ongeveer 970 q/h nodig is voor een effectieve besmetting.
Afhankelijk van de activiteit (rust: 2q/h, rustig zingen 65 q/h tot dansend zingen 408q/h) emitteert de bron meer of minder. Het slachtoffer zal afhankelijk van zijn activiteit ook meer of minder ademhalen (rust 0,49 m3/h, dansend 3,3 m3/h) – dus de activiteit bepaalt in een zeer grote mate de relatie emissie- immissie.
Deze modellen gaan echter uit van een redelijke 1 op 1 transmissie van de virusload, maar dit is in de praktijk helaas niet altijd het geval.
Transmissie
De transmissie van het virus speelt dus een wezenlijke rol in het bepalen van het infectierisico: hiervoor gelden ook weer enkele bepalende factoren:
- Wat zijn de fysieke omstandigheden van het virusdeeltje: droplet of aerosol? Een droplet bevat in de regel meer virusdeeltjes, dus zijn er minder nodig om geïnfecteerd te raken dan in het geval van een aerosol.
- Hoe stabiel is het virus in de gegeven (fysieke) omstandigheden?
- Is er ook een actieve drijvende kracht (bijv. een ventilatiesysteem / ventilator) die een aerosol zou kunnen meedrijven (“met de wind mee”)?
Kortom, er moet wel bekend zijn welke omstandigheden er gelden. In de praktijk is namelijk gebleken dat zowel de temperatuur (°C) en de luchtvochtigheid (RH%) een grote rol spelen in de stabiliteit van het virus en ook of we te maken hebben met droplets of aerosols.
We analyseren 3 (hoofd) situaties die er zouden kunnen zijn:
| Koud (<10°C) & droog (<40%) (wintersport) | Koud (<10°C) & nat (>85%) (vleesverwerker) | Warm (>25°C) & nat (>75%) (tropen) |
|---|---|---|
| Droplet droogt uit en wordt aerosol. Aerosol is vluchtig en gaat makkelijk “met de wind mee”. Omdat het koud en droog is, is de luchtdichtheid zeer laag (“dunne lucht”). | Droplet droogt niet. Droplet is relatief zwaar en wil naar de grond zakken. De luchtdichtheid is zeer hoog omdat door de kou en hoge vochtigheid “dikke lucht" ontstaat. | Droplet droogt niet uit en zal proberen richting de grond te vallen. De luchtdichtheid is zeer hoog (“zeer dikke lucht”). |
| Makkelijke transmissie door vluchtige en dunne lucht, echter ook geen zware virus load omdat het om aerosols gaat. | Omdat de droplet niet echt snel naar de grond kan zakken wegens de “dikke lucht”, zal deze lang in de lucht hangen (als aersol). | De droplet kan redelijk lang in de lucht blijven hangen omdat de “zeer dikke lucht” de droplet niet makkelijk laat zakken. |
| Zeer makkelijk om met de “wind mee te gaan”, dus een slechte ventilatie kan de situatie zelfs verergeren. | Indien er een sterke – geforceerde - stroming is, zoals een koelbatterij in een slachthuis, dan zal deze de droplet zeker kunnen meedragen. | Een sterke luchtstroming zou de droplets kunnen transporteren. |
| Hoge natuurlijke transmissie, maar ook lange tijd nodig voor infectie. | Lage natuurlijke transmissie, maar door hoge droplet load, i.c.m. met het geforceerd meedragen, voldoen al paar minuten blootstelling. | Lage natuurlijke transmissie maar door hoge droplet load en lang kunnen hangen, hoog risico in kort tijdsbestek. |
Algemene vaststelling
Hier moet toch een bepaalde logica achter zitten en kan deze logica ons helpen elke situatie in een bepaalde risicocategorie te plaatsen?
Het Mollier-diagram is hier van onschatbare waarde. Het Mollier-diagram wordt ook wel enthalpie-entropiediagram of psychometrisch diagram genoemd.
Het Mollier-diagram geeft de relatie tussen de temperatuur en luchtvochtigheid weer in alle mogelijke toestanden (koud en droog zoals op wintersport, of nat en warm zoals in de tropen).
In deze versie van het Mollier-diagram zijn de gebieden weergegeven waar het virus zich juist zeer stabiel (donkerblauw), stabiel (roze), normaal (geel) en instabiel (groen) gedraagt. Ook kun je een uitspraak doen over waar er wel en geen aerosols zouden kunnen ontstaan (alles links van de 40% RH lijn) en daar waar hoogstwaarschijnlijk de lucht te dik is (rechts van de 65% lijn) dat de droplets die daar ontstaan in de zware lucht blijven hangen.
De voorbeelden A-F zijn in de grafiek geplaatst en komen redelijk overeen met de situatie zoals ondertussen bekend qua risicogebieden.
Middels deze grafiek is ook te verklaren waarom er bijv. in veel zomerse plaatsen uitbraken optreden: de mensen gaan daar immers naar binnen en doen de airco aan. De airconditioning doet 2 dingen:
- het stabiliseert het virus doordat het de lucht kouder en droger maakt en
- het zorgt voor actieve luchtbewegingen zodat de gevormde aerosols kunnen worden meegedragen.
Je ziet in deze grafiek duidelijk dat een airco het risico vergroot omdat het virus een stabielere omstandigheden en betere transmissie biedt.
Een praktijkvoorbeeld voor een risico-analyse
Laten we als extreem voorbeeld een saunabezoek analyseren. De temperatuur is zeer hoog (80-95°C) (valt zelfs buiten deze grafiek) en de luchtvochtigheid is 1-2%. Kortom, ver linksboven in deze grafiek. De grote temperatuurverschillen aan de bodem (80°C) en 2 bankjes hoger (95°C) zorgt wel voor een extreme opwaartse thermiek.
Risico-analyse:
Een uitgeademde droplet wordt weliswaar zeer snel een aerosol, maar door de thermiek zal deze ook zeer snel opwaarts opstijgen en hoogstwaarschijnlijk als uitgedroogde zoutkristal tegen het plafond slaan. Door de hoge temperaturen zal het virus ook binnen enkele seconden dan wel minuten vernietigd worden.
Tijdens een “Aufguss” wordt er water (dat zelf geen virus bevat) op een hete steen gegoten, waardoor er zeer sterk aerosols ontstaan die weliswaar de luchtvochtigheid naar 10% zouden kunnen brengen, maar de positie in het Mollier diagram verandert daar niet echt wezenlijk, dus ook het virusbesmettingsrisico t.o.v. geen Aufguss ook niet. Zelfs het gebruikelijke wapperen met de handdoek vormt niet echt een risico, omdat de aerosols zelf van origine geen virus bevatten en de aerosol van een eventueel besmette persoon zal zich ook door de nog steeds zeer lage luchtvochtigheid niet zo heel snel met deze aerosols mengen.
Kortom, het moet echt wel met heel veel pech lopen wil je een infectie oplopen in een sauna “Aufguss”. En gezien de positie van een sauna in het Mollier-diagram, is het daar zeker veiliger dan in een kantoor met airconditioning of in het openbaar vervoer.
