Kontekst badania
Pandemia COVID-19 unaoczniła kluczowe znaczenie kontroli transmisji bioaerozoli w szpitalach. Dotychczas większość badań koncentrowała się na salach operacyjnych, izolatkach czy tymczasowych szpitalach, podczas gdy korytarze poczekalni – miejsca o dużym natężeniu ruchu i kontakcie pacjentów – pozostają słabo rozpoznane. Brak szczegółowych analiz przepływu powietrza i dyspersji bioaerozoli w takich przestrzeniach stanowi istotną lukę badawczą.
Cele i hipotezy
Celem było zbadanie mechanizmów rozprzestrzeniania się bioaerozoli w korytarzu poczekalni szpitala oraz określenie skuteczności wybranych strategii kontrolnych. Postawiono hipotezę, że kierunkowy przepływ powietrza i różnice ciśnień mają decydujący wpływ na akumulację bioaerozoli i ryzyko ekspozycji pacjentów. Założono także, że zwiększanie wydajności wyciągu powietrza będzie skuteczniejszą metodą niż jedynie podnoszenie krotności wymian powietrza (ACH).
Metody badawcze
Badania prowadzono w nowym szpitalu w Guangzhou. Wykorzystano eksperyment uwalniania bakterii Serratia marcescens jako markera aerozoli, pomiary stężeń bioaerozoli oraz numeryczne symulacje CFD (model RNG k-ε, DPM dla cząstek 0,4 µm). Zastosowano identyfikację wirów metodą Ω-vortex, analizę wieku powietrza oraz zmodyfikowany model Wellsa-Rileya do oceny ryzyka infekcji w strefach oddechowych pacjentów (1,12 m i 1,5 m nad podłogą). Porównano różne scenariusze (zamknięty korytarz, otwarte wejście, otwarte wejście i drzwi do gabinetów) oraz strategie kontroli (podnoszenie ACH, zwiększanie podciśnienia na wywiewach).
Rezultaty badań i ich interpretacja
Przepływ powietrza z wejścia znacząco redukował powstawanie wirów i lokalne akumulacje bioaerozoli, ale otwieranie drzwi gabinetów zakłócało ten efekt, zwiększając depozycję aerozoli. Wzrost ACH zmniejszał średnie stężenie aerozoli, ale zwiększał depozycję na powierzchniach, co mogło podnosić ryzyko wtórnej ekspozycji. Podnoszenie podciśnienia na wyciągach (do −3 Pa) było skuteczniejsze – redukcja stężenia średnio o 35,7% i spadek depozycji o 9,3%. Strefy wysokiego ryzyka infekcji lokalizowały się przede wszystkim przy wysokości ust i nosa pacjentów oraz w końcowych częściach korytarza. Analiza potwierdziła, że optymalna kontrola wymaga integracji przepływu kierunkowego i lokalnych środków (np. dodatkowych wyciągów, oczyszczaczy powietrza).
Wnioski
Najbardziej efektywną strategią ograniczania transmisji bioaerozoli w korytarzach poczekalni jest zwiększanie różnicy ciśnień na wyciągach, a nie tylko podnoszenie ACH. Konieczne jest uwzględnienie specyfiki geometrii korytarzy i wpływu otwieranych drzwi, które mogą tworzyć strefy akumulacji. Wyniki mają znaczenie nie tylko dla szpitali, ale także dla innych długich i wąskich przestrzeni publicznych.
Ograniczenia zakresu badawczego
Badanie dotyczyło jednego korytarza w jednym szpitalu, co ogranicza uogólnienie wyników. Symulacje uwzględniały uproszczone warunki przepływu i stały model źródła aerozoli. Nie analizowano efektów ruchu pacjentów ani interakcji wielu źródeł emisji. Nie przeprowadzono pełnej oceny kosztów i wykonalności wdrożenia strategii kontrolnych w praktyce.
Artykuł opublikowano w Journal of Hazardous Materials.