За і Проти: Ультрафіолетове опромінення верхньої частини приміщень

Прийняттю наказу МОЗ України № 882 від 6 травня 2021р. передувала широка рекламна компанія за підтримки різних функціонерів з біля медичних кіл. Всю свою енергію вони спрямували на доказ того, що є безсумнівним – користь від використання ультрафіолетової технології опромінення верхньої частині приміщень.  Ультрафіолетове бактерицидне опромінення ( GUV ) верхньої частини приміщень для знезараження повітря використовується вже більше 70 років і має доказову ефективність для профілактики туберкульозу. На сам перед ВООЗ рекомендує цю технологію після позитивних випробувань у Південній Африці і Перу, де кліматичні умови, стан медичних установ  і економічні чинники не дозволяють масштабне впровадження  систем приточно-витяжної вентиляції для знезараження і очищення повітря. На цей досвід звертає увагу і наш МОЗ, який вважає технологію, яка розроблена  1946 р. [1],  інноваційною і посилається на рекомендації Центру Громадського Здоров'я МОЗ України, CDC, ВООЗ.  Якщо до ЦГЗ питань немає, то позиція ВООЗ [2] та CDC[3] не така вже і однозначна.

В рекомендаціях ВООЗ по подоланню туберкульозу вказується, що GUV верхньої частини приміщень підходять для всіх установ з високим ризиком передачі туберкульозу. Але їх ефективність значно зменшується в міру зростання вологості вище 50-60%.  Крім того в цьому документі вказано, що не представляється можливим використання в побутових умовах пристроїв GUV верхньої частини приміщень.  Позиція CDC ще більш однозначна -  GUV верхньої частини приміщень рекомендується в приміщеннях з недостатньою або відсутньою механічною системою  приточно-витяжної вентиляції або в приміщеннях де не можливо забезпечити належну природну вентиляцію протягом року. Для підвищення ефективності рекомендується вертикальне перемішання повітря за допомогою вентиляторів низької швидкості. Також вказується, що якщо система вентиляції забезпечує ефективну роботу фільтрації або забезпечує надходження зовнішнього повітря зверху, що забезпечує видалення більшості повітряно -крапельних частинок вірусу, GUV верхньої частини приміщень не принесе  додаткової користі.

Не визиває сумніву що дана технологія корисна для боротьби з розповсюдженням туберкульозу, але що до її масового впровадження всюди для боротьби з розповсюдженням  коронавірусу і інших хвороб, що передаються по повітрю, існують сумніви. Тимчасові методичні рекомендації з профілактики, діагностування і лікування нової коронавірусної інфекції ( COVID-19) вказують на   перевагу ефективної механічної вентиляції або максимального постійного провітрювання порівняно с закритими джерелами УФО і рециркуляторами. 

Розберемося з особливостями цієї технології.  GUV верхньої частини приміщень заснована на припущенні, що існує  добре перемішування повітря між верхньою та нижньою частинами кімнати. Природні конвекційні потоки повітря, що створюються теплом тіла, вентиляцією та рухом людей, зазвичай забезпечують швидкість обміну повітря між верхньою і нижньою частинами кімнати, яка може перевищувати показники обміну повітря в кімнаті, досягнутої за рахунок системи механічної вентиляції. Невеликі температурні перепади між верхньою та нижньою частинами кімнати також ефективні для поліпшення і змішування повітря (малюнок 1). Вважається, що необхідна для деконтамінації повітря доза опромінення досягається в верхній частині приміщення, а в подальшому за рахунок перемішання повітря нижніх шарів помешкання стає безпечним.  Але, як показано в багатьох останніх дослідженнях 2020-2021 р., розповсюдження коронавірусу здійснюється зовсім іншим шляхом.

Зображення 1. Модель роботи GUV верхньої частини приміщень [4]

Так 15 грудня 2020 року в журналі Physics of Fluids[5] була опублікована робота вчених Академії наук Китаю, які досліджували, як поширюється вірусний аерозоль від інфікованої людини, яка рухається в закритих приміщеннях, до того, хто йде слідом. Цей об'єкт дослідження обрано не випадково, адже саме через краплі, які залишаються в повітрі у вигляді аерозолю, передача COVID-19 можлива в найбільшій мірі. Змоделювавши переміщення людини, яка кашляє по вузькому коридорові, вчені довели, що ризик передачі в таких умовах значно збільшується. Справа в тому, що краплі, що виділяються з органів дихання при кашлі формують позаду і навколо інфікованої людини так званий «міхур рециркуляції». Це схоже на той слід, що залишається за людиною, яка йде в воді. Хмара вірусних крапель осаджується протягом двох секунд після кашлю на рівні талії дорослої людини. Особливо небезпечна така ситуація для дітей, адже на цьому рівні локалізуються дихальні шляхи дитини, що значно збільшує шанси її зараження.

Зображення 2. Розподіл частинок у закритому просторі

У вузьких коридорах хмара вірусів поводиться інакше - відділяється від свого розповсюджувача і може переміщатися далеко за ним. В цьому якраз і корінь проблеми.  До цього часу SARS-CoV-2 спостерігався в аерозольних частинках у діапазоні розмірів, включаючи 0,25-0,5 мкм [6], що вимагало високоефективних методів фільтрації для зменшення потенціалу передачі патогенів. При цьому чим більше відстань до хворої людини, тим менше шансів інфікуватися, що традиційно пояснюється обмеженими можливостями крапель, які не здатні переміщатися на великі відстані і осідають на поверхнях в радіусі до 1,5 м від хворого. Проте, така ж картина може спостерігатися і в разі перенесення вірусів аерозолями, адже інфікований повітря з відстанню розчиняється з чистими повітряними масами і кількість вірусів в ньому значно зменшується. Як можна бачити на малюнку 3,  віруси розміщуються на рівні талії людини і осідають на предмети. Тим самим твердження про їх переніс до верхніх шарів повітря кімнати є невірним. Натомість, згідно досліджень  [7] , на сьогоднішній день існують переконливі докази активного поширення SARS-CoV-2 повітряно-аерозольним шляхом.

Зображення 3. Концентрація SARS-CoV-2 в просторі [6]

Всі інші відомі шляхи передачі вірусу теж вносять свій внесок в поширення інфекції, проте, домінуючим є саме повітряно-аерозольний шлях. Такий повністю зміщує пріоритети в питаннях профілактики захворювання. Якщо вірус переважно поширюється з великими краплями респіраторних виділень, які швидко осідають на поверхнях, основними профілактичними заходами в цьому випадку є очищення та дезінфікування поверхонь, створення фізичних бар'єрів для передачі інфекції і пр. Але якщо вірус переважно передається з аерозолями, то заразитися можна шляхом їх вдихання на значно більшій відстані. Для зниження поширення вірусу повітряно-аерозольним шляхом потрібно впровадження заходів щодо запобігання вдихання інфекційних аерозолів. Такі заходи включають вентиляцію і фільтрацію повітря. При цьому провідну роль в боротьбі з поширенням SARS-CoV-2 відіграє вентиляція.  Саме тому використання розрекламованих  GUV верхньої частини приміщень є недоцільним.

В наступних випусках ми зробимо технічний аналіз вад технології GUV верхньої частини приміщень та надрукуємо порівняльний аналіз досліджень бактерицидної ефективності одного з нав’язуваних приладів з дійсно сучасним ультрафіолетовим бактерицидним світлодіодним монохромним світильником нашого виробництва.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

[1] Luckiesh, M. (1946) Applications of Germicidal, Erythemal andInfrared Energy. D Van Nordstrand Company, New York.

[2] WHO guidelines on tuberculosis infection prevention and control, 2019 update. ISBN 978-92-4-155051-2 © World Health Organization 2019 https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/311259/9789241550512-eng.pdf

[3] Upper-Room Ultraviolet Germicidal Irradiation (UVGI). https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/community/ventilation/uvgi.html

[4] https://www.esmagazine.com/articles/101628-germicidal-uvs-disinfecting-role-in-the-covid-19-pandemic

[5] Effects of space sizes on the dispersion of cough-generated droplets from a walking person/ Cite as: Phys. Fluids 32, 121705 (2020); doi: 10.1063/5.0034874

[6] 2019 Novel Coronavirus (COVID-19) Pandemic: Built Environment Considerations To Reduce Transmission/ Applied and Environmental Science March/April 2020  Volume 5  Issue 2  e00245-20https://doi.org/10.1128/mSystems.00245-20

[7] Ten scientific reasons in support of airborne transmission of SARS-CoV-2: https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(21)00869-2/fulltext