COVID-19分层防控显著降低风险

采用分级控制框架可通过确定最佳做法和共享室内空气质量标准，降低COVID-19传播风险。在美国能源部的资助下，位于佛罗里达州那不勒斯的丹尼尔·佩恩联合公司与布鲁克海文国家实验室共同研究了这一想法。

丹尼尔·佩恩联合公司总裁托尼·罗德里格斯说:“虽然口罩和保持距离是减少病毒传播的重要因素，但我们的研究结果同样强调了更新和升级通风、过滤和清除系统的必要性。”“室内共享空气的质量受到这些途径的影响。理想的方法是物理消除危险。效果最差的是使用个人防护装备。”

该研究调查了Covid-19控制措施的实施情况和有效性，包括口罩、通风和保持物理距离。虽然任何个体控制的效果被证明有很大的差异，但研究发现，与近距离、不戴口罩的谈话相比，佩戴通用口罩与保持1米或以上的距离相结合，可使中位暴露减少99%以上，并在加强通风设置的情况下进一步减少。

该报告的主要调查人员是布鲁克海文的罗伯特·麦格劳博士和设施超市总裁杰森·法雷尔博士。

McGraw博士领导着布鲁克海文环境与气候科学系的气溶胶化学和微物理小组，并且是在DOE和NASA资助下开发的用于大气气溶胶和气候模型的高效积分方法的发起人。

Facilitiesmart是一家专注于指导、组织和协调有效的空间和设施的人力配置的咨询公司。

控制的背景故事

虽然人们普遍认为COVID-19的传播主要通过空气传播，但缺乏关于如何在封闭空间建立有效的控制系统以减少传播的指导。

美国职业安全与健康协会(OSHA)将控制定义为使用工程方法来降低密闭空间内的危险水平。控制层次结构是一个框架，通过它可以检查控制系统。

正确实施COVID-19空气传播的通用控制措施，可减少易感人群吸入的空气中携带病毒颗粒的数量。然而，它们的工作效果取决于固有的可变因素和缺乏约束的因素。例如，虽然口罩的有效性是已知的，但降低感染风险还取决于病毒脱落、呼气喷射的特征、室内条件(如空气交换率和相对湿度)以及免疫反应。

除了审查选定的研究，该报告还融合了工程控制和社会学行为方面的专业知识(Daniel Penn和factiesmart)与大气气溶胶化学和微物理过程和运输方面的专业知识(Brookhaven)。丹尼尔·佩恩联合公司是唯一一家获得美国能源部拨款进行这项研究审查的私营企业。

控制科学

该报告以OSHA的控制层次结构为视角，阐明了当前对控制实施和有效性的理解。“一套有科学依据的参数将有助于‘塑造’物理设施，以帮助弥补大流行暴露出的主要脆弱性——共享室内空气。到目前为止，室内空气空间的管理主要集中在热舒适和能源效率上。大多数人都没有意识到，在共享室内空间的个人之间传播病原体，就像共享食物或水一样。”法雷尔说。

作为一种呼吸道病毒，当携带病毒的颗粒被个人吸入时，就会发生COVID-19感染。这限制了高接触表面消毒、避免身体接触和洗手等控制措施的有效性。

确实会增加工人脆弱性的危险工作特性包括暴露于受感染的气溶胶;缺乏有效的个人防护装备;长时间近场暴露;以及人口密集、封闭或通风不良的空间。

控件层次结构是任意控制方法所期望效果的图形显示，在图形的顶部具有更强的保护作用。每个类别的大小都是减少受伤或疾病风险的力量和潜在能力的直观表现。

法雷尔说:“OSHA制定了控制等级，以提供指导，以最有效的方式减轻工作场所危险的风险，并提供一个镜头，通过这个镜头，一个组织的安全实践可能得到评估。”

不幸的是，一个风险是雇主可能会在工人安全问题上走捷径。

“该模型在应用时，可以代表普通公民在参与共享社会空间时的脆弱性。它可以让员工在受标准安全参数规范的环境中保持类似的心态。”

口罩可以减少呼入周围空气中的含病毒颗粒，并从吸入的空气中过滤这些颗粒。然而，不同类型、不同材料、不同贴合度的过滤效率差异很大，除非完全控制口罩的使用，否则很难预测空间的安全性。

适当的距离可以减轻受感染者近场呼气喷射所带来的风险，但对控制远场感染几乎没有作用。有效的分层控制系统需要结合多种方法的混合方法。

以QuaRAD作为控制模型

测量控制效果的不确定性可以通过模拟情景集合来建模。然而，适合模拟室内呼吸颗粒演变的模型通常计算成本高昂，限制了它们表示不确定性的能力。使用基于呼吸气溶胶和液滴正交模型(QuaRAD)的模拟克服了这一挑战。

QuaRAD将矩量正交法(QMOM)应用于气溶胶动力学模拟。QuaRAD是近几十年来先进的统计方法所取得的巨大进步的一部分，这些方法可以量化分层控制的有效性。

“该方法用几个积分点取代了完整的粒子分布函数。McGraw说:“对于空气传播病毒的近场增强模拟，3个点被发现太少，6个点具有收敛性，这与涉及数千个粒子的蒙特卡洛模拟相验证。”

QuaRAD采用QMOM方法来模拟从受感染的人体内排出的携带病毒的颗粒的进化。模拟了1万个具有代表性的情景，以量化COVID-19初次感染的风险。

“在合理的计算机时间内，我们对数以千计的真实场景进行了采样、模拟和分析，这些场景代表了各种各样的室内空气条件和一般人群的生理特性。模拟通过跟踪排出颗粒的大小分布及其在蒸发、运输和去除过程中的演变，量化了面部覆盖物、通风和距离的个人和综合有效性。”McGraw说。

事实上，模拟有助于改进对多个变量和特定参数的影响的理解。

详细的结果

与不戴口罩的近距离交谈相比，普遍佩戴口罩并保持1米或以上的距离可使暴露中位数减少99%以上，如果同时加强通风，还可进一步减少暴露中位数(图3)。这表明分层控制有效减少了空气中病原体的传播，对遏制未来新型病毒的爆发至关重要。

在SARS-CoV-19大流行的流行病学难题中，个体对感染的反应存在惊人的异质性，传播率也存在大幅波动。先前接触和接种疫苗状态的免疫反应的异质性大大放大了这些波动。目前使用的大多数剂量反应函数都止于感染概率的确定，就像这里使用QuaRAD所做的那样。

这种方法忽略了个体免疫反应的异质性、宿主患病的可能性以及宿主感染其他宿主的倾向。粒子种群平衡模型，如气溶胶科学中使用的模型，应该易于修改，以考虑病毒粒子增殖和免疫反应异质性之间的竞争

这项研究的参与者认为，开发一个基于科学的系统来量化特定室内环境的大流行相关安全性，并在窗户、门或网站上显示相应的评级，将为雇主和雇员建立信心。

法雷尔说:“关注室内共享空气的质量，在我们试图恢复正常状态时，有很大的潜力降低脆弱性，增强信心。”

原始内容可以在设备工程．

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。