Как низкая влажность может быть благом для вирусов — исследование

Новое исследование Стэнфордского университета (Stanford University) дополняет доказательства того, что сезонность респираторных заболеваний, таких как COVID-19 или грипп, может быть связана с уровнем влажности в помещении. Работа, которая показала, что вентиляция уменьшает присутствие встречающихся в природе дезинфицирующих соединений в микрокаплях воздуха, может добавить еще одно измерение к подходам общественного здравоохранения к сезонным вирусам.

В ответ на угрозу COVID-19 и других вирусных респираторных инфекций, передающихся воздушно-капельным путем, эксперты рекомендовали усилить вентиляцию в больницах, домах престарелых, школах и других общественных зданиях.

Однако новое исследование Стэнфордского университета предполагает, что избыточная вентиляция может снизить относительную влажность таким образом, что это может противодействовать мерам общественного здравоохранения, направленным на борьбу с вирусными инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем. Эта работа может помочь объяснить, почему во многих регионах мира больше людей заболевают вирусами, передающимися воздушно-капельным путем, зимой, когда системы отопления высушивают воздух в помещениях.

«Эксперты уже давно рекомендуют относительную влажность в помещении от 40% до 60%, и теперь это исследование указывает на значительное преимущество: влажность в этом диапазоне естественным образом создает противовирусные соединения в микрокапельках воздуха», — сказал Ричард Заре (Richard Zare), профессор химии в Стэнфордской школе гуманитарных наук (Stanford School of Humanities and Sciences).

Заре является старшим автором научной статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. «Это может привести к контролю относительной влажности в помещении, что радикально изменит методы борьбы с вирусными инфекциями, передающимися воздушно-капельным путем», — добавил Заре.

Предыдущие исследования, проведенные Заре, показали, что перекись водорода, обычное дезинфицирующее средство, может самопроизвольно образовываться в микрокапельках воды. Теперь ученые обнаружили, что с увеличением влажности в воздухе увеличивается и концентрация перекиси водорода и других природных дезинфицирующих средств.

Это новое открытие предполагает, что вентиляция, направленная на предотвращение распространения заболеваний, которые имеют тенденцию к высушиванию воздуха, может быть контрпродуктивной и раскрывает возможный механизм увеличения числа случаев передачи вирусов воздушно-капельным путем в зимние месяцы, когда отопление и вентиляция используются чаще. Исследование также подчеркивает возможное положительное влияние повышенной влажности на снижение распространения вирусов, передающихся воздушно-капельным путем.

Плавающие дезинфицирующие средства

Респираторные заболевания передаются через зараженные капли воды, выдыхаемые при кашле, чихании или даже разговоре. Но микрокапли воды могут быть способны убивать вирусы в выдыхаемых каплях благодаря обилию активных форм кислорода, таких как перекись водорода, на их поверхности.

Чтобы лучше понять этот потенциал, исследователи изучили микрокапли воды диаметром около 11 микрон в среде с контролируемой влажностью. Используя ядерный магнитный резонанс и другие методы анализа, они измерили концентрацию перекиси водорода при различных температурах, уровнях влажности, размерах капель и атмосфере.

Результаты работы показали, что при увеличении влажности с 15% до 50% концентрация перекиси водорода увеличивалась в 3,5 раза. С 50% до 95% концентрация выровнялась. Таким образом, по мере увеличения влажности увеличивается концентрация активных форм кислорода и их способность дезинфицировать.

«Когда у вас низкая относительная влажность, происходят две вещи. Во-первых, вы не образуете эти активные формы кислорода в такой степени, как при более высокой относительной влажности», — сказал Заре. «Во-вторых, капля испаряется гораздо быстрее, и вирус вполне доволен тем, что находится в сухом состоянии и плывет. Он становится очень легким и не падает на землю в течение длительного времени».

Заре уже работает над дальнейшими исследованиями, чтобы лучше понять, как химически активные вещества, такие как перекись водорода, могут снизить распространенность вирусов в воздухе. Однако текущие результаты показывают, что влажность может быть важным фактором в борьбе с распространением вирусов, передающихся воздушно-капельным путем. Однако на данный момент влажность не учитывается в планах или рекомендациях по борьбе с болезнями.

Проветривать или не проветривать

Центры по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention) рекомендуют вентилировать внутренние помещения настолько, чтобы обеспечить пять «замен воздуха» в час. Здесь одна полная замена воздуха определяется как вытеснение всего воздуха в данном пространстве или циркулирование эквивалентного количества воздуха.

После своего последнего исследования Заре предостерегает от сосредоточения внимания только на вентиляции.

«Я не против проветривания, — сказал Заре, — но делать это пять раз в час, особенно зимой, когда включено отопление, означает, что вы сушите воздух и снижаете относительную влажность. Мы показали, что низкая относительная влажность делает вирусы и капли гораздо более жизнеспособными, и они выживают намного дольше».

Зимой, когда включается отопление или когда помещение чрезмерно проветривается, Заре предлагает в дополнение к вентиляции помещения использовать увлажнитель воздуха для поддержания уровня влажности от 40% до 60%.

Заглядывая в будущее, Заре сотрудничает с Болей Ченом (Bolei Chen) из Университета Цзянхань (JiangHan University), чтобы проверить влияние относительной влажности и температуры на жизнеспособность вируса SARS-CoV-2 в каплях воды.

Литература:
Zare, Richard N., Dependence on relative humidity in the formation of reactive oxygen species in water droplets, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2315940121. doi.org/10.1073/pnas.2315940121