ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ
https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.303
EDN: NMDMSC
Аннотация
В работе обсуждается динамика аэрозолей в приложении к распространению воздушно-капельных вирусных инфекций в условиях, когда следует учитывать взаимное движение исследуемых объектов. Данная особенность наиболее сильно должна проявляться в городских условиях, где разнообразные транспортные потоки являются неотъемлемой частью среды обитания современного человека. Рассматривается движение отдельных частиц в двухмерной геометрии под действием силы тяжести и трения, а также внешнего электростатического поля. В рамках развиваемой модели исследуется влияние начальных условий, обусловленных физиологическими процессами дыхания, и состоянием окружающей среды на динамику распространения выдыхаемых аэрозолей. Произведена оценка расстояний, на которые могут распространиться аэрозольные частицы в зависимости от размеров и начальных скоростей частиц. Показано, что более крупные частицы распространяются на большие расстояния, тогда как более мелкие частицы «вморожены» в окружающую среду и могут распространяться только с потоками воздуха. В приложении к передаче вирусных инфекций это означает совершенно разные виды транспортировки вирусов в зависимости от размеров и вида дисперсной фазы. Полученные результаты были применены к анализу особенностей распространения вирусов в условиях метрополитена.
Об авторах
А. Р. Каримов
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Россия
Россия
доктор физико-математических наук, профессор
М. А. Соломатин
Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
Россия
Россия
Список литературы
1. Scharfman B.E., Techet A.H., Bush J.W.M., Bourouiba L. Visualization of sneeze ejecta: steps of fluid fragmentation leading to respiratory droplets // Experiments in Fluids, 2016. V. 57. P. 24.
2. Alsved M., Bourouiba L., Duchaine C., et al. Natural sources and experimental generation of bioaerosols: Challenges and perspectives // Aerosol Science and Technology, 2019. V. 54. Pp. 547–571.
3. Grinshpun S.A., Clark J.M. Measurement and characterization of bioaerosols // Journal of Aerosol Science, 2005. V. 36. P. 553.
4. Kondratyev K.Y., Ivlev L.S., Krapivin V.F., Varotsos C.A. Atmospheric Aerosol Properties: Formation, Processes and Impacts. Berlin: Springer-Verlag, 2006. 572 p.
5. Пискунов В.Н. Динамика аэрозолей. М.: Физматлит, 2010. 293 с.
6. Ivlev L.S. Atmospheric aerosols. Aerosols – Science and Technology / I. Agranovski ed. Wienheim: Wiley – VCH, 2010. 345 p.
7. Филдс Б.Н., Найп Д.М., Мэрфи Ф.А., Харрисон С. Вирусология. М.: Мир, 1989. Т. 3. 492 с.
8. Huang S. COVID-19. Why we should all wear masks-There is new scientific rationale. [Электронный ресурс]. URL: https://medium.com/@Cancerwarrior/ covid-19-why-we-should-all-wear-masks-there-is-new-scientific-rationale-280e08ceee71 (дата обращения 10.11.2023)
9. Брусина Е.Б., Чезганова Е.А., Дроздова О.М. Аэрогенный механизм передачи больничных патогенов // Фундаментальная и клиническая медицина, 2020. Т. 5. С. 97.
10. Bourouiba L. The fluid dynamics of disease transmission // Annual Review of Fluid Mechanics, 2021. V. 53. P. 473.
11. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1955. 351 c.
12. Karimov A.R., Stenflo L., Yu M.Y. Dynamics of charged aerosols relevant to transmission of airborne infections // Physica Scripta, 2022. V. 97. P. 085007.
13. Архипов В.А., Усанина А.С. Движение аэрозольных частиц в потоке. Томск: Издательский Дом ТГУ, 2013. 252 c.
14. Wang Z., Bauch C.T., Bhattacharyya S., d'Onofrio A., et al. Statistical physics of vaccination // Physics Reports, 2016. V. 664. P. 1–113.
15. Malchow H., Petrovskii S.V., Venturino E. Spatiotemporal patterns in ecology and epidemiology: theory, models, and simulation. Chapman @Hall / CRC Press, Boca Ration, 2007. 464 p.
16. Братусь А.С., Новожилов А.С., Платонов А.П. Динамические системы и модели биологии. М.: Физматлит, 2010. 400 c.
17. Kabanikhin S. I., Krivorotko O. I. Mathematical modeling of the Wuhan COVID-2019 epidemic and inverse problems // Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2020. V. 60. P. 1889–1899.
18. Ghosh K,. Ghosh A.K. Study of COVID-19 epidemiological evolution in India with a multi-wave SIR model // Nonlinear Dynamics, 2022. V. 109. P. 47–55.
19. Leonov A., Nagornov O., Tyuflin S. Modeling of Mechanisms of Wave Formation for COVID-19 Epidemic // Mathematics, 2022. V. 11. № 1. P. 167.
20. Israel H. Atmospheric electricity. Jerusalem: Keter Press, 1973.
21. Смирнов Б. М. Электрический цикл в земной атмосфере // Успехи физических наук, 2014. Т. 184(11). С. 1153–1176.
22. Williams E. The global electrical circuit: A review // Atmospheric Research, 2009. V. 91. Pp. 140–152.
23. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 721 c.
24. Mahmoud S., Hosni M., Jones B., Shugart J.M., Hosni M.H., Mead K.R., et al. Transport and containment of infectious disease expelled by coughing in an aircraft cabin // ASHRAE Transactions, 2020. V. 126. P. 375.
25. Grippi M.A., Elias Jack A., Fishman Jay A., et. al. Fishman's Pulmonary Diseases and Disorders. New York: McGraw-Hill Education, 2015.
26. Clausen T.M., Sandoval D.R., Spliid C.B., Pihl J., Perret H.R., Painter C.D., et. al. SARS-CoV-2 infection depends on cellular heparan sulfate and ACE2 // Cell, 2020. V. 183(4). Pp. 1043–1057.
27. Каплуненко В.Г., Косинов Н.В., Скальный А.В. Уязвимые электрически заряженные места SARS-CoV-2; электрическая модель вируса и роль микроэлементов в его инактивации // Микроэлементы в медицине, 2021. Т. 22. № 1. С. 3–20.
28. Климанов И.А., Соодаева С.К. Механизмы формирования конденсата выдыхаемого воздуха и маркеры оксидативного стресса при патологиях респираторного тракта // Пульмонология, 2009. № 2. С. 113–119.
29. Stadnytskyi V., Bax C.E., Bax A., Anfinrud P. The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission // Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020. V. 117(22). P. 11875–11877.
Рецензия
Для цитирования:
Каримов А.Р., Соломатин М.А. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЯХ. Вестник НИЯУ МИФИ. 2024;13(1):30-39. https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.303. EDN: NMDMSC
For citation:
Karimov A.R., Solomatin M.A. PECULIARITIES OF DISTRIBUTION AEROSOL PARTICLES IN ANTHROPOGENIC CONDITIONS. Vestnik natsional'nogo issledovatel'skogo yadernogo universiteta "MIFI". 2024;13(1):30-39. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/vestnik.2024.303. EDN: NMDMSC
Просмотров:
142
Послать статью по эл. почте 