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病毒大流行时代,该如何重新设计交通工具?

时间:2020-03-19 02:56:26 来源:网络 作者:匿名 阅读:92次

标签: 原标题:病毒大流行时代,该如何重新设计交通工具?[图片来源:Nerthuz/iStock图片库;TetianaLazunova/iStock图片库]上周,世界卫生组织正式将新型冠状病毒宣布为全球性流行

原标题:病毒大流行时代,该如何重新设计交通工具?

[图片来源:Nerthuz/iStock图片库;Tetiana Lazunova/iStock图片库]

上周,世界卫生组织正式将新型冠状病毒宣布为全球性流行病(globalpandemic)。美国政府出台禁令限制欧洲各国旅客进入美国国境,丹麦、波兰、西班牙等国也陆续封闭关境以控制疫情的进一步蔓延。这对出行相关的行业(旅游、交通、汽车等)无疑带来了珍珠港袭击般的重击。很无奈,人类的“全球流动”四处受限,而病毒的“周游列国”却悠哉悠哉。

新冠病毒从不同的角度和方向对全人类发起挑战和教训——也许在事态平静后的很长一段时间内,家庭依然会重视“战略物资”(口罩、草纸、洗手液...)的储备,人们对密集场所和共同交通的防备也不会松懈。最深刻的教训之一,是病毒的全球蔓延,充分暴露了现有出行方式的缺陷。

但解决办法还是有的,也是时候对现有的交通方式从根本上进行一轮改造。

普渡大学机械工程系教授陈清焰指出,经空气传播的病原体常常被忽视。“我认为,应该彻底改造[通风系统],包括飞机、邮轮、公共汽车,甚至地铁。”陈教授是室内环境的权威专家之一,主要研究机舱和邮轮等密闭空间内的空气流动方式。面对未来不可避免的全球性流行病,他希望重新设计交通系统,以保障更清洁的空气和更安全的出行。 

在解释其危险性时,陈教授做了一个简单的类比。“我手里拿着一杯水,喝了一口。你会喝吗?你肯定不喝。但在一个房间里,我呼出空气。我说的是同一个房间里,你能屏住呼吸吗?不可能。”

因为目前的通风系统设计是尽可能地混合空气,所以,你吸进了每个人呼出的空气。

对此,陈教授进行了极为细致的研究,比如开发咳嗽的数学模型。随着新冠病毒的蔓延,他为多家机构提供了相关咨询,包括BBC和嘉年华邮轮公司(Carnival Corporation)——该公司旗下的钻石公主号由于隔离措施不到位,导致700人感染,8人死亡。

陈教授想要传播的一个核心信息点是:如果通风系统无法正确地吸走并过滤掉病原体,导致被其他人吸入,那么传染病就会蔓延开。为了适应大流行病的时代,现在已经到了要重新设计交通工具的阶段了。

共享空气是弊端

专家们一致认为,新冠病毒主要是通过接触病人、接触病人接触过的物品或病人向空气中咳出的小颗粒传播的。这些类型的病毒活力达不到完全经空气传播的病原体的分类标准,比如炭疽菌孢子,感染一片云团就足以放倒整座城市。

但陈教授提醒说,他研究过流感病毒的传播,这种活力上的区别在小范围空间内并不重要。在拥挤的旅行环境中,你很容易就吸入病毒。

比如,当你处在一个小空间内,你打个喷嚏喷出的东西和真正经空气传播(并可能在空气中飞行一英里以上)的病原体,在这二者之间划分界线是没有意义的。(为了得出这一结论,陈教授甚至把芥末放在测试对象的鼻子前面,迫使他们打喷嚏。)“由于重力作用,许多较大的液滴会落到地面上,但我们发现,20微米或更小的颗粒可能会在空中停留很长、很长时间。”

正如陈教授所说,无论是飞机、建筑还是邮轮,保障公共卫生的核心方法都是一致的:尽可能频繁地循环空气,为人们提供新鲜和过滤过的空气。一般来说,在飞机上,空气每6分钟循环一次;在建筑物和轮船上,空气每10次循环一次。但具体的空气循环措施仍然存在重大区别,对于病毒防控来说,细节决定成败。

在飞机上,乘客每秒钟获取10升空气。飞机通过墙壁上的地板通风口将空气吸入,所有通风口通向同一个核心系统,在这里,空气将被过滤,旧的空气被释放,通过天花板喷出,同时吸入50%的室外新鲜空气。所以,不管什么时候,你呼吸的空气中大约都有一半是旧的。

邮轮和建筑一样,每秒大约输送30升的空气。其中大约10升是新鲜空气,另外20升或更多的空气将被循环利用。轮船把住客房间的空气吸到走廊里,然后进行过滤。也就是说,在公共空间里行走时,你会吸入来自周围每个房间的大量旧空气。

更换邮轮上的空气过滤器

此前,美国疾控中心警告人们不要搭乘长途飞机和邮轮出行。不过,飞机在过滤空气方面表现较好,因为它们使用高效微粒过滤器,能够捕捉0.3微米或更大的病毒,比例达到99%甚至更高。除此之外,航空公司也希望采取更多措施,净化空气。比如美联航告诉《快公司》的是,它将使用静电雾化器,在主要枢纽的航班间隙向空气中喷射蒸发消毒剂,以进一步净化空气。

然而,船舶和建筑物通常使用较低等级的过滤器,有利于减轻暖通空调系统的负担,但只能捕获20%到40%的病毒。

“所以,我认为,当钻石公主号被隔离时,他们的工作做得很糟糕。”陈教授说,“他们不让人下船。”在得知船上有一名冠状病毒携带者后,嘉年华没能对船只进行消毒。接着,这艘船在日本横滨停靠了两周,他们也没有把乘客送上岸,送往更大的隔离区,而是把大多数人关在各自的房间里。感染者将病毒排入船上的共享空气中,这些空气可能直接从他们的房门吸出,几分钟后就进入其他人的房间。

当陈教授与钻石公主号的所有者嘉年华集团交谈时,他给出了一条建议:升级所有船舶,使用高效微粒空气过滤器,关于这点,他早在2016年一篇相关主题的论文中就谈到过了。他承认,他们确实需要对暖通空调系统进行改造,施加更大的风力,使空气通过更厚的过滤器,但基于暖通空调系统在船上的位置集中,他认为这是完全可行的,甚至,用他的话说,“容易”办到。

飞机和游轮还有另一种选择,那就是彻底改变空气的循环方式,而这也不是很难做到。2018年,陈教授的团队模拟了波音737的内部结构,采用了一种新颖的空气循环设计。在传统的集中式模式中,我们不断地吸入周围几排乘客呼出的空气(最终吸入整个飞机的空气),而他发明了一种系统,可以让你在一个隐形气泡中呼吸自己的空气。

在这个系统中,每个座位配有一台私人高效过滤器,持续吐出空气。与你的身体接触变暖时,空气自然上升。然后,它会被吸进你头顶的天花板,大部分被排出。这个系统将在很大程度上减少再循环的病原体,而且除了飞机,它还适用于任何有固定座位的地方,比如公共汽车,甚至是电影院。他表示:“如果有厂商愿意做,几周内它就能变成产品。”

至于邮轮,陈教授的团队在另一篇研究论文中提出了一个非常相似但规模更大的设计方案。他建议,空气应该通过地板周围,甚至通过地板本身的通风系统进入房间。空气接触到人,会自然升温,上升到天花板被排出。他指出,“你吸入的污浊空气来自 [头顶上方]”,而不是轮船的中央通道。

在对暖通空调系统进行这样的改造后,陈教授提醒说,邮轮可能会因此感觉更热。凉爽的空气总是在你的脚边,而你的头顶会经历一种微气候,这种微气候从本质上来讲会更温暖,更闷热。但陈教授一直在追踪一种类似的空气循环方法,尤其针对欧洲各地的建筑物。他相信这种方法应用于船舶的前景很广阔。现在改造邮轮,阻止冠状病毒危机,怕是亡羊补牢,为时已晚,但我们完全可以改进未来安全出行的最佳做法。

陈教授警告说:“这种传染病每隔几年就会出现。2004年非典爆发时,我开始做研究。另一次是2009年来自墨西哥的流感,导致全球15万人死亡。今天,我们又面对冠状病毒。每隔几年,这种东西就会卷土重来。”

(编辑:区嘉盛)

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