Spring naar content

Vraag neerslaan aerosolen in kou

Kort antwoord

Koude lucht kan weinig vocht vasthouden waardoor waterdamp snel neerslaat. Dit betekent echter niet dat aerosolen ook sneller neerslaan en, als ze virussen bevatten, minder mensen besmetten. Sterker nog, het tegenovergestelde lijkt aannemelijker.

Hoewel de lucht op ijsbanen vaak vochtig voelt, is de hoeveelheid waterdamp in de lucht vaak laag. Dit heeft te maken met een verschil in absolute en relatieve luchtvochtigheid. Doordat koude lucht maar weinig vocht vast kan houden is de lucht snel verzadigd. De verzadiging wordt weergegeven in de relatieve luchtvochtigheid. Wanneer de lucht verzadigd is dan voel je dit en zie je dit door de neergeslagen waterdamp. De daadwerkelijke hoeveelheid waterdamp per kubieke meter, de absolute luchtvochtigheid, is echter laag in een koude omgeving.

Bij virussen die lijken op het huidige coronavirus zorgt deze lage absolute luchtvochtigheid ervoor dat de virussen juist beter overleven en meer mensen besmetten. Dit zou voor het huidige coronavirus ook kunnen gelden, aangezien dit virus een vetlaagje bevat dat het in droge omstandigheden mogelijk beschermt. Hoewel nog niet bekend is in welke mate aerosolen bijdragen aan de verspreiding van het coronavirus, lijkt de koude omgeving geen reden om op ijsbanen soepelere coronamaatregelen te hanteren.

Uitgebreid antwoord

In de praktijk valt op dat het ijs van ijsbanen in gebieden met een lage luchtvochtigheid langer goed blijft dan in gebieden met een hoge luchtvochtigheid. Bij een hoge luchtvochtigheid slaat waterdamp snel neer, wat de kwaliteit van het ijs vermindert. In Nederland is de lucht op de ijsbanen erg vochtig. Om te voorkomen dat de waterdamp snel neerslaat en er zeer frequent gedweild moet worden, wordt de lucht daarom actief droger gemaakt. Zo blijft het ijs langer goed.

Aangezien waterdamp sneller neerslaat op een koude ijsbaan, ontstond de vraag of dit ook voor aerosolen zou gelden. Dit zou namelijk wellicht kunnen betekenen dat er voor schaatsers soepelere regels gehanteerd kunnen worden dan voor andere sporters. Helaas blijkt in de praktijk dat het neerslaan van waterdamp waarschijnlijk niet zorgt voor minder virus in de lucht. Sterker nog, de koude lucht zorgt mogelijk juist voor een grotere verspreiding van het coronavirus. Belangrijk hierin is het onderscheid tussen absolute en relatieve luchtvochtigheid.

Absolute en relatieve luchtvochtigheid

De absolute luchtvochtigheid is simpelweg hoeveel gram waterdamp er per kubieke meter in de lucht aanwezig is. Wanneer we spreken over luchtvochtigheid dan hebben we het echter vaak over de relatieve luchtvochtigheid. Dit is de hoeveelheid waterdamp die in de lucht aanwezig is als percentage van de totale hoeveelheid waterdamp die zich in de lucht zou kunnen bevinden. In andere woorden; hoe verzadigd de lucht is. Deze relatieve luchtvochtigheid hangt samen met de temperatuur. Koude lucht kan namelijk minder vocht vasthouden dan warme lucht [4]. Dit is de reden dat vocht sneller neerslaat in koude omstandigheden, zoals in de winter of op een ijsbaan. Doordat koude lucht weinig vocht vast kan houden is de relatieve luchtvochtigheid in deze omstandigheden vaak hoog, maar de absolute luchtvochtigheid juist laag.

Luchtvochtigheid en virussen

Dat vocht sneller neerslaat op ijsbanen betekent helaas niet dat het coronavirus ook sneller uit de lucht is. Sterker nog, het zou wel eens kunnen betekenen dat het virus zich gemakkelijker kan verspreiden. Dit gebeurt namelijk ook bij andere virussen, zoals het griepvirus. Bij het griepvirus zien we dat een lagere luchtvochtigheid er juist voor zorgt dat het virus beter overleeft en meer mensen besmet [4]. Deze relatie is met name sterk voor de absolute luchtvochtigheid [4,9]. Ook voor andere coronavirussen dan het huidige SARS-CoV-2 coronavirus geldt; middels de zogeheten aerosolen, overleeft het virus langer in droge lucht [5].

Hoe het komt dat bepaalde virussen langer overleven wanneer er minder waterdamp in de lucht aanwezig is, is nog niet geheel duidelijk. Het zou kunnen komen door de samenstelling van het virus. Wat blijkt namelijk: sommige virussen overleven goed in droge omstandigheden, maar andere juist in vochtige omstandigheden. Dit lijkt te liggen aan de aanwezigheid van een beschermend vetlaagje. Virussen die een beschermend vetlaagje bevatten, zoals het griepvirus en coronavirussen, lijken beter te overleven in droge omstandigheden. Virussen zonder zo’n beschermend vetlaagje overleven juist beter in vochtige omstandigheden [5]. Waterdamp lijkt de structuur van het vetlaagje van griep- en coronavirussen echter te veranderen, waardoor het laagje in een vochtige omgeving niet meer beschermt [7].

Sars-CoV-2 en luchtvochtigheid

Uitgebreid onderzoek naar het gedrag van het huidige SARS-CoV-2 coronavirus bij verschillende luchtvochtigheden ontbreekt en de resultaten zijn niet altijd eenduidig [1,2,3,6,8,11,14]. Gezien de aanwezigheid van het vetlaagje en wat we zien bij andere coronavirussen, lijkt het echter heel goed mogelijk dat een koude omgeving met een lagere absolute luchtvochtigheid juist zorgt voor een gemakkelijkere verspreiding van aerosolen. Een slag om de arm is hierin zeker op zijn plaats. De samenhang tussen temperatuur, luchtvochtigheid, en de eigenschappen van virussen en aerosolen is namelijk complex, en voor elk virus anders [13]. Daarnaast is van het huidige SARS-CoV-2 coronavirus wel bekend dat dit zich in aerosolen in de lucht bevindt [12], maar nog niet in hoeverre deze aerosolen bijdragen aan de besmetting van andere mensen. Op dit moment is er echter geen reden om aan te nemen dat er op een ijsbaan minder kans is op besmetting. Temeer omdat niet alleen een lage luchtvochtigheid, maar ook koude omstandigheden virussen goed doen. Vetlaagje of niet. Virusdeeltjes aanwezig in aerosolen blijven in een koude omgeving namelijk langer besmettelijk [5].

Op de ijsbaan

Er is op basis van deze informatie dus geen reden om de corona-maatregelen op ijsbanen te versoepelen. De absolute luchtvochtigheid op een ijsbaan is laag door de kou en wordt nog lager door de toegepaste methoden voor behoud van ijskwaliteit. Het is aannemelijker dat deze koude en droge omstandigheden de verspreiding van de aerosolen met het coronavirus juist vergroten, dan dat ze de verspreiding tegengaan. Overigens wordt hierbij een eventuele ventilerende werking van het luchtbehandelingssysteem niet meegenomen. Een goede ventilatie kan ervoor zorgen dat aerosolen aanzienlijk sneller uit een ruimte verdwijnen [10].

Bronnen

  1. Liu J, Zhou J, Yao J, et al. (2020) Impact of meteorological factors on the COVID-19 transmission: A multi-city study in China. Sci. Total Environ., doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138513.
  2. Luo W, Majumder MS, Liu D, Poirier C, Mandl KD, Lipsitch M, Santillana M (2020). The role of absolute humidity on transmission rates of the COVID-19 outbreak. MedRxiv, epub ahead of print, doi: 10.1101/2020.02.12.20022467
  3. Ma Y, Zhao Y, Liu J, et al. (2020) Effects of temperature variation and humidity on the death of COVID-19 in Wuhan, China. Sci. Total Environ., doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138226.
  4. Metz JA, Finn A (2015). Influenza and humidity – Why a bit more damp may be good for you! Journal of Infection, 71, S54–S58.
  5. Morawska L. Droplet fate in indoor environments, or can we prevent the spread of infection? (2006) Indoor Air, 16:335‐347.
  6. Oliveiros B, Caramelo L, Ferreira NC, Caramelo F (2020). Role of temperature and humidity in the modulation of the doubling time of COVID-19 cases. MedRxiv, epub ahead of print, doi: 10.1101/2020.03.05.20031872
  7. Peci A, Winter AL, Li Y, et al. (2019). Effects of absolute humidity, relative humidity, temperature, and wind speed on influenza activity in Toronto, Ontario, Canada. Appl Environ Microbiol. 2019;85:e02426-18.
  8. Qi H, Xiao S, Shi R, et al. (2020) COVID-19 transmission in Mainland China is associated with temperature and humidity: a time-series analysis. Sci. Total Environ., doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138778.
  9. Shaman J, Kohn M (2009). Absolute humidity modulates influenza survival, transmission, and seasonality. Proc. Natl. Acad. Sci., 106:3243‐3248.
  10. Somsen GA, van Rijn C, Kooij S, Bem RA, Bonn D (2020). Small droplet aerosols in poorly ventilated spaces and SARS-CoV-2 transmission. Lancet Respir. Med., doi:10.1016/S2213-2600(20)30245-9.
  11. Tosepu R, Gunawan J, Effendy DS, et al (2020). Correlation between weather and Covid-19 pandemic in Jakarta, Indonesia. Sci. Total Environ., doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138436.
  12. van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, Holbrook MG, Gamble A, Williamson BN, Tamin A, Harcourt JL, Thornburg NJ, Gerber SI, Lloyd-Smith JO, de Wit E, Munster VJ (2020). Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. N Engl. J. Med., 382:1564-1567.
  13. Wolkoff P. Indoor air humidity, air quality, and health – An overview (2018). Int. J. Hyg. Environ. Health., 221:376‐390.
  14. Wu Y, Jing W, Liu J, et al. (2020). Effects of temperature and humidity on the daily new cases and new deaths of COVID-19 in 166 countries. Sci. Total Environ., doi:10.1016/j.scitotenv.2020.139051.