Ventilez, il faut ventiler !

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  • Ventilez, il faut ventiler !

    Il semble désormais clairement établis que le [1] covid-19 se transmet en grande partie par les aérosols. Il s’agit de minuscules gouttelettes que nous émettons systématiquement quand nous respirons et parlons. Ce faisant, nous émettons également des grosses gouttelettes (qui elles sont de taille supérieure à environ 2 microns) ou des postillons (parfois visibles à l’œil nu), qui vont retomber plus ou moins rapidement au sol au bout de quelques minutes. Les aérosols sont des gouttelettes invisibles dont la taille fait typiquement moins de un micron. Elles ne tombent pas et reste en suspension dans l’air. Un peu comme la fumée de cigarette, elles, vont diffuser dans l’air d’une pièce pour finir par envahir le moindre recoin.

    La simulation ci-dessous permet de se rendre compte que ces #microgouttelettes peuvent remplir une pièce un quart d’heure :

    https://www.youtube.com/watch?v=umdtXGeVzwk&feature=emb_logo

    Porter un masque permet de limiter (mais pas de stopper), l’émission de #gouttelettes comme en témoigne cette vidéo d’une expérience réalisée avec différents types de masques (en tissu simple ou double couche, ou chirurgical), selon que l’on parle ou que l’on éternue :

    https://www.youtube.com/watch?v=UNCNM7AZPFg&feature=emb_logo

    Au passage, contrairement à ce que je m’imaginais, la quantité de microgouttelettes émises en respirant est plus importante (d’un facteur environ trois) que celle émise en parlant normalement et similaire à celle émise en chantant. D’où l’importance de bien positionner le masque et de couvrir aussi le nez !

    La part de contamination due aux aérosols n’est pas connue avec certitude dans le cas du covid-19, mais elle pourrait l’un des vecteurs les plus important de dissémination de la maladie, plus en tout cas que les fameuses « fomites » qui sont les surfaces contaminées.

    Il devient alors possible d’appréhender la question des contaminations sous un angle rationnel. En effet, on peut mesurer simplement l’efficacité de la ventilation d’une pièce en mesurant le taux de dioxyde de carbone (CO2) qu’elle contient. En respirant nous rejetons du CO2 dans l’atmosphère [2]. Une pièce fermée, habitée par des personnes, voit ainsi la quantité de CO2 qu’elle contient augmenter. En ventilant la pièce, c’est-à-dire en renouvelant son air régulièrement avec de l’air extérieur, on dilue ainsi les microgouttelettes et donc on réduit la probabilité d’être infecté, si toutefois une personne infectée est présente dans la salle. Mais on diminue également la quantité de CO2 expirée, qui va tendre vers la valeur extérieure [3]. On ne sait pas mesurer la quantité de virus SARS-CoV-2 présente dans l’air d’une pièce, en revanche on sait mesurer la quantité de dioxyde de carbone. On peut ainsi utiliser ce gaz comme traceur de la ventilation, ce qui permet de vérifier quantitativement la qualité de l’air d’une pièce. On ne sait pas non plus à partir de quel seuil (quelle quantité de CO2 présente dans la pièce) le risque (ou la probabilité) d’être contaminé augmente significativement. Néanmoins, on peut extrapoler à partir des connaissances que l’on a pour d’autres maladies à transmission similaire, par aérosols, comme la tuberculose, ainsi un seuil inférieur à 1000 ppm de CO2 peut être recommandé en guise de principe de précaution. Et peut-être même moins : viser 650 ppm serait plus raisonnable en ne dépassant pas 850 ppm.

    Une collègue m’ayant prêté un détecteur de CO2, j’ai pu faire quelques mesures dans différentes salles où j’ai eu cours. Avant…

    Dans une salle de travaux dirigés de 30 places, avec porte et fenêtre, voici ce que j’ai obtenu avec 14 à 15 personnes à l’intérieur pendant 1 à 2 h. Les deux courbes ont été obtenues à une semaine d’intervalle : peut-être que la ventilation mécanique n’était pas identique dans les deux cas ce qui pourrait expliquer les différences d’augmentation du taux de CO2 quand les ouvertures sont fermées. Dans les deux cas, l’ouverture de la porte donnant sur un palier et un couloir a permis de baisser le taux de CO2 jusqu’à des valeurs plus raisonnables en termes de ventilation. Cela montre d’une part que la ventilation mécanique seule ne permet pas d’atteindre un seuil raisonnable ; d’autre part que la simple ouverture de la porte permet d’atteindre un tel seuil.

    Dans un amphithéâtre de 238 places, en gradins, avec environ 80 à 85 étudiants, les mesures faites pendant 2 h donnent les courbes suivantes. La courbe rouge a été obtenue lors d’une seule séance, les courbes bleue et verte en deux séances (à deux jours d’intervalle), une semaine plus tard. L’amphithéâtre n’a pas de fenêtre, et les portes d’entrées ne peuvent être maintenues ouvertes (il y a un sas, et aucun moyen de les coincer). Néanmoins, on constate que la ventilation fonctionne correctement avec une occupation au tiers, à peu près, les taux de CO2 enregistrés étant raisonnables.

    Une autre série de mesures a été effectuée dans une salle de formation de la bibliothèque. Salle avec des ordinateurs comptant 30 places et remplie à moitié. Cette salle ne dispose pas de ventilation mécanique. En entrant dans la salle, la porte et les fenêtres étaient grandes ouvertes. Le taux de CO2 mesurée est de 620 ppm. Les ouvertures sont fermées. En à peine 10 min, il atteint 1000 ppm. Porte et fenêtre sont à nouveau ouvertes quelques minutes. Ensuite la porte donnant sur la vaste salle de lecture est laissée ouverte. Malgré cela, le taux de CO2 augmente à nouveau. La vitesse d’augmentation dépend probablement de l’ouverture de la porte entre « entrebâillée » et « grande ouverte » ; l’ouverture des vastes fenêtres de la baie vitrée de la salle de lecture et la porte ouverte a permis de faire baisser le taux de CO2 rapidement. Une fois celles-ci fermée, il se stabilise, à condition de maintenir la porte grande ouverte.

    En conclusions :

    La ventilation mécanique n’est généralement pas suffisante pour atteindre un flux suffisant pour a priori diminuer fortement la probabilité de contamination par le SARS-CoV-2. * En plus de la ventilation mécanique, ouvrir une porte donnant sur un couloir permet d’obtenir un flux généralement suffisant. * Une pièce fermée sans ventilation mécanique doit être ouverte toutes les 10 min pour éviter d’atteindre les seuils préconisés.

    Il vaut donc probablement mieux, cet hiver en particulier, ouvrir la fenêtre quelques minutes toutes les 10-15 minutes pour ventiler [4], quitte à porter un bon pull. De surcroît, même en période « normale », sans covid-19 en guise d’épée de Damoclès, il est bon d’avoir une bonne ventilation dans les pièces intérieures, car les capacités cognitives diminuent significativement quand le taux de CO2 augmente [5]

    http://gblanc.fr/spip.php?article750
    #ventilation #aération #covid-19 #coronavirus

    • Comment sécuriser les universités vis-à-vis de l’épidémie ?

      Comment éviter de nouvelles vagues épidémiques sans restreindre ni les libertés publiques ni l’activité sociale ? Comment faire en sorte que les universités, ainsi que les autres lieux publics, ne participent pas à la circulation du virus ? Nous examinons ici l’état des connaissances sur les voies de contamination pour formuler des préconisations à mettre en œuvre de toute urgence.

      https://www.youtube.com/watch?v=x_HcZyz1pFQ&feature=emb_logo

      Publié le 13 décembre 2020 par Rédaction
      Comment sécuriser les universités vis-à-vis de l’épidémie ?

      Comment éviter de nouvelles vagues épidémiques sans restreindre ni les libertés publiques ni l’activité sociale ? Comment faire en sorte que les universités, ainsi que les autres lieux publics, ne participent pas à la circulation du virus ? Nous examinons ici l’état des connaissances sur les voies de contamination pour formuler des préconisations à mettre en œuvre de toute urgence.

      Le coronavirus se transmet principalement par voie respiratoire, directement ou après dépôt sur les mains. Une personne atteinte du Covid et symptomatique, émet en toussant des gouttelettes de salives entre 50 microns et 1 mm, chargées en virus. Les porteurs symptomatiques ou asymptomatiques émettent aussi des gouttes porteuses de particules virales en parlant ou simplement en respirant. Ces gouttes sont de beaucoup plus petite taille, entre la centaine de nanomètres, ce qui correspond à la taille du virus, et 5 microns. Ces deux types de gouttelettes ont des comportements hydrodynamiques différents. Les grosses gouttelettes produites par la toux retombent sur le sol après un vol de l’ordre du mètre. Lorsqu’on les respire, elles se déposent, du fait de leur inertie, sur les parois des voies respiratoires. Les petites gouttelettes produites par la toux, par la parole, par le chant ou par la respiration ont en revanche une faible inertie et suivent l’écoulement de l’air. En conséquence, elles peuvent rester suspendues en aérosol, entraînées par les mouvements turbulents de l’air. Lorsqu’on les respire, elles pénètrent profondément dans les voies respiratoires. Seules des gouttelettes de petites tailles peuvent ainsi aller jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Une dizaine d’études de cas ont montré des contaminations par voie aérosol. Cela a été confirmé par des études sur des modèles animaux. On estime maintenant que 50% au moins des contaminations sont dues aux porteurs asymptomatiques, ce qui implique des gouttes transportées en aérosol. Du reste, 4 personnes sur 5 se montrent incapables de savoir précisément dans quelles circonstances elles ont été contaminées.

      Pour ouvrir les universités sans en faire des lieux de contamination, la sécurisation doit d’abord porter sur les repas, pendant lesquels on enlève nécessairement le masque et où l’on parle. Les lieux de restauration collective et les cafétérias doivent être fermés temporairement, au profit de prises de repas légers en extérieur, sous des préaux ou sous des toiles tendues. Les toilettes présentent également des risques à limiter, du fait de la présence du virus dans les excréments. Tirer la chasse sans fermer la cuvette produit en effet une aérosolisation intense et c’est l’un des endroits où la contamination par le contact des mains avec le virus, puis avec le visage est le plus fréquent. Beaucoup ont le réflexe d’enlever le masque, comme pour une pause en extérieur. Les toilettes des universités sont généralement mal aérées et peu nettoyées. Il faut y remédier et effectuer un nettoyage plusieurs fois par jour.

      Les personnels et les étudiants doivent être masqués en permanence dans tous les bâtiments des universités. Les masques n’ont pas le même degré de protection vis-à-vis des deux types de gouttelettes. Les plus grosses gouttelettes, émises par la toux, sont arrêtées par tous les types de masque. Au contraire, les petites gouttes peuvent passer entre les fibres d’un masque en suivant les filets d’air. Ainsi, les masques en tissu laissent passer un tiers des gouttes de 1 micron, les masques chirurgicaux 4% et les masques FFP2, médicaux ou non, moins de 2%. Ces chiffres sont ceux de masques bien plaqués au visage. Un masque chirurgical présentant des fuites autour du nez ou sur les joues n’a bien sûr pas cette capacité d’interception, mais se rapproche d’un masque en tissu.

      Les salles de cours et les amphithéâtres posent un problème particulier, puisque la technocratie universitaire nie la possibilité même que le coronavirus puisse s’y transmettre, et de ce fait, n’a déployé aucun moyen permettant de quantifier les taux de transmission. Pour cette raison, mais aussi pour casser les chaînes épidémiques, il est primordial de tester massivement les personnels et les étudiants sur les campus, par des tests individuels ou collectifs. Dans la mesure où personne ne dispose de preuves d’une absence de transmission à l’Université, les raisonnements généraux sur la transmission par aérosol doivent l’emporter : il faut sécuriser les lieux collectifs. Cela commence par l’achat en masse de masques FFP2 non médicaux, à peine plus chers que les masques chirurgicaux, et bien plus protecteurs. Ils sont faciles à recycler et à reconditionner, par différentes méthodes permettant de supprimer le virus. Il faut donc former étudiants et personnels au nettoyage des masques. L’installation de purificateurs rapides à UV-C dans les locaux universitaires pourraient compléter le dispositif.

      Il faut ensuite caractériser le niveau de ventilation de toutes les salles, à partir de mesures du taux de gaz carbonique, en occupation normale. Le CO2, comme les gouttelettes aéroportées, est émis pendant la respiration. On peut donc mesurer le volume d’air expiré par des personnes dans une pièce par l’écart entre le taux de CO2 dans la pièce et le taux usuel de CO2 dans l’atmosphère, 400 ppm. “ppm” signifie partie par million : 400 ppm de CO2 correspondent à une concentration de 400 molécules de CO2 pour un million de molécules d’air. La concentration en CO2 est donc proportionnelle à la concentration en particules virales si un porteur asymptomatique se trouve dans la salle. Or, la probabilité d’être infecté par voie aérosol croît avec la concentration en particules virales et avec la durée d’exposition. Le taux de transmission du virus sera donc d’autant plus faible que le taux de CO2 reste proche de la valeur extérieure. La ventilation, qu’elle soit mécanique, par des VMC, ou naturelle, par des fenêtres, remplace l’air vicié par de l’air frais. L’enregistrement du taux de CO2 pendant les cours permet donc de quantifier le niveau de transmission par voie aérosol. Il doit être généralisé pour avoir en quelques jours, une cartographie complète du niveau de ventilation de toutes les salles.

      Améliorer la ventilation, en réglant les VMC, par l’ouverture de porte, ou par l’ouverture périodique de fenêtres, permet en pratique d’abaisser significativement le taux de CO2 et donc la transmission aéroportée. Ainsi, si un amphithéâtre monte à 1400 ppm de CO2, ce qui est fréquent, et qu’on parvient à l’abaisser à 600 ppm, ce qui est relativement facile, on divise par cinq, au moins, le taux de transmission. Insistons sur le fait que les normes de ventilation ont été édictées dans le code du travail pour éviter d’être incommodés par des odeurs corporelles. Ces normes ne correspondent en aucun cas à l’exigence de réduction de la transmission par voie aérosol.

      Enfin, si la ventilation est déficiente, des purificateurs d’air à filtre Hépa doivent être installés. En substance, il s’agit de faire circuler l’air intérieur au travers de filtres au moyen de petits ventilateurs silencieux. Les filtres Hépa, d’usage courant dans les transports collectifs comme dans le bâtiment, fonctionnent exactement comme un masque. Des modèles peu coûteux à assembler ont été conçus à Yale, à Harvard et par l’institut Max Planck. Les filtres Hepa doivent être entretenus et ne doivent pas rester plusieurs semaines sans être utilisés, faute de quoi ils peuvent avoir des émissions problématiques.

      Les coûts de ces mesures sont modiques : 2 € pour produire les 10 masques FFP2 nécessaires à une personne pour 2 mois, un peu moins de cent euros pour les capteurs enregistreurs de CO2, deux cents euros pour un purificateur d’air et une cinquantaine d’euros pour équiper une place d’un aspirateur viral dans un lieu de restauration collectif. L’Allemagne a débloqué 500 millions d’euros pour améliorer la ventilation des lieux publics. Il est temps que l’Etat investisse, ici aussi, pour notre avenir.

      Bibliographie

      Sécuriser le milieu scolaire :

      Risk Reduction Strategies for Reopening Schools (Harvard)
      Healthy Buildings (Harvard)
      Qualité de l’air dans les écoles en France
      The Swiss Cheese Model of Pandemic Defense

      Transmission en aérosol :

      Airborne transmission of SARS-CoV-2 (Science)
      Mounting evidence suggests coronavirus is airborne — but health advice has not caught up (Nature)
      The risk of infection is in the air (Technische Universität Berlin)
      It Is Time to Address Airborne Transmission of Coronavirus Disease 2019 (Clinical Infectious Diseases)
      Reducing transmission of SARS-CoV-2
      COVID-19 Is Transmitted Through Aerosols. We Have Enough Evidence, Now It Is Time to Act
      Un salón, un bar y una clase : así contagia el coronavirus en el aire
      Coronavirus spreads through the air as aerosol, 230 scientists write in open letter to World Health Organization

      Etude de cas :
      Transmission of SARS-CoV-2 by inhalation of respiratory aerosol in the Skagit Valley Chorale superspreading event. (Indoor air)
      Aerosol and surface contamination of SARS-CoV-2 observed in quarantine and isolation care (Scientific reports)
      COVID-19 Outbreak Associated with Air Conditioning in Restaurant, Guangzhou, China, 2020
      Mechanistic Transmission Modeling of COVID-19 on the Diamond Princess Cruise Ship Demonstrates the Importance of Aerosol Transmission
      Large SARS-CoV-2 Outbreak Caused by Asymptomatic Traveler, China
      Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals
      Community Outbreak Investigation of SARS-CoV-2 Transmission Among Bus Riders in Eastern China
      Community and Close Contact Exposures Associated with COVID-19 Among Symptomatic Adults ≥18 Years in 11 Outpatient Health Care Facilities
      Superspreading Event of SARS-CoV-2 Infection at a Bar, Ho Chi Minh City, Vietnam
      Coronavirus Disease Outbreak in Call Center, South Korea

      Distribution de tailles de gouttes :

      Modality of human expired aerosol size distributions

      Aerosol persistence in relation to possible transmission of SARS-CoV-2

      Particle sizes of infectious aerosols : implications for infection control (The Lancet).
      The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission
      Estimation of airborne viral emission : Quanta emission rate of SARS-CoV-2 for infection risk assessment

      Infection par des particules virales aéroportées :
      The Infectious Nature of Patient-Generated SARS-CoV-2 Aerosol
      Viable SARS-CoV-2 in the air of a hospital room with COVID-19 patients

      Coronavirus Disease 2019 Patients in Earlier Stages Exhaled Millions of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Per Hour

      Fraction de contamination asymptomatique :

      Transmission heterogeneities, kinetics, and controllability of SARS-CoV-2

      Calculer le risque d’infection :

      Covid-19 – Calculating aerosol infection risk yourself

      Model Calculations of Aerosol Transmission and Infection Risk of COVID-19 in Indoor Environments

      Hydrodynamique des aérosols :

      Towards improved social distancing guidelines : Space and time dependence of virus transmission from speech-driven aerosol transport between two individuals

      Short-range airborne route dominates exposure of respiratory infection during close contact

      Etudes sur modèle animal :
      SARS-CoV-2 is transmitted via contact and via the air between ferrets.

      Pathogenesis and transmission of SARS-CoV-2 in golden hamsters
      Defining the sizes of airborne particles that mediate influenza transmission in ferrets.

      Purificateurs d’air en KIT :

      Harvard — Portable Air Cleaners (Harvard)
      Yale — Low cost DIY air purifiers (Yale)
      https://mpic.de/4802097/mpic_doku_lueftung__english_25112020.pdf

      Toilettes :

      Le coronavirus SARS-CoV-2 peut-il s’attraper en allant aux toilettes ?

      Masques :

      Recyclage des masques FFP2 : Stanford publie des éléments de décision

      Le bon port du masque, garant de son efficacité
      Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks

      Contamination dans les universités états-uniennes :

      Tracking the Coronavirus at U.S. Colleges and Universities

      Utilisation des UVC pour dénaturer le virus et tuer les bactéries :

      Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses. (Scientific report)
      UV air cleaners and upper-room air ultraviolet germicidal irradiation for controlling airborne bacteria and fungal spores (J. Occup. Environ. Hyg.)

      Ventiler :

      Effect of ventilation improvement during a tuberculosis outbreak in underventilated university buildings
      Note d’alerte du conseil scientifique COVID-19 (22 septembre 2020)
      Effects of ventilation on the indoor spread of COVID-19 (Journal of fluid mechanics)
      How to use ventilation and air filtration to prevent the spread of coronavirus indoors. (The conversation)
      How can airborne transmission of COVID-19 indoors be minimised ? (Environment International)
      Back to Normal : An Old Physics Route to Reduce SARS-CoV-2 Transmission in Indoor Spaces (ACS Nano)
      Préconisations pour améliorer la ventilation de bâtiments existants (air.h)
      Ventilation (CDC)

      Superspreading et transmission en aérosol :

      Superspreading events suggest aerosol transmission of SARS-CoV-2 by accumulation in enclosed spaces

      https://pds.hypotheses.org/2865

    • Mechanistic transmission modeling of COVID-19 on the #Diamond_Princess cruise ship demonstrates the importance of aerosol transmission

      We find that airborne transmission likely accounted for >50% of disease transmission on the Diamond Princess cruise ship, which includes inhalation of aerosols during close contact as well as longer range. These findings underscore the importance of implementing public health measures that target the control of inhalation of aerosols in addition to ongoing measures targeting control of large-droplet and fomite transmission, not only aboard cruise ships but in other indoor environments as well. Guidance from health organizations should include a greater emphasis on controls for reducing spread by airborne transmission. Last, although our work is based on a cruise ship outbreak of COVID-19, the model approach can be applied to other indoor environments and other infectious diseases.

      https://www.pnas.org/content/118/8/e2015482118