[论文解读] The Impact of Vocalization Loudness on COVID-19 Transmission in Indoor Spaces

Santiago Barreda, Sima Asadi+4 more|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 2020

Infection Control and Ventilation参考文献 33被引用 7

一句话总结

本研究模拟了室内空间中SARS-CoV-2的气溶胶传播，表明将说话音量降低6 dB，可如将通风速率加倍一般有效降低气溶胶传播风险。研究结果支持在高风险室内环境中设立‘安静区域’，以减轻COVID-19及其他呼吸道疾病的传播。

ABSTRACT

There have been several documented outbreaks of COVID-19 associated with vocalization, either by speech or by singing, in indoor confined spaces. Here, we model the risk of in-room airborne disease transmission via expiratory particle emission versus the average loudness of vocalization and for variable room ventilation rates. The model indicates that a 6-decibel reduction in average vocalization intensity yields a reduction in aerosol transmission probability equivalent to doubling the room ventilation rate. The results suggest that public health authorities should consider implementing "quiet zones" in high-risk indoor environments, such as hospital waiting rooms or dining facilities, to mitigate transmission of COVID-19 and other airborne respiratory diseases.

研究动机与目标

• 量化说话音量与室内环境中气溶胶传播风险之间的关系。
• 评估不同通风速率与说话强度的相互作用对疾病传播的影响。
• 评估降低说话音量作为非通风干预措施的潜在公共卫生影响。
• 提出可操作的策略，例如在高风险室内环境中设立‘安静区域’，以减少空气传播疾病传播。
• 提供一个将声强与呼吸道病原体传播动力学相联系的定量框架。

提出的方法

• 基于说话或歌唱时呼气颗粒排放，开发了空气传播的数学模型。
• 引入了平均说话音量（以分贝为单位）和房间通风速率（每小时换气次数）的变量。
• 利用气溶胶浓度动态模型估算封闭空间内随时间推移的感染概率。
• 使用现有说话时颗粒排放速率的数据对模型进行校准。
• 比较音量降低与通风量等效增加对风险降低的影响，以确定相对风险降低程度。
• 将模型应用于医院、餐厅和礼堂等实际室内环境，评估其实际意义。

实验结果

研究问题

• RQ1 说话音量在多大程度上影响室内空气中传染性气溶胶的浓度？
• RQ2 降低说话音量与增加通风在传播风险上的相对影响是什么？
• RQ3 在封闭空间中，降低说话强度在多大程度上可减少SARS-CoV-2的传播概率？
• RQ4 与标准通风改善相比，降低音量在减轻空气传播传播方面的有效性如何？
• RQ5 在高风险室内环境中实施‘安静区域’的实际影响是什么？

主要发现

• 平均说话音量降低6分贝，可使气溶胶传播风险降低的幅度，与将房间通风速率加倍相当。
• 模型显示，大声说话显著增加了室内空气中传染性气溶胶的浓度，尤其是在通风不良的房间中。
• 即使适度降低说话音量，也能在通风受限时产生显著的风险缓解效果。
• 研究结果表明，控制说话强度是一种可行且低成本的通风补充措施，有助于减少空气传播风险。
• 该模型支持在医院和餐厅等高风险室内环境实施‘安静区域’的可行性与有效性。
• 说话音量与传播风险之间的关系是非线性的，音量越高，气溶胶累积量呈不成比例的显著增加。