COVID-19封锁措施正在放宽。外出有多安全?

Giulio Giovannini, 12, together with his mother Gloria, a backpack and a tablet, leaves the house to travel from his family cottage in the Tuscan countryside, where he has no internet signal, to the top of a hill where he is able to access the Internet to participate in online lessons while schools remain closed due to the spread of coronavirus disease (COVID-19), in Scansano, Italy, April 15, 2020. REUTERS/Jennifer Lorenzini - RC205G9FAPHB
Citizens are weighing up the risks of venturing out as countries ease lockdowns.Image: REUTERS/Jennifer Lorenzini
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  • 保持社交距离并消毒双手,确实能降低冠状病毒传播风险。

  • 佩戴口罩并保持六英尺(两米)距离,能带来很大不同。

  • 大型超市的风险约为本地街角小店的100倍。

随着世界各国开始放宽COVID-19封锁措施,一位数学家建立了一系列模型,用来权衡散步、购物和社交的风险。

埃琳娜·波洛佐娃曾在麻省理工学院兼职三年,担任网络流行病学研究助理。她写道:“所以我们被隔离了。我们在保持社交距离、避开人群,并尽可能与他人保持六英尺距离。但这仍然留下了许多疑问!”

她列出了以下问题:

  • 如果人行道只有四英尺宽,我该怎么办——要不要#居家抗疫拯救生命?

  • “聚会的风险程度”如何随“聚会时长”变化?

  • 去Costco(大型仓储式商店)与去街角小店相比,风险有多大?

  • 如果我们戴上口罩,情况会有什么变化?

她是一位数学家,与另外九个人一起隔离在一所社区住宅里。她说,这类迫切的问题在家中聚会时不断出现。于是她建立了一个基于物理学的活动风险模型,并将这些问题输入模型。

这不是公共卫生建议,而是一位数学家对外出风险的看法。波洛佐娃本人写道:“所有模型都是错的,但有些有用。我认为这个模型有用,但请记住,我只花了一周时间制作它。具体百分比肯定不准确。我分享它,是因为我认为它揭示的总体方向趋势信息——例如区分1%的风险和10%的风险——总比完全没有信息好。”

她首先考虑了三种广受认可的传播方式:

1. 基于物体表面的传播:你触摸了带有病毒的物体,然后又摸了自己的脸。

2. 基于有生命个体的传播:你靠近一位活着且正在呼吸的感染者,他们呼出的病毒颗粒通过扩散传播,进而感染你。

3. 其他因素:涵盖模型范围之外的所有其他情况。空气中颗粒物的流体动力学足够复杂,因此这一项肯定不为零,尽管很难准确判断其影响有多大。可能很小?

随后,她将这些因素转化为一系列概要方程,更多细节见代码和电子表格。

Image: 埃琳娜·波洛佐娃

她发现了什么?

波洛佐娃说,她运行计算后,有些结果立刻就显现出来。

1. 保持社交距离和清洁确实有效

对个人而言,外出的风险会随以下四个因素线性增加:

  • 接触的人数

  • 触摸的表面数量

  • 这些表面上次消毒后又被其他人触摸的次数

  • 外出时任意一个人具有传染性的概率

她写道:“在一场相互关联、最令人担忧的数据都呈指数增长的疫情中,这是个好消息!这意味着,如果你所在地区的病例数增加一倍,你午间散步的风险也只会翻倍,而不是变成四倍或八倍。”

“这也意味着,你可以通过避开一半的人、少触摸一半的表面,或将表面消毒频率提高一倍,把感染风险减半。三件事都做到,风险就会降至原来的八分之一!”

2. 口罩能带来明显差别

感染者呼出的病毒颗粒会扩散到其周围球体的表面积范围内。若能减少90%的病毒颗粒排放,就像外科口罩所能做到的那样,防护效果可提高10倍,大致相当于站得远三倍。T恤布口罩可阻挡70%的颗粒,效果大致相当于站得远两倍。

3. 六英尺规则很重要

波洛佐娃写道:“保持六英尺距离相当安全。但距离只要少一点,风险就会高得多!所以不要在狭窄的人行道上从别人身边擦肩而过!要么绕到车道上,要么戴上口罩。戴口罩,你就可以从人行道上的其他人身边经过。不戴口罩?那就保持六英尺距离,即使这意味着你可能得跟在走得慢的人后面。”

情景分析

如果人行道只有四英尺宽呢?

随后,她针对一些具体情景进行了计算,例如:“如果人行道只有四英尺宽,我该怎么办——要不要#居家抗疫拯救生命?”

波洛佐娃写道:“要点二为我们提供了一条线索——这个答案很大程度上取决于是否使用口罩。”

这个问题的主要参数是四英尺的距离。她还需要设定有多少人向你呼吸、每个人向你呼吸多少次,以及呼吸的力度。她假设,散步时与某人“擦肩而过”意味着对方会向你呼吸两次。

对于另外两个参数,她给出了一系列数值。假设我经过10人、30人或100人,他们会:全都朝我咳嗽;都不咳嗽但不戴口罩;都戴T恤布口罩;或都戴外科口罩。如果我们的距离增至六英尺,相应的概率又是多少?

将这些数字代入模型后,得到了以下结果表:

感染概率:散步Image: 埃琳娜·波洛佐娃

波洛佐娃写道:“我们可以看到,如果有人不戴口罩并朝你咳嗽,那么四英尺宽的人行道的风险远远高于六英尺宽的人行道!但幸运的是,人们戴上口罩后,这种差异就消失了:感染概率骤降至接近零。”

“如果每个人经过你时都朝你咳嗽,那么在旧金山与100人保持四英尺距离擦肩而过后,你有19%的感染概率;而保持六英尺距离时,概率只有0.8%。口罩和保持距离带来的差别实在大得惊人。”

“聚会的风险程度”如何随“聚会时长”变化?

波洛佐娃假设呼吸频率为每分钟16次,并假定所有人都保持了社交距离,彼此相隔六英尺。

由此得出以下结果:

Image: 埃琳娜·波洛佐娃

波洛佐娃写道:“结果证明,如果你在做有风险的事情,缩短接触时间确实能让你安全不少!与100名不戴口罩且不停咳嗽的人待在一起,一小时后的风险是15分钟后的三倍。这也意味着,你越怀疑某人可能生病,对方带来的风险就越高,因此你和他们相处的时间就应该越短。”

“反过来说,如果你的基准安全水平本来就相当高——比如相隔六英尺‘只是聊天’——那么待在一起30秒还是3小时,完全没有区别。任何改善都远不及原本就很低的其他因素背景概率。”

去Costco与去街角小店相比,风险有多大?

要点一为我们提供了一条线索:风险随触摸的表面数量,以及此前触摸过这些表面的其他人数呈线性变化。波洛佐娃写道:“假设你在Costco和街角小店买到的商品数量相同,最大的差别应该来自店内当前的人数,以及在你之前到过店里的人数。”

“假设我们在每个地方都买20件商品,而且没人咳嗽,也没人戴口罩。我会尝试两种社交距离:严格保持和宽松保持。我估计,普通Costco每天营业9小时,平均每小时接待约400人,每日客流量最多达到3600人。”

结果如下:

Image: 埃琳娜·波洛佐娃

波洛佐娃写道:“哇。这些表格令人警醒地提醒我们,保持社交距离虽然非常有助于防范基于有生命个体的传播,却让基于物体表面的传播成为巨大的开放风险。因此,保持社交距离并不是洗手和/或对高频接触表面消毒的替代措施。”

“比较第一张和第二张结果表可以看到,在严格保持社交距离的情况下,与‘同时有1人还是500人在购物’相关的有生命个体传播风险,完全被客流量带来的更大物体表面传播风险所掩盖。第一张表各行的感染概率完全没有变化。不过,在第二张表中,社交距离执行得不那么严格时,你就又能看到只有1位和有500位其他顾客同时购物之间的差别。”

“好消息是,消毒和洗手确实有效!它们都能直接把3600、100、10或其他任何数量的客流所带来的有效风险降到零。另一个值得注意的结果是:如果客流量不变,商店的空间大小影响很大!面积更大、顾客更稀疏的商店可能更安全,原因很简单:在更大的商店里,你和他人触摸同一表面的可能性更低。”

“在Costco,如果你只拿冷冻食品,一名正在试躺床垫的病人不会影响到你……直到你们在同一个收银台前再次汇集。到了那里,你仍然需要戴手套、消毒或洗手。大部分风险集中在触摸频率最高的表面上。”

“那么,Costco比街角小店的风险高多少?根据第三张表,可能约高100倍——但你可以通过给高频接触物品消毒、洗手,以及在店内绝不摸脸来降低风险。你也可以早上去商店,或者在彻底清洁后马上去,那时此前触摸过这些表面的人更少。”

最后,她提出一个问题:“你应该给买的每一件商品都消毒吗?根据要点一,表面带来的风险与此前触摸过它的人数呈线性关系,因此只给高频接触的物品消毒,就已经能获得大部分好处。”

如果我们戴上口罩,情况会有什么变化?

总结是——口罩有效。波洛佐娃写道:“为了公共卫生,如果你不戴口罩,请不要靠近任何人六英尺以内。计算这些数字让我真正意识到,六英尺的距离看似不算多,却发挥了巨大作用,帮助我们保持安全。走捷径并不是好主意。”

结论

“经过这些计算,我最大的感受是充满希望。病毒可能令人害怕,但口罩、消毒和保持社交距离这些日常防护措施,能以切实而易于理解的方式保护我们。数字表明,我们应该认真对待这些防护措施。保持六英尺距离(不是四英尺!)、戴口罩、认真消毒——别摸脸!”

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