Ville Vuorinen: Hengitysilman parantaminen on avain pandemian torjuntaan

Ajankuva keväältä 2020: “muista pestä käsiä”. Koko ajan. Näin ehkäiset tehokkaimmin viruksen leviämistä. 

Virheelliset käsitykset partikkelifysiikasta johtivat aluksi suosimaan kosketustartuntareittiä viruksen ehkäisyssä. Samat yli 100 vuotta tunnetut fysiikan lait, jotka ovat saattaneet ihmisen kuuhun, hyväksyttiin liian hitaasti WHO-tasoa myöten miljoonien ihmisten kuollessa. 

Kun takana on jo kaksi vuotta pandemia-aikaa, koronan leviäminen hengitysilmassa mikroskooppisina partikkeleina eli aerosoleina on vihdoin laajalti hyväksytty tärkeimmäksi leviämismekanismiksi. 

Fysiikan lait määrittävät ilmavirtauksen ja partikkelien liikettä. Mikäli voit saada taudin hengittämällä, niin tartuntalähde on aina ilmassa tupakansavun tavoin leijaileva aerosoli. 

Kysymys kuuluukin: miten hengitysilman laatua voidaan parantaa ja siten ehkäistä koronaviruksen leviämistä? 

Miksi tartunnat tapahtuvat todennäköisemmin sisätiloissa?  

Todennäköisyyksien perusteella paras tapa estää tartuntoja on välttää kontakteja. 

Ilmanvaihtuvuus on olennainen tekijä koronatartuntojen näkökulmasta. Ilmanvaihtuvuus voi olla mikä tahansa luku välillä 0.1-100 000 riippuen siitä ollaanko kotona (0.1-1), töissä (1-4), ravintolassa (4-8) tai ulkona (100-100 000). 

Ulkona riski on selvästi matalin, mutta lähikontaktissa tartunta on mahdollinen myös ulkotiloissa. Ulko- ja sisätilojen kokoontumisrajoitukset ovat kuitenkin erilaisia johtuen ulkotilojen huomattavasti matalammasta tartuntariskistä. Partikkelit eivät keräänny ulkoilmaan tehokkaan ilmanvaihtumisen johdosta ja toisaalta tuuli hajottaa korkean pitoisuuden viruspilvet nopeasti. 

Epäsuorassa kontaktissa tapahtuvat tartunnat ovat erityisesti sosiaalisiin tilanteisiin liittyvä merkittävä tartuntatyyppi. Tartunta ei edellytä kasvokkaista kontaktia, sillä aerosolit kerääntyvät sisäilmaan tupakansavun lailla. 

Epäsuora tartunta voi tapahtua esimerkiksi ravintolassa kun kaksi henkilöä istuu eri pöydissä selät vastakkain. Fyysinen etäisyys kuitenkin auttaa, koska se laimentaa viruspitoisuuksia. 

Toisaalta fyysinen etäisyys ei ole ihmelääke, viruspilvet kun leviävät joka tapauksessa ilmassa. Suomessakin korkeaksi tartuntariskiksi lasketaan yli 15 minuutin oleskelu samassa tilassa tartuttavan henkilön kanssa. Tartunnan voi saada vaikka saapuisi tilaan tartuttavan henkilön poistumisen jälkeen. 

Ilmanlaatua täytyy mitata tartuntojen vähentämiseksi

Koronakeväänä 2020 toimin aerosolileviämistä tutkineen monitieteellisen tutkimuksen johtajana. Tuloksemme saivat laajaa huomiota niin Suomessa kuin kansainvälisesti. 

Projektissamme  kehitimme altistumista kuvaavia peruskaavoja tietämättä, että samat kaavat oli johdettu jo vuosikymmeniä aiemmin 1950-1960 lukujen vaihteessa Wells-Riley tutkijaparin tekemissä tuberkuloosin aerosolileviämistutkimuksissa. 

Tutkimustemme perusteella voi tehdä sen yksinkertaisen johtopäätöksen, että tartuntojen välttämiseksi on oleellista vähentää altistusta erityisesti sisätiloissa. Mitä pidemmän ajan ihminen hengittää ilmassa olevia viruspartikkeleita, sitä todennäköisemmin hän sairastuu. Altistus voidaan laskea kaavasta, joka huomioi ilman viruspitoisuuden, tilassa vietetyn ajan ja hengitysnopeuden. 

Hengitysilman keskimääräinen viruspitoisuus voidaan arvioida kaavasta, joka huomioi tartuttavan henkilön maskin vuodon, terveen henkilön maskin vuodon ja ilmanvaihdon tehokkuuden. Hengitysilman viruspitoisuutta voidaan alentaa ilmanvaihtoa tehostamalla, HEPA-suodattimilla ja hyödyntämällä taukojen tarjoamaa huuhtelumahdollisuutta esimerkiksi tuulettamalla. Ilmansuodattimilla voitaisiin myös tehostaa esimerkiksi katvealueiden ilmanlaatua. 

Ilmanvaihto auttaa erityisesti, mikäli samaan aikaan huolehditaan riittävistä fyysisistä etäisyyksistä. Käytännössä ilmanraikkautta voidaan arvioida taskukokoisilla CO2-mittareilla. Ne mittaavat uloshengitysilman määrää sisäilmassa. Se  puolestaan korreloi ilman viruspitoisuuden kanssa potentiaalisen tartuttajan läsnäollessa. 

Ilmanvaihto poistaa ennen kaikkea alle kymmenen mikrometrin partikkeleja. Ne ovat tutkimusten mukaan erityisen viruspitoisia. Toisaalta huonetiloihin voi syntyä katvealueita, joissa ilma ei vaihdu. CO2-mittari onkin siksi tärkeä ja edullinen käytännön keino varmentaa sisäilman laatu kussakin tilassa. 

Ilmanlaadun selvittämisen avulla on siis mahdollista selvittää tartuntariski esimerkiksi jonkin tietyn sisällä järjestettävän kokouksen tai tapahtuman aikana. Siksi ilmanlaadun mittaamiseen ja ilmanvaihtoon kannattaa panostaa. 

FFP2-maskit vähentävät ilman viruspitoisuutta todella tehokkaasti

Maskit ovat olennainen osa ilmahygieniaa. FFP2-maskit toimivat erityisen hyvin sillä ne pienentävät hengitetyn ilman viruspitoisuutta. 

Mikäli kirurginen maski vuotaa 50 prosenttia ja ilmanvaihtokerroin on 1, saamme altistumiskertoimeksi 0.25 laskukaavalla 0.5*0.5/1. Tilassa voitaisiin siis oleskella neljä kertaa pidempään saman altistumistason saavuttamiseksi kuin ilman maskeja. Saavutettu hyöty ei ole vielä kovin merkittävää, koska esimerkiksi Delta- ja Omicron-varianttien tiedetään voivan tarttua jo minuuteissa kirurgisten maskien läpi. 

Mikäli henkilöt käyttävät kirurgisen maskin sijaan FFP2-maskeja, jotka vuotavat vain viisi prosenttia, altistumiskertoimeksi saadaan  0.0025 laskukaavalla 0.05*0.05/1. Hyötyjen näkökulmasta tärkeää on, että maskin tehokkuus myös kertautuu toisessa potenssissa. FFP2-maskeja käytettäessä terve ihminen voi oleskella parhaimmillaan jopa 100-kertaa pidempään sairaan henkilön lähellä, verrattuna tilanteeseen jossa käytetään kirurgisia maskeja.

Kuluttajan kannalta on oleellista tietää, että nykytiedon valossa maskia voi myös uusiokäyttää yli kolmen päivän lepuutuksen jälkeen. 

Kaikille ilmaisia FFP2-maskeja?

Lähtökohtana koronan torjunnassa täytyy jatkossa olla ongelman avoin tunnustaminen eli aerosolisoituneen viruksen torjunta. 

Samoin kuin pesemme käsiä ja harjaamme hampaita hygienian ja terveytemme vuoksi, tarvitsemme uskoa siihen, että voimme hidastaa epidemian kulkua merkittävästi panostamalla ilmahygieniaan. 1800-luvulla insinööri Sir Joseph William Bazalgettenjohdolla rakennetut viemäriverkostot tyrehdyttivät Lontoon koleraepidemiat. Olemme nyt vastaavan haasteen edessä sisäilman suhteen pandemian yhä jatkuessa. 

Tarvitsemme ruohonjuuritason ymmärryksen kasvattamista hengitystieinfektioiden leviämisestä hengitysilmassa. Tämä on Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen tehtävä. Nyt se ei ole julkaissut esimerkiksi lainkaan havainnemateriaaleja viruksen leviämisestä hengitysilmassa. 

Jatkossa THL:n tulisikin nykyistä aktiivisemmin 1) tiedottaa FFP2-hengityssuojaimien olevan kuluttajien saatavilla ja kertoa uusiokäyttömahdollisuudesta, 2) tiedottaa havainnemateriaalein viruksen leviämisestä sisäilmassa erilaisissa tilanteissa sekä 3) kertoa miten ilmanvaihto, ilmansuodatus ja maskit vaikuttavat viruksen leviämiseen. 

Poliittisten päättäjien tulisi ennen kaikkea huolehtia FFP2-maskien mahdollisimman helposta ja edullisesta käytöstä. Emme käyttäisi rikkinäistä sadetakkia, miksi siis käyttäisimme reunoista vuotavaa kirurgista maskia? 

Yhdysvaltain presidentti Joe Bidenin hallinto ehdotti äskettäin yhdeksi pandemiataistelun keinoksi kaikille amerikkalaisille tarjottavia ilmaisia FFP2-standardia vastaavia N95-kasvosuojaimia. Kansainväliset trendit ilmahygienian suhteen ovat siis selvät ja tästä kehityksestä ei ole varaa jättäytyä pois myöskään Suomessa. 

WHO:n mukaan rokotteiden lisäksi tarvitaan aktiivista virusestoa ei-lääketieteellisin torjuntakeinoin. Emme myöskään tiedä kuinka kauan pandemia tulee kestämään, tuleeko vielä uusia variantteja tai milloin seuraava pandemia alkaa. Ilmahygieniaan panostus kannattaa muidenkin hengitystieinfektioiden ehkäisemiseksi ja ratkaisut puhtaaseen sisäilmaan löytyvät tunnetuista fysiikan laeista.

Kirjoitus on julkaistu MustRead Akatemiassa.