疫情之下 看飛機如何制造潔凈空氣

? ? ? ? 隨著各地相繼公布復(fù)工時間,各位小伙伴也即將開始返程之路,機票雖然可以免費退改簽,但回去的路總歸還是要自己走,不論采取什么樣的交通方式返程,都希望本文能對大家有幫助。
????????國內(nèi)航班平均的飛行時間大多在120到200分鐘之間,加上登機和滑行時間,在機艙內(nèi)的時間往往在三小時以上。如此長的時間,又在狹小的機艙內(nèi),難免讓人擔(dān)心這樣會加劇交叉感染的風(fēng)險。

????????先說結(jié)論:在做好個人防護,與有疑似癥狀的旅客相距3排以上的距離,即便機上有感染者,被傳染的風(fēng)險依然是非常低的。
我們首先來看看這次肆虐的2019-nCOV是如何傳播的
????????與有著完整細(xì)胞結(jié)構(gòu),可以自我分裂的細(xì)菌不同,病毒需要侵入細(xì)胞核內(nèi)部,借助宿主細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)完成自己的增殖。

????????侵入的過程并不順利,在穿過皮膚和粘膜組成的的第一道屏障后,病毒需要碰到自己能感染的特定細(xì)胞。而大分子在進出細(xì)胞膜的過程中,需要一把鑰匙打開細(xì)胞膜,此次冠狀病毒的鑰匙只可以打開表達(dá)具有ACE2受體的II型肺細(xì)胞,并引發(fā)肺部炎癥;而像大名鼎鼎的艾滋病毒,只能感染人體免疫系統(tǒng)的細(xì)胞,病毒大部分存在于血液中,無法通過空氣飛沫傳播。

????????在順利進入細(xì)胞后,仍被細(xì)胞膜包裹著的病毒還需要經(jīng)過核內(nèi)體的再次檢驗才能完全進入細(xì)胞液中,挺過了這輪考核的病毒才剛剛開始踏上自己的細(xì)胞核之旅。不幸的是(對人來說是萬幸),沒有動力源的病毒需要借助體內(nèi)的馬達(dá)蛋白搬運自己,可病毒尋找馬達(dá)蛋白全靠運氣,只有極少數(shù)能獲得動力順利的進入細(xì)胞核內(nèi)部開始自己的增殖。后面的過程就比較順利了,劫持了細(xì)胞核的病毒會操控細(xì)胞全力復(fù)制自身,最終撐破細(xì)胞向周圍擴散,逐漸使正常的組織失去功能。

????????細(xì)胞在臨死前會釋放信號讓體內(nèi)的白細(xì)胞來吞噬自己,發(fā)現(xiàn)了非正常死亡細(xì)胞的免疫系統(tǒng)迅速提高白細(xì)胞數(shù)量,加速血液循環(huán)。聞風(fēng)而來的大量白細(xì)胞會大量吞噬病毒,甚至無差別的攻擊感染病毒細(xì)胞附近的正常細(xì)胞細(xì)胞。此時人體開始表現(xiàn)出發(fā)熱,咳嗽,被感染部位出現(xiàn)炎癥。如果自身免疫力足夠強,人體能在器官衰竭前產(chǎn)生抗體,或者在病毒擴散前消滅病毒,并恢復(fù)到正常狀態(tài)。
????????所以,任何病毒的傳播都需要足夠的數(shù)量和正確的方式進入宿主,才能實現(xiàn)人與人之間的傳染。
平時用來防霧霾的口罩,怎么搖身一變就成了抗病毒利器了呢?
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????????人打一次噴嚏,在2米半徑的扇形區(qū)域內(nèi),能產(chǎn)生10萬+的飛沫,這些富含病毒的飛沫體積在4微米以上,也是傳播病毒的主力軍。咳嗽也有同樣的效果,不過傳播距離稍弱。更糟糕的是,這些飛沫因為體積過于微小,引力對其作用已有所減弱,會加長其滯空時間,變相的加強了病毒的傳播能力。根據(jù)國標(biāo)GB2626-2006對KN95口罩的要求,氣體以85L/min穿過時,要能過濾掉95%以上質(zhì)量中位直徑0.6微米的顆粒,對付感染者的的飛沫完全足夠,采用GB19803-2010要求的醫(yī)用N95口罩主要是增加了對飛濺液體的防護需求(就是那層藍(lán)色涂層),并無其他神奇的功效。

????????所以,口罩既不能滅菌,也不能殺毒,它能做的,是把富含飛沫的病毒攔截在口罩濾網(wǎng)上。與KN95相似的,還有KN90和KN99,主要是在過濾能力上有所區(qū)別,并無本質(zhì)不同??谡值姆雷o能力既然是個百分?jǐn)?shù),就一定會受環(huán)境微粒濃度的影響,只要濃度足夠高,KN99級別的口罩也難以招架;感染需要一定的病毒數(shù)量,也同樣意味著只要在感染環(huán)境中呼吸的時間足夠長,總會攢夠足夠的病原體。
????????所以,除了選擇符合標(biāo)準(zhǔn)防護能力較強的口罩,良好的通風(fēng)環(huán)境同樣會降低感染風(fēng)險。??
在了解了2019-nCOV的傳播和預(yù)防后,我們來看看飛機是如何保證空氣質(zhì)量的
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????????來自發(fā)動機低壓壓氣機的引氣經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器減壓、預(yù)冷氣活門降溫后以35psi(2.4個大氣壓),220攝氏度進入氣源總管,流經(jīng)發(fā)動機吊架,大翼前緣,輪艙前壁板后進入位于飛機腹部兩個空調(diào)組件。

????????在這里,再經(jīng)過初級熱交換器降溫>>>ACM(Air Cycle Machine )壓氣機增壓升溫>>>次級熱交換器進一步降溫>>>冷凝器降低空氣濕度>>>回?zé)崞魅诨?gt;>>ACM渦輪再次膨脹降溫后,調(diào)節(jié)成穩(wěn)定在0°以上的干燥空氣,進入混合總管。

你沒看錯 駕駛艙的空氣永遠(yuǎn)都是特供的新鮮空氣
????????根據(jù)駕駛艙的命令,與氣源總管里未經(jīng)調(diào)節(jié)的引氣、回收自客艙的空氣(劃重點)按比例混合成18°-30°之間,濕度在12%-20%的潔凈空氣。到這里,除了回收自客艙的空氣,另外兩股氣體都是經(jīng)過發(fā)動機的壓氣機高溫高壓環(huán)境過來的,完全無菌的新鮮空氣。

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????????而后,伴隨著密密麻麻的送氣管路,由座椅上方的獨立送風(fēng)口的送到每個座椅,與位于客艙頂部的出風(fēng)口形成環(huán)形氣流,加速客艙內(nèi)的空氣流動(在一些大飛機,如A380上取消了獨立送風(fēng)口,但送風(fēng)管路并未削減,只是隱藏在了側(cè)壁版和行李架兩側(cè))。最終由位于座椅下方的排氣口收集進入回收管路。這些廢氣在給貨艙加溫后,約一半由外溢流活門排至飛機外部,剩下的經(jīng)HEPA(High-Efficiency Particulate Air)濾網(wǎng)過濾后,再次回到混合總管。在這樣的循環(huán)模式下,飛機兩個空調(diào)組件有能力每3分鐘就將整個客艙空氣替換一遍。

那么問題來了,飛機HEPA濾網(wǎng)的過濾能力如何?
????????按照濾網(wǎng)供應(yīng)商PALL和Donaldson-Le Bozec的信息,這塊濾網(wǎng)能實現(xiàn)99.99%的顆粒過濾能力,直觀點的話,比你一口氣戴三個N95口罩還要再強一些。這樣強大的過濾能力是完全能夠?qū)⒂泻︻w粒完全阻隔的。

????????HEPA濾網(wǎng)的主要材質(zhì)和口罩的并無本質(zhì)不同,都是高密度聚丙烯纖維通過立體交叉的排列方式攔截細(xì)微顆粒,不過HEAP濾網(wǎng)在此基礎(chǔ)上復(fù)合了滌綸樹脂濾層增加強度,堆疊了玻璃纖維增加對直徑0.1微米以下顆粒的吸附,比口罩更厚更密,折疊結(jié)構(gòu)也有著更大的過濾面積。拆開霧霾時買的空氣凈化器,里面方形或者桶形的濾網(wǎng)就是HEPA濾網(wǎng)。
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????????既然是攔截的方式,隨著使用時間增長,附著在濾網(wǎng)上的灰塵,細(xì)菌與水汽會逐漸堵塞濾網(wǎng),但這僅僅會增加空氣流過濾網(wǎng)的阻力,并不會降低過濾能力。不僅如此,空客和波音都有明確的要求要按時更換濾網(wǎng),B737NG的推薦更換時間是7500個飛行小時。飛機自身的監(jiān)控系統(tǒng)也會監(jiān)控管道流量和壓力來判斷濾網(wǎng)的使用情況。在霧霾最嚴(yán)重的2006年,經(jīng)常執(zhí)行霧霾嚴(yán)重地區(qū)的飛機HEPA濾網(wǎng)往往使用不到2000個小時就會堵塞,提醒航司及時更換排除故障。

濾網(wǎng)對0.1到0.3微米的顆粒都沒有特別強效的過濾能力
????????需要特別指出的是,不論是何種級別的濾網(wǎng),都對的0.1到0.3微米尺寸區(qū)間的過濾能力不足,任何工藝材料在0.3微米的數(shù)量級都顯得過于疏松。但當(dāng)微粒尺寸來到0.1微米(100納米)時,重力不再是影響微粒運動的主要因素,微粒受分子作用力開始做無規(guī)則的布朗運動,此時HEPA濾網(wǎng)上的玻璃纖維完全有能力通過靜電吸附的方式過濾掉這些微粒。?

????????富含病毒的飛沫在被濾網(wǎng)攔截后,迅速干燥的飛沫失去水分后會形成直徑在0.7微米以上,上皮細(xì)胞蛋白質(zhì)包裹著病毒的飛沫核,但仍可能有極少數(shù)病毒擺脫濾網(wǎng)重新回到空氣中,雖然單獨游離在空氣中病毒數(shù)量和傳染性都遠(yuǎn)不如前,但目前病毒在離開人體多久后能喪失感染能力尚不明確,應(yīng)盡量避免口罩反復(fù)使用。對于飛機的HEPA濾網(wǎng)而言,2019nCov病毒的尺寸就在100納米左右,即便是游離狀態(tài)的病毒,濾網(wǎng)依然對其有超過99%的過濾。除此以外,空調(diào)組件每三分鐘更換一遍客艙空氣的能力也是防止感染的強力保障。
????????在SARS和MERS期間,飛機空調(diào)系統(tǒng)的凈化能力都得到了充分證明。不過對于坐飛機的小伙伴依然不可大意,SARS期間也發(fā)生過患者座位附近的人機上未做防護措施造成的傳染,推薦全程佩戴口罩,及時遠(yuǎn)離疑似患者。飛機上很安全,機場以及去機場的的路上可能更危險,不同交通工具的空氣質(zhì)量天差地別。特別是通風(fēng)全靠漏風(fēng)的舊式公交車,充滿異味的機場大巴和無處安放青春的綠皮火車。高鐵安裝了和飛機類似的循環(huán)系統(tǒng),同樣有HEPA濾網(wǎng)加持,只是換氣率略低;地鐵從前到后的貫通式通風(fēng)有全村吃飯的嫌疑,但勝在巨大的通風(fēng)量,也較為安全,因此對于各位即將返程的小伙伴我的推薦程度如下:
遠(yuǎn)程:飛機>高鐵>>臥鋪>>>硬座
中程:拼車>公營大巴>私營大巴
近程:小摩托=電動車=大摩托=自行車>滴滴>出租車>地鐵>>公交車

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