انتقال العدوى عبر الهواء

يُعرف انتقال العدوى عبر الهواء أو الرذاذ بأنه انتقال الأمراض المعدية من خلال جزيئات صغيرة عالقة في الهواء. ^{[ 2 ]} تشمل الأمراض المعدية القادرة على الانتقال عبر الهواء العديد من الأمراض ذات الأهمية الكبيرة في كل من الطب البشري والبيطري . قد يكون العامل المعدي فيروسات أو بكتيريا أو فطريات ، ويمكن أن ينتشر عن طريق التنفس، أو الكلام، أو السعال، أو العطس، أو إثارة الغبار، أو رش السوائل، أو استخدام المراحيض ، أو أي أنشطة أخرى تُنتج جزيئات أو قطرات من الرذاذ .

لطالما اعتُبر انتقال العدوى عبر الهباء الجوي منفصلاً عن انتقالها عبر القطرات ، إلا أن هذا التمييز لم يعد مُستخدماً. ^{[ 3 ] [ 4 ]} كان يُعتقد أن قطرات الجهاز التنفسي تسقط بسرعة على الأرض بعد انبعاثها: ^{[ 5 ]} ولكن القطرات الأصغر حجماً والهباء الجوي تحتوي أيضاً على عوامل مُعدية حية، ويمكنها البقاء في الهواء لفترة أطول والانتشار لمسافات أبعد. ^{[ 4 ] [ 6 ] [ 7 ]} يُنتج الأفراد الهباء الجوي والقطرات بأحجام وتركيزات مُختلفة، وتختلف الكمية المُنتجة اختلافاً كبيراً باختلاف الشخص والنشاط. ^{[ 8 ]} عادةً ما تستقر القطرات الأكبر من 100 ميكرومتر في نطاق مترين. ^{[ 8 ] [ 5 ]} يمكن للجسيمات الأصغر حجماً أن تحمل مُسببات الأمراض المحمولة جواً لفترات طويلة. في حين أن تركيز مُسببات الأمراض المحمولة جواً يكون أكبر في نطاق مترين، إلا أنها يُمكن أن تنتشر لمسافات أبعد وتتركز في الغرفة. ^{[ 4 ]}

تم التخلي عن الحد الفاصل التقليدي البالغ 5 ميكرومتر بين القطرات المحمولة جوًا والقطرات التنفسية، حيث تشكل الجسيمات الزفيرية سلسلة متصلة من الأحجام التي يعتمد مصيرها على الظروف البيئية بالإضافة إلى أحجامها الأولية. وقد أثر هذا الخطأ على احتياطات انتقال العدوى في المستشفيات لعقود. ^{[ 8 ]} تشير بيانات انتقال إفرازات الجهاز التنفسي في الأماكن المغلقة إلى أن القطرات/الهباء الجوي في نطاق حجم 20 ميكرومتر تنتقل في البداية مع تدفق الهواء من فوهات السعال وأجهزة التكييف مثل الهباء الجوي، ^{[ 9 ]} ولكنها تسقط بفعل الجاذبية على مسافة أكبر كـ"جزيئات محمولة جوًا". ^{[ 9 ]} نظرًا لأن هذا النطاق الحجمي يُرشح بكفاءة عالية في الغشاء المخاطي للأنف ، ^{[ 10 ]} وهو موقع العدوى الأساسي في كوفيد-19 ، فقد يكون الهباء الجوي/القطرات ^{[ 11 ]} في هذا النطاق الحجمي قد ساهم في انتشار جائحة كوفيد-19 .

يمكن أن تنتقل الأمراض المنقولة بالهواء من شخص لآخر عبر الهواء. وقد تكون مسببات الأمراض المنقولة أي نوع من الميكروبات ، ويمكن أن تنتشر عبر الهباء الجوي أو الغبار أو القطرات. وقد يتولد الهباء الجوي من مصادر العدوى مثل إفرازات الجسم لشخص مصاب، أو النفايات البيولوجية. وقد يبقى الهباء الجوي المعدي عالقًا في تيارات الهواء لفترة كافية للانتقال لمسافات طويلة؛ فالعطس ، على سبيل المثال، يمكن أن يقذف قطرات معدية بسهولة لعشرات الأمتار (عشرة أمتار أو أكثر). ^{[ 12 ]}

تدخل مسببات الأمراض أو المواد المسببة للحساسية المحمولة جواً الجسم عادةً عبر الأنف والحلق والجيوب الأنفية والرئتين . يؤثر استنشاق هذه المسببات على الجهاز التنفسي، وقد ينتشر بعد ذلك إلى باقي أجزاء الجسم. يُعد احتقان الجيوب الأنفية والسعال والتهاب الحلق أمثلة على التهاب المسالك الهوائية العلوية. يلعب تلوث الهواء دوراً هاماً في الأمراض المنقولة جواً، إذ يمكن للملوثات أن تؤثر على وظائف الرئة عن طريق زيادة التهاب المسالك الهوائية. ^{[ 13 ]}

تشمل العدوى الشائعة التي تنتشر عن طريق الهواء فيروس سارس-كوف-2 ؛ ^{[ 14 ]} وفيروس الحصبة ؛ ^{[ 15 ]} وفيروس جدري الماء ؛ ^{[ 16 ]} والمتفطرة السلية ، وفيروس الإنفلونزا ، والفيروس المعوي ، وفيروس نوروفيروس، وبشكل أقل شيوعًا أنواعًا أخرى من فيروسات كورونا ، والفيروس الغدي ، وربما الفيروس المخلوي التنفسي . ^{[ 17 ]} بعض مسببات الأمراض التي لها أكثر من طريقة انتقال واحدة هي أيضًا متباينة الاتجاه ، مما يعني أن طرق انتقالها المختلفة يمكن أن تسبب أنواعًا مختلفة من الأمراض، بدرجات متفاوتة من الشدة. ومن الأمثلة على ذلك بكتيريا يرسينيا الطاعونية (التي تسبب الطاعون ) وبكتيريا فرانسيسلا التولاريمية (التي تسبب التولاريمية )، وكلاهما يمكن أن يسبب التهابًا رئويًا حادًا، إذا انتقل عن طريق الهواء من خلال الاستنشاق. ^{[ 18 ]}

يُعزز سوء التهوية انتقال العدوى من خلال السماح للرذاذ بالانتشار دون عائق في الأماكن المغلقة. ^{[ 19 ]} وتزداد احتمالية وجود شخص مصاب في الغرف المزدحمة. وكلما طالت مدة بقاء الشخص المعرض للإصابة في مثل هذا المكان، زادت فرصة انتقال العدوى. يُعد انتقال العدوى عبر الهواء عملية معقدة، ويصعب إثباتها بشكل قاطع ^{[ 20 ]،} ولكن يمكن استخدام نموذج ويلز-رايلي لعمل تقديرات بسيطة لاحتمالية الإصابة. ^{[ 21 ]}

يمكن لبعض الأمراض المنقولة بالهواء أن تصيب غير البشر. على سبيل المثال، مرض نيوكاسل هو مرض يصيب الطيور ويؤثر على أنواع عديدة من الدواجن المنزلية في جميع أنحاء العالم، وهو مرض ينتقل عن طريق الهواء. ^{[ 22 ]}

اقترح البعض تصنيف انتقال العدوى عبر الهواء إلى ثلاثة أنواع: إلزامي، وتفضيلي، وانتهازي، مع أن الأبحاث التي توضح أهمية كل نوع منها محدودة. ^{[ 23 ]} تنتشر العدوى الإلزامية عبر الهواء حصراً عن طريق الرذاذ؛ وأكثر الأمثلة شيوعاً على هذا النوع هو مرض السل. أما العدوى التفضيلية، مثل جدري الماء، فيمكن الإصابة بها عبر طرق مختلفة، ولكن بشكل رئيسي عن طريق الرذاذ. بينما تنتقل العدوى الانتهازية، مثل الإنفلونزا، عادةً عبر طرق أخرى؛ إلا أنه في ظل ظروف مواتية، قد يحدث انتقال العدوى عن طريق الرذاذ. ^{[ 24 ]}

تؤثر العوامل البيئية على فعالية انتقال الأمراض المنقولة عبر الهواء؛ وأبرز هذه العوامل درجة الحرارة والرطوبة النسبية . ^{[ 25 ] [ 26 ]} ويتأثر انتقال الأمراض المنقولة عبر الهواء بجميع العوامل المؤثرة على درجة الحرارة والرطوبة، سواء في البيئات الجوية (الخارجية) أو البشرية (الداخلية). وتشمل الظروف المؤثرة على انتشار الرذاذ المحتوي على جزيئات معدية: درجة الحموضة، والملوحة، والرياح، وتلوث الهواء، والإشعاع الشمسي، بالإضافة إلى السلوك البشري. ^{[ 27 ]}

تستقر العدوى المنقولة بالهواء عادةً في الجهاز التنفسي، حيث يوجد العامل الممرض في الهباء الجوي (جسيمات معدية  قطرها أقل من 5 ميكرومتر). ^{[ 28 ]} ويشمل ذلك الجسيمات الجافة، والتي غالباً ما تكون بقايا جسيم رطب متبخر يسمى النوى، والجسيمات الرطبة.

• تلعب الرطوبة النسبية دورًا هامًا في تبخر الرذاذ والمسافة التي يقطعها. تتبخر قطرات بحجم 30 ميكرومتر في ثوانٍ معدودة. ^{[ 29 ]} توصي مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) برطوبة نسبية لا تقل عن 40% في الأماكن المغلقة ^{[ 30 ]} للحد بشكل كبير من قدرة الفيروسات المحمولة جوًا على نقل العدوى. ويبدو أن الرطوبة المثالية لمنع انتقال فيروسات الجهاز التنفسي عبر الرذاذ في درجة حرارة الغرفة تتراوح بين 40% و60%. إذا انخفضت الرطوبة النسبية عن 35%، يبقى الفيروس المعدي في الهواء لفترة أطول.
• يُعدّ عدد الأيام الممطرة ^{[ 31 ]} (وهو أكثر أهمية من إجمالي الهطول المطري)؛ ^{[ 32 ] [ 33 ]} ومتوسط ​​ساعات سطوع الشمس اليومية؛ ^{[ 34 ]} وخط العرض والارتفاع ^{[ 32 ]} عوامل مهمة عند تقييم احتمالية انتشار الأمراض المنقولة بالهواء. وتؤثر بعض الأحداث النادرة أو الاستثنائية على انتشار هذه الأمراض، بما في ذلك العواصف ^{الاستوائية} والأعاصير المدارية والرياح الموسمية . [ ^{35 ]}
• يؤثر المناخ على درجة الحرارة والرياح والرطوبة النسبية، وهي العوامل الرئيسية التي تؤثر على انتشار الرذاذ المحتوي على جزيئات معدية، ومدة بقائه، وقدرته على نقل العدوى. ^{[ 25 ]} ينتشر فيروس الإنفلونزا بسهولة في فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي بسبب الظروف المناخية التي تُهيئ الظروف الملائمة لزيادة قدرة الفيروس على نقل العدوى. ^{[ 27 ]}
• تؤدي الظواهر الجوية المعزولة إلى انخفاض تركيز جراثيم الفطريات المحمولة جواً ؛ وبعد بضعة أيام، يزداد عدد الجراثيم بشكل كبير. ^{[ 36 ]}
• تلعب العوامل الاجتماعية والاقتصادية دورًا ثانويًا في انتقال الأمراض المنقولة عبر الهواء. في المدن، تنتشر الأمراض المنقولة عبر الهواء بسرعة أكبر منها في المناطق الريفية وضواحي المدن. وتُعدّ المناطق الريفية عمومًا بيئةً مواتيةً لانتشار الفطريات المنقولة عبر الهواء على نطاق أوسع. ^{[ 37 ]}
• يمكن أن يؤدي القرب من المسطحات المائية الكبيرة مثل الأنهار والبحيرات إلى زيادة انتشار الأمراض المنقولة عبر الهواء. ^{[ 35 ]}
• لوحظ وجود ارتباط مباشر بين معدلات التهوية غير الكافية وزيادة انتقال عدوى كوفيد-19. قبل جائحة كوفيد-19، كانت معايير أنظمة التهوية تركز بشكل أكبر على توفير كمية كافية من الأكسجين للغرفة، بدلاً من التركيز على الجوانب المتعلقة بجودة الهواء والتي قد تؤثر على الأمراض. ^{[ 4 ]}
• أدى سوء صيانة أنظمة تكييف الهواء إلى تفشي بكتيريا الليجيونيلا الرئوية . ^{[ 38 ]}
• ترتبط الأمراض المنقولة بالهواء والمكتسبة في المستشفيات بأنظمة طبية تعاني من نقص الموارد وسوء الصيانة. ^{[ 39 ]}
• قد يساهم تكييف الهواء في الحد من انتقال العدوى عن طريق إزالة الهواء الملوث، ولكنه قد يساهم أيضاً في انتشار إفرازات الجهاز التنفسي داخل الغرفة. ^{[ 9 ]}
• تكشف النتائج الجديدة أن فهم أنماط تدفق الهواء أكثر أهمية من مجرد زيادة معدل تغيير الهواء في الساعة. خلال جائحة كوفيد-19، كانت النصيحة الشائعة هي زيادة التهوية إلى أقصى حد، ولكن قد لا يكون هذا النهج هو الأكثر فعالية دائمًا. يمكن تجهيز الغرفة جيدًا لمنع انتشار الأمراض المعدية حتى مع انخفاض معدل تغيير الهواء في الساعة. قد تؤدي هذه الرؤية إلى تصميمات مبانٍ أكثر أمانًا وتوفير كبير في الطاقة خلال الجوائح المستقبلية. ^{[ 40 ]}

يهدف نهج إدارة المخاطر متعدد المستويات لإبطاء انتشار الأمراض المعدية إلى تقليل المخاطر من خلال عدة مستويات من التدخلات. ولكل تدخل منها القدرة على الحد من المخاطر. ويمكن أن يشمل هذا النهج تدخلات من الأفراد (مثل ارتداء الكمامات، ونظافة اليدين)، والمؤسسات (مثل تطهير الأسطح، والتهوية، وتدابير تنقية الهواء للتحكم في البيئة الداخلية)، والنظام الصحي (مثل التطعيم)، والصحة العامة على مستوى السكان (مثل الفحص، والحجر الصحي، وتتبع المخالطين). ^{[ 4 ]}

تشمل أساليب الوقاية التطعيمات الخاصة بكل مرض، بالإضافة إلى التدابير غير الدوائية كارتداء الكمامات وتقليل الوقت المُقضى مع المصابين. ^{[ 41 ]} يُمكن أن يُقلل ارتداء الكمامة من خطر انتقال العدوى عبر الهواء، وذلك بالحد من انتقال الجزيئات المحمولة جوًا بين الأفراد. ^{[ 42 ]} يعتمد نوع الكمامة الفعّالة ضد انتقال العدوى عبر الهواء على حجم الجزيئات. فبينما تمنع الكمامات الجراحية المقاومة للسوائل استنشاق القطرات الكبيرة، تتطلب الجزيئات الأصغر التي تُشكّل الهباء الجوي مستوى أعلى من الحماية، حيث يلزم استخدام كمامات ترشيح من فئة N95 (في الولايات المتحدة) أو FFP3 (في الاتحاد الأوروبي). ^{[ 43 ]} وقد ساهم استخدام كمامات FFP3 من قِبل الطاقم الطبي المُعالج لمرضى كوفيد-19 في تقليل إصابتهم بالعدوى. ^{[ 44 ]}

تُعدّ الحلول الهندسية التي تهدف إلى السيطرة على التعرّض للخطر أو القضاء عليه أكثر أهمية من معدات الوقاية الشخصية . فعلى مستوى التدخلات الهندسية القائمة على أسس فيزيائية، تُسهم التهوية الفعّالة وتغيير الهواء بشكل متكرر، أو ترشيح الهواء عبر مرشحات جسيمات عالية الكفاءة ، في خفض مستويات الفيروسات وغيرها من الجسيمات الحيوية المحمولة جوًا ، مما يُحسّن الظروف لجميع المتواجدين في المنطقة. ^{[ 45 ] [ 4 ] [ 46 ]} وتُقدّم مرشحات الهواء المحمولة، كتلك التي تم اختبارها في دراسة كونواي موريس وآخرون، حلًا سهل الاستخدام عند عدم كفاية التهوية الحالية، كما هو الحال في مرافق المستشفيات المُعاد تأهيلها لعلاج مرضى كوفيد-19. ^{[ 46 ]}

تُقدّم مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها في الولايات المتحدة ( CDC) نصائح للجمهور بشأن التطعيم واتباع بروتوكولات النظافة والتعقيم الدقيقة للوقاية من الأمراض المنقولة عبر الهواء. ^{[ 47 ]} ويوصي العديد من خبراء الصحة العامة بالتباعد الجسدي (المعروف أيضًا بالتباعد الاجتماعي ) للحد من انتقال العدوى. ^{[ 48 ]}

خلصت دراسة أجريت عام 2011 إلى أن أبواق الفوفوزيلا (وهي نوع من أبواق الهواء الشائعة مثلاً بين المشجعين في مباريات كرة القدم) تشكل خطراً عالياً بشكل خاص لانتقال العدوى عبر الهواء، لأنها تنشر عدداً أكبر بكثير من جزيئات الهباء الجوي مقارنة مثلاً بفعل الصراخ. ^{[ 49 ]}

لا يضمن التعرض الإصابة بالعدوى. فتوليد الرذاذ، وانتقاله الكافي عبر الهواء، واستنشاقه من قبل شخص مُعرّض للإصابة، وترسبه في الجهاز التنفسي، كلها عوامل مهمة تُسهم في زيادة خطر الإصابة. علاوة على ذلك، يجب الحفاظ على قدرة الفيروس على إحداث العدوى خلال جميع هذه المراحل. ^{[ 50 ]} كما يعتمد خطر الإصابة على كفاءة جهاز المناعة لدى المُضيف ، بالإضافة إلى كمية الجسيمات المُعدية المُبتلعة. ^{[ 41 ]} ويمكن استخدام المضادات الحيوية في علاج العدوى البكتيرية الأولية المنقولة بالهواء، مثل الطاعون الرئوي والسعال الديكي . ^{[ 51 ] [ 52 ]}

• العوالق الهوائية
• رقم التكاثر الأساسي
• نظرية المياسما
• ناقل (علم الأوبئة)
• الأمراض المنقولة بالماء
• الأمراض الحيوانية المنشأ