Про вплив умов навколишнього середовища на поширення вірусу SARS-CoV-2 в Україні
DOI:
https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v42i5.2020.215085Ключові слова:
вірус SARS-CoV-19, кліматичні умови, приземна температура, вологість повітря, точка роси, атмосферні опади, кислотністьАнотація
З урахуванням того, що кліматичні та атмосферні процеси певною міри можуть впливати на вірусні епідемії, проаналізовано динаміку показників інфікування вірусом SARS-CoV-19 у зіставленні з кліматичними показниками (температурою, опадами, вологістю та ін.) на територіях Києва, Київської, Дніпропетровської, Одеської та Хмельницької областей упродовж квітня—серпня 2020 р. Для оцінювання впливу умов навколишнього середовища на процес інфікування вірусом уведеной індекс підтверджених випадків інфікування (index of confirmed cases, ICC). Показано, що навесні, зокрема в травні, індекс ICC підвищувався при похолоданні і знижувався при потеплінні. Влітку індекс ICC знижувався при підвищенні температури із запізнюванням інфікування на 5—7 днів, що пов’язано, ймовірно, з періодом інкубації вірусу (5—14 днів). Зокрема, не спостерігали збільшення значень ICC при високих температурах (понад 30 °С). Відносна вологість атмосферного повітря і температура точки роси тісніше пов’язані з ефективністю передачі вірусу. Так, навесні зі збільшенням відносної вологості спостерігали збільшення значень індексу ICC, і навпаки, зі зниженням відносної вологості індекс ICC зменшувався. Влітку при високих температурах повітря і флуктуаціях відносної вологості індекс ICC в основному знижувався, за винятком декількох погодних ситуацій. Зменшення кількості атмосферних опадів в квітні—серпні 2020 р. в Україні, ймовірно, вплинуло на активність аерозольної передачі вірусів (переважало повітряно-пилове перенесення). При цьому встановлено, що підвищення індексу ICC у дощові періоди корелює з кількістю днів з опадами (менш — з кількістю опадів), при чому спостерігали запізнювання зростання показників інфікування на декілька днів. Аналіз можливого впливу кислотності опадів на виживаність вірусу SARS-CoV-19 засвідчує відсутність істотного впливу цього чинника на поширення вірусної інфекції. Згідно з результатами аналізу даних інфікування вірусом SARS-CoV-19 в Україні, існує певна залежність цього процесу від кліматичних чинників, що важливо для оцінювання ризиків інфікування і пов’язаних з ними захворювань.Посилання
Boychenko, S.G., & Zabarna, О.G. (2019). Estimation of comfort of weather conditions and trends of their changes for the Kyiv region in the conditions of climate change. Geofizicheskiy zhurnal, 41(6), 128—143. https://doi.org/10.24028/gzh.0203‒3100.v41i6.2019.190071.
Holubka, O.S. (2013). The efficiency of the system of sentinel epidemiological surveillance of influenza. Profilaktychna medytsyna, (1), 14—17 (in Ukrainian).
Holubka, O.S., Onyschenko, O.V., Mironenko, A.P., & Stepanskiy, D.O. (2012). Strain characteristics of the population of influenza viruses isolated in Ukraine in the season 2011—2012. Tuberkul'oz, lehenevi khvoroby, VIL-infektsiya, (4), 97—100 (in Ukrainian).
Sentinel surveillance of influenza in Ukraine. (2020). Retrieved from http://ukrinfluenza.com.ua.
Zhdanov, V.M. (1984). Man and viruses. In Science and humanity: international yearbook (pp. 44—55). Moscow: Znanie (in Russian).
Zhirnov, O.P., & Manykin, A.A. (2014). pH-dependent rearrangements in the influenza A virus. Voprosy Virusologii, (3), 41—46 (in Russian).
Israel, Yu.A. (1989). Acid rain. Leningrad: Gidrometeoizdat, 270 p. (in Russian).
Isayev, A. (2001). The Ecological Climatology. Moscow: Nauchnyy Mir, 456 p. (in Russian).
Karisheva, V.M. (2001). Special epizootology: Textbook. Kyiv: Vyshcha Osvita, 703 p. (in Ukrainian).
Acidity map of atmospheric precipitation in Ukraine. (2006). Retrieved from https://www.imbf.org/karty/karta-kislotnosti-atmosfernyh-osadkov-ukriany.html.
The Climate Cadastre of Ukraine. (2005). Kyiv: Publ. of the Ukrainian Hydrometeorological Institute, 48 p. (in Ukrainian).
Lipinskyy, V., Dyachuk, V., & Babichenko, V. (Eds.). (2003). The Climate of Ukraine. Kyiv: Rayevskyy Publishing, 344 p. (in Ukrainian).
Mikita, G.I. (2009). Studies of the structure and form of influenza A virus of strains H5 and H7 — avian influenza. Vestnik RUDN. Seriya. Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti, (1), 17—20 (in Russian).
Mironenko, A.P, Holubka, O.S., & Onishchenko, O.V. (2011). Evaluation of the effectiveness of sentinel surveillance for influenza in Ukraine. Profilaktychna medytsyna, (4), 25—32 (in Ukrainian).
Orlyuk, M.I., Frolov, A.F., Zadorozhnaya, V.I., & Romenets, A.A. (2007). Disturbance of the Earth’s magnetic field and some aspects of infectious diseases. Geofizicheskiy zhurnal, 29(6), 148—156 (in Russian).
UHC: Ukrainian Hydrometeorological Center. (2020). Retrieved from https://meteo.gov.ua/ua/33345/current/ukraine/#.
Public Health Center of the Ministry of Health of Ukraine. (2020). Retrieved from https://phc.org.ua/kontrol-zakhvoryuvan/inshi-infekciyni-zakhvoryuvannya/koronavirusna-infekciya-covid-19.
CGO: Central Geophysical Observatory. (2020). Retrieved from http://www.cgo.kiev.ua/index.php?fn=k_klimat&f=kyiv&p=1.
Bloom-Feshbach, K., Alonso, W.J., Charu, V., Tamerius, J., Simonsen, L., Miller, M.A., & Viboud, C. (2013). Latitudinal Variations in Seasonal Activity of Influenza and Respiratory Syncytial Virus (RSV): A Global Comparative Review. PLoS ONE, 8(2), e54445. https://doi.org/10.1371/journal.pone. 0054445.
Boychenko, S., Voloshchuk, V., Kuchma, T., & Serdyuchenko, N. (2018). Long-time changes of the thermal continentality index, the amplitudes and the phase of the seasonal temperature variation in Ukraine. Geofizicheskiy zhurnal, 40(3), 81—96. doi: https://10.24028/gzh.0203‒3100.v40i3.2018.137175.
Boychenko, S., Voloshchuk, V., Movchan, Ya., Serdjuchenko, N., Tkachenko, V., Tyshchenko, O., & Savchenko, S., (2016). Features of climate change on Ukraine: scenarios, consequences for nature and agroecosystems. Proceedings of the National Aviation University, (4), 96—113. doi: https://doi.org/10.18372/2306—1472.69.11061.
Caini, S., Kusznier, G., Garate, V., Wangchuk, S., Thapa, B. et al. (2019). The epidemiological signature of influenza B virus and its B/Victoria and B/Yamagata lineages in the 21st century. PLoS ONE, 14(9). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222381.
Chan, P.W., Chew, F.T., Tan, T.N., Chua, K.B., & Hooi, P.S. (2002). Seasonal variation in respiratory syncytial virus chest infection in the tropics. Pediatr Pulmonol, 34, 47—51. https://doi.org/10.1002/ppul.10095.
Cheval, S., Adamescu, C.M., Georgiadis, T., Herrnegger, M., Piticar, A., & Legates, D.R. (2020). Observed and Potential Impacts of the COVID-19 Pandemic on the Environment. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(11), 4140. https://doi.org/10.3390/ijerph17114140.
Ching, J., & Kajino, M. (2020). Rethinking Air Quality and Climate Change after COVID-19. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17(14), 5167. https://doi.org/10.3390/ijerph17145167.
Climate data: Ukraine. (2020). Retrieved from https://en.tutiempo.net/climate/ukraine.htm.
COVID-19 situation in the WHO European Region. (2020). Retrieved from https://who.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/a19d5d1f86ee4d99b013eed5f637232d.
Coronavirus epidemic monitoring system. (2020). Retrieved from https://covid19.rnbo.gov.ua/.
Cox, N.J., & Subbarao, K. (2000). Global epidemiology of influenza: past and present. Annual Review of Medicine, 51, 407—421. https://doi.org/10.1146/annurev.med.51.1.407.
Darnell, M.E.R., Subbarao, K., Feinstone, S.M., & Taylor, D.R. (2004). Inactivation of the coronavirus that induces severe acute respiratory syndrome, SARS-CoV. Journal of Virological Methods, 121, 85—91. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2004.06.006.
Hammond, G.W., Raddatz, R.L., & Gelskey, D.E. (1989). Impact of Atmospheric Dispersion and Transport of Viral Aerosols on the Epidemiology of Influenza. Reviews of Infectious Diseases, 11(3), 494—497. https://doi.org/10.1093/clinids/11.3.494.
IPCC: Climate change 2013: The Physical Science Basis. (2013). Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate, UNEP/WMO. Retrieved from http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/.
Larsen, A., Hanigan, I., Reich, B.J., Qin, Y., Cope, M., Morgan, G., & Rappold, A.G. (2020). A deep learning approach to identify smoke plumes in satellite imagery in near-real time for health risk communication. Journal of Exposure Sciences & Environmental Epidemiology, 150(1). https://doi.org/10.1038/s41370-020-0246-y.
Laude, H. (1981). Thermal inactivation studies of a coronavirus, transmissible gastroenteritis virus. Journal of General Virology, 56(2), 235—240. https://doi.org/10.1099/0022-1317-56-2-235.
LeDuc, J.W., & Barry, M.A. (2004). SARS, the first pandemic of the 21st century. Emerging Infectious Diseases, 10, e26. https://doi.org/10.3201/eid1011.040797_02.
Le Quéré, C., Jackson, R.B., Jones, M.W., Smith, A.J.P., Abernethy, S., Andrew, R.M., De-Gol, A.J., Willis, D.R., Shan, Y., Canadell, J.G., Friedlingstein, P., Creutzig, F. & Peters, G.P. (2020). Temporary reduction in daily global CO2 emissions during the COVID-19 forced confinement. Nature Climat Changes, 10, 647—653. https://doi.org/10.1038/s41558-020-0797-x.
Liu, J., Zhou, J., Yao, J., Zhang, X., Li, L., Xu, X., He, X., Wang, B., Fu, S., Niu, T., Yan, J., Shi, Y., Ren, X., Niu, J., Zhu, W., Li, S., Luo, B., & Zhang, K. (2020). Impact of meteorological factors on the COVID-19 transmission: A multi-city study in China. Sciences of the Total Environent, 726. 13851. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138513.
Lofgren, E., Fefferman, N.H., Naumov, Y.N., Gorski, J., & Naumova, E.N. (2007). Influenza seasonality: underlying causes and modeling theories. Journal of Virology, 81, 5429—36. https://doi.org/ 10.1128/JVI.01680-06.
Meerhoff, T.J., Simaku, A., Ulqinaku, D., et al. (2015). Surveillance for severe acute respiratory infections (SARI) in hospitals in the WHO european region — an exploratory analysis of risk factors for a severe outcome in influenza-positive SARI cases. BMC Infectious Diseases, 15. https://doi.org/10.1186 / s12879-014-0722-x.
Memish, Z.A., Perlman, S., Van Kerkhove, M.D., & Zumla, A. (2020). Middle East respiratory syndrome. The Lancet, 395, 1063—1077. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(19)33221-0.
Minnis, P., Harrison, E., Stowe, L., Gibson, G.G., Denn, F.M., Doelling, D.R., & Smith, W.L. (1993). Radiative climate forcing by the Mount Pinatubo eruption. Science, 259, 1411—1415. https://doi.org/10.1126/science.259.5100.1411.
Oliver, J.E. (Ed.). (2005). Encyclopedia of World Climatology. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Science & Business Media, 874 р.
Omer, S.B., Sutanto, A., Sarwo, H., Linehan, M., Djelantik, I.G.G., Mercer, D., Moniaga, V., Moulton, L.H., Widjaya, A., Muljati, P., Gessner, B.D., & Steinhof, M.C. (2008). Climatic, temporal, and geographic characteristics of respiratory syncytial virus disease in a tropical island population. Epidemiology & Infection, 136(10), 1319—1327. https://doi.org/10.1017/S0950268807000015.
Open Data-Server. (2020). Retrieved from https://opendata.dwd.de/climate_environment/.
Park, J.E., Son, W.S., Ryu, Y., Choi, S.B., Kwon, O., & Ahn, I. (2020) Effects of temperature, humidity, and diurnal temperature range on influenza incidence in a temperate region. Influenza and Other Respiratory Viruses, 14, 11—18. https://doi.org/10.1111/irv.12682.
Paynter, S. (2015). Humidity and respiratory virus transmission in tropical and temperate settings. Epidemiol. Epidemiology & Infection, 143, 1110—1118. https://doi.org/10.1017/S0950268814002702.
Prather, K.A., Wang, C.C., & Schooley, R.T. (2020). Reducing transmission of SARS-CoV-2. Science, 368, 1422—1424. https://doi.org/10.1126/science.abc6197.
Perdiz, D., Grof, P., Mezzina, M., Nikaido, O., Moustacchi, E., & Sage, E. (2000). Distribution and repair of bipyrimidine photoproducts in solar UV‒irradiated mammalian cells. Journal of Biological Chemistry, 275, 26732— 26742. https://doi.org/10.1074/jbc.M001450200.
Sagripanti, J.-L., & Lytle, C.D. (2007). Inactivation of influenza virus by solar radiation. Photochemistry and photobiology, 83, 1278—1282. https://doi.org/10.1111/j.1751‒1097.2007.00177.x.
Shaman, J., & Kohn, M. (2009). Absolute humidity modulates influenza survival, transmission, and seasonality. Proc. of the National Academy of Sciences of the United States of America, 106, 3243—48. https://doi.org/10.1073/pnas.0806852106.
Skrynyk, O., Aguilar, E., Skrynyk, O., Sidenko, V., Boichuk, D., & Osadchyi, V. (2018). Quality control and homogenization of monthly extreme air temperature of Ukraine. International Journal of Climatology, 39(4), 2071—2079. https://doi.org/10.1002/joc.5934.
Stensballe, L.G., Devasundaram, J.K., & Simoes, E.A. (2003). Respiratory syncytial virus epidemics: the ups and downs of a seasonal virus. The Pediatric Infectious Disease Journal, 22, S21—S32. https://doi.org/10.1097/01.inf.0000053882.70365.c9.
Sun, Z., Cai, X., Gu, C., Zhang, R., Han, W., Qian, Y., Wang, Y., Xu, W., Wu, Y., Cheng, X., Yuan, Z., Xie, Y., & Qu, D. (2020). Stability of the COVID-19 virus under wet, dry and acidic conditions. Medrxiv Posted. https://doi.org/https://doi.org/10.1101/2020.04.09.20058875.
Tian, H., & Xu, B. (2015). Persistence and transmission of avian influenza A (H5N1): virus movement, risk factors and pandemic potential. Annals of GIS, 21(1), 55—68. https://doi.org/10.1080/19475683.2014.992368.
Van Doremalen, N., Bushmaker, T., Morris, D.H., Phil, M., Holbrook, M.G., Gamble, A., Williamson, B.N., Tamin, A., Harcourt, J.L., Thornburg, N.J., Gerber, S.I., Lloyd-Smith, J.O., de Wit, E., Munster, V.J. (2020). Aerosol and surface stability of SARS-CoV-2 as compared with SARS-CoV-1. New England Journal of Medicine, 382, 1564—1567. https://doi.org/10.1056/NEJMc2004973.
Walker, P.G.T., Whittaker, C., Watson, O.J., Baguelin, M., Winskill, P., Hamlet, A. et al. (2020). The impact of COVID-19 and strategies for mitigation and suppression in low- and middle-income countries. Science, 369, 413—422 https://doi.org/10.1126/science.abc0035.
Weather for 243 countries of the world. (2020). Retrieved from http://rp5.ua.
WHO. (2005). Retrieved from https://apps.who.int/iris/handle/10665/276959.
WHO. (2009). New influenza A (H1N1) virus: global epidemiological situation. Weekly Epidemiologycal Record, (25), 249—257. Retrieved from https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/241366/WER8425_249‒257.PDF.
WHO. (2018a). Retrieved from https://www.who.int/influenza/.
WHO. (2018б). Retrieved from https://www.who.int/influenza/surveillance_monitoring/bod/en/.
WHO. (2019). Retrieved from https://www.euro.who.int/_data/assets/pdf_file/0019/424342/NPI_guide.pdf?ua=1.
WHO. (2020a). Retrieved from https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/question-and-answers-hub.
WHO. (2020б). Retrieved from https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/333114/WHO-2019-nCoV-Sci_Brief-Transmission_modes-2020.3-rus.pdf.
WHO. (2020в). Retrieved from https://data.unwomen.org/resources/covid-19-emerging-gender-data-and-why-it-matters.
Xiao, X., Chakraborti, S., Dimitrov, A.S., Gramatikoff, K., Dimitrov, D.S. (2003). The SARS-CoV S glycoprotein: expression and functional characterization. Biochemical and Biophysical Research Communication, 312(4), 1159—1164. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2003.11.054.
Yusuf, S., Piedimonte, G., Auais, A., Demmler, G., Krishnan, S., Van Caeseele, P., Singleton, R., Broor, S., Parveen, S., Avendano, L., Parra, J., Chavez-Bueno, S., Murguia de Sierra, T., Simoes, E.A.F., Shaha, S., & Welliver, R. (2007). The relationship of meteorological conditions to the epidemic activity of respiratory syncytial virus. Epidemiology & Infection, 135, 1077—1090. https://doi.org/10.1017/S095026880600776X.
Yang, W., & Marr, L.C. (2011). Dynamics of airborne influenza a virus indoors and dependence on humidity. PLoS ONE, 6, e21481. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0021481.
Yang, W., Elankumaran, S., & Marr, L.C. (2012). Relationship between humidity and influenza A viability in droplets and implications for influenza’s seasonality. PLoS ONE, 7, e46789. https://doi.org/10.1371/ journal.pone.0046789.
Zhu, Y., & Xie, J. (2020). Association between ambient temperature and COVID-19 infection in 122 cities from China. Science of the Total Environment, 724, 138201. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138201.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Геофізичний журнал
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
