Нью-Йорк открыл метро, а через 17 дней заговорил о микробах

ТРАНСПОРТНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ ИЗМЕНИЛА ГОРОДСКУЮ ЖИЗНЬ, НО ОДНОВРЕМЕННО ЗАСТАВИЛА ВРАЧЕЙ И ИНЖЕНЕРОВ ЗАДУМАТЬСЯ О БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУХА ПОД ЗЕМЛЁЙ

День, когда Нью-Йорк ушёл под землю

27 октября 1904 года возле здания городской ратуши Нью-Йорка собрались чиновники, инженеры, журналисты и приглашённые гости. Город готовился открыть транспортную систему, строительство которой потребовало четырёх лет и огромных финансовых вложений.

В 14:35 первый поезд отправился со станции City Hall. За управлением находился не профессиональный машинист, а мэр Джордж Макклеллан-младший (George B. McClellan Jr.).

Поезд прошёл через Манхэттен и спустя 26 минут достиг 145-й улицы в Гарлеме.

Первая линия компании Interborough Rapid Transit (IRT) имела протяжённость около 14,6 километра и включала 28 станций.

Для Нью-Йорка это означало фундаментальную перемену. Город, улицы которого были переполнены конными экипажами, повозками, трамваями и пешеходами, получил новый транспортный уровень.

В 19:00 метро открылось для обычных пассажиров. Проезд стоил пять центов.

До конца вечера подземные поезда перевезли более 110 тысяч человек, согласно историческим материалам Библиотеки Конгресса США.

Метро обещало решить одну из главных проблем быстро растущего мегаполиса — позволить огромному количеству людей перемещаться по городу независимо от уличных заторов.

Но одновременно возникал вопрос, на который транспортные инженеры не могли ответить исключительно расчётами скорости и пропускной способности.

Каким воздухом будут дышать тысячи людей, ежедневно находящихся под землёй?

Бациллы вторгаются в метро

13 ноября 1904 года, всего через 17 дней после открытия подземки, газета New-York Tribune опубликовала большую статью с выразительным заголовком:

«Bacilli Invade the Subway» — «Бациллы вторгаются в метро».

Публикация сохранилась в цифровом архиве Библиотеки Конгресса США.

Газета сообщала, что воздух новой транспортной системы уже стал предметом официального расследования. Обсуждались эффективность вентиляции, содержание кислорода и углекислого газа, а также возможное накопление микроорганизмов.

Особое беспокойство вызывало происхождение воздуха.

Значительная его часть попадала в метро через входы, расположенные непосредственно у городских улиц. Журналисты предполагали, что вместе с этим воздухом под землю поступают пыль, грязь и бактерии.

Существовало и другое опасение.

В начале XX века люди нередко плевали прямо на железнодорожные пути. Высохшая мокрота могла смешиваться с пылью, а проходящие поезда создавали воздушные потоки, способные поднимать частицы обратно в воздух.

Поскольку туберкулёз оставался серьёзной причиной смертности, подобные опасения имели понятное медицинское основание.

В обсуждении участвовал Герман Биггс (Hermann M. Biggs), бактериолог нью-йоркского департамента здравоохранения и один из заметных организаторов городской борьбы с инфекционными заболеваниями.

Проблема перестала быть исключительно инженерной.

Она затрагивала микробиологию, эпидемиологию, санитарное регулирование и ответственность транспортной компании перед пассажирами.

Тысячи бактерий, обнаруженных не в метро

Самая интересная деталь газетной публикации становится заметна при внимательном чтении первоисточника.

New-York Tribune приводила впечатляющие результаты бактериологических исследований.

В отдельных районах Манхэттена после кратковременного воздействия уличного воздуха на питательную среду обнаруживали до 9600 выросших микробных колоний на одной пластинке.

Возле Бликер-стрит исследователи зарегистрировали 2070 колоний. В другом районе Гарлема — 2530.

Эти цифры выглядели убедительным свидетельством загрязнения воздуха.

Но существовало важнейшее обстоятельство.

Описанные бактериологические пробы были получены преимущественно на городских улицах, примерно в 15 сантиметрах над мостовой, а не непосредственно в вагонах нового метро.

Исследователи размещали желатиновые пластинки в окружающей среде, после чего подсчитывали колонии микроорганизмов, выросшие на питательной среде.

Журналисты использовали результаты, чтобы обосновать предположение: загрязнённый уличный воздух способен проникать в подземные помещения.

Однако предположение о потенциальном загрязнении и доказательство реальной опасности заражения — принципиально разные вещи.

Даже большое количество микробных колоний не означает, что все обнаруженные микроорганизмы вызывают заболевания.

Большинство бактерий окружающей среды не являются патогенными для здорового человека.

Кроме того, результаты подобных исследований зависели от условий отбора проб, состава питательной среды и способности конкретных микроорганизмов расти в лаборатории.

Газетная публикация не представляла данных, которые позволяли бы установить частоту инфекционных заболеваний среди пассажиров метро.

Это не означает, что санитарных рисков не существовало. Но доказательства их возможного наличия нельзя автоматически считать измерением вероятности заражения.

Фактически перед читателями 1904 года возникла проблема, хорошо знакомая современной биомедицине: лабораторный показатель может выглядеть тревожно, но его клиническое значение ещё предстоит установить.

Спор о воздухе начался раньше Нью-Йорка

Нью-Йорк не был первым городом, столкнувшимся с вопросами здоровья пассажиров подземного транспорта.

Лондонское метро существовало с 1863 года, а вопросы качества воздуха начали систематически исследовать ещё до открытия нью-йоркской линии.

В октябре 1901 года Лондонский совет графства инициировал изучение атмосферы линии Central London Railway.

Исследователи проводили химические и бактериологические измерения в тоннелях, на станциях, в вагонах и лифтах, сравнивая результаты с наружным воздухом.

26 марта 1903 года журнал Nature опубликовал материал «The Ventilation of the Tubes», посвящённый этим исследованиям.

Учёные обнаружили значительные колебания содержания углекислого газа и органических веществ в подземной транспортной среде.

Следовательно, опасения нью-йоркских журналистов не возникли на пустом месте.

К началу XX века крупнейшие города уже начали понимать, что подземная транспортная система создаёт особую воздушную среду, санитарные характеристики которой необходимо изучать.

Однако существовавшие методы не всегда позволяли достоверно связать результаты измерений с риском инфекционных заболеваний.

Почему углекислый газ оказался важнее споров о кислороде

В статье New-York Tribune обсуждалось ещё одно опасение: достаточно ли кислорода получают пассажиры подземных поездов?

Некоторые исследователи утверждали, что воздух метро содержит слишком много углекислого газа и недостаточно кислорода. Другие специалисты оспаривали эти выводы.

Сегодня значение таких измерений понимают точнее.

При обычных концентрациях углекислого газа в общественных помещениях главная проблема обычно заключается не в непосредственном токсическом действии CO2.

Углекислый газ, который выдыхают пассажиры, может служить косвенным показателем того, насколько эффективно воздух обновляется с учётом количества находящихся в помещении людей.

Если концентрация CO2 увеличивается, это может свидетельствовать о недостаточном поступлении свежего воздуха относительно числа присутствующих.

Но есть существенное ограничение.

Даже высокий уровень CO2 сам по себе не доказывает присутствие заразного человека или инфекционных аэрозолей.

И наоборот, относительно низкая концентрация не гарантирует отсутствия риска заражения при тесном контакте с источником инфекции.

Американские Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) подчёркивают, что показатели CO2 необходимо интерпретировать с учётом особенностей помещения, вентиляционной системы и условий пребывания людей.

Вопрос, который журналисты поднимали в 1904 году, впоследствии превратился в самостоятельное направление инженерной гигиены и исследований качества воздуха.

От бактерий на пластинках к моделям распространения аэрозолей

Современная наука располагает инструментами, которые исследователи начала XX века не могли использовать.

Сегодня изучают не только присутствие микроорганизмов, но и движение аэрозолей — мельчайших частиц, которые могут образовываться при дыхании, разговоре, кашле и других действиях человека.

Если человек инфицирован респираторным возбудителем, часть этих аэрозолей может содержать инфекционные частицы.

При этом вероятность передачи инфекции зависит от нескольких обстоятельств:

• наличия заразного человека и количества выделяемых им инфекционных частиц;
• продолжительности и близости контакта;
• интенсивности воздухообмена и эффективности фильтрации;
• количества пассажиров и распределения воздушных потоков;
• свойств конкретного возбудителя и восприимчивости окружающих людей.

В исследовании, опубликованном в 2023 году, учёные Чжэцзянского университета в Китае использовали измерения концентрации CO2 в общественном транспорте и математическое моделирование для оценки возможной передачи SARS-CoV-2.

Работа охватывала автобусы, метро и скоростные поезда.

Авторы показали, что влияние вентиляции зависит от расстояния между людьми. Улучшение воздухообмена может заметно уменьшать риск, связанный с распространением аэрозолей по всему помещению, но значительно слабее воздействует на передачу инфекции при очень близком контакте.

Это важное различие.

Хорошая вентиляция снижает концентрацию потенциально инфекционных частиц, но не устраняет все механизмы передачи респираторных заболеваний.

При этом результаты моделирования не следует воспринимать как универсальную вероятность заражения в любом метро. Реальный риск меняется в зависимости от конструкции вагонов, загруженности, распространённости инфекции и других условий.

Почему эта история важна сегодня

История нью-йоркского метро показывает, насколько тесно развитие массовых технологий связано с общественным здравоохранением.

К началу XX века транспортные инженеры научились быстро перемещать десятки тысяч людей под землёй. Но обеспечить понятные и проверяемые санитарные характеристики новой среды оказалось отдельной задачей.

В 1904 году главными источниками тревоги были уличная пыль, бактерии, мокрота и предположительно недостаточная вентиляция.

В XXI веке в центре внимания оказались аэрозоли, воздушная передача респираторных вирусов, системы фильтрации и количественная оценка риска.

Изменилась методология, но сохранился основной вопрос: как сделать необходимую для общества инфраструктуру безопасной, не подменяя реальные измерения ни оптимизмом инженеров, ни тревожными предположениями?

Для врачей эта история напоминает о необходимости различать обнаружение микроорганизма, воздействие инфекционного агента и развитие заболевания.

Для специалистов общественного здравоохранения она показывает, что профилактика инфекций выходит далеко за пределы больниц и медицинских кабинетов. Архитектура, вентиляция и организация общественного пространства могут влиять на здоровье населения.

Для фармацевтической и биотехнологической индустрии здесь существует важная методологическая параллель.

Обнаружение потенциально опасного биологического сигнала ещё не равнозначно доказательству клинического вреда. Как и в исследованиях лекарств, необходимо понимать, что именно измеряется, насколько надёжен показатель и связан ли он с реальным исходом для человека.

Одновременно отсутствие окончательных доказательств вреда не означает, что потенциальный риск можно игнорировать.

Именно между этими двумя крайностями находится научно обоснованное управление безопасностью.