为什么洗手至少要20秒 ？这次终于有了科学的解释

洗手要洗多久才合理？

新冠疫情爆发以来，“勤洗手、戴口罩、多通风”成为大家耳熟能详的防疫口诀。

说到“洗手”，相信现在大家洗手的频率大约是以往的两三倍甚至更多，仿佛每一次洗手都多了一点安全感。

但是，即使很多人做到了“勤洗手”，也无法真正减少细菌和病毒的威胁。你知道为什么吗？

这就涉及一个科学的问题，洗手要洗多久。如果你忽略了洗手时间这个关键因素，不仅很可能手就白洗了，甚至还会有感染的风险。

例如，中国疾控中心和世界各大机构（如美国疾控中心和加拿大卫生局）都建议，洗手时要用肥皂和洗手液搓上至少20秒，世界卫生组织则建议整个用肥皂或洗手液洗手的过程要达到 40 至 60 秒。

为什么一定要这么长的时间呢？这其中有什么科学道理吗？且看下文，一一解答。

01 物理学角度：流体力学模型显示，洗手至少需要搓20秒，才能去除细菌和病毒

尽管洗手已被证明可有效对抗疾病和感染的传播，但其背后的物理学却鲜有研究。

2021年8月17日，来自英国Hammond Consulting Limited 的研究人员Paul S. Hammond在流体力学top期刊《Physics of Fluids》发表了一篇题为“Will we ever wash our hands of lubrication theory?”的论文。

在文中，Hammond提出了一个简单的流体力学数学模型，研究了相对移动的手的表面之间充满液体的间隙中的流动，该间隙中化学物质的传输，以及最初在一个手表面上的粒子被去除的过程。简单来说，就是模拟洗手的过程，首次从物理学的角度“捕捉”到从手上去除病毒和细菌的关键机制。

在该模型中，“手”被建模为两个粗糙的波浪形表面，因为它们在小空间尺度上是粗糙的。两个粗糙表面彼此间隔很近，与充满液体的间隙的宽度相比，粗糙表面的波长更长，从而允许使用润滑理论来计算间隙中的流体流动。

通常，润滑理论用于研究，当浸入流体中的两个空间周期性粗糙表面以恒定速度 U 相对于彼此剪切时，弱结合的颗粒如何从壁附近去除。

在没有流动的情况下，颗粒将被困在靠近粗糙表面的势阱中。也就是说，它们在山谷的底部，要想逃走，水流的能量必须足够高，才能让它们“爬上“山谷，“走出“山谷。

图1. 模型中粒子运动的一种情况：粒子从红点开始，停留在手的表面（黑色波浪线）。 它沿着蓝色路径“逃”出手，然后在水中自由移动。

流动液体的强度取决于移动的手的速度，更强的流动更容易去除颗粒。模型结果显示，手之间存在阈值相对速度，低于该阈值的粒子不会从将它们绑定到壁的势阱中移除。

“基本上，流动会告诉你粒子上的力，” Hammond说道。 “然后你就可以弄清楚粒子是如何移动的，并确定它们是否被移除。”整个过程就像擦洗衬衫上的污渍：动作越快，污渍就越有可能去除并洗掉。

当然，即便是去除颗粒，这个过程也需要一定的时间。Hammond 模型结果表明，当以 2/ 为单位测量时，表面平移一个粗糙度波长的时间大约需要20秒，而这个时间是壁面附近流体-固体相对速度很小的直接结果。

也就是说，洗手需要猛搓20 秒的才能去除附着在手上的潜在病毒和细菌等颗粒，这个时间也恰好和疾控中心的洗手指南一致。

当然，值得指出的是该模型没有考虑使用肥皂时发生的化学或生物过程。尽管如此，这个研究也从流体力学的角度回答了重要的科学问题，即从手上物理去除颗粒的机制可能。这为以后配制更有效、更环保的肥皂提供了重要的线索。

02 化学角度：至少需要20秒，肥皂分子或酒精才能把病毒的脂质包膜“瓦解“

看到这里，可能很多人就会说，是不是我每次只要洗够20秒就好了呢？

其实不然。不用肥皂或洗手液，简单冲冲水等于白洗。

美国的新闻网站Vox做了一个洗手的科普视频，通过“实验”和“理论”两个方面，为正确洗手“划重点”：要想洗掉手上的病毒，一定要用肥皂或洗手液，并且需要洗手至少20秒以上。

在实验中，研究人员找来了一种能模拟细菌和病毒的产品Glo Germ，涂满双手。Glo Germ 在紫外线照射下会发光，洗完手后在紫外灯下越亮说明细菌越多手越脏，越黑就意味着细菌越少手越干净。

首先用清水进行冲洗，结果一目了然：并没有什么用。

接着，研究人员用肥皂洗手5到10秒左右，虽然干净很多，但依然有部分细菌和病毒顽固地不肯“离开”。

但是，如果用肥皂或洗手液洗手，并且把洗手的时长延长到20秒，效果截然不同：双手变得十分干净。

这是什么原理呢？

原来，“冠状病毒”属于“包膜病毒”，它的外层有糖蛋白和脂质构成的包膜。这样的结构让病毒变得像“油渍”一样，如果不用肥皂或洗手液，只使用清水洗手，由于“水油”不相溶，包膜不会被水破坏，水只能顺着病毒流过，不会对其造成任何影响。

然而，肥皂就不一样了，它们的分子一端是亲水部位，一端是亲油部位。亲油的一端会立马附着在病毒的（脂肪）包膜层，把病毒瓦解得一干二净。

值得注意的是，要破坏病毒表面的脂膜，需要一定的反应时间--至少20秒！也就是说需要延长洗手时间，给肥皂分子创造足够长的作用时间。

如果是用流动水洗手，加上淋湿双手和涂抹肥皂或洗手液的时间，整个过程大约需要40～60秒（免洗洗手液大约需要20～30秒）。

为了更好清洁双手，小编建议大家采用世卫组织推荐的“六步洗手法”对手进行清洁：

看到这里，你学会洗手的“正确打开方式“了吗？

参考文献：

1. Will we ever wash our hands of lubrication theory? Physics of Fluids 33, 081908 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0060307

2. https://www.youtube.com/watch?v=U2RorLJiBM0

来源：高分子科学前沿

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