凭空而起：呼吸道病毒的氛围流传

撰文 | 小黑背鸥

责编 | 翊竑

打仗熏染者通过咳嗽、打喷嚏时孕育发生的飞沫，或打仗被飞沫所污染的外貌（污染物）被遍及以为是呼吸道病毒的重要流传方法。但在新冠肺炎COVID-19大盛行时期，仅通过飞沫、污染物途径流传新型冠状病毒的看法并不克不及够解说在新冠肺炎时期所观看到的大量超流传变乱的产生，阐发病毒在室内及室外情况之间的流传差别时，也凸显了传统看法的范围性。

新冠病毒是怎样流传的？我们应该接纳何种干涉步伐才气更好地对新冠肺炎的流传举行操纵？毋容置疑的是，我们急迫必要更好地相识呼吸道病毒在氛围流传途径中的详细细节，这将加深天下对付新型冠状病毒的了解，并提拔列国的呼吸道病毒疾病的诊断辨认本领与治理本领

2021年8月27日，来自中国台湾国立中山大学的Chia C. Wang团队在Science颁发综述文章Airborne transmission of respiratory viruses，就呼吸道病毒的流传方法睁开商议并举行逐一阐发，格外针对气溶胶流传这一特别流传途径的病毒载量、理化影响身分以及病毒-气溶胶在人体内差别沉积位置所孕育发生的影响举行了细致商议。

氛围流传（Airborne transmission）被界说为在间隔受熏染体1-2米的范畴内吸入直径小于5μm的感染性气溶胶（Infectious aerosols）或“液滴核”（Droplet nuclei）。通常情形下，氛围流传被以为黑白常见的，而只与“特别性”的疾病相干的。

只管我们通常假设飞沫流传占主导职位地方，但有许多强有力的证据支持呼吸道病毒的氛围流传。包罗麻疹病毒、流感病毒、呼吸道合胞病毒 (RSV)、人鼻病毒 (hRV)、腺病毒、肠道病毒、严峻急性呼吸综合征冠状病毒 (SARS-CoV) 、中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV) 以及新型冠状病毒。

一项关于鼻病毒流传的研究得出结论，气溶胶途径大概是呼吸道病毒的重要流传方法【1】。通过对流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒、人偏肺病毒熏染时期呼吸道排放物的阐发表现，病毒基因组存在于种种巨细的气溶胶中，在小于5毫米的气溶胶中检测到病毒的数目最多，而非更大的气溶胶中【2】。

图1. 呼吸道病毒于氛围流传的差别阶段

通过数学模子阐发将气溶胶流传与飞沫流传举行比力，效果表现，在熏染者2米范畴内的大部门病毒流传都以气溶胶为主，只有在间隔熏染者0.2米之内攀谈，或在0.5米之内其咳嗽时，飞沫流传才占上风【3】。

越来越多的关于新冠肺炎的研究为新型冠状病毒的氛围流传上风提供了富厚的证据，这种途径在透风不良的室内情况条件下占主导职位地方。由于大液滴的流传轨迹仅受重力沉降的影响（飞沫流传、打仗物流传），而差别的透风情形仅会影响气溶胶流传途径，通过这一点，氛围流传解说了室内流传率与室外流传率之间明显差别的缘故原由。

图2. 病毒-气溶胶的理化特性

研究表现，在正凡人的呼吸历程中，每升呼出的氛围中开释多达7200个气溶胶粒子【4】。小我私家在呼吸时排挤的携带病毒的气溶胶数目因人而异，取决于其疾病阶段、年事、体重指数以及康健情形等。固然咳嗽可以或许在短时间内孕育发生更多的气溶胶，但相比连续的呼吸和语言而言要少许多，尤其是对付没有体现出临床症状的熏染者。是以，与不太频仍的咳嗽相比，受熏染个别的呼吸、语言和其他连续发声历程大概会开释更多的病毒-气溶胶。

气溶胶的物理特性影响其在氛围中的流传方法。气溶胶被呼出的初始速率取决于它们是怎样在呼吸道内孕育发生和开释的（咳嗽能比语言时孕育发生速率更快的飞沫和睦溶胶）。气溶胶中的病毒在氛围中的寿命与其理化身分、生物活性身分痛痒相关，同时其受情况身分的影响，如温度、湿度和紫外线辐射强度等。在静止氛围中，直径5毫米的气溶胶从1.5米的高度沉降到地面必要33分钟，而直径1毫米的气溶胶可以在氛围中悬浮凌驾12小时【5】。

图3. 气溶胶在氛围中的悬浮时间

有研究通过在试验室中孕育发生气溶胶，并测定其半衰期【6】，发觉SARS-CoV和新型冠状病毒的半衰期约为1-3小时。相宜的温度对付维持气溶胶【6-8】中病毒的存活以及流传本领至关紧张，这种调治方法大概通过影响组成病毒的卵白质、脂质和遗传物质的稳健性来实现。上呼吸道中的温度稳健连结比肺中的温度低多少摄氏度，这评释病毒在上呼吸道中的复制本领更强【9】。

气溶胶从呼吸道的饱和情况开释到较低相对湿度的情况氛围中时，气领会自觉地蒸发，蒸发历程估计必要几秒钟。若情况的相对湿度更低，则蒸发产生得更快，并在较小的均衡尺寸下到达均衡【10】。在相对湿度低于80% 时，气溶胶的终极直径为原始尺寸的20%至40%【10】。流感病毒、引起伤风的冠状病毒、呼吸道合胞病毒和其他病毒病例的季候性差别与相对湿度的差别性紧密相干。

图4. 影响室内氛围流传的身分

一项研究通过联合现场丈量和盘算流体动力学 (CFD) 模仿的方法，定量评估了无症状个别在电梯、课堂和超市情况中通过氛围流传而熏染新冠肺炎病毒的危险。这项研究发觉，不得当的透风大概导致正凡人在该情况中的熏染危险大大进步。令人意想不到的是，用于拦截室内空间中由熏染者咳嗽和打喷嚏孕育发生的液滴喷雾的物理有机玻璃屏蔽会拦阻气流的天然流淌，并在呼吸区扣留更高浓度的气溶胶，乃至增添新型冠状病毒的流传危险，反而起到拔苗助长的成效。

图5. 呼吸道中气溶胶的尺寸依靠性沉积机制

一旦气溶胶被吸入，携带病毒的气溶胶大概会沉积并埋伏在宿主的呼吸道中。气溶胶的巨细是决定沉积位置的要害，只管很多剖解、生理和氛围动力学身分 (包罗气道剖解布局、呼吸模式、呼吸道中气溶胶传输的氛围动力学以及吸入气溶胶的理化性子) 也会导致差别沉积位置的差别。直径大于5毫米的气溶胶重要沉积在人类的鼻咽地区 (87-95%)，其重要依附惯性撞击和重力沉降【11】这两个身分而沉降，只管直径小于5毫米的气溶胶也沉积与此，但他们的尺寸更小，大概更深地渗入渗出到肺中并沉积在肺泡腔中【11】。

直径更小的气溶胶 (< 5毫米) 富含呼吸道病毒，它们依附其“身小体微”的特性，可以或许更深地进入并沉积鄙人呼吸道。据报道，与上呼吸道相比，新型冠状病毒鄙人呼吸道中的病毒载量更高且存留时间更长【12-13】。由于现在的筛查通常利用拭子从鼻咽或口腔（上呼吸道）中网络样本，下呼吸道的熏染使新型冠状病毒的诊断增添了新的技能挑衅。

在已往，因为缺乏对付病毒-气溶胶孕育发生、流传历程的相识，以及对付大型感染病变乱的错误性推断，我们时常纰漏氛围流传在呼吸道病毒流传中的紧张性。令人欣慰的是，克日，世卫构造和美国疾控中间肯定了氛围流传作为新型冠状病毒重要途径，并就COVID-19的氛围流传提出了相干防疫发起：

1. 口罩可以或许有用防备无症状流传，通过佩带口罩可以或许淘汰受熏染的个别总数以及因新冠肺炎病毒导致的去世亡率。

2. 通过实行有用的室内透风可淘汰感染性病毒气溶胶的氛围流传途径。

只管人们渐渐开始了解到呼吸道病毒于氛围流传的威胁，但仍有很多题目必要进一步探究。比方，液滴以及气溶胶中病毒浓度和致病性的量化干系、感染性疾病的严峻水平与气溶胶直径巨细、沉积位置的干系。只管还必要更多的研究，但明白的证据评释，氛围流传是新型冠状病毒和很多其他呼吸道病毒流传的重要途径。对此，我们一定实行分外的防备步伐，以淘汰短间隔和长间隔的气溶胶流传，重点是增强透风、氛围过滤、紫外线消毒和佩带口罩。

这些干涉步伐是缓解COVID-19大盛行之危害以及防备未知新型感染病发作的要害计谋，纵然在我们终极克服了新型冠状病毒之后，这些通过改进室内氛围质量的步伐所带来对人类的康健好处也是不容小觑的。