气溶胶传播病毒,风险有多高?

医疗健康 来源: 环球科学 作者:杨心舟

上周,在上海的新型冠状病毒疫情发布会上,一位专家表示“可以确定的新冠病毒传播途径主要为直接传播、气溶胶传播和接触传播”,这番话一度引发热议,也让气溶胶传播成为人们关注的焦点。尽管后续新闻证实,这番话只是专家表述有误,新冠病毒能否通过气溶胶传播还有待研究,但很多人还是充满了担心:如果新冠病毒真的能通过气溶胶传播,它会造成更大的威胁吗?

根据目前的官方消息,新型冠状病毒主要的传播途径还是呼吸道飞沫传播和接触传播,气溶胶和粪口传播途径尚待进一步明确。

其中,直接传播是指患者打喷嚏、咳嗽或说话时产生的飞沫,被周围的人吸入体内导致的感染;接触传播是指飞沫沉降在物品表面,手部接触污染源后,再用手接触口腔、鼻腔、眼睛等部位的粘膜,从而导致感染。而气溶胶传播,是指飞沫混合在空气中,形成气溶胶,吸入后导致感染。

什么是气溶胶?

气溶胶并不只是和病毒相关的现象,而是指悬浮在气体(如空气)中所有固体和液体颗粒(直径 0.001~100微米)。因此,在地球上,上至平流层,下至地表都充斥着气溶胶颗粒物,可以说是我们周围就是一个“气溶胶世界”。

我们平时见到的云和雾都属于气溶胶,霾也是气溶胶。这些气溶胶可能会通过呼吸进入我们身体。根据直径(小于2.5微米或者10微米),颗粒物被定义为PM2.5或者PM10。一些气溶胶颗粒甚至比病毒还小。一般直径小于5微米的颗粒物就能很轻易地沿着呼吸道进入肺泡,而5~10微米的颗粒物则会侵入支气管。

当病患咳嗽或者打喷嚏时,就会释放大量含病毒的液滴,包括大液滴和直径较小的气溶胶。前者就是直接(飞沫)传播——液滴直径在20微米以上,通常传播距离较短,液滴还没有蒸发就被其他人吸入。后者则是气溶胶传播,液滴要比大液体更轻、更小,直径小于5微米,因此在空气中很难沉降下来,会随着气流传播很远。而一些病毒就可能被包含在这些小颗粒的气溶胶中,随着液体被蒸发,最后剩下感染性的病毒核酸,这也是医生和科学家担心传染性疾病中出现气溶胶传播的原因。


左侧感染者可以通过多种气溶胶形式传播,包括近距离接触被易感者吸入(上);空气传播气溶胶被易感者吸入(中);沉降后被易感者手接触并触碰自身黏膜传播(下)。

气溶胶传播威胁有多大?

气溶胶传播的威胁有多大,是不是空气中会布满病毒颗粒?对于新型冠状病毒,我们还知之甚少,但我们可以通过研究比较详细的流感病毒一探究竟。

2009年,美国暴发H1N1甲型流感后,一些研究针对流感病毒的气溶胶传播进行了分析。荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心的科学家发现,气溶胶不仅出现在咳嗽或打喷嚏时,即使是正常的呼吸也会释放一些气溶胶颗粒,而通过口腔呼吸时产生的气溶胶颗粒的直径大多小于1微米。相较于偶尔一次咳嗽产生的气溶胶,长期处于不通风的密闭环境中,正常呼吸产生的气溶胶数量不容小觑。

研究者收集并分析了气溶胶中的流感病毒核酸,在12名受试者的呼吸气体样本中,有4名受试者的样本中检测出了流感病毒RNA,而且,这些受试者呼出的气溶胶颗粒中,87%的颗粒的直径小于1微米。而另一项针对急诊室病人气溶胶传播的分析中,研究者在流感高发季节收集了急诊室中的气溶胶样本,其中多个样本都显示含有甲型流感病毒RNA。

由于现实中很难实时监测气溶胶颗粒和飞沫的传播过程,因此,科学家常用数学模型和计算机模型来模拟气溶胶颗粒的传播。在病人没有咳嗽或者打喷嚏时,医护工作者在其身旁呆上15分钟,由手触碰病毒再感染黏膜的几率大约为2.9%,而通过气溶胶(5微米颗粒)感染的几率只有0.00083%,也就是不到十万分之一。

在距离医务工作者0.6米内咳嗽,他们被大液滴直接感染的风险会上升,达到14%。而在有咳嗽症状的患者的房间中停留15分钟的话,受到直接感染的几率为2.1%,而受到气溶胶感染的几率为0.045%(不到万分之五)。因此,对于流感病毒,受气溶胶感染的概率远低于直接感染的几率。

传播距离越远,气溶胶中病毒越少

对于甲型流感病毒,发表在《自然-通讯》杂志的一项统计分析指出,在同一家庭的感染病例中,勤洗手或者注意防止直接传播还不足以完全避免感染,因为即使保持手部卫生和戴口罩也难以降低家庭性甲流感染风险,其中,气溶胶传播就有重要影响。当然,这个结论只是针对甲型流感病毒,并且是相对密闭的家庭环境。

为了在实验室模拟病毒的气溶胶传播过程,沙特阿卜杜拉国王科技大学的研究人员构建了一种特殊的病毒模拟传播模型,这个模型包括了含有病毒的气溶胶,以及用于检测病毒浓度的设备。一旦气溶胶被释放后,实验室会朝着特定的方向吹风,并在下风区检测病毒。


离病源越远,病毒浓度会不断下降。


离下风区越远,病毒浓度会越低。

研究人员模拟了病人在正常呼吸时释放的病毒气溶胶。结果显示,随着气溶胶传播距离增加,病毒浓度也会不断下降。尽管模型没有展现出完整的线性关系,但这篇论文认为,只要离病源足够远,病毒浓度就会很快下降,这对于理解和预防气溶胶传播有很好的借鉴意义。而中日友好医院疾病预防控制处副处长郭丽萍在接受新华社采访时也表示,“虽然气溶胶传播比飞沫传播远,但病毒相对浓度较低,致病力会大减。”

除了远离病毒源,世界卫生组织也指出,这些气溶胶中所包含的病毒会随着传播距离的增加而逐渐失活和分解。并且,气溶胶通常在密不通风的环境中存在时间较长,而在自然环境中,在风和水的作用下,这些小小的气溶胶颗粒很容易与其他介质结合,这样会加速病毒核酸的降解。而根据流感病毒的防治经验,只要保持一定的室内通风量,就可以极大地减少气溶胶感染的可能。

尽管现在还没有直接证据证明新冠病毒会通过气溶胶传播,但提前进行预防是非常有必要的。我们不需要过度恐慌,但也不能够掉以轻心,比如取消聚集性活动,不去密闭场所活动。而常开窗,多通风,保持室内空气的流通肯定是有利于减少气溶胶感染的。

来源: 环球科学   作者:杨心舟

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