气溶胶传播到底是什么途径?
来源: | 作者:不二堂 | 发布时间 :2020-02-09 | 45 次浏览: | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

气溶胶(aerosol)



由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点,其大小为0.001~100μm,分散介质为气体。液体气溶胶通常称为雾,固体气溶胶通常称为雾烟 。

天空中的云、雾、尘埃,工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟,采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘,人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。

气溶胶的消除,主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和沉降过程。

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2020年2月8日下午,上海举行新闻发布会,介绍上海新型冠状病毒感染肺炎防控工作情况。卫生防疫专家在发布会上强调,目前可以确定的新型冠状病毒感染的肺炎传播途径主要为直接传播、气溶胶传播和接触传播


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科普文:气溶胶传播
作者:邓巍巍


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可能大家都有过这种经历:走在楼道里甚至路上,明明周围几十米之内都没有人,但仍然可以闻到烟味。我们闻到的就是烟草燃烧后形成的几百纳米左右的颗粒。

越小的颗粒,空气的粘性作用就越明显。

微米级的颗粒在空气中像是芝麻撒在蜂蜜里,几乎不下沉。定量来说,静止空气中同一高度的小颗粒停留时间跟其表面积成反比。对于1微米的颗粒,在静止空气中沉降时间为1小时以上。而环境中总有风吹草动,于是这些颗粒几乎永远不会沉降,始终停留在空气中。这也是为什么抽烟的人可能早已经消失不见,但余味还久久不散。

这种在气体中稳定分散悬浮的液态或固体小颗粒叫做气溶胶(aerosol)。之所以翻译为 “”,大约就是取颗粒与媒介之间黏黏糊糊、难分难舍之意。

含有新冠病毒的飞沫核尺寸就在亚微米到微米的范围,与烟草燃烧后的颗粒尺度类似因此,飞沫核在空气中可以悬浮很久,并且在空气中湍流的推波助澜下漂移到远方。

飞沫核中的冠状病毒有蛋白质膜壳的保护, 可能在相当长的时间保持活性。若是被人吸入体内,就有可能导致感染新型冠状病毒。



2020年2月1日深圳第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)在某些新冠肺炎患者的粪便中检测出新冠病毒核酸(RNA)阳性。虽然检测出RNA不等同于是有活性的病毒,但可能性是有的,这使 “粪口传播” 引起关注。

不过,“粪口传播” 不大可能通过吃,而主要可能是通过气溶胶和呼吸传播。

这是因为与呼吸活动类似,排泄活动也可以产生气溶胶。排泄活动也是牵扯到软物质和复杂流体(液体和气体)的力学过程,这些过程甚至可能比较剧烈,因此产生气溶胶是也很自然的。

2003年,香港淘大花园E座发生321人感染SARS病毒,致死42人,就被认为极大可能性是气溶胶传播。感染病毒的排泄物在上百米高的污水管道中下落,与气流的相互作用也形成一个雾化过程。这些雾滴通过8楼的管道裂缝和几家住户没有被水封好的U型管逃逸,最终蒸发成为气溶胶形式的感染源。由此可见,公共卫生是一个系统工程,容不得短板。
2003年SARS病毒在香港淘大花园E座传播示意图(其中的“水花”为气溶胶)

气溶胶的传播距离之远可能超过我们的想象。一个相关的研究证据是澳大利亚昆士兰地区涉及437个马场的马流感传播事件。这些马场间距平均距离约为1公里,最远达13公里。马流感开始时,隔离政策的宣传和执行都很到位,没有马与马的近距离直接接触,但仍发现很多马被感染。原来,感染区域与风向也密切相关,这些证据说明马流感在气溶胶模式在固定风向的作用下可能具备公里级的超长距离的传播能力。

中国城市人口密度极高,比如深圳达到每平方公里1万人,因此具有长距离传播能力的气溶胶不容忽视。

与喷嚏、咳嗽、说话相比,病毒携带者的正常呼吸是最温和的活动,但也是最防不胜防的。这是因为,在呼吸的时候,肺部在做大量、长时间的雾化,并且雾化的颗粒极小。肺是神奇的器官,像一棵倒置的大树,主干分成枝丫,支气管在肺内多次分支可达25级,最后形成基本单元肺泡,直径跟头发丝相当。

有种假说是:肺泡在一呼一吸之间,所夹的粘液分开,像一个小肥皂泡破裂,瞬间产生极小的小液滴。这些液滴完全没有惯性,会随着呼出的气流出来进入空气中(Tellier等 [5])。此外,肺炎是下呼吸道感染,也就是说下呼吸道的病毒含量更高。

而成人约有4亿个肺泡,总表面积上百平米,并且我们每时每刻都在呼吸。通过RT-PCR测量甲流患者每分钟排出3至20个RNA,其中近90%的呼出颗粒直径小于1微米。换算一下,大约15分钟的呼吸,病毒数目即可达到甲流的感染剂量。也就是说,新冠病毒携带者哪怕不咳嗽、不打喷嚏,也会悄无声息不间断地释放含病毒的气溶胶。因此,确诊和疑似的病人要坚决隔离。

科学家发展了动物模型来研究病毒在哺乳动物间的传播途径。值得注意的是甲流的几内亚猪(guinea pig)模型。感染了甲流的几内亚猪会有发热症状,但是不咳嗽,这就排除了大飞沫传染的可能性。但研究发现,相距三英尺的两个笼子中的几内亚猪仍然可以被感染,这是呼吸导致的气溶胶传染模式的有力证据。

再来看中国疾病预防控制中心、国家卫健委、人民卫生出版社联合出版的《新型冠状病毒感染的肺炎公众防护指南》中提出的传播途径,就可以理解为什么要重视气溶胶传播。在这三种传播途径里,“直接传播”(即“飞沫传播”)可以通过戴口罩有效防护,而且喷嚏基本上是声势浩大的一锤子买卖;并且通常咳嗽的频率也较低(流感病人大约每小时咳嗽两次左右)。“接触传播” 途径可以靠勤洗手、勤消毒来切断。早在1982年Bean等就发现流感病毒在硬且光滑的表面可以存活24-48小时,但在皮肤上5分钟内病毒的感染性就减少100至1000倍;流感通过手口典型的感染概率仅为万分之一至百分之一。

也就是说手口接触不大可能成为主要病毒传播途径。相比之下,我们对 “气溶胶传播” 途径的认识还显得薄弱。

有学者报道,在气溶胶状态下,一小时后病毒都可能保持感染能力。他们认为呼吸道上皮细胞可能脱落并成为病毒离开人体的载体,为病毒保持活性提供条件。而这一小时内气溶胶凭借风势可以上青云也可以传播到几公里外的地方。当然我们也不必过于担心,因为长距离伴随着病毒浓度的急剧下降,可能远远低于感染剂量。

但是这会引申出不少有意义亟待研究的科学问题。比如,以人流密集的火车站、传染病医院为中心,含病毒气溶胶密度在几公里之内的扩散是怎样的?相对恒定的风向导致的局部病毒浓度偏高是否可达到感染阈值?楼宇的间隙是否有导致局部浓度升高的可能?地貌突变和建筑周围产生的回流对气溶胶是否有富集作用?这些研究可能成为城内公共卫生风险评估提供定量依据,相应的结果甚至对气溶胶形式的恐怖袭击也有借鉴意义。


SARS也好,流感也好,都是在冬季肆虐,在春夏之交消亡。这种季节性特征人类早就意识到了,但是对流感季节性的成因至今还有争议,因为四季分明的地区与热带的地区的季节性无法用统一的理论解释。而季节更替对应的是温度和湿度的变化,研究者就继续深究这两个因素。但究竟是温度,还是湿度,抑或是相对湿度(实际湿度与饱和湿度之比)还是绝对湿度,仍然都没有定论。持不同意见的文章发表到Science的都有。

一篇最近出炉的论文指出还有一种可能,就是颗粒在过饱和水汽中的长大成感染性强的尺寸。气管是个非常湿润的环境,而呼入冷空气,会让气管内温度降低,水汽冷凝在飞沫核上,长大成为非常适合深入到下呼吸道的尺寸,增大感染概率。反之,热带环境中湿度高、气温高,吸入的潮湿空气也会使飞沫核长大。你如果没看懂,一是怪我没说清楚,二是因为病毒的传播和感染是个非常复杂、跨越超长时空的复杂问题,需要跨越学科的精诚合作,从医学、生物、流体力学等多个角度协作才会给出完整的答案。

对我个人而言,这场疫情也是一个反思自己科研态度和方向的机会。

我在读博士期间文章主要发表在气溶胶方向的两大杂志Journal of Aerosol Science和Aerosol Science and Technology,它们的影响因子都只有3左右,在中科院也排不到一区。博士毕业后适逢美国接连经历伊拉克战争、反恐和次贷危机,科研经费变得更加紧张,科研氛围在不知不觉中变味。在州立大学做助理教授的时候,展示影响力(impact)最 “公平” 且无脑的方式就是去追逐文章的影响因子;而材料科学的许多杂志影响因子高很多,发表也显得短平快。同样研究雾化和液滴,可以为气溶胶服务,也可以为材料处理(打印、喷涂)服务,于是去蹭钙钛矿的热点,而逐渐远离了气溶胶。

写这篇科普小文查阅文献时,自己重拾了若干年前的熟悉,在感觉温暖的同时也内疚和汗颜。许多传统的、朴实的学科都在逐渐让位于时髦的、炫酷的方向。基础学科与实体经济的地位和处境相似,都太难了;但是基础空心化之后迎来的很可能是大厦将倾。我盼望,疫情过后,我们的科研土壤可以滋养朴实无华的学科,可以催生百花百草百树齐放的春天,在下一个风暴来临时有足够充分、足够多样的准备去应对





                                                 

国家卫健委权威回答

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Q:空气中是否有新型冠状病毒?还能开窗通风吗?


A:新型冠状病毒可通过呼吸道飞沫传播。而飞沫传播距离很短,不会在空气中长期漂浮。从这个角度讲,在日常通风环境下,空气中一般不会有新型冠状病毒。所以建议每天至少两次开窗通风,是降低感染风险的有效措施,但是提醒大家,注意保暖。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)


Q:按照现在的防护手段比如戴口罩,能否有效防止气溶胶传播?


A:新冠肺炎目前还是主要通过飞沫传播和接触传播的疾病,在某些特殊的条件下才可能发生气溶胶传播,例如进行临床气管插管等专业医疗操作时。如果是在常规临床护理、一般的工作生活条件下,采取正确佩戴口罩的飞沫传播防护措施,是足以满足保护普通公众,而不被感染的。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)



Q:如果小区里有了确诊病例,或者楼里有隔离的人,传染的风险有多大?


A:新型冠状病毒肺炎病例被确诊后,会在定点医院接受隔离治疗。病例的密切接触者会按照有关要求进行隔离医学观察,确诊病例家中及小区公共区域将进行清洁消毒。作为小区一般居民,无须过度恐慌,只需要继续做好个人防护。新型冠状病毒是一种新型病毒,大家都没有免疫力,都是易感的。无论小区是否有病例,都要注意防范。社会不是封闭的,即使小区没有病例,如果不注意防范,也有感染的危险。公寓的电梯或步行楼梯的过道,通常是空气流通不好的地方,坐电梯或走楼梯,都要戴口罩。房间窗户每天要打开一段时间,让房屋有一定时间通风。在疫情终结以前,尽可能避免用手直接触摸楼梯扶手、电梯按钮、社区公共设施表面,触摸了一定不要再揉眼睛、摸鼻子、摸嘴巴,应该尽快洗手。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)



Q:医护人员乘坐交通工具、回家会不会把病毒带出来?


A:从科学角度来说,即使是在隔离病房工作的医护人员也都是按照要求,经过科学防护才进入病房开展工作的。经过正确的消毒防护措施和院感防控手段,医护人员离开病房和医院时是不会携带病毒的。医护人员为抗击疫情日夜奋战在一线,希望每一位医护人员都能被尊重、被善待。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)



Q:出门必须戴手套吗?


A:如果外出不能满足流动水洗手或使用免洗手消毒剂条件,外出可戴手套(不露手指的手套均可,同时注意保持手套干燥),脱下手套后注意手部清洁,并及时清洗手。



Q:火车站、机场过安检等需要取下口罩,这种密集场合取下口罩会被传染吗?


A:火车站、机场过安检等短暂取下口罩,一般不会被传染。在取下口罩时,建议与前面人保持一定的距离,比如1米以上,注意避免与其他人正面相对。面部识别结束后立即戴上口罩。整理好个人物品,尽快通过安检通道。(中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友)



Q:已经有地方出现了因为没带口罩,50秒或者15秒内感染新型冠状病毒的案例,请问病毒的传播途径究竟是什么?


A:这种情况是否会感染,关键在于和病人的距离以及是否采取了防护措施。新型冠状病毒肺炎的传播主要是通过飞沫传播,呼吸、讲话、咳嗽、打喷嚏都能产生飞沫。与病人近距离出现在同一个场合,特别是病人讲话或咳嗽,如果没有戴口罩,造成传播是可能的。因此,在疫情没有控制以前,去人员密集场所一定要戴口罩,做好防护。(中国疾控中心流行病学首席专家 吴尊友)



Q:口罩可以重复使用吗?


A:这个问题应根据具体情况分析,如果是独处,没有与外人密切接触,可以不戴口罩。比如一家人健健康康宅在家里、在自己的私家车上,或者单独在户外,比如小区遛个弯儿,在行人稀少的公园和街道上散步,可以不戴口罩。
  出入人员密集的公共场所,比如乘坐公共交通工具、超市商场购物、乘坐电梯、封闭办公,到普通医疗机构就诊(除发热门诊)的患者,可以佩戴普通医用口罩、也叫一次性医用口罩。回家后将口罩置于洁净、干燥通风环境下自然晾干,还可以重复使用。
  人员密集场所的工作人员,从事和疫情相关的行政管理、警察、保安、快递等,还有普通门诊、病房的医护人员,居家隔离人员以及共同生活人员,建议佩带医用外科口罩。可以根据实际情况,延长口罩的使用时长和更换频率。一般来说,如果口罩没有明显的脏污、变形,可以不必四小时一换。但如果口罩出现脏污、变形、损坏、有异味时需及时更换。常说的n95或kn95等医用防护口罩,在健康人的日常情况下是不必要的。但与新冠肺炎病人密切接触的一线医护人员必须佩戴。请理性防护、戴合适的口罩,将n95留给真正需要的人。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)



Q:《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第五版)》中为什么增加轻症病例?有什么意义?


A:目前确实发现了这样的情况,从目前发现的无症状感染者来说,主要是和病人密切接触者,家庭成员发生得更多一点。这种病人本身没有明显的临床表现,比如发热、乏力、肺炎,但是如果做咽拭子检查的话,核酸是阳性的,就会把他定义为无症状感染者。从发病机制来讲,这部分人带有病毒,就可能是传染源,可能会造成传播,但是从情况来看,既然病人是无症状感染者,相对病情偏轻,病毒量的多少和病情轻重还是有一定相关性的,就是说病毒量会比较少,因此在传播能力上会比重病人的弱一点。(北京地坛医院感染性疾病诊疗与研究中心首席专家 李兴旺)



Q:有媒体报道称,越光滑的表面病毒存活的时间越长,在乘坐交通工具或电梯时,双手难免碰到这些光滑的把手或是电梯按钮,这种情况下应该怎么办?一些小区里电梯间里放了一些面巾纸,希望乘客可以用面巾纸按电梯,这种方法是否真的有效果?


A:实际上干净光滑的表面微生物是不容易存活的,病毒是在一些阴暗、潮湿,比较脏的地方存活的时间更长。这些天都在说电梯的按钮、门把手风险比较高,这个风险比较高并不是因为病毒在上面存活时间长,而是因为这些地方是高频接触的地方,因为相互接触交叉感染的风险就大,所以有三条对应策略:一是适当的增加消毒频次,原来一天一次,现在可以一天多次。二是可以用一个面巾纸或者是用消毒纸巾把它隔开,手不直接去碰它。三是也可以在碰了它以后用手消毒剂来揉搓双手,做好手卫生。(中国疾控中心消毒学首席专家 张流波)



Q:在乘坐公共交通工具时难免手会碰到车门、座椅或者拉环,甚至和周围的乘客发生身体的碰触,这时候可能无法立即洗手,在这种情况下,市面上有很多消毒湿巾、消毒喷雾以及免洗的洗手液,用这些方法能不能起到很好的消毒效果呢?


A:要让手干净有两种方式:一是用流动水洗手,二是擦手消毒剂。用流动水来洗手时有一些比较严格的步骤,要洗手掌、手背、指缝、手指、手指尖、大拇指、手腕。如果出门在外,没有流动水,洗手比较难,就可以用手消毒剂来进行手卫生。这种手消毒剂也是要把刚才说的这些部位擦拭到,常用的手消毒剂可能是一些含醇的手消毒剂,因为酒精挥发比较快,杀菌效果比较快。如果有些人对酒精过敏也可以用无醇的手消毒剂。如果没有手消毒剂,用消毒湿巾擦一擦也是可以的。(中国疾控中心传染病处研究员 冯录召)



Q:随着很多地方延迟开工开学,有一些人还会留在家中一段时间,并且要求减少户外活动和外出,有一些人可能会出现烦燥恐慌等情绪,如果出现这种情况应该怎么缓解?


A目前,疫情防控需要尽量做到少出门、不聚会,这是有效阻断疾病传播的方式。出于对自己、对家人、对社会负责,应尽量减少不必要外出。长时间待在室内,可能会出现烦躁、焦虑的情绪,出现频繁刷手机、作息紊乱等情况,其实最主要的原因是生活方式改变带来的不适。而且这种改变不是主动选择,是疫情防控需要的适应性改变。适应能力,是心理健康的一个重要指标。因此,如果不能尽快调整好生活方式、适应现在的情况,就很难缓解这种不适。如何调整生活方式,有几点建议,概括为五个一。

   

1。制定一个计划。安排好每天要做的事情,特别是要保证规律的饮食和睡眠。

2。钻研一件事请。看书、听音乐、写字、学习一项新技能等,并且享受这个过程。

3。找到一种支持。来自家人和朋友的陪伴,是很重要的社会支持。认真地跟家人一起做家务和聊天。聊天的主题可以丰富一些,不要只聊疫情。没有跟家人在一起的,可以通过电话、视频聊天等方式跟家人和朋友保持联系。

4。进行一项锻炼。心情烦躁时,做一遍八段锦或喜欢的室内运动。现在有一些很好的运动或健身的APP,可以跟朋友远程约好一起锻炼。

5。思考一些体验。思考自己可以从这段经历中获得什么有价值的人生体验。   

  最后还是要强调一下,特别难受,自己无法调整时,应当拨打热线电话或寻求在线心理咨询。良好的心理状态有助于提高免疫力、抵抗病毒的攻击。总结起来就是试试五个一、拥有好情绪、提升免疫力。(中国科学院心理研究所副所长 陈雪峰)