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怎样应对新冠病毒空气传播？

2020-02-10 13:46

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创史隽返朴

减少感染风险的合理努力无需等待科学证明。安全至上！

撰文 | 史隽

2020年2月8日下午2:00，上海市召开疫情防控新闻发布会，上海市卫健委的卫生防疫专家在会上强调，目前可以确定新型冠状病毒可以通过气溶胶传播。

一时间，大家都想知道这意味着什么，又能做些什么来预防感染。

图1. 2020年2月8日下午2:00，上海举行的新闻发布会 (来源：人民网-上海频道)

病毒在空气中是怎么传播的？

最近正好看到一位专家的采访，针对“病毒在空气中可以存活多久”等大家关心的问题答疑。

图2：央视网2020年2月4日报道的对专家的访谈(http://news.cctv.com/2020/02/04/ARTIcwGLMSotofqK0qJmSpES200204.shtml)

然而，这位专家说的并不正确。

当感染者打喷嚏、咳嗽甚至说话、呼吸时，很多包含病毒的飞沫 (droplet)，甚至气溶胶 (aerosol) 会从口腔喷出。飞沫是较大的直径在10–100微米之间的大液滴，而气溶胶则是较小的，直径 ≤10微米的颗粒[2-4]（1微米=0.001毫米）。

（注：亦有标准采用5微米为界。）

图3：咳嗽出来的直径不等的飞沫和气溶胶的数目统计分布图[5]。

词条：气溶胶 (aerosol) 是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的分散体系。其中颗粒物质则被称作悬浮粒子，其粒径大小多在0.01-10微米之间。常见的自然形成的气溶胶有雾、火山灰、温泉蒸汽等；常见的人造气溶胶有烟、霾、液体喷雾等。

较大的飞沫飞不了多远就会沉降，不会滞留在空气中。因此易感人群需要和感染者有近距离的接触，才有机会被感染。但有些小的飞沫在干燥的空气中会脱水、变干、变轻，变成所谓的“飞沫核 (droplet nuclei) ”。飞沫核能较长时间地悬浮在空气中。

较小的气溶胶可能会在气流中停留很长时间，从而传播相当长的距离。因此气溶胶传播可能跨越很远的距离，并且不一定要求感染者和易感人群同时在一个地方呆过。

大家也看出来了吧，跟专家说的不一样——飞沫和气溶胶的传播距离并不有限，甚至可以很长。那到底会有多长呢？

根据美国CDC的数据，如果没有阻挡，打喷嚏散发的飞沫大约会飞到6英尺远，也就是1.83米左右。这倒是和专家所说的“1米或2米”相吻合。

仔细的读者肯定要说：可是还有更小的看不见的飞沫核和气溶胶呐。

没错！

麻省理工学院的科学家记录和分析了打喷嚏的视频，他们发现小颗粒悬浮在空气中可以传播至2.5米甚至更远[5]。这些小颗粒也可以漂浮到4~6米高，进入通风管道，从而到达更远的地方。此外，根据英国布里斯托大学的研究，打喷嚏喷出的液滴，飞溅速度高达161公里/小时[6]（想想你平时的车速）。

图4：麻省理工学院的科学家用高速摄影机检查了三个健康受试者的100次打喷嚏。图中显示的是打喷嚏后7～340毫秒后的变化[5]。

专家也提到了接触传播和飞沫传播。这又是什么？

一个新冠病毒感染者打喷嚏、咳嗽甚至呼吸都会释放出病毒。而美国西雅图的那一位感染者的粪便里也检测到了病毒——虽然看起来含量要比呼吸道里的病毒含量少很多。这些含有病毒的体液可能会留在环境里，例如空气中、电梯按钮上、桌面上、椅背上等。在病毒还有感染力的时候，如果路人的口眼鼻以任何方式接触到这些体液，就有可能被感染。

接触传播通常是指手碰到了病毒 (感染者的身体，或是被污染的表面)，在洗手以前接触了口眼鼻。最近大家常听到的“粪口传播”其实就是接触传播的一种。“粪口传播”指的是感染者的含有病毒颗粒的粪便被另一个人以某种方式吃下。显然，这种传播不太会直接发生，更可能的是，感染者在上厕所后没有正确洗手，他/她此后接触的任何东西都可能被污染，其他人用手摸了这些被污染的东西，也没有洗手，就接触了自己的口咽鼻。

2007年美国CDC更新的《医疗感染控制实践咨询委员会 (HICPAC) 感染控制指南》将飞沫传播定义为一种接触传播形式：感染者喷出的携带病毒的飞沫直接接触被感染者的鼻粘膜、眼结膜和口腔，从而造成传染。这种传染模式通常在短距离内进行[7]。

然而，这个定义也没有包含所有的可能性。除了直接溅到易感者的口眼鼻或掉落到地板上，飞沫的直径只要小于100微米，就有可能被人吸入，不需要直接溅到脸上传播。这种情况可以算为近距离的空气传播。

在HICPAC指南里，空气传播被定义为：包含病毒的飞沫核和气溶胶，悬浮在空气中一定时间，可能会通过气流散布很长的距离，从而可能被没有与感染者面对面接触，甚至并不处于同一房间的易感个体吸入。这种传播可以简单考虑为远程的空气传播。

通常人们认为，大多数空气传播的传染病走的是接触传播或者近距离空气传播的途径。远程的空气传播只有在特定的、病毒浓度很高的环境下才会发生，例如疫区一线的传染病房和病毒检测中心等。

远程的空气传播在所有这些传播途径中占多少百分比，受很多条件的影响，主要有：

1) 每一种病毒的特性。病毒特性直接决定了在空气中传播时，病毒的传染性能保持多久。

2) 环境条件。例如温度、湿度、通风状况、风向、风速、日照时间……

病毒本身的特性

每一种病毒在宿主体外能够保持传染力的时间都是不同的。例如，麻疹 (measles) 病毒是一种高传染性病毒，它生活在被感染者的鼻子、喉咙的粘液中，可以通过咳嗽和打喷嚏传播给他人。此外，麻疹病毒在被感染者咳嗽或打过喷嚏的空气中可以保持两个小时的传染力，后来经过的路人吸入被污染的空气，或触摸被污染的环境表面后又摸了眼睛、鼻子或嘴巴，都可能被感染。每位麻疹患者平均能感染12-18位没有疫苗保护的易感人群。

然而，新冠病毒实在太新了。要弄清楚它的特性，就需要分离出这个病毒，在实验室里做进一步的研究。

根据公开资料显示，第一个分离出新冠病毒的就是位于疫情中心的武汉病毒研究所的石正丽团队。2020年1月5日，石正丽的团队从一名49岁的女患者身上成功分离出了病毒毒株 [1]。这位女患者在2019年12月23日出现症状，之后病危。2020年1月20日，石正丽的团队向《自然》(Nature) 杂志投稿，描述了这一新病毒的特征[8]。研究发现，和SARS冠状病毒一样，新冠病毒也是利用一个叫ACE2的受体进入人细胞，并且可以杀死体外培养的人细胞。

随后，1月28日，澳大利亚的一个实验室也宣布获得了病毒样本，来自当地一位从中国来的感染者。这个小组也愿意和其他科学家分享这些样本。除此之外，法国、德国和香港的实验室也在分离并准备分享从当地患者那里获得的病毒样本。1月29日，世界卫生组织 (WHO) 也指出“共享病毒对研究至关重要”。

图5. 2020年1月31日《自然》杂志的新闻稿。文章再次强调活病毒样品对研究的重要性。

活病毒样品为什么这么重要？

有了分离出来的病毒，科学家们就可以研究病毒是仅通过近距离接触传播，还是可以滞留在空气中保持活性传染人。

因为新冠病毒的高传染性，这类研究需要在严格的隔离措施下进行，即所谓的生物安全等级3 (BSL-3) 以上级别的实验室（见《专家讲解新型冠状病毒的检测 | 117三人行》），以防止实验室工作人员受到感染和病毒意外泄漏。

实验会使用特殊设备将病毒雾化，留在空气中一段时间后，测试空气里留存的病毒的感染能力。

可惜的是，目前还没有这些关于新冠病毒的基本的传染数据发表。

在这里，我们期待武汉病毒研究所——拥有全国唯一的P4实验室 (BSL-4)，符合标准能够研究新冠病毒的特性，又是全世界第一个分离出活病毒毒株——尽快拿到或公布这些对疾病防控有重大意义的数据！

流感病毒和SARS冠状病毒传播途径的研究给我们的启示

虽然目前我们还没有关于新冠病毒传播途径的具体参数，但好在还有很多已发表的关于其他病毒的研究。虽然可能和新冠病毒不完全一样，但还是很有借鉴意义的。

首先，流感病毒传播途径的研究进展也许可以给我们一些启示。

直到最近，近距离接触传播仍被认为是流感传播的主要途径，因为支持气溶胶传播（远程空气传播）的证据不完全一致。

不过，过去几年中进行的多项研究都指出，气溶胶传播是流感传播的一个重要途径[9-15]。此处仅举两个有代表性的例子：

1) 一项随机对照实验表明，气溶胶传播占流感所有传播事件的一半[14， 15]。

2) 确诊了甲型流感的门诊病人， 53％的病人在咳嗽时、42％的病人在呼气时都产生了含有活性甲流病毒的气溶胶颗粒[16]。

包含病毒的气溶胶，除了感染者释放的，还有另一个大家估计都没想过的来源。

2003年SARS爆发期间，受灾最严重的区域之一是香港淘大花园 (Amoy Gardens) ，这是一个高层公寓小区，有超过300人感染。

图7：淘大花园。原图由Prosperity Horizons所摄。维基百科用戶Prosperity Horizons (CC BY-SA 4.0许可)。

淘大花园的第一位SARS感染者是一名33岁男子。他住在深圳，但经常会去淘大花园E座公寓探望他的弟弟。2003年3月14日，该男子出现SARS症状，并探望了弟弟；3月19日，他再次去淘大花园探亲。因为有拉肚子症状，他使用了弟弟公寓的洗手间。随后，他的弟弟、弟媳和医院照顾他的两个护士都被诊断出感染了SARS病毒。最后，淘大花园共出现321例SARS病例 (死亡42人)，其中41%都在E座，且大部分患者都没有和SARS患者直接接触过。

SARS冠状病毒的传播途径一直都有争议，很多专家都认为SARS冠状病毒大部分是通过近距离的飞沫和接触传染。

直到SARS结束近一年后，2004年，一篇发表在《新英格兰医学杂志》上的文章才分析了淘大花园的病毒传播案例。研究者认为单纯近距离的飞沫和接触传染完全不能解释这个小区为什么发病率这么高。合理的解释是：SARS冠状病毒有很大可能是通过远程的空气传播——富含病毒的气溶胶通过管道往公寓其他楼层扩散[17]。

这些富含病毒的气溶胶是从哪儿来的？

分析发现，第一位患者的粪便和尿液中SARS冠状病毒的浓度极高[18]。他拉肚子用完厕所以后，卫生间直立式污水管中的液压作用可能会导致排泄物中的病毒颗粒雾化，产生大量包含病毒的气溶胶。同一个污水管也连接了洗手池、浴缸和卫生间地面上的排水口。由于大部分住户是用拖把而非冲水清洗地面，所以地面上排水口的U型聚水器干涸，未能够发挥隔气作用，气溶胶又重新进入卫生间的空气里，然后通过排气扇进入公寓楼的排气管道。

借着排气管道内温暖潮湿的空气的浮力，气溶胶往楼上飘，有可能进入共用这个通气管道的上层公寓，并通过楼层里的空气流动，在每一层平面传播。气溶胶飘到楼顶以后，借助于当时刮得最多的东北风，也有机会传播到临近的公寓楼。

飘得越远，气溶胶里病毒的浓度越低，感染力也随之降低。

淘大花园里后来的许多患者也有腹泻症状，增加了这种传播途径的风险。

关于香港淘大花园的研究结论在学术圈引发了很多争议[19]。有加拿大的医生表示，在加拿大也观察到了SARS冠状病毒远程空气传播的现象；有些科学家则认为实验用的建模方法有缺陷，不能完全证明结论；还有人提出不能排除其他患者接触到了小区里被污染的物质表面。

这个小组还分析了香港威尔斯亲王医院里的SARS冠状病毒传播，认为也可能是远程的空气传播[20]。患者呼吸道分泌物中的病毒浓度远低于尿液和粪便中的浓度。这种差异可能解释了某些医院内的SARS暴发需要与感染者有近距离接触。

注意：新冠病毒和SARS冠状病毒正好相反，粪便中的病毒浓度远低于呼吸道分泌物[21]。类似淘大花园的事件发生的几率应该不会很高。

虽然我们还不能确定新冠病毒的远程空气传播能力，但以前的疫情防控经验告诉我们：安全至上！

2003年SARS暴发期间，加拿大多伦多有169名医护人员被SARS感染，两名护士和一名医生因此死亡。当时，多伦多的感染控制专家坚持认为，SARS主要通过大液滴的飞沫传播，这些大液滴在空气中传播距离有限，不会离开感染者很远。因此，疫情初期，医护人员在照看SARS患者的时候不要求佩戴N95呼吸器。随着疫情的恶化，N95呼吸器才被推广使用。

疫情结束以后，加拿大的安大略省政府 (多伦多是这个省的首府) 对这次疫情防控进行了调查。在接受调查问询时，一些在SARS暴发期间反对使用N95呼吸器的医院领导们仍然认为，需要更多的科学证据来支持使用呼吸器。

然而，调查的最终结论是：如果关于疫情的经验总结只能用一句话概括，那这句话就应该是安全至上，减少感染风险的合理努力无需等待科学证明[22]。

怎样减少病毒空气传播的风险？

首先，大家先别太慌，大多数病毒在空气中无法长时间生存：阳光会促使病毒失去活性（灭活），风可以帮助稀释空气中的病毒浓度。

最最重要的一点，感染者应该尽早确诊，然后就诊隔离。如果还是处于疑似在家隔离阶段，请佩戴没有呼吸阀的口罩，减少感染家人和邻居的机会。隔离房间的中央空调应该关闭，因为大部分中央空调是室内循环的。

如果能把感染者尽早隔离，就能大大减少公共区域里空气中的病毒浓度。这点至关重要。

对于尚未感染的人：

1）避免去人多的地方，避免公众集会。出门要有基本的面部防护，戴手套，这里不再重复了。

2）人和人之间保持一定的距离，不要太近。

3）回家进屋换成室内的衣服，马上洗手，经常换洗衣物和洗澡。饭前便后都要认真把手洗干净。

4）在家一定要注意通风。

模型分析结果显示，改善高密度公共场所的通风条件能够有效降低流感的空气传播。如果学校教室内的空气每小时能换3次，预防流感的效果和教室里有50-60%的人接种过疫苗差不多[4]。

有读者可能会疑惑：病毒不是在空气里么，开窗通气不会把病毒带进来? 这就又要回到第一点，如果能够有效的把感染者确诊隔离，社区内的病毒浓度就不会很高。通风可以进一步帮助稀释室内可能存在的病毒。

在SARS暴发时期，在广州的某些医院里，有些病房是有中央通风设施的密封房间，有些病房则需要开窗或者开窗加排气扇透风。有一项研究发现：在有中央通风设施的病房中，窗户关严了，导致病房中的空气流通量大大减少，空气中的病毒浓度增加，在这种环境下工作时，医护人员很容易感染SARS冠状病毒。相比之下，打开窗户自然通风的病房，病房中的空气流动和空气交换率很高，可能会大大降低空气中的病毒浓度，也可能降低医护人员感染病毒的可能性[23]。

5）卫生间里排水口要保持湿润，把地漏灌好水，做好水封，防止气溶胶会漏进来。冲马桶时盖上盖子再冲。

6）家中环境定期用70-75%的酒精消毒。

一线的医护人员和检测中心的检验技师，接触到含有高浓度病毒的气溶胶的可能性非常大，尤其需要做好防护措施，万不可大意轻心。

了解了病毒的传播途径，大家会自然而然地问：病毒在体外能存活吗？能存活多久？我们感染的风险到底有多大？答案，并不是想当然的那般简单。下一篇文章，我们将用翔实的数据来分析病毒在体外到底能存活多久。

参考文献

1. http://www.whiov.cas.cn/zhuanti/dqpyzyx/gzdtykyjz/202002/t20200204_5497137.html

2. J. Gralton, E. Tovey, M.-L. McLaws, W. D. Rawlinson, The role of particle size in aerosolised pathogen transmission: A review. Journal of Infection 62, 1-13 (2011).

3. N. I. Stilianakis, Y. Drossinos, Dynamics of infectious disease transmission by inhalable respiratory droplets. J R Soc Interface 7, 1355-1366 (2010).

4. T. Smieszek, G. Lazzari, M. Salathé, Assessing the Dynamics and Control of Droplet- and Aerosol-Transmitted Influenza Using an Indoor Positioning System. Scientific Reports 9, 2185 (2019).

5. L. Bourouiba, E. Dehandschoewercker, J. Bush, Violent expiratory events: On coughing and sneezing. Journal of Fluid Mechanics 745, (2014).

6. M. O. Fernandez et al., Assessing the airborne survival of bacteria in populations of aerosol droplets with a novel technology. J R Soc Interface 16, 20180779 (2019).

7. J. D. Siegel, E. Rhinehart, M. Jackson, L. Chiarello, 2007 Guideline for Isolation Precautions: Preventing Transmission of Infectious Agents in Health Care Settings. American Journal of Infection Control 35, S65-S164 (2007).

8. P. Zhou et al., A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature, (2020).

9. M. Atkinson, L. Wein, Quantifying the Routes of Transmission for Pandemic Influenza. Bulletin of mathematical biology 70, 820-867 (2008).

10. R. Tellier, Aerosol transmission of influenza A virus: a review of new studies. Journal of The Royal Society Interface 6, S783-S790 (2009).

11. S. Mubareka et al., Transmission of influenza virus via aerosols and fomites in the guinea pig model. The Journal of infectious diseases 199, 858-865 (2009).

12. B. Wong et al., Possible Role of Aerosol Transmission in a Hospital Outbreak of Influenza. Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America 51, 1176-1183 (2010).

13. J. D. Noti et al., Detection of infectious influenza virus in cough aerosols generated in a simulated patient examination room. Clinical infectious diseases : an official publication of the Infectious Diseases Society of America 54, 1569-1577 (2012).

14. B. J. Cowling et al., Aerosol transmission is an important mode of influenza A virus spread. Nature communications 4, 1935-1935 (2013).

15. M. S. Y. Lau, B. J. Cowling, A. R. Cook, S. Riley, Inferring influenza dynamics and control in households. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201423339 (2015).

16. W. G. Lindsley et al., Viable influenza A virus in airborne particles expelled during coughs versus exhalations. Influenza Other Respir Viruses 10, 404-413 (2016).

17. I. T. S. Yu et al., Evidence of Airborne Transmission of the Severe Acute Respiratory Syndrome Virus. New England Journal of Medicine 350, 1731-1739 (2004).

18. J. S. M. Peiris et al., Clinical progression and viral load in a community outbreak of coronavirus-associated SARS pneumonia: a prospective study. The Lancet 361, 1767-1772 (2003).

19. Evidence of Airborne Transmission of SARS. New England Journal of Medicine 351, 609-611 (2004).

20. T.-w. Wong et al., Cluster of SARS among medical students exposed to single patient, Hong Kong. Emerg Infect Dis 10, 269-276 (2004).

21. M. L. Holshue et al., First Case of 2019 Novel Coronavirus in the United States. New England Journal of Medicine, (2020).

22. A. G. Campbell, C. t. I. t. Introduction, S. o. S. A. R. Syndrome, O. M. o. Health, L.-T. Care, The SARS Commission Final Report: Spring of fear. (Ontario Ministry of Health and Long-Term Care., 2006).

23. W.-Q. Chen et al., Which preventive measures might protect health care workers from SARS? BMC Public Health 9, 81-81 (2009).

参考资料

http:www.who.int/csr/sars/survival 2003 05 04/en/#.

http://www.whiov.cas.cn/zhuanti/dqpyzyx/gzdtykyjz/202002/t20200204_5497137.html

https://www.scientificamerican.com/article/are-viruses-alive-2004/

https://www.nature.com/articles/d41586-020-00262-7#ref-CR1

https://www.nytimes.com/interactive/2020/world/asia/china-coronavirus-contain.html

https://www.npr.org/sections/health-shots/2020/02/03/801620037/no-you-wont-catch-the-new-coronavirus-via-packages-or-mail-from-china

https://www.livescience.com/35437-flu-particles-prevalent-in-air-public-places.html

http://news.cctv.com/2020/02/04/ARTIcwGLMSotofqK0qJmSpES200204.shtml

https://www.medscape.com/viewarticle/741245_1

https://www.nature.com/articles/s41598-019-38825-y#citeas