后大流行时期的生活101——气溶胶与传染风险

新冠病毒会通过气溶胶进行传播，这是大家都知道的基本事实。但从最近的留言的情况来看，尽管始终在强调和讨论含毒气溶胶的危害，但其实很多还是有部分读者对气溶胶的传染风险缺乏足够的认识，这也导致了一些不幸的感染事件的发生。所以这期的分享，让我们回到稍微早一些的地方，来简单了解一下气溶胶以及气溶胶的传染风险（气溶胶是一个相对较大的话题，本期分享侧重于生物气溶胶与新冠病毒方面的内容）。

PS：索引更新v1.1【01-100】

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一、什么是气溶胶

气溶胶是指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气态分散系统。这些固态或液态颗粒的密度与气体介质的密度可以相差微小，也可以悬殊很大。气溶胶颗粒大小通常在0.01~10μm之间，但因为来源和形成原因范围很大，例如：花粉等植物气溶胶的粒径在5~100µm之间、木材及烟草燃烧产生的气溶胶，其粒径通常为0.01~1000µm，所以颗粒的形状多种多样，可以是近乎球形，诸如液态雾珠，也可以是片状、针状及其它不规则形状。

二、生物气溶胶

生物气溶胶由生物和非生物成分组成，例如真菌、花粉、细菌和病毒，生物气溶胶可以传播人类敏感的微生物病原体、内毒素和过敏原。在海洋环境中发现的生物气溶胶主要由细菌组成，而在陆地环境中发现的生物气溶胶则富含细菌、真菌和花粉。与疾病有关的生物气溶胶直径主要集中在0.1~20μm，所以它们甚至可以像小型的入肺颗粒物一样，直接进入人体的呼吸系统，在呼吸道甚至肺部中阻留或沉降，其生物活性又使得生物气溶胶相较于普通气溶胶对人体健康的影响更大，1~5μm的生物气溶胶可以直接入侵肺泡，从而引起肺部感染，比如导致结核病的结核杆菌。

通过空气传播的常见感染包括新冠病毒、麻疹病毒、水痘病毒、结核分枝杆菌、流感病毒、诺如病毒、腺病毒，呼吸道合胞病毒等。一些具有不止一种传播方式的病原体也是各向异性的，这意味着它们的不同传播方式会导致不同种类的疾病，严重程度也不同。两个例子是鼠疫耶尔森氏菌（导致鼠疫）和土拉弗朗西斯菌（导致土拉菌病），如果通过吸入通过空气传播，这两种细菌都可能导致严重的肺炎。

三、气溶胶传播/空气传播

由于病毒本身无法在体外移动，所以需要通过附着在飞沫或者气溶胶中才受空气影响能进行移动。气溶胶传播的病原体或过敏原通常会通过鼻子、喉咙、鼻窦和肺部进入人体。吸入这些病原体会影响呼吸系统，然后传播到身体的其他部位。鼻窦充血、咳嗽和喉咙痛都是是上呼吸道炎症的例子。气溶胶传播传统上被认为有别于飞沫传播，不过实际上两者的区别并不明显。

呼吸道飞沫会在排出后迅速落到地面，但较小的飞沫和气溶胶也含有活的病原体，可以在空气中停留更长时间并传播得更远，2021年发表在《建筑与环境》（Building and Environment）上的一份研究显示，人说话产生的气溶胶可以在空气中停留长达九个小时。个人产生各种大小和浓度的气溶胶和液滴，产生的量因人和活动而异。大于100μm的较大液滴通常落在2 m以内，而由于病毒气溶胶的尺寸比其他生物气溶胶的尺寸更小，所以通常情况下含有病毒的气溶胶可以飘散的更远，一项针对猪繁殖与呼吸综合征（蓝耳病，动脉炎病毒引起的动物疾病）发现，在距离病猪农场外9km外的监测点仍能检测到相当数量的病原体。在另一项研究中，研究人员使用雾化器生成了含有新冠病毒的气溶胶 (<5μm)，并送入滚筒环境来模拟雾化环境。同时将接种物产生的循环阈值设定在了20~22之间，用以模拟在人类上呼吸道和下呼吸道样本中观察到的阈值。从实验结果上来看，新冠病毒在气溶胶当中至少存活了3个小时，病毒载量在气溶胶中的平均半衰期为1.1~1.2个小时，如果在这期间含毒气溶胶发生了沉降，将会根据不同的物质表面改变存活时间，可能长达数天。并且不管是在悬浮状态下还是沉降状态下，都具有传染性。

也就是说在一些特定的条件下：

• 含有病原体或过敏原的气溶胶可以通过呼吸道进入人体并造成感染。

• 含有病原体或过敏原的气溶胶可以随风飘散到数公里之外的地方。

• 人说话所产生的气溶胶可以在空气中停留9个小时。

• 新冠病毒在气溶胶中至少可以存活3个小时。

• 新冠病毒载量/滴度在气溶胶中的半衰期为1.1~1.2个小时。

• 结合之前的内容我们也知道，气溶胶在管道压差的作用下可以轻松穿越数十层楼并穿越没有水封的地漏。（《后流29-家庭气溶胶防护》）

四、影响病毒气溶胶传播的部分因素

含有病原体或过敏元的气溶胶（直径 < 5µm），通常包括湿颗粒以及干颗粒（通常是蒸发掉的飞沫或湿颗粒的残余物），所以影响最明显的就是各种环境条件。

（一）温度

温度可能通过影响病毒组成部分如蛋白质、脂质和遗传物质的稳定性决定了病毒在气溶胶中的存活时间。由于包膜病毒的衰变速度较慢和磷脂的有序性更强，新冠病毒在较低温度下会更稳定。

（二）湿度

通过气溶胶传播的病毒传播会受到环境湿度的影响，因为这不仅会影响病毒的稳定性，还会随着水分蒸发而影响呼吸道飞沫的大小。反过来液滴大小又会影响颗粒的沉降速度，从而影响其在空气中驻留的时间，进而影响到被吸入呼吸道的概率。另外相对湿度较低时黏膜纤毛的清除功能，效率也会下降。相关研究显示北半球在55%的室内湿度时新冠病毒造成的死亡率最低，在30%以下时死亡率会明显上升，而赤道地区则相反，湿度达到80%以上时死亡率会开始提高。

美国CDC建议室内相对湿度至少应为40%，这样以显著降低病毒气溶胶的传染性。在室温下降低气溶胶传播的理想湿度似乎在40%~60%之间，如果相对湿度低于35%，含毒气溶胶在空中滞留的时间会明显变长。

（三）降水

降水或者说下雨是非常容易被人忽略的一个影响因素，虽然没有特别明确的结论，但印尼、印度、智利和我国台湾地区的多项呼吸道传染病研究都显示降雨和儿童的呼吸道传染病呈正相关（也有学者表示反对）。一个比较可能的解释是，随着降水导致空气中的湿度增加，含有呼吸道传染病病原体的小气溶胶颗粒更容易被大颗粒所吸引，然后因为重力的影响下降到较低的位置，或者快速沉降到地面，儿童因为身高相对较低，会更容易受到漂浮在这个高度和沉降到地面附近的含毒气溶胶影响。同时，降水也可能会使得一些原本悬浮在空中的溶胶随雨水落在物体表面，从而增加感染风险。

（四）气流和通风

相比于飞沫，气流更容易影响气溶胶的传播，因为飞沫往往由于重力而迅速沉积，而气溶胶则会悬浮在空中。在通风的环境下气溶胶的浓度往往会被迅速稀释掉，从而降低感染风险。

（五）空气污染状况

糟糕的空气质量往往意味着空气中飘浮着更多的可吸入颗粒，这会使得含毒气溶胶有大的可能与空气中的颗粒物重新结合，从而延长气溶胶浮在空气中的时间，进而增加感染风险。（《后流42-颗粒物与感染风险》）

除了以上五个方面外，影响到气溶胶传播的因素还有紫外线照射强度、通风次数、地理位置（是否靠近湖泊）等多方面因素的影响。

五、如何防范气溶胶的传播

我们日常使用的防疫手段基本都可以起到防范气溶胶传播的作用，包括但不限于佩戴口罩、手卫生、使用空气净化设备、表面消杀、通风、封堵等。虽然无法根除气溶胶，但能尽量降低浓度。要注意的是，在高浓度气溶胶环境下仅佩戴N95口罩时，感染风险是随时间增加而上升的，有必要提升口罩等级或采用其他防护方式来进行辅助。典型的案例可以参考《后流43-暴露感染与复盘01》和《后流95-暴露感染与复盘02》。

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（文中所有图片均来自网络公开渠道）

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