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超環(huán)保|流感病毒和氣溶膠到底是怎么“混”到一起的?

 大城小E 2021-03-18

流感病毒和氣溶膠到底是

怎么“混”到一起的?

“新冠病毒”、“肺炎”、“ 流感”成了2020大家關(guān)注的焦點,與此同時,另一個專業(yè)詞匯,“氣溶膠”也頻繁地出現(xiàn)在大眾的視野之中,它們究竟是怎么“混”到一起的呢?

流  感 

流感是一種難以捉摸的疾病,其具有較高的傳染性,并且傳播方式多樣化,可通過直接接觸或者間接接觸攜帶病毒的污染物而感染病毒,也可以通過飛沫或者任意形式的攜帶有病毒的小液滴而感染。

打噴嚏時飛沫傳播

流感病毒為了適應(yīng)環(huán)境的變化和疫苗的防疫,各種亞型的流感病毒基因都在不斷地進行著多種多樣的變化,所以流感會呈現(xiàn)周期性地流行和爆發(fā)[1]。

流感病毒(influenza virus)

西班牙流感


西班牙型流行性感冒是人類歷史上第二致命的傳染病事件,在1918至1919年間曾經(jīng)造成全世界約5億人感染,約占當(dāng)時全球人口的1/3[2]。西班牙流感的影響,在約6個月內(nèi)奪去2千5百萬到4千萬人的生命,其死亡人數(shù)比持續(xù)了52個月的第一次世界大戰(zhàn)死亡人數(shù)還多。

氣 溶 膠  

2020年2月19日,國家衛(wèi)健委發(fā)布《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》[3],其中對于新冠病毒(2019-nCoV)傳播途徑,增加了“在相對封閉的環(huán)境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下中存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能”的表述,這是目前關(guān)于新冠病毒氣溶膠傳播的最官方解釋。

此前在2月8日發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第五版修正版)》中,對新型冠狀病毒的傳播途徑描述為:“經(jīng)呼吸道飛沫和接觸傳播是主要的傳播途徑,氣溶膠和消化道等傳播途徑尚待明確。”

《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》

未戴口罩禁止入內(nèi)

氣溶膠(aerosol)又稱氣體分散體系,是一種物理學(xué)定義,是由固體或液體小顆粒分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散系,大小為0.001至100微米。

事實上,氣溶膠在生活中非常常見,天上的云、霧、擴散在空氣中的二手煙等都屬于某種類型的氣溶膠。對小E來說,最熟悉的氣溶膠有霧霾、餐飲油煙、汽車尾氣等等。氣溶膠中顆粒粒徑小,沉降速度慢,影響范圍相對較廣。

餐飲油煙也是一種氣溶膠

吸入氣溶膠可能會對人體健康有非常大的影響,氣溶膠本身做為一個異物或者過敏原刺激人類呼吸道系統(tǒng),產(chǎn)生過敏反應(yīng),比如哮喘,顆粒直徑也直接影響氣溶膠對人體的影響。5μm~10μm 的氣溶膠顆粒可以隨氣流進入人體的氣管,5μm及以下的氣溶膠顆粒不僅可以在空氣中長時間存在[4]。隨空氣流動而傳播,造成大范圍的污染,而且可以進入人體的呼吸系統(tǒng)深部,甚至到肺泡,并且難以代謝。

另外,氣溶膠會攜帶一些細菌和病毒,也就是微生物氣溶膠(bioaerosol)。

微生物氣溶膠是懸浮于大氣中的含有微生物或生物大分子等生命活性物質(zhì)的?固態(tài)或液態(tài)微粒 ,包括病毒性氣溶膠,以及包含具有活性有機體的氣溶膠, 如細菌和真菌及其產(chǎn)生的有機體,如真菌孢子和花粉[5]

當(dāng)氣溶膠顆粒的主要生物成分是流感病毒時便形成了流感病毒氣溶膠。

流感病毒氣溶膠

氣溶膠和流感是怎么“混”到一起的?

正常成年人每次打噴嚏(包括咳嗽)就是一個劇烈霧化的過程,三叉神經(jīng)向作用于肺部的呼吸肌肉發(fā)出指令,猛烈地排出空氣將異物驅(qū)除出境,噴嚏的氣流速度可達50米/秒,相當(dāng)于一次15級臺風(fēng),而在這同時,鼻腔、口腔、呼吸道的黏液也會隨之噴涌而出,帶出數(shù)千數(shù)萬個不同大小的帶菌顆粒。如果該成年人感染了流感病毒,那其中釋放的病毒將是數(shù)以億計,在一次噴嚏過程中,大液滴由于慣性強,一般影響范圍在1.5米范圍內(nèi),部分人的噴嚏液滴甚至可以影響到9米開外;小液滴離開口腔后會迅速減速,形成氣溶膠,并且瞬間蒸發(fā)成微米級的顆粒,也叫飛沫核[6]。飛沫核中的病毒有蛋白質(zhì)膜殼的保護, 有可能在相當(dāng)長的時間保持活性。

噴嚏過程中飛沫軌跡

(綠色為大液滴、紅色為小液滴)[7]

感染者排出的病毒顆??;旌衔锎笮∨c其在空氣中停留的時間相關(guān),顆粒物的直徑越小,停留時間也越長。例如3m的高度,空氣動力學(xué)直徑為20μm的顆粒在空氣中懸浮的時間約為4分鐘,10μm的為17分鐘,而5μm的達67分鐘[8]

即便是一個成年人的正?;顒?,打一個哈欠、說話或者呼吸都會產(chǎn)生一定量的生物氣溶膠(相對較少)。其他活動如沖廁所亦可產(chǎn)生大量的細菌和病毒氣溶膠,如果這些微生物具有致病性就可能引發(fā)疾病的傳播和流行。

吸入氣溶膠可能會對人體健康有非常大的影響,氣溶膠本身做為一個異物或者過敏原刺激人類呼吸道系統(tǒng),產(chǎn)生過敏反應(yīng),比如哮喘,顆粒直徑也直接影響氣溶膠對人體的影響。5μm~10μm 的氣溶膠顆??梢噪S氣流進入人體的氣管,5μm及以下的氣溶膠顆粒不僅可以在空氣中長時間存在[4]。隨空氣流動而傳播,造成大范圍的污染,而且可以進入人體的呼吸系統(tǒng)深部,甚至到肺泡,并且難以代謝。

哈欠也會產(chǎn)生氣溶膠

香港SARS病毒


17年前,香港淘大花園發(fā)生321人感染SARS病毒,致死42人,就被認為極大可能性是氣溶膠傳播。感染病毒的排泄物在上百米高的污水管道中下落,與氣流的相互作用也形成一個霧化過程。這些霧滴通過8樓的管道裂縫和幾家住戶沒有被水封好的U型管逃逸,最終蒸發(fā)成為氣溶膠形式的感染源[9]。糞便等污染物種如測出活性流感病毒,則有向外散發(fā)(病毒)的可能。


甲流豚鼠模型


科學(xué)家使用動物模型來研究病毒在哺乳動物間的傳播途徑。在甲流豚鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)感染了甲流的豚鼠會有發(fā)熱癥狀,但是不咳嗽,這就排除了大飛沫傳染的可能性。然而研究發(fā)現(xiàn),相距三英尺的兩個籠子中的豚鼠仍然可以被感染,這是呼吸導(dǎo)致的氣溶膠傳染模式的有力證據(jù)?[6]

小 結(jié)

流感病毒在環(huán)境中存活時間較短且對環(huán)境因素敏感,流感病毒也不是所有的亞型都具備氣溶膠傳播的能力,而且同樣具有氣溶膠傳播能力的亞型,傳播的能力也有所不同。再回過頭來看《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)》中關(guān)于氣溶膠傳播的描述:“在相對封閉的環(huán)境中長時間暴露于高濃度氣溶膠情況下中存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能”。 南開大學(xué)生命科學(xué)院生命信息學(xué)副教授高山針對《第六版》診療方案對界面新聞表示,該方案也只是提到新冠病毒存在通過高濃度氣溶膠途徑傳播的可能,并沒有直接確定可以通過氣溶膠傳播。

當(dāng)然,大家還是應(yīng)該做好相應(yīng)的預(yù)防措施,比如常通風(fēng),以此來降低空氣中的病毒濃度,降低感染可能性,但也沒必要過度恐慌。

最后希望疫情能夠早日結(jié)束,大家的生活也能早日回歸正常,上海加油!中國加油!

參考文獻:

[1] 孫文琪. 2014~2016年華東地區(qū)H9N2亞型禽流感病毒遺傳進化分析及氣溶膠傳播特性研究[D].揚州大學(xué),2017.

[2]百度百科.西班牙流行性感冒[EB/OL]. https://baike.baidu.com/item/西班牙流行性感冒/10950333?fromtitle=西班牙流感&fromid=7366227&fr=aladdin

[3] 國家衛(wèi)生健康委辦公廳.關(guān)于印發(fā)新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第六版)的通知. 國衛(wèi)辦醫(yī)函〔2020〕145號[EB/OL]. 

http://www./yzygj/s7653p/202002/8334a8326dd94d329df351d7da8aefc2.shtml

[4]徐菲. 潛艇艙室不同狀態(tài)微生物氣溶膠的富集及調(diào)查分析[D].青島大學(xué),2017.

[5] 陳潤莉,莫浩聯(lián),張勇,楊梅,周海濤,司徒潮滿,方良,李麗廉.空氣中流感病毒富集于采樣介質(zhì)中的存活情況與監(jiān)測應(yīng)用[J].實用預(yù)防醫(yī)學(xué),2013,20(10):1185-1188.

[6] 知識分子.唇齒間的小臺風(fēng)[EB/OL]https://www.zhihu.com/question/370474231/answer/1004959875

[7]Bourouiba et al., J. Fluid Mech. 745, 537–563 (2014).
[8]吳彥,王旭初,王兵,丁華.空氣中流感病毒氣溶膠采樣技術(shù)研究進展[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志,2019,29(11):1406-1409.

[9]新湖南.洗手間、地漏溢出的氣溶膠可能傳播新冠病毒!趕緊學(xué)幾招處理好[EB/OL]https://baijiahao.baidu.com/s?id=1659016424274598964&wfr=spider&for=pc

編輯:李凱騏

審核:林子吟

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