新型冠状病毒能否通过气溶胶传播？

丘 杨，王 宁，曾 文，吴小东，项 兴，颜方圆，宋天丽，杨嘉敏，石光明，詹 宇，周 力，杨复沫

（四川大学 建筑与环境学院，成都 610065）

1 背景介绍：新型冠状病毒感染的肺炎疫情与气溶胶

自2019年年末至今，新型冠状病毒（2019-nCov，简称新冠病毒，图1）感染的肺炎（COVID-19，简称新冠肺炎）肆虐。近一段时间以来，关于新冠病毒的气溶胶传播途径，有不同的声音，引发了一些公众的担忧乃至恐慌情绪。世界卫生组织（WHO）指出，还需要进一步的证据来评估气溶胶传播的可能性[1]。最新发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》指出，“经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径。在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能”。

图1 新冠病毒彩色图像[2]Fig.1 Color image of 2019-nCov

事实上，气溶胶在大气环境中无时无处不在且具有广泛的影响。人类每吸入一口空气，都会有大量的气溶胶随之进入呼吸系统（成人在安静状态下每小时吸入约0.6 m3空气，如果环境空气中PM2.5质量浓度为35 mg/m3，则每小时吸入21 mg PM2.5，其中包含数不清的气溶胶微粒）。病毒通过气溶胶在空气中传播也并非新的观点。为了更好地科学防控新冠病毒和理性应对疫情，有必要了解气溶胶相关的知识，厘清此病毒通过气溶胶传播的可能性。

2 气溶胶与生物气溶胶：新冠病毒案例

2.1 气溶胶与生物气溶胶

气溶胶（aerosol）是指悬浮在气体介质中的固体和液体颗粒物共同组成的多相体系混合物。大气气溶胶则是指悬浮在大气中的固体和液体颗粒物共同组成的多相体系混合物。生物气溶胶（bioaerosol）则是指悬浮于空气中且具有生物来源的一类气溶胶。

事实上，气溶胶是地球大气中的微量成分，并作为凝结核在成云致雨过程中不可或缺，且对人体健康、空气质量、能见度乃至全球气候变化等均产生重要的影响。由于人们着重关心的是气溶胶体系中各种颗粒物的来源、组成、行为及其归宿对人群及环境的影响，因而气溶胶通常就是指其中的颗粒物，并与大气颗粒物互相混用[3]。气溶胶粒径范围广（空气动力学当量直径为1 nm～100 mm），形貌多不规则，化学组成复杂。气溶胶的大小和形状决定其进入人体呼吸系统后可到达的部位（图2），并与其在呼吸道内的沉积、滞留和清除有关[4]。在健康研究领域，基于气溶胶进入人体呼吸系统的能力对其进行分类，例如大家熟悉的PM2.5可进入肺泡，被称为可入肺颗粒物（respirable particles）；PM10可通过鼻腔和口腔进入呼吸道，被称为可吸入颗粒物（inhalable particles）。

图2 气溶胶进入人体呼吸系统各部位示意图（改绘）[4]Fig.2 Schematic diagram of aerosol entering human respiratory system(adapted)

生物气溶胶包括植物性气溶胶（携带植物纤维、花粉和孢子等）、动物性气溶胶（携带动物皮屑等）和微生物气溶胶（携带细菌、真菌、病毒、芽孢和霉菌等）。其中，携带传染性微生物的生物气溶胶的危害巨大。由于空气的高度流动性和扩散性，病原微生物通过空气传播的感染速度快、影响范围广，并通常首先导致呼吸道疾病流行，如H1N1流感病毒感染等全球性传染病疫情。不同类型的病原微生物的大小各不相同：病毒的直径范围通常为20～300 nm，其中新冠病毒和急性呼吸道综合症（SARS）病毒的直径分别为60～140 nm和 75～160 nm[5]； 细 菌 （0.5～10 μm） 和 真 菌（0.5～30 μm）则要大得多。

2.2 气溶胶和新冠病毒的寿命

气溶胶在传输过程中，由于积聚（accumulation）、凝结（condensation）、碰并 （coagulation）、化学反应（chemistry）和吸湿（water uptake）等作用而发生变化，最终通过沉降（deposition）从大气中被清除[3]。气溶胶在大气中的滞留时间（寿命）主要取决于其沉降速度与去除方式的综合作用。图3是不同粒径气溶胶与气态污染物在大气中的滞留时间及传输距离示意图[6]。可见，PM2.5可在大气中滞留数天至数周，传输距离上千米，因而可造成大范围和长时间的影响。

图3 气溶胶与气态污染物在大气中的滞留时间与传输距离（改绘）[6]Fig.3 Retention time and transmission distance of aerosol and gaseous pollutants in the atmosphere(adapted)

新冠病毒从传染源（如患病者）释放后，如吸附在气溶胶上，可形成病原微生物气溶胶，通过在空气中的传播，对人体健康造成影响（图4）[7]。病原微生物气溶胶的去除方式和一般气溶胶相同。当前，新冠病毒气溶胶主要来源于感染者的飞沫，其来源相对单一，并且在室外开放环境中病毒浓度随着传输而被快速稀释，其活性也不断降低。李兰娟院士指出：“新冠病毒在干燥的环境中，存活时间也只有48 h，且进入空气中2 h后，其活性明显下降[8]。”

图4 病原微生物气溶胶的暴露-响应过程示意图（改绘）[7]Fig.4 Schematic diagram of bioaerosol exposure-response processes(adapted)

3 新冠病毒的气溶胶传播

新冠病毒的传播及感染途径如图5所示。值得注意的是，病毒随飞沫沉降（如在桌面、门把手上等）后被易感者肢体接触并触碰自身黏膜而感染。此外，沉降后的病毒仍可能受到扰动而再悬浮并重新开始扩散、传输过程，进一步传播[9]。

图5 新型冠状病毒的传播及感染途径示意图（改绘）[9]Fig.5 Schematic diagram of 2019-nCov transmissioninfection pathways(adapted)

3.1 室内密闭空间内的传播

在室内环境中，尤其是人员比较密集的场所如超市、电梯、交通工具、餐厅等，新冠病毒感染者呼出的飞沫中粒径较大者由于重力作用而很快沉降到地面，粒径较小者随即扩散并很快失去水分而剩下由蛋白质和病原体组成的飞沫核。在病毒释放源周围一定范围的环境空气中，若病毒数量浓度尚未通过通风、扩散、传输等方式得到进一步稀释，则暴露在此环境中未戴口罩者吸入病毒的几率就比较高；对于病原微生物气溶胶而言，通常需要暴露达到一定的剂量，才会产生响应（图4）。但关于接触、吸入多少剂量的新冠病毒后会发生感染，迄今尚未见诸报道。

由于空间密闭且人员流量大，医院、超市、商场等成为相对“危险”的场所。近期，陆续有报道多地超市、商场、监狱的大量新冠肺炎感染事件。此外，截止2月24日，停泊在日本横滨港的“钻石公主”号邮轮确诊的新冠肺炎感染者达691人，感染比例高达18.62%[10]。对于这样的确诊病例多、影响范围广的聚集性新冠肺炎疫情发生场所，除了飞沫和接触传播之外，新冠病毒很可能具有气溶胶传播途径。

3.2 室外开放环境中的传播

室外开放环境中感染者释放的新冠病毒通过扩散和传输后在环境空气中的数量浓度急剧降低，被下风向相隔一定距离的其他人吸入的几率极低（或许比彩票中大奖几率还要低）。迄今尚未见在室外开放环境中通过气溶胶传播而感染新冠肺炎的病例报道。2003年，香港淘大花园的SARS传播，虽然涉及气溶胶传播，但仅局限于其中一个住宅楼宇内住户的传播而未见室外开放环境中传播的例子[11-12]。北京大学生物气溶胶实验室主任要茂盛教授也认为：“患者排放的病毒气溶胶在开放环境中快速稀释，浓度显著降低，活性受到影响，被吸入的几率和剂量都大幅度减少。因此，在附近没有近距离患者飞沫时，健康人感染的几率比发生交通事故的几率都低[13]。”事实上，国家卫健委发布的《预防新型冠状病毒感染的肺炎口罩使用指南》明确指出，“在非疫区空旷且通风场所，不需要佩戴口罩”。

4 结语

新冠病毒的气溶胶传播方式主要限于相对密闭的空间和特定场所；在室外空旷的环境中，即使存在新冠病毒，其数量浓度也非常低，难以通过气溶胶方式进行传播。不管身处室外或室内，被感染几率与传染源/病毒源（如确诊患者）的距离和相关空气动力学所决定的污染/病毒浓度有直接关系，因此，做好防护、保持社交距离非常重要。在室外，空间开阔，相对人口密集度小，通风量大，在近距离无传染源/病毒源的情况下相较于室内环境，感染的几率较低。因此，大家在做好防护的同时，要克服疑虑和恐惧，更不能矫枉过正，过量消毒，过度防疫。譬如，不必担心气溶胶传播而不开窗通风、不去户外活动；应禁止对人喷洒消毒液，以免消毒液被吸入和沾染皮肤后危害健康；室外开放环境过多喷洒消毒液也没必要，反而会造成空气、土壤和地下水污染。

虽然新冠病毒对温度、紫外线较为敏感，随着温度升高、紫外线增强，其活性降低，但要注意到，在此次疫情中气温较高的我国海南省和一些东南亚国家，新冠病毒也在传播。因此，尽管天气日渐转暖，仍需要持续做好疫情防控。

在切实做好建筑室内及公共区域科学防护（参见四川大学建筑与环境学院人居环境研究所制定的《建筑室内及公共区域新冠病毒预防传播指南》）的同时[14]，在做好防护的前提下适当进行户外活动，有利于提高自身免疫力和释缓压力。

致谢

感谢蒋文涛教授、蒋文举教授以及其他师生的宝贵意见！