預防新冠病毒的氣溶膠威脅

我們如何才能讓我們的學校、辦公樓和家庭更安全?

咳嗽或噴嚏中噴出的飛沫只是新冠病毒傳播問題的一部分。

這感覺像是一場不對稱的戰鬥。在一邊,我們有科學家、流行病學家、傳染病醫生、臨床醫生、工程師——許多不同的醫學界專家——爭辯說,新冠病毒透過氣溶膠(即,能夠長時間懸浮在空氣中,傳播距離遠遠超過我們被告知要遵守的六英尺間隔的微小飛沫)傳播既真實又危險。在另一邊,是疾病控制中心(CDC)和世界衛生組織(WHO),直到最近才承認氣溶膠傳播是可能的,但不一定是很可能的。

雖然觀看專家與政府機構對抗並不總是引人入勝的事情,但這場特殊的戰鬥卻非常重要。它對我們國家如何處理這場流行病,以及我們未來做出什麼決定具有重大影響——而且這些決定需要儘快做出,而不是更晚。

在某種程度上,這是一場關於飛沫與氣溶膠的討論。今年您可能已經聽過很多關於飛沫的資訊:它們的尺寸較大,可能是由說話、喊叫、唱歌、咳嗽或打噴嚏的人撥出的。這些飛沫傳播不遠,很快就會落到地面,這也是為什麼大約六英尺的“社交距離”被認為是安全距離的原因之一。


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另一方面,氣溶膠非常微小,幾乎比人類頭髮小10,000倍。它們的傳播距離更遠——20到30英尺——並且可以在空氣中停留數分鐘到數小時,感染他人。什麼構成與氣溶膠的安全距離更難定義,尤其是在通風不良的擁擠室內空間中。選擇安全口罩也變得困難:例如,在過濾掉這些微小的病毒氣溶膠時,N95呼吸器比不合適的布口罩更可取。由於這些和其他原因,醫學界的一些人懷疑,我們的衛生機構一直不願接受關於新冠病毒空氣傳播的資料——因為如果他們這樣做,他們就承認了一個比我們迄今為止處理的問題更具挑戰性的問題。

這種不情願引發了一場史詩般的回應。在一個幾乎前所未有的舉動中,來自32個國家的239名科學家在7月份給世衛組織寫了一封公開信,敦促該機構承認,較小的氣溶膠顆粒可以透過空氣傳播冠狀病毒。該組織的回應是隨後更新了其立場,宣告氣溶膠傳播“不能排除”。這並不是一個光輝的認可——儘管該組織的一位發言人指出,“我們有關於該主題的大量指導,並在新聞釋出會和其他場合反覆談到保持室內空間通風良好的重要性,正是因為在這些環境中存在氣溶膠傳播的可能性。世衛組織為公眾以及管理公共場所和建築物醫療機構的人員提供了問答形式的建議。”

與此同時,美國疾病控制與預防中心(CDC)週末在其網站上釋出,稱氣溶膠傳播可能是“病毒傳播的主要方式”,然後又退縮並從其網站上刪除了該內容,聲稱該語言是“錯誤釋出”的一些擬議更改的草案。

這是一個主要觀點,而不是次要觀點。病毒的氣溶膠攜帶意味著任何室內人員聚集的區域——想想餐館、酒吧、教堂、學校、集會——都可能成為疾病的傳播者,並且根據人數,可能成為超級傳播者。這些很可能是通風不良的地方,人們不僅彼此靠近,而且可能大聲說話、喊叫、唱歌、歡呼或喝倒彩等等。

氣溶膠傳播的觀點既不新鮮,也沒有爭議。多種疾病,包括麻疹、水痘和肺結核,已被證明是透過氣溶膠傳播的。患流感的患者的撥出氣體中含有病毒,並且病毒已被證明存在於空氣中。對於其他一些病毒也是如此,包括在嬰兒中發現的病毒。中國武漢的科學家在醫院區域的空氣中發現了冠狀病毒RNA顆粒,儘管他們尚未證明這些顆粒具有傳染性。內布拉斯加大學的實驗室工作人員公佈了他們的發現,他們也在空氣鑑定出冠狀病毒RNA

美國供暖、製冷和空調工程師協會(ASHRAE)流行病工作組主席威廉·巴恩弗萊斯說:“在許多這些室內超級傳播事件中,我們有相當強的間接證據表明,一定存在氣溶膠或空氣傳播的重要組成部分。”巴恩弗萊斯列舉了幾個例子,包括中國廣州的一家餐館,其中多名彼此沒有直接接觸的人因一名個體而受到感染,以及華盛頓州的一次合唱團排練,據推測,唱歌引起的飛沫和氣溶膠傳播使53人患病,其中兩人死亡。

研究員比約恩·比爾尼爾在一封電子郵件採訪中分享了他的工作,該工作發表在預印本(一篇未經同行評審的論文)中,該論文證明了受感染者如何繼續撥出一團飛沫和氣溶膠。比爾尼爾說,這些“隨著時間的推移會累積到對房間裡每個人都危險的濃度”。雖然我們不確切知道感染人需要多少病毒或在什麼濃度下感染,但這些例子表明,在某個時候,閾值會達到,吸入的氣溶膠很可能是罪魁禍首。

北京大學工程學院教授、環境科學專家姚茂盛表示:“氣溶膠傳播在室內環境中起著重要作用,不容忽視。”

解決室內區域氣溶膠(和飛沫)傳播挑戰的大部分解決方案是通風。“如果人們在大流行期間使用再迴圈空氣,那將是危險的,因為你只會將病毒迴圈傳播,”姚說。相反,通風的目標是將建築物內部的空氣——以及其中包含的任何汙染物——排出,並用來自外部的清潔空氣替換它。

根據姚和美國疾控中心的說法,做到這一點的一個好方法是透過開啟門窗來增加室外通風。專家表示,這可以極大地改變建築物的空氣流量。“儘可能開啟所有窗戶。室外空氣具有更大的稀釋能力,因為空間很大,”姚說。巴恩弗萊斯說,在某些情況下,可以將風扇放置在一個窗戶附近,同時開啟其他窗戶,以產生強制通風。

當然,沒有什麼是完美的。根據需要的不同,通風可能很昂貴,而且一些建議可能會消耗大量能源。暖通空調(供暖、通風和空調)系統中的風扇在室外空氣交換量方面受到限制——但越多越好,ASHRAE指南建議這些裝置儘可能長時間執行,如果可能的話,24/7 全天候執行。

高效空氣過濾和消毒非常重要。應在不降低氣流的情況下儘可能升級暖通空調系統中的過濾器。ASHRAE 論文建議使用 MERV-13 過濾器或允許的最高級別過濾器,這些過濾器可以過濾非常小的傳染性顆粒。如果暖通空調裝置不能使用更高等級的過濾器,請考慮使用帶有 HEPA(高效微粒空氣)過濾器的行動式空氣清淨機來進一步消毒空氣。

關於紫外線。巴恩弗萊斯說,“冠狀病毒就是冠狀病毒”,之前的研究發現,紫外線可以滅活其他冠狀病毒,如 SARS-CoV-1 和 MERS(中東呼吸綜合徵)。紫外線燈具可以安裝在天花板或牆壁上,或放置在通風管道內以中和病毒和細菌。最大的限制是輻射可能對皮膚和眼睛造成健康危害,這就是為什麼燈具被放置在高處,遠離人群的原因。

在這方面,前景廣闊。一種更新的紫外線技術,採用較低波長的光,稱為遠紫外線-C光,似乎可以在沒有潛在健康問題的情況下工作。在之前的研究中,遠紫外線-C 光殺死了空氣中的流感病毒,在自然雜誌的一項研究中,它被證明可以滅活其他空氣傳播的冠狀病毒。根據結果,在有人活動的公共區域暴露於遠紫外線-C 光下,大約在 8 分鐘內可滅活 90% 的病毒,在 25 分鐘內可滅活 99.9% 的病毒。研究人員預計它對新冠病毒的作用類似。讓我們密切關注這一點。

包括世衛組織美國疾控中心等專家推薦的其他緩解措施包括在室內戴口罩、保持社交距離、減少室內人員數量,以及可能安裝飛沫屏障。然而,屏障可能會以實際上傳播病毒的方式與氣流模式相互作用。巴恩弗萊斯建議尋求專家的幫助,以確保安裝的東西確實有幫助。

就是這樣。開啟門窗,加強暖通空調迴圈/室外空氣交換,並考慮讓裝置 24/7 全天候執行。如果可以,安裝高級別過濾器。考慮購買額外的行動式空氣清淨機,減少建築物內的人員,並採用紫外線技術。

撇開管理機構的不情願不談,預防室內人與人之間的新冠病毒氣溶膠傳播可能會改變遊戲規則。良好的通風本身應該有助於避免我們所看到的一些超級傳播事件,並幫助我們所有人恢復我們渴望的常態。對於空氣傳播的新冠病毒,除了戴口罩、保持社交距離和洗手之外,我們還可以做更多的事情。現在是時候加快我們的步伐,更多地像試圖幫助我們解決這個問題的工程師那樣思考了。

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