呼吸道傳染病的氣溶膠傳播風險及防控建議

呂科洋 徐東群

呼吸道傳染病可通過接觸、飛沫和氣溶膠傳播[1]。雖然存在多種傳播途徑，但以流感病毒為例[2]，能夠通過氣溶膠高效傳播的流感病毒比無法在氣溶膠中高效傳播的病毒能更長時間保持穩定[3]。新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)主要通過接觸受污染的表面和近距離飛沫來傳播，但在密閉空間中病毒氣溶膠的感染性、完整性可保持16 h[4]。結核分枝桿菌也可經氣溶膠傳播[5]，對肺結核患者所處室內空氣進行PCR檢測證實，結核分枝桿菌可存在于呼出的氣溶膠內[6]，因此，相對密閉的公共場所中呼吸道傳染病潛在的氣溶膠傳播風險不容忽視[7]。

評價氣溶膠傳播可能性強度有3個條件：產生氣溶膠可能性、病原微生物在空氣中的生存力及其到達靶組織的可能性[8]，在相應的Jones和Brosseau標準評分中，流感病毒、SARS-CoV-2及結核分枝桿菌評分均達8分[9]。咳嗽和噴嚏是產生氣溶膠的主要過程[8]，無癥狀感染可以造成疾病流行說明咳嗽和打噴嚏時病毒載量較高，氣溶膠傳播是重要的傳播方式[10]。SARS-CoV-2最常見于0.25～1.0 μm的細顆粒物中[11]，同時高病毒載量又會增加攜帶病毒的較小呼吸顆粒的可能性，新型冠狀病毒肺炎(簡稱“新冠肺炎”)患者出現癥狀時產生SARS-CoV-2氣溶膠的可能性更大[12]，增加了病毒經氣溶膠傳播的機會。也有研究認為遏制SARS-CoV-2傳播的措施除了針對接觸被污染的表面途徑外，更應針對飛沫途徑[13]。其次，不僅以呼吸道傳播為主的病原微生物可以通過糞尿排毒，在如廁后沖馬桶，或高壓水槍清洗被污染的地面產生大量包含病毒顆粒的氣溶膠，也會導致氣溶膠傳播；以腸道傳播為主的病原微生物如諾如病毒也可能通過以上兩種方式產生大量包含病毒顆粒的氣溶膠，增加相關人員通過氣溶膠感染的機會[14]。

一、不同環境中氣溶膠傳播風險及影響因素

(一)醫院環境中病原微生物通過氣溶膠傳播的風險

研究發現，病房的空氣交換設備上可能沉積有源自患者呼吸道飛沫的病毒顆粒[15]。對新冠肺炎患者集中的重癥監護病房采樣，發現除了風險較高的患者護理區域，醫務人員的辦公區域也存在感染風險，鼠標、地板，甚至是4 m外的空氣中也能采集到病毒氣溶膠[16]。推測病房中的病毒氣溶膠可能是來源于患者呼吸道排出，也可能是醫務人員脫防護服時造成的病毒氣溶膠再懸浮[17]。醫院等公共場所使用的增壓式馬桶比普通儲水式馬桶沖水時產生氣溶膠更多[18]。馬桶中的病原微生物不僅通過沖水，造成衛生間內物體表面的污染，導致再次接觸傳播風險；還可以通過衛生管道，并從水封被破壞的地漏進入不同樓層，導致其他樓層的接觸及氣溶膠感染風險。馬桶沖水產生的氣溶膠粒徑多為0.3 μm，包含先前使用或糞尿中殘留的微生物[19]。微生物擴散易受到重力影響，在空氣中的含量隨馬桶沖水量增加而增大，若被其他使用者吸入則會造成感染[20]。對醫院正、負壓房間和不同通風率的房間中氣溶膠分布的比較研究發現，正壓房間氣溶膠分布顯著，負壓房間中未檢測出氣溶膠分布；通風率低的房間氣溶膠存在時間長[21]。有研究認為通風能有效降低結核分枝桿菌在空氣傳播的風險[6]。Nguyen-Van-Tam等[22]也證實通過氣溶膠傳播的現象可能很大程度上取決于稀釋通氣率。由于通風系統設計不同、每小時換氣次數不同，感染隔離室平均氣溶膠暴露時間比手術室高8倍，但在關好門的情況下它們對室外氣溶膠的泄漏并未發現明顯差異[23]。

(二)病原微生物在家庭內或不同樓層鄰居間通過接觸、氣溶膠或衛生管道傳播

新冠肺炎疫情大流行早期采取的封鎖措施，增加了家庭成員之間的傳播風險，傳播風險高低與接觸時間的長短和社交互動的密疏程度呈正比[24]。在微生物學上也證實氣溶膠陽性結核病患者的家庭中更容易出現繼發性患者[5]。家庭內也存在接觸傳播風險，如SARS-CoV-2在物體表面生存力強，在塑料、不銹鋼表面的生存時間最長，在紙板上的半衰期比嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)長[25]，在不銹鋼、玻璃、聚苯乙烯上的存活時間也是流感A病毒的8倍，在人體皮膚表面存活約9 h，與存活1.8 h的流感A病毒相比，其接觸傳播的風險更高[26]。

除了家庭成員間密切接觸造成的風險外，同一公寓鄰居之間也存在因氣溶膠傳播造成感染的可能性。在對患者公寓進行采樣后發現，馬桶沖水使病毒從糞便轉移到空氣中，而病毒氣溶膠能長時間懸浮在空氣中，在浴室環境中可通過排氣扇、下水道轉移到相鄰住宅，造成相鄰住戶感染[27]。

不同季節室內氣溶膠病毒群落有差異[28]，之所以呈現出冬季與人類相關的病毒更為豐富，是由于冬季建筑物需要保暖，換氣較差，人們停留的時間更長，其次是冬季干燥，而相對濕度低于40%，生物氣溶膠濃度更高，一些呼吸道病毒更易于傳播[29]。冬季不僅室內氣溶膠傳播風險變高，室內物體表面病毒的存活時間更長，接觸傳播的風險也變高[30]。

(三)人員擁擠、通風不良會增加病毒氣溶膠的傳播風險

研究人員發現，相較于家庭或室內工作場所，地鐵對傳染病的傳播影響更大，這可能取決于人群擁擠程度、宿主因素和環境因素[1, 31]。在相對密閉的環境中，感染者呼出的含病毒氣溶膠在空氣中蓄積，病毒氣溶膠水平升高增大了傳播風險[32]。公共場所內人說話的響度增加，排出的飛沫也明顯增多[33]。在一些娛樂場所中，快速激動的講話唱歌時，飛沫和氣溶膠的產生及病毒的傳播均增強[34]，而無癥狀新冠肺炎患者無論是說話、輕度運動還是劇烈運動時，用口呼吸都會排出大量的飛沫和氣溶膠[35]。Riediker等[36]對密閉空間中新冠肺炎患者產生的飛沫進行評價，發現飛沫形成的過程及通風情況決定了患者由呼吸道排出的飛沫病毒載量。通風不良條件下，SARS-CoV-2通過飛沫、氣溶膠和密切接觸相結合的方式傳播，能在物體表面存活3～7 d，在氣溶膠內存活數小時[37]。被污染的物體不僅能通過人的直接接觸造成病毒感染，也能通過再次霧化，造成空氣氣溶膠傳播[38]。有研究者認為氣溶膠傳播與某些物體表面接觸傳播之間差異較小，可以關注二者共同作用對傳播造成的影響[39]。也有研究人員認為暴露時間與密切接觸時間一致，且飛沫中病毒濃度不高時，傳播方式主要為近距離飛沫傳播；暴露時間長、通風不良時，傳播方式主要為遠距離氣溶膠傳播[40]。

(四)溫度與濕度影響病毒的生存和傳播

研究人員對新冠肺炎患者報告數據進行研究發現，溫度下降、管控措施減弱對提高SARS-CoV-2傳播力有相同作用，較高的環境溫度能反過來影響SARS-CoV-2傳播[41]。濕度似乎是影響病毒傳播的最重要氣象因素，高濕度環境能使飛沫中懸浮的或表面沉積的病毒存活更久[42]。流感病毒也在較低和較高的相對濕度中更穩定[43]。相對濕度不會影響生存能力，但決定了飛沫在空氣中的蒸發程度，影響空氣中病毒氣溶膠沉積速率,絕對濕度比相對濕度對病毒穩定性影響更大[44-45]，絕對濕度在5～10 g/m3的情況下，新冠肺炎患者數增加了23%[46]。研究表明，飛沫在低溫高濕環境中的傳播距離可以達到3倍，促進流感病毒經氣溶膠傳播；而在高溫低濕環境中，氣溶膠顆粒的數量會增加，當通風不當時會使攜帶病原體的氣溶膠傳播更遠[31, 47]。研究人員針對SARS-CoV-2傳播和氣象因素之間的關系是否因區域不同而變化進行研究：夏季相對濕度的增加和最高溫度的降低促進了干旱內陸城市中SARS-CoV-2的傳播，冬季相對濕度的降低和最低溫度的升高會促進潮濕城市SARS-CoV-2的傳播[48]。也有研究人員比較了中國武漢與意大利羅馬的疫情，發現城市大氣PM2.5水平與病毒傳播可能相關[49]，顆粒物濃度下降能有效降低病毒氣溶膠傳播的可能性[50]。

二 防控策略

(一)加強居家生活的通風換氣和消毒，降低感染風險

居家生活中應加強通風換氣，沖馬桶時應蓋上蓋子。在可通過氣溶膠傳播的傳染病暴發期間，應注意對建筑物排水系統進行適當維護，定期檢查U形管水封，對馬桶及時消毒[27, 51]。通過引入新鮮空氣以及對物體表面進行消毒來降低易感人群的感染風險[52]。過氧乙酸和過氧化氫的氣溶膠混合物在空氣消毒中效果顯著，適用于居室，但僅對病毒敏感性較高，對細菌敏感性較低。空氣消毒可以作為補充，但決不能取代對受污染表面的徹底機械清潔。使用消毒劑對空氣消毒后也需注意通風，以保證室內空氣良好[53]。注意手衛生，80%乙醇消毒劑15 s適當消毒可使手部病毒快速失活，降低感染風險[28]。用含有1%肥皂粉、0.05%活性氯、0.25%活性氯的濕毛巾及時擦手，可以分別除去98.36%、96.62%、99.98%的SARS-CoV-2[54]。

(二)公共場所的防控措施

1. 提高換氣率，增加新風量：公共場所建筑物的設計應基于危害等級控制、改善室內空氣質量提出整體工程方案[55]。公共場所建筑物應提高換氣率、加大新風量，避免空氣再循環，在空氣滯留區域安裝空氣凈化設備[56]。足夠的室外清潔空氣能夠有效稀釋室內污染物，風速增大能降低氣溶膠濃度，減少感染的風險，但錯誤的使用通風換氣設備，不能有效引入足夠的新鮮空氣，尤其是使被污染空氣不斷循環，就會造成病毒氣溶膠在氣團中混合充分，加上有大量易感人群存在就會造成疾病更快傳播[41, 57]。應注意改善自然通風，增加機械通風[58]。若將病房內空氣交換率從6次/h提升到9次/h或12次/h，同病房患者平均每日感染風險會降低30%或58%[59]，與自然通風相比，使用排煙器和吸塵器等達到相同效果所耗費的時間可縮短至1/3[21]。

2. 保持良好衛生習慣：減少暴露時間和擁擠程度[60]，采取嚴格的預防措施，如注意手衛生，保持社交距離，佩戴口罩等[61]。首先，未佩戴口罩時，密閉空間中進行30 s以上對話時，最好保持2 m以上距離，并在側面講話，減少可能的氣溶膠吸入[34]，以最大擴散情況為例，建議正面距離不低于2～2.5 m，側面距離不低于1.5 m；其次，佩戴口罩不僅可以減少氣溶膠排出，也限制了說話聲音，使得氣溶膠擴散進一步被減弱[62]。口罩能降低患者呼出氣中活病毒的釋放，也能保護健康人不受感染[63]。通風不良的密閉空間內，即使有一定距離，病毒氣溶膠仍可能造成吸入風險[64]。

3. 加強個體防護，降低感染風險：與強制保持社交距離相比，積極推動佩戴口罩可以更有效緩解SARS-CoV-2的傳播[32]。實驗證明，外科口罩可以防止有癥狀的人傳播冠狀病毒和流感病毒,能有效減少呼吸道飛沫向環境逸散，減少呼吸道較大飛沫和氣溶膠中的冠狀病毒[65]。就醫患者使用口罩后，其他患者、醫護人員及家屬平均每日感染風險可以降低約89%～97%[59]，醫務人員更應合理佩戴口罩、面罩，同時注意保護眼睛[66]。對可能通過氣溶膠傳播的傳染病患者病房在常規通風基礎上增加個性化通風[67]。在離開患者病房時，應及時對手、鞋底消毒，降低感染風險[16]。手術室為防止手術區域污染常常是正壓環境，而醫務人員在進行一些可能產生氣溶膠的操作時，應盡可能在負壓室中進行[68]。設置屏障裝置可以阻擋某些定向氣流，減少對飛沫和氣溶膠的暴露，如果不使用屏障裝置，則氣溶膠含量比使用完全封閉的裝置高1個數量級[69]。

4. 采取有效消毒措施：干預多種傳播方式比干預單一傳播方式更有效[70]。采取有效消毒措施，對可能在空氣中形成病毒氣溶膠的污染物，如諾如病毒感染患者排出的污染物，應及時使用1%次氯酸鈉消毒10 min防止氣溶膠產生[14]。對醫院衛生間采取通風和局部紫外線燈的協同消毒將比單一消毒方式消毒效率更高[71]。增加殺菌紫外線，空氣過濾后可以保證消毒效果[72-73]，極低劑量的遠紫外線能有效地滅活病毒氣溶膠，但其對人類健康的影響還需要進一步研究[49]。

綜上所述，呼吸道傳染病氣溶膠在不同室內環境中傳播，受到通風、溫度、濕度及人口密度等條件的影響。合理安排建筑物通風布局，增加新風量，加強個體防護，結合多種措施能有效控制呼吸道傳染病的氣溶膠傳播。