呼吸道传染病的气溶胶传播风险及防控建议

吕科洋 徐东群

呼吸道传染病可通过接触、飞沫和气溶胶传播[1]。虽然存在多种传播途径，但以流感病毒为例[2]，能够通过气溶胶高效传播的流感病毒比无法在气溶胶中高效传播的病毒能更长时间保持稳定[3]。新型冠状病毒(SARS-CoV-2)主要通过接触受污染的表面和近距离飞沫来传播，但在密闭空间中病毒气溶胶的感染性、完整性可保持16 h[4]。结核分枝杆菌也可经气溶胶传播[5]，对肺结核患者所处室内空气进行PCR检测证实，结核分枝杆菌可存在于呼出的气溶胶内[6]，因此，相对密闭的公共场所中呼吸道传染病潜在的气溶胶传播风险不容忽视[7]。

评价气溶胶传播可能性强度有3个条件：产生气溶胶可能性、病原微生物在空气中的生存力及其到达靶组织的可能性[8]，在相应的Jones和Brosseau标准评分中，流感病毒、SARS-CoV-2及结核分枝杆菌评分均达8分[9]。咳嗽和喷嚏是产生气溶胶的主要过程[8]，无症状感染可以造成疾病流行说明咳嗽和打喷嚏时病毒载量较高，气溶胶传播是重要的传播方式[10]。SARS-CoV-2最常见于0.25～1.0 μm的细颗粒物中[11]，同时高病毒载量又会增加携带病毒的较小呼吸颗粒的可能性，新型冠状病毒肺炎(简称“新冠肺炎”)患者出现症状时产生SARS-CoV-2气溶胶的可能性更大[12]，增加了病毒经气溶胶传播的机会。也有研究认为遏制SARS-CoV-2传播的措施除了针对接触被污染的表面途径外，更应针对飞沫途径[13]。其次，不仅以呼吸道传播为主的病原微生物可以通过粪尿排毒，在如厕后冲马桶，或高压水枪清洗被污染的地面产生大量包含病毒颗粒的气溶胶，也会导致气溶胶传播；以肠道传播为主的病原微生物如诺如病毒也可能通过以上两种方式产生大量包含病毒颗粒的气溶胶，增加相关人员通过气溶胶感染的机会[14]。

一、不同环境中气溶胶传播风险及影响因素

(一)医院环境中病原微生物通过气溶胶传播的风险

研究发现，病房的空气交换设备上可能沉积有源自患者呼吸道飞沫的病毒颗粒[15]。对新冠肺炎患者集中的重症监护病房采样，发现除了风险较高的患者护理区域，医务人员的办公区域也存在感染风险，鼠标、地板，甚至是4 m外的空气中也能采集到病毒气溶胶[16]。推测病房中的病毒气溶胶可能是来源于患者呼吸道排出，也可能是医务人员脱防护服时造成的病毒气溶胶再悬浮[17]。医院等公共场所使用的增压式马桶比普通储水式马桶冲水时产生气溶胶更多[18]。马桶中的病原微生物不仅通过冲水，造成卫生间内物体表面的污染，导致再次接触传播风险；还可以通过卫生管道，并从水封被破坏的地漏进入不同楼层，导致其他楼层的接触及气溶胶感染风险。马桶冲水产生的气溶胶粒径多为0.3 μm，包含先前使用或粪尿中残留的微生物[19]。微生物扩散易受到重力影响，在空气中的含量随马桶冲水量增加而增大，若被其他使用者吸入则会造成感染[20]。对医院正、负压房间和不同通风率的房间中气溶胶分布的比较研究发现，正压房间气溶胶分布显著，负压房间中未检测出气溶胶分布；通风率低的房间气溶胶存在时间长[21]。有研究认为通风能有效降低结核分枝杆菌在空气传播的风险[6]。Nguyen-Van-Tam等[22]也证实通过气溶胶传播的现象可能很大程度上取决于稀释通气率。由于通风系统设计不同、每小时换气次数不同，感染隔离室平均气溶胶暴露时间比手术室高8倍，但在关好门的情况下它们对室外气溶胶的泄漏并未发现明显差异[23]。

(二)病原微生物在家庭内或不同楼层邻居间通过接触、气溶胶或卫生管道传播

新冠肺炎疫情大流行早期采取的封锁措施，增加了家庭成员之间的传播风险，传播风险高低与接触时间的长短和社交互动的密疏程度呈正比[24]。在微生物学上也证实气溶胶阳性结核病患者的家庭中更容易出现继发性患者[5]。家庭内也存在接触传播风险，如SARS-CoV-2在物体表面生存力强，在塑料、不锈钢表面的生存时间最长，在纸板上的半衰期比严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)长[25]，在不锈钢、玻璃、聚苯乙烯上的存活时间也是流感A病毒的8倍，在人体皮肤表面存活约9 h，与存活1.8 h的流感A病毒相比，其接触传播的风险更高[26]。

除了家庭成员间密切接触造成的风险外，同一公寓邻居之间也存在因气溶胶传播造成感染的可能性。在对患者公寓进行采样后发现，马桶冲水使病毒从粪便转移到空气中，而病毒气溶胶能长时间悬浮在空气中，在浴室环境中可通过排气扇、下水道转移到相邻住宅，造成相邻住户感染[27]。

不同季节室内气溶胶病毒群落有差异[28]，之所以呈现出冬季与人类相关的病毒更为丰富，是由于冬季建筑物需要保暖，换气较差，人们停留的时间更长，其次是冬季干燥，而相对湿度低于40%，生物气溶胶浓度更高，一些呼吸道病毒更易于传播[29]。冬季不仅室内气溶胶传播风险变高，室内物体表面病毒的存活时间更长，接触传播的风险也变高[30]。

(三)人员拥挤、通风不良会增加病毒气溶胶的传播风险

研究人员发现，相较于家庭或室内工作场所，地铁对传染病的传播影响更大，这可能取决于人群拥挤程度、宿主因素和环境因素[1, 31]。在相对密闭的环境中，感染者呼出的含病毒气溶胶在空气中蓄积，病毒气溶胶水平升高增大了传播风险[32]。公共场所内人说话的响度增加，排出的飞沫也明显增多[33]。在一些娱乐场所中，快速激动的讲话唱歌时，飞沫和气溶胶的产生及病毒的传播均增强[34]，而无症状新冠肺炎患者无论是说话、轻度运动还是剧烈运动时，用口呼吸都会排出大量的飞沫和气溶胶[35]。Riediker等[36]对密闭空间中新冠肺炎患者产生的飞沫进行评价，发现飞沫形成的过程及通风情况决定了患者由呼吸道排出的飞沫病毒载量。通风不良条件下，SARS-CoV-2通过飞沫、气溶胶和密切接触相结合的方式传播，能在物体表面存活3～7 d，在气溶胶内存活数小时[37]。被污染的物体不仅能通过人的直接接触造成病毒感染，也能通过再次雾化，造成空气气溶胶传播[38]。有研究者认为气溶胶传播与某些物体表面接触传播之间差异较小，可以关注二者共同作用对传播造成的影响[39]。也有研究人员认为暴露时间与密切接触时间一致，且飞沫中病毒浓度不高时，传播方式主要为近距离飞沫传播；暴露时间长、通风不良时，传播方式主要为远距离气溶胶传播[40]。

(四)温度与湿度影响病毒的生存和传播

研究人员对新冠肺炎患者报告数据进行研究发现，温度下降、管控措施减弱对提高SARS-CoV-2传播力有相同作用，较高的环境温度能反过来影响SARS-CoV-2传播[41]。湿度似乎是影响病毒传播的最重要气象因素，高湿度环境能使飞沫中悬浮的或表面沉积的病毒存活更久[42]。流感病毒也在较低和较高的相对湿度中更稳定[43]。相对湿度不会影响生存能力，但决定了飞沫在空气中的蒸发程度，影响空气中病毒气溶胶沉积速率,绝对湿度比相对湿度对病毒稳定性影响更大[44-45]，绝对湿度在5～10 g/m3的情况下，新冠肺炎患者数增加了23%[46]。研究表明，飞沫在低温高湿环境中的传播距离可以达到3倍，促进流感病毒经气溶胶传播；而在高温低湿环境中，气溶胶颗粒的数量会增加，当通风不当时会使携带病原体的气溶胶传播更远[31, 47]。研究人员针对SARS-CoV-2传播和气象因素之间的关系是否因区域不同而变化进行研究：夏季相对湿度的增加和最高温度的降低促进了干旱内陆城市中SARS-CoV-2的传播，冬季相对湿度的降低和最低温度的升高会促进潮湿城市SARS-CoV-2的传播[48]。也有研究人员比较了中国武汉与意大利罗马的疫情，发现城市大气PM2.5水平与病毒传播可能相关[49]，颗粒物浓度下降能有效降低病毒气溶胶传播的可能性[50]。

二 防控策略

(一)加强居家生活的通风换气和消毒，降低感染风险

居家生活中应加强通风换气，冲马桶时应盖上盖子。在可通过气溶胶传播的传染病暴发期间，应注意对建筑物排水系统进行适当维护，定期检查U形管水封，对马桶及时消毒[27, 51]。通过引入新鲜空气以及对物体表面进行消毒来降低易感人群的感染风险[52]。过氧乙酸和过氧化氢的气溶胶混合物在空气消毒中效果显著，适用于居室，但仅对病毒敏感性较高，对细菌敏感性较低。空气消毒可以作为补充，但决不能取代对受污染表面的彻底机械清洁。使用消毒剂对空气消毒后也需注意通风，以保证室内空气良好[53]。注意手卫生，80%乙醇消毒剂15 s适当消毒可使手部病毒快速失活，降低感染风险[28]。用含有1%肥皂粉、0.05%活性氯、0.25%活性氯的湿毛巾及时擦手，可以分别除去98.36%、96.62%、99.98%的SARS-CoV-2[54]。

(二)公共场所的防控措施

1. 提高换气率，增加新风量：公共场所建筑物的设计应基于危害等级控制、改善室内空气质量提出整体工程方案[55]。公共场所建筑物应提高换气率、加大新风量，避免空气再循环，在空气滞留区域安装空气净化设备[56]。足够的室外清洁空气能够有效稀释室内污染物，风速增大能降低气溶胶浓度，减少感染的风险，但错误的使用通风换气设备，不能有效引入足够的新鲜空气，尤其是使被污染空气不断循环，就会造成病毒气溶胶在气团中混合充分，加上有大量易感人群存在就会造成疾病更快传播[41, 57]。应注意改善自然通风，增加机械通风[58]。若将病房内空气交换率从6次/h提升到9次/h或12次/h，同病房患者平均每日感染风险会降低30%或58%[59]，与自然通风相比，使用排烟器和吸尘器等达到相同效果所耗费的时间可缩短至1/3[21]。

2. 保持良好卫生习惯：减少暴露时间和拥挤程度[60]，采取严格的预防措施，如注意手卫生，保持社交距离，佩戴口罩等[61]。首先，未佩戴口罩时，密闭空间中进行30 s以上对话时，最好保持2 m以上距离，并在侧面讲话，减少可能的气溶胶吸入[34]，以最大扩散情况为例，建议正面距离不低于2～2.5 m，侧面距离不低于1.5 m；其次，佩戴口罩不仅可以减少气溶胶排出，也限制了说话声音，使得气溶胶扩散进一步被减弱[62]。口罩能降低患者呼出气中活病毒的释放，也能保护健康人不受感染[63]。通风不良的密闭空间内，即使有一定距离，病毒气溶胶仍可能造成吸入风险[64]。

3. 加强个体防护，降低感染风险：与强制保持社交距离相比，积极推动佩戴口罩可以更有效缓解SARS-CoV-2的传播[32]。实验证明，外科口罩可以防止有症状的人传播冠状病毒和流感病毒,能有效减少呼吸道飞沫向环境逸散，减少呼吸道较大飞沫和气溶胶中的冠状病毒[65]。就医患者使用口罩后，其他患者、医护人员及家属平均每日感染风险可以降低约89%～97%[59]，医务人员更应合理佩戴口罩、面罩，同时注意保护眼睛[66]。对可能通过气溶胶传播的传染病患者病房在常规通风基础上增加个性化通风[67]。在离开患者病房时，应及时对手、鞋底消毒，降低感染风险[16]。手术室为防止手术区域污染常常是正压环境，而医务人员在进行一些可能产生气溶胶的操作时，应尽可能在负压室中进行[68]。设置屏障装置可以阻挡某些定向气流，减少对飞沫和气溶胶的暴露，如果不使用屏障装置，则气溶胶含量比使用完全封闭的装置高1个数量级[69]。

4. 采取有效消毒措施：干预多种传播方式比干预单一传播方式更有效[70]。采取有效消毒措施，对可能在空气中形成病毒气溶胶的污染物，如诺如病毒感染患者排出的污染物，应及时使用1%次氯酸钠消毒10 min防止气溶胶产生[14]。对医院卫生间采取通风和局部紫外线灯的协同消毒将比单一消毒方式消毒效率更高[71]。增加杀菌紫外线，空气过滤后可以保证消毒效果[72-73]，极低剂量的远紫外线能有效地灭活病毒气溶胶，但其对人类健康的影响还需要进一步研究[49]。

综上所述，呼吸道传染病气溶胶在不同室内环境中传播，受到通风、温度、湿度及人口密度等条件的影响。合理安排建筑物通风布局，增加新风量，加强个体防护，结合多种措施能有效控制呼吸道传染病的气溶胶传播。