德国公共交通中新型冠状病毒传播及感染风险研究

1 引言

在德国，公共交通是公众出行的重要方式。在新型冠状病毒感染肺炎（COVID-19）疫情大流行之前，有超过3 000万乘客出于工作及其他目的使用区域和长途公共交通工具。2020年，由于COVID-19疫情的爆发，公共交通乘客人数减少80%，区域公共交通收入损失约35亿欧元。其中，在铁路客运方面，根据联邦统计局数据，2020年铁路乘客较2019年减少31%～46%；同时，私家车的使用频次显著增加。究其原因在于，对于新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的感染和传播缺乏经过科学验证且有效的防护措施，以及乘客对公共交通所采取卫生措施的功能和有效性普遍抱有怀疑态度。

SARS-CoV-2是一种新型β属冠状病毒，具有高传染性和高隐蔽性的特点，已被确定为COVID-19的触发因素，其引发的病症从轻度感冒到致命的严重肺炎不等。对其进行研究，了解其可能的传播路径和感染风险，对于制定有针对性的防护计划和措施至关重要，特别是在公共交通这种人口密集、不可避免直接接触的地方。

德国铁路运输研究中心（DZSF）在德国联邦运输和数字基础设施部（BMVI）的资助下，基于广泛的国际研究文献检索和数据分析，以对各种公共交通系统和基础设施进行测量、开发特定建模场景、开展模拟分析为手段，对SARS-CoV-2在公共交通（尤其是轨道交通）中的传播及感染风险进行研究和论证。本文将对其研究成果进行简要介绍。

2 SARS-CoV-2 在公共交通中的传播路径及影响因素

由于SARS-CoV-2的危害或风险评估是基于对其可能的传播路径、潜在影响因素等方面的了解，因此DZSF在研究中进行了广泛的国内外研究文献检索和分析。分析结果表明，人的流动性（即出行）对该病毒的传播和流行有显著的影响。然而，将个体乘坐公共交通工具（公共汽车或列车）出行时的感染风险与在家庭环境中暴露时的感染风险进行比较的研究结果表明，在家中感染的风险比公共交通工具中高出1个数量级，乘坐公共交通对整体感染率的贡献非常小。

尽管公共交通中的感染风险相当低，但仍需对SARS-CoV-2在车辆和车站中潜在的传播路径进行分析，以采取适宜的卫生措施。据研究，该病毒在公共交通中有以下3种直接或间接的传播路径：

（1）通过直接接触病毒传播，如与受感染的乘客或受污染的物体表面接触；

（2）通过被病毒污染的飞沫传播，这些飞沫由受感染的乘客排出；

（3）通过微小的、悬浮在空气中的病毒污染液体或固体颗粒（气溶胶）传播，其可以覆盖更远的距离。

其中，最主要的传播路径是第3种，即乘客在呼吸时吸入携带SARS-CoV-2的气溶胶。当受感染的乘客咳嗽、说话、打喷嚏和呼吸时，就会释放这些气溶胶。

除气溶胶源（受感染的乘客）外，其他因素（如乘客在车内停留的时间（旅行时间）、乘客采取的防护措施、车内技术条件（如通风、过滤、空间划分等））也对乘客的感染几率有重要影响。因此，采取一些简单的行为措施，如避免大声说话并戴上FFP-2口罩（即达到欧洲CEEN 149-2001标准的口罩，可通过滤料吸附有害气溶胶，包括粉尘、熏烟、雾滴、毒气等），也可以显著降低病毒传播或感染的风险。

3 SARS-CoV-2 传播建模及模拟分析

DZSF研究重点是开发以气溶胶作为主要传播途径的病毒传播模型，以及各种公共交通车辆及站点的感染风险模型，并通过模拟比较各种因素对感染风险的影响以及各种应对措施的有效性，以达到评估感染风险并将其将至最低水平的目标。建模是以能够描述空间气流分布的分区模型（图1）为基础的，与传统的数值流体力学模型相比，该模型虽然在细节水平上有一定的局限（在可接受范围内），但是在模拟中具有显著的计算时间优势。

研究人员根据实际情况模拟感染者实施不同行为（如呼吸、说话、大声说话）及采取不同防护措施（如不戴口罩、佩戴医用口罩、佩戴FFP-2口罩）的情景，研究其在上述情景中的病毒排放量。此外，为保证模拟结果的准确性，还考虑了客座率、车辆空间布局、新风量、有无循环空气过滤系统等因素的影响。

由模拟结果可知，在列车中，感染者附近区域的病毒浓度高于较远区域的病毒浓度，其数值随与感染者距离的增大而递减（图2）。病毒浓度与旅行时间长短、感染者和未感染者的行为及采取的防护措施等密切相关。图3显示了在装有空调系统且一半座位被占用的德国城际特快列车（ICE）内，2.5 h旅程中乘客实施各种行为的SARS-CoV-2感染风险。由图可知，佩戴普通医用口罩和FFP2口罩，有利于减少病毒的排放和吸收：佩戴普通医用口罩，病毒排放量可减少50%，吸收量减少30%；佩戴FFP-2口罩可使病毒的排放和吸收量各减少90%（表1）。此外，减少说话等交流行为也是降低病毒浓度的有效措施，因为大声说话时的病毒排放量比正常说话或呼吸时高5倍。

表1 不同口罩类型对病毒排放和吸收量的减少效果 %

此外，模拟结果表明，循环空气过滤、通风等技术措施对减低感染者附近乘客的感染风险非常有效。例如，ICE开启循环空气过滤功能时，感染者附近的病毒浓度降低了44%。

4 建议措施

为防止SARS-CoV-2的传播和感染，公共交通应优化运营、组织流程，制定有针对性的防护措施，使公众恢复对公共交通安全性的信心，从而实现增加乘客数量的目标。具体建议措施如下：

（1）改善车辆内部的通风状况；

（2）研究夏季和冬季运行模式（制冷与制热）下的车内空气流动情况，制定适宜的通风措施；

（3）过滤或杀灭环境空气中的病毒；

（4）倡导乘客保持距离、控制说话、注意卫生、佩戴口罩（最好佩戴FFP-2口罩）；

（5）提高清洁频次，缩短清洁周期；

（6）对车辆和固定设施的表面进行定期消毒。

5 结语

DZSF关于公共交通中感染SARS-CoV-2风险的研究，为公共交通部门及公众在COVID-19疫情大流行时通过采取适当的技术、防护措施控制病毒传播和减小经济损失提供了依据和保障。