病毒在無(wú)生命物體表面存活時(shí)間及其影響因素分析

楊書慧， 吳頤杭， 屈雅靜， 劉奇緣， 伍海聞， 龔逸偉， 馬 瑾

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院, 環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100012

2020年3月11日，世界衛(wèi)生組織宣布新型冠狀病毒肺炎(COVID-19，簡(jiǎn)稱“新冠肺炎”)疫情為全球大流行[1]. 新冠肺炎疫情在全球蔓延迅速，截至2020年5月6日，全球確診病例已超350萬(wàn)例，對(duì)人類健康造成極大的威脅[2]. 目前已知的新型冠狀病毒(2019-nCoV)傳播途徑主要是呼吸道飛沫傳播和直接接觸傳播[3]，但在美國(guó)第一例確診新冠肺炎患者的糞便中檢測(cè)到了新型冠狀病毒的存在[4]; 同時(shí)鐘南山團(tuán)隊(duì)也在患者的糞便、尿液、唾液中檢測(cè)到新型冠狀病毒，并提示可能存在糞-口傳播途徑[5]. 2020年3月4日，國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》，在傳播途徑方面指出“由于在糞便及尿中可分離到新型冠狀病毒，應(yīng)注意糞便及尿?qū)Νh(huán)境污染造成氣溶膠或接觸傳播”[6]. 研究[7]發(fā)現(xiàn)，病毒通過(guò)眼表的傳播也不容忽視. 新型冠狀病毒傳播途徑復(fù)雜多樣，疫情防控面臨著巨大挑戰(zhàn)，其中如何處理大量的醫(yī)療廢物和可能被病毒污染的生活垃圾就是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn). 生態(tài)環(huán)境部于2020年1月28日印發(fā)了《新型冠狀病毒感染的肺炎疫情醫(yī)療廢物應(yīng)急處置管理與技術(shù)指南(試行)》，對(duì)醫(yī)療廢物處置提出了全流程規(guī)范管理[8]，但對(duì)生活垃圾的處置仍缺乏足夠的重視.

據(jù)統(tǒng)計(jì)，新冠肺炎疫情前武漢市醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量是40 t左右，隨著患者的逐漸增加，最高峰時(shí)醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量超過(guò)240 t；疫情期間生活垃圾每日處理量在 6 000 t左右. 醫(yī)療和生活垃圾均可能被病毒污染而存在傳播的風(fēng)險(xiǎn)，因此需在垃圾的收集、運(yùn)輸、處理等環(huán)節(jié)采取有針對(duì)性的措施將傳播風(fēng)險(xiǎn)降至最低[9]. 以冠狀病毒為代表的呼吸道疾病病毒沾染醫(yī)療和生活垃圾后，可在垃圾表面存活數(shù)小時(shí)甚至數(shù)十天. 在垃圾處理過(guò)程中，病毒也可能通過(guò)接觸和氣溶膠等途徑傳播[10]. 因此，被病毒污染的物體表面很可能會(huì)造成病毒傳播的次生風(fēng)險(xiǎn)[9,11].

研究[12]發(fā)現(xiàn)，病毒作為一種特殊的納米顆粒參與地球化學(xué)循環(huán)，因此病毒的環(huán)境傳播也是環(huán)境地球化學(xué)研究的范疇. 早在20世紀(jì)70年代，研究者開始對(duì)腸病毒在垃圾及垃圾填埋場(chǎng)中的存活與傳播進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)垃圾可作為病毒的傳播媒介[13-14]. 隨后，研究者開始進(jìn)行肝炎病毒、禽流感病毒、埃博拉病毒、SARS(重癥急性呼吸綜合征)病毒和MERS(中東呼吸綜合征)病毒環(huán)境傳播的相關(guān)研究[9,15-17]. 目前，新型冠狀病毒在醫(yī)療和生活垃圾中存活和傳播的研究相對(duì)較少，該研究綜述了部分病毒在無(wú)生命物體表面的存活潛力及關(guān)鍵影響因素，以期為新型冠狀病毒的防控提供借鑒.

1 病毒在無(wú)生命物體表面的存活與傳播

病毒在物體表面上的穩(wěn)定性會(huì)直接影響其傳播能力[18]. 研究[17]發(fā)現(xiàn)，具有大流行潛力的病毒如流感病毒、埃博拉病毒、SARS病毒、MERS病毒等均可在物體表面存活一定的時(shí)間并存在傳播風(fēng)險(xiǎn).

1.1 流感病毒

流感病毒包括人流感病毒和動(dòng)物流感病毒，人流感病毒又可分為甲(A)、乙(B)、丙(C)三型，是流行性感冒的病原體，其中甲型流感病毒根據(jù)其HA(血凝素)和NA(神經(jīng)氨酸酶)分子的抗原性分為16個(gè)HA亞型和9個(gè)NA亞型[19]. 歷史上，來(lái)自禽類和豬中的甲型流感病毒導(dǎo)致了多次大流行性流感的發(fā)生[20]. 目前，許多研究發(fā)現(xiàn)流感病毒可在無(wú)生命物體表面存活. 研究[21]發(fā)現(xiàn)，對(duì)確診患者周圍的397個(gè)環(huán)境樣本進(jìn)行了檢測(cè)，其中在兩個(gè)樣本中檢測(cè)到了流感病毒. 墨西哥的一項(xiàng)研究[22]表明，在確診患者的手及頻繁接觸的墻面、沙發(fā)、衣物等環(huán)境表面也檢測(cè)到了流感病毒. 流感病毒在無(wú)生命物體表面存活的時(shí)間從幾小時(shí)到十幾天不等[17]. 感染禽流感病毒的禽類尸體可在城市垃圾填埋場(chǎng)中保持傳染性近2年. H6N2病毒在垃圾滲濾液中可存活30～600 d[16]. 研究[23]發(fā)現(xiàn)，接觸被甲型流感病毒污染的物體表面5 s，就可以將31.6%的病毒載量轉(zhuǎn)移到手上. 因此，流感病毒存在通過(guò)無(wú)生命物體表面?zhèn)鞑サ目赡?

1.2 SARS病毒

SARS是由一種冠狀病毒(SARS-CoV)引起的非典型肺炎，2002年11月最早在我國(guó)廣東省出現(xiàn)[24]，并迅速擴(kuò)散到其他國(guó)家和地區(qū)，共確診 8 437 例，造成813人死亡. 至2003年7月，非典型肺炎大流行宣告結(jié)束[25]. SARS病毒可在人與人之間傳播，傳播途徑包括呼吸道飛沫傳播和直接接觸傳播[26]. 此外，通過(guò)其他途徑的傳播也不容忽視. SARS病毒在物體表面的存活時(shí)間較長(zhǎng)，一般以天為單位，其在塑料上的存活時(shí)間較長(zhǎng)，可達(dá)9 d，在紙張上的存活時(shí)間較短，少于5 min[11]. 對(duì)SARS患者護(hù)理區(qū)域的研究[27]發(fā)現(xiàn)，在63個(gè)環(huán)境樣本中有38.1%的樣本檢測(cè)到SARS病毒. 此外，對(duì)加拿大一家醫(yī)院的研究中發(fā)現(xiàn)，在85個(gè)物體表面中有3.5%的物體表面檢測(cè)到SARS病毒[28]. 因此，通過(guò)接觸物體表面而感染SARS病毒的可能性不能被忽略.

1.3 MERS病毒

MERS是由一種冠狀病毒(MERS-CoV)引起的呼吸道疾病. 2012年6月，沙特阿拉伯一男子死于急性肺炎和腎衰竭，從他的痰液中分離出MERS病毒[29]. 直至2018年9月，MERS的流行才結(jié)束，全球共確診 2 260 例，造成803人死亡，死亡率遠(yuǎn)高于SARS[30]. MERS病毒的人際傳播主要在醫(yī)院發(fā)生，如在阿布扎比有超過(guò)40%的MERS感染病例與醫(yī)院的接觸和暴露有關(guān)[31]. 在沙特阿拉伯的一項(xiàng)研究[32]發(fā)現(xiàn)，MERS患者所在的3個(gè)房間51個(gè)高觸摸表面中有2個(gè)被MERS病毒污染. 此外，韓國(guó)的一項(xiàng)研究[33]也表明，MERS患者和醫(yī)護(hù)人員經(jīng)常接觸的溫度計(jì)、門把手、遙控器、床等多個(gè)環(huán)境表面均被MERS病毒污染. 綜上，MERS病毒可能通過(guò)受污染的環(huán)境和污染物傳播，風(fēng)險(xiǎn)不容忽視.

1.4 埃博拉病毒

埃博拉病毒是出血熱病毒的一種，是絲狀病毒科的絲狀無(wú)節(jié)段負(fù)性RNA病毒[34]. 其引起的埃博拉病毒病的病死率在50%～90%之間，是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的病死率最高的病毒之一[35]. 特別在非洲的多次暴發(fā)引起了世界關(guān)注，如1995年和2002年埃博拉病毒病在剛果暴發(fā). 埃博拉病毒最主要的傳播途徑是接觸傳播，可以通過(guò)接觸病人和被感染動(dòng)物的血液、體液、分泌物、排泄物及其污染物感染，在適當(dāng)?shù)臈l件下，通過(guò)氣溶膠的傳播也可能發(fā)生. 此外，埃博拉病毒在室溫下可以在液體和干燥物料中存活若干天，并保持感染活性，所以接觸被病人血液、體液等污染的物品也可能被感染[36]. 一項(xiàng)評(píng)估埃博拉病毒通過(guò)污染物傳播風(fēng)險(xiǎn)的研究[37]發(fā)現(xiàn)，在使用RT-PCR進(jìn)行病毒檢測(cè)時(shí)，手套和靜脈注射器上均檢測(cè)到埃博拉病毒. 據(jù)估計(jì)，在非洲埃博拉病毒治療中心的一張床上病人每天產(chǎn)生多達(dá)300 L的液體廢物和排泄物[38]，這些均可能被埃博拉病毒污染[39]. 因此，在醫(yī)療廢物的收集、運(yùn)輸及處理過(guò)程中要特別注意防范埃博拉病毒的傳播[9].

綜上，許多病毒在物體表面均可以存活一定時(shí)間，無(wú)論是在醫(yī)療廢物(防護(hù)服、口罩、手套等)，還是生活垃圾(口罩、衛(wèi)生紙、食物等)，以及嘔吐物、排泄物等都有可能被病毒污染，造成病毒傳播.

2 病毒在無(wú)生命物體表面存活的影響因素

病毒在物體表面的存活時(shí)間受到一系列內(nèi)在因素和外在因素的影響，外在因素包括溫度、濕度、物體材質(zhì)、紫外線、pH等，內(nèi)在因素包括病毒種類、載量等[17,40].

2.1 物體材質(zhì)

同一種病毒在不同材料物體表面的生存時(shí)間不同，最短的只有幾個(gè)小時(shí)，甚至幾分鐘，而最長(zhǎng)可達(dá)十幾天. DUAN等[41]研究了SARS病毒在8種不同材質(zhì)(木板、玻璃、金屬、織物、厚紙板、濾紙、塑料、組合體)物體表面上的生存時(shí)間，發(fā)現(xiàn)不同的材質(zhì)對(duì)病毒的存活時(shí)間有一定的影響，SARS病毒在濾紙、金屬和織物上存活時(shí)間較長(zhǎng). 此外，也有研究[42]發(fā)現(xiàn)，SARS病毒在一次性長(zhǎng)袍上的存活時(shí)間要比在紙上和棉質(zhì)長(zhǎng)袍上長(zhǎng). ZUO等[43]發(fā)現(xiàn)，流感病毒在3種無(wú)紡布上的存活時(shí)間均大于1 h，生存時(shí)間因材料而異，在親水尼龍上的存活率低于疏水材料. 最新研究[18]發(fā)現(xiàn)，不同材質(zhì)對(duì)新型冠狀病毒的存活時(shí)間影響較大，新型冠狀病毒在塑料和不銹鋼上最穩(wěn)定，可存活長(zhǎng)達(dá)72 h，在銅和硬紙板上的存活時(shí)間較短，分別為4和24 h.

2.2 溫度

病毒對(duì)溫度的變化較敏感，隨著溫度的變化，病毒的存活時(shí)間也隨之改變. MERS病毒在20 ℃的條件下可存活48 h，而在30 ℃的條件下存活時(shí)間縮短，只有8～24 h[44]. SARS病毒對(duì)溫度非常敏感，更適宜在低溫下生存，其在22～25 ℃下，可在干凈的表面存活5 d以上，然而在較高的溫度(38 ℃)下則迅速失活[45]. Lowen等[46]對(duì)流感病毒的研究發(fā)現(xiàn)，在溫度為5 ℃、相對(duì)濕度為35%～50%的環(huán)境中，流感病毒傳播效率為75%～100%；而當(dāng)溫度升至30 ℃，相對(duì)濕度為35%時(shí)，其傳播效率則明顯降低. WANG等[47]對(duì)新型冠狀病毒與氣候的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)平均氣溫在8.72 ℃時(shí)最適合新型冠狀病毒的傳播.

2.3 濕度

濕度也是影響病毒存活的關(guān)鍵因素之一. 1985年有研究[48]發(fā)現(xiàn)，溫度和濕度對(duì)人類冠狀病毒(HCV-299E)的影響比較復(fù)雜，在20 ℃下，50%的相對(duì)濕度最有利于HCV-299E存活，30%的相對(duì)濕度次之，而在80%的相對(duì)濕度下HCV-299E則很難存活. SARS病毒在40%～50%的相對(duì)濕度下，在物體表面可存活5 d以上，而在相對(duì)濕度大于95%的條件下迅速失活[45]. MERS病毒在30%的相對(duì)濕度下比在80%的相對(duì)濕度下的存活時(shí)間更長(zhǎng)，說(shuō)明MERS病毒可能更適合在低濕度的條件下存活[44]. Lowen等[46]以豚鼠為模型宿主，開展了濕度對(duì)流感病毒傳播的影響研究，發(fā)現(xiàn)20%～35%的相對(duì)濕度最利于流感病毒的傳播，而在80%的相對(duì)濕度下傳播被完全阻斷.

2.4 病毒載量

病毒載量也是影響病毒存活時(shí)間的重要因素. 研究[42]發(fā)現(xiàn)，SARS病毒在不同的材質(zhì)上，隨著病毒載量的減少，病毒的存活時(shí)間相應(yīng)縮短. 在紙張上，病毒滴度為1×106時(shí)，SARS病毒失活時(shí)間為24 h；病毒滴度為1×105時(shí)，SARS病毒失活時(shí)間為3 h；而在病毒滴度為1×104時(shí)，失活時(shí)間SARS病毒小于5 min. 在棉質(zhì)物體表面也有相同的趨勢(shì)，即病毒載量越高，其存活時(shí)間越長(zhǎng).

除上述影響因素外，紫外線、pH等也會(huì)影響病毒在物體表面的存活時(shí)間. 研究[41]表明，紫外線(260 nm)照射SARS病毒60 min后，其感染力顯著降低. SARS病毒在紫外線(200～280 nm)照射15 min后，可被徹底滅活[49]. 綜上，SARS病毒對(duì)紫外線非常敏感. 關(guān)于pH對(duì)SARS病毒存活影響的研究[49]發(fā)現(xiàn)，SARS病毒在極端堿性(pH>12)或酸性(pH<3)條件下暴露1 h可被完全滅活.

3 防控措施建議

目前，研究人員已在多種物體表面檢測(cè)到新型冠狀病毒，因此存在病毒通過(guò)物體表面?zhèn)鞑サ娘L(fēng)險(xiǎn). 預(yù)防傳染病的三大措施分別為控制傳染源、切斷傳播途徑、保護(hù)易感人群. 被污染的物體，如醫(yī)療廢物和生活垃圾在新型冠狀病毒的傳播過(guò)程中可扮演傳播途徑的角色，需要在其收集、運(yùn)輸、處理等過(guò)程開展有針對(duì)性的措施，將風(fēng)險(xiǎn)降至最低. 因此，對(duì)疫情期間醫(yī)療廢物和生活垃圾的處理處置建議如下：

a) 加強(qiáng)新型冠狀病毒環(huán)境傳播的科學(xué)研究. 新型冠狀病毒作為一種新的冠狀病毒，目前對(duì)其生物學(xué)特性、環(huán)境存活、傳播甚至變異的認(rèn)識(shí)非常有限，亟待加強(qiáng)研究，為科學(xué)防控提供科學(xué)依據(jù).

b) 加強(qiáng)垃圾分類管理. 將定點(diǎn)醫(yī)院產(chǎn)生的醫(yī)療廢物分為塑料、金屬、玻璃、紗布、木板、紙張等不同材質(zhì)的廢物，將居民產(chǎn)生的可能被病毒污染的生活垃圾分為紙張、塑料、玻璃、金屬、果皮、織物、木板等不同材質(zhì)的垃圾，根據(jù)病毒在不同材質(zhì)廢物表面生存的時(shí)間不同，可優(yōu)先處理病毒生存時(shí)間較長(zhǎng)的廢物.

c) 加強(qiáng)消毒措施. 對(duì)于醫(yī)療廢物要進(jìn)行原地消毒后再收集，對(duì)使用后的垃圾包裝袋及運(yùn)送工具均采用 1 000 mgL的含氯消毒液噴灑消毒.

d) 采用焚燒處理技術(shù). 對(duì)于可能被病毒污染的垃圾廢物采用850 ℃以上的高溫焚燒技術(shù).

e) 加強(qiáng)宣傳引導(dǎo). 通過(guò)各種媒體對(duì)公眾進(jìn)行有關(guān)病毒環(huán)境傳播的宣傳和引導(dǎo)，增強(qiáng)公眾的垃圾分類意識(shí)；同時(shí)，引導(dǎo)大家養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣，不隨意丟棄口罩、手套等個(gè)人防護(hù)用品，阻斷病毒環(huán)境傳播鏈.

4 結(jié)論

a) 多種病毒能在無(wú)生命物體表面存活一定時(shí)間，可造成潛在的病毒環(huán)境傳播的次生風(fēng)險(xiǎn)，因此需要在病毒性疾病的防控措施中予以高度重視.

b) 病毒作為一種特殊的生命體，其生存與傳播受到多種內(nèi)在和外在因素的共同影響. 充分認(rèn)識(shí)這些科學(xué)規(guī)律，有助于制定更加有效的防止病毒環(huán)境傳播的政策措施.

c) 鑒于病毒可在多種物體表面存活的實(shí)際情況，要更加重視環(huán)境衛(wèi)生，及時(shí)對(duì)各種物體表面進(jìn)行清潔和消毒，特別是公共場(chǎng)所和人員密集場(chǎng)所的物體表面; 同時(shí),要引導(dǎo)公眾養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習(xí)慣，特別是勤洗手，以降低感染風(fēng)險(xiǎn).

d) 面向未來(lái)可能的突發(fā)公共衛(wèi)生事件，要進(jìn)一步加強(qiáng)有關(guān)病毒環(huán)境傳播的科學(xué)研究，深入認(rèn)識(shí)其內(nèi)在規(guī)律，提高環(huán)境應(yīng)急管理的科學(xué)性.