醫(yī)院COVID-19病區(qū)SARS-CoV-2病毒的環(huán)境污染及原因探討

徐斌，沈益鳴，黃英，周連，吳曉松，徐燕，丁震*

(1. 江蘇省疾病預(yù)防控制中心，江蘇 南京 210009；2. 南京市第二醫(yī)院，江蘇 南京 210003)

2019年12月底，我國(guó)湖北省武漢市出現(xiàn)了數(shù)起不明原因的病毒性肺炎病例并且迅速呈流行態(tài)勢(shì)，研究表明這種肺炎與一種新型冠狀病毒有關(guān)。2020年2月11日，世界衛(wèi)生組織( WHO) 將這種新型冠狀病毒感染的肺炎命名為Corona Virus Disease 2019(COVID-19)。國(guó)際病毒分類委員會(huì)將新型冠狀病毒命名為Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2(SARS-CoV-2)。2020年3月11日，WHO正式宣布新冠肺炎疫情構(gòu)成全球大流行。

國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》指出，SARS-CoV-2的傳播途徑有“經(jīng)呼吸道飛沫傳播和密切接觸傳播，在相對(duì)封閉的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間暴露于高濃度氣溶膠情況下存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能”“注意糞便及尿?qū)Νh(huán)境造成氣溶膠或接觸傳播”[1]。由于SARS-CoV-2傳播能力強(qiáng)、潛伏期長(zhǎng)、可人傳人且存在部分無癥狀感染者。自COVID-19暴發(fā)以來，迅速波及我國(guó)各省、市及地區(qū)。醫(yī)院內(nèi)的空間相對(duì)密閉且人流量較大，氣管插管等醫(yī)療操作可導(dǎo)致氣溶膠產(chǎn)生，是SARS-CoV-2傳播的理想場(chǎng)所，可能導(dǎo)致醫(yī)務(wù)人員感染SARS-CoV-2的風(fēng)險(xiǎn)提升[2]。Van Doremalen等[3]研究表明，病毒可以在氣溶膠中存活3 h并保持感染性。一項(xiàng)大型流行病學(xué)調(diào)查顯示，截至2020年2月11日，共有1 716名醫(yī)務(wù)工作者確診COVID-19，其中5人死亡[4]。武漢大學(xué)彭志勇[5]團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，在防護(hù)不到位的情況下，院內(nèi)感染率可達(dá)41%。

在通風(fēng)不良的室內(nèi)環(huán)境下，SARS-CoV-2能否通過氣溶膠傳播，目前世界各國(guó)尚存在較大爭(zhēng)議。一些調(diào)查研究顯示，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)以外的部分場(chǎng)所，氣溶膠傳播可能與飛沫傳播同時(shí)存在[6-8]。此外，多項(xiàng)研究表明，和SARS-CoV-2同屬的SARS-CoV(嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒)和MERS-CoV(中東呼吸綜合征冠狀病毒)可通過氣溶膠的形式遠(yuǎn)距離傳播[9-11]。當(dāng)發(fā)生COVID-19人際傳播時(shí)，很難確定是密切接觸傳播、飛沫傳播和氣溶膠傳播中的一種還是多種情況共同存在，以及哪種傳播途徑起主導(dǎo)作用。因此，了解COVID-19收治病區(qū)內(nèi)空氣及通風(fēng)系統(tǒng)中是否存在病毒及其傳播的可能性，對(duì)醫(yī)護(hù)人員的科學(xué)防護(hù)至關(guān)重要。現(xiàn)調(diào)查了某COVID-19患者定點(diǎn)收治醫(yī)院病區(qū)內(nèi)環(huán)境中SARS-CoV-2的污染情況，分析探討該病毒通過氣溶膠傳播的可能性，為控制院內(nèi)傳播感染提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

空氣采樣：QuickTake-30 安德森撞擊式采樣器(美國(guó)SKC公司)，采樣介質(zhì)為10 mL Gibco細(xì)胞培養(yǎng)基；AirPort MD8 便攜式浮游菌采樣儀(德國(guó)賽多利斯公司)，采樣介質(zhì)為賽多利斯水溶性凝膠膜；WA-15 便攜式生物氣溶膠采樣器(北京鼎藍(lán)科技有限公司)，采樣介質(zhì)為友康病毒保存液UTM[MT0301，友康恒業(yè)生物科技(北京)有限公司]；ASE-100 微生物氣溶膠采樣器(深圳市朗司科技有限公司)，采樣介質(zhì)為朗司收集液。

物體表面采樣：MT0301 病毒采樣試劑盒配套的棉簽[友康恒業(yè)生物科技(北京)有限公司]。

病毒核酸提?。篘P968 核酸提取儀，EX-DNA/RNA病毒提取試劑盒(西安天隆科技有限公司)。

病毒核酸檢測(cè)：Applied Biosystems QuantStudio Dx 實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀(美國(guó)Thermo Fisher Scientific公司)；COVID-19核酸檢測(cè)試劑盒(上海五色石醫(yī)學(xué)研究股份有限公司)。

1.2 樣品采集

分別于2020年2月8日、20日和22日，在收治新冠肺炎確診患者病區(qū)的病房、病區(qū)走廊、護(hù)士站和位于病房樓頂排風(fēng)管口等17個(gè)采樣點(diǎn)，使用不同類型的空氣氣溶膠采樣器采集空氣氣溶膠樣本46份。2月20日和22日，在病房空調(diào)出風(fēng)口百葉及回風(fēng)口濾網(wǎng)、病房衛(wèi)生間排風(fēng)口百葉、護(hù)士站出風(fēng)口內(nèi)表面、病房樓頂排風(fēng)管內(nèi)表面、病房樓頂集中空調(diào)回風(fēng)管初效和中效過濾器內(nèi)外表面等10個(gè)采樣點(diǎn)，采集物體表面樣本12份，每個(gè)樣本均用棉拭子涂抹法采集面積50 cm2。

1.3 樣品包裝和處理

用空氣采樣器采樣完成后，立即將病毒保存液(收集液)或凝膠膜放入原包裝，分別編號(hào)后，置于冷藏箱內(nèi)。當(dāng)日采樣全部完成后，對(duì)冷藏箱外表面進(jìn)行消毒處理，并用塑料袋密封。密封后對(duì)塑料袋外表面進(jìn)行消毒處理，由病區(qū)物品專用電梯運(yùn)出病區(qū)并立即送至實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。

1.4 樣品檢測(cè)

病毒核酸檢測(cè)在P2實(shí)驗(yàn)室(二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室)進(jìn)行。用NP968 核酸提取儀提取病毒核酸后，用實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀進(jìn)行擴(kuò)增。吸取200 μL 吸收液或凝膠溶解液(凝膠溶解到10 mL純水中)，用核酸試劑提取總RNA，根據(jù)試劑盒操作說明書進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)時(shí)RT-PCR(逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng))條件：50 °C持續(xù)5 min，95 °C持續(xù)2 min，在95 °C進(jìn)行15 s擴(kuò)增，并在60 °C進(jìn)行45 s 擴(kuò)增，擴(kuò)增40個(gè)循環(huán)。Ct(擴(kuò)增循環(huán)數(shù))≤38，判定該樣本為陽性；37≤Ct<38，判定該樣本為弱陽性；Ct≥38，判定該樣本為陰性。

2 結(jié)果與討論

2.1 空氣樣本SARS-CoV-2污染分析

病區(qū)空氣樣本采樣條件和SARS-CoV-2核酸檢測(cè)結(jié)果見表1。由表1可見，1份樣本中SARS-CoV-2核酸呈弱陽性(Ct=38)，陽性率為2.17%。該采樣點(diǎn)位于病區(qū)庫房間(醫(yī)護(hù)人員離開病房脫下最外層防護(hù)服的地方)門口的走廊，表明當(dāng)時(shí)空氣中存在SARS-CoV-2(核酸片段)，有空氣傳播的可能。該采樣點(diǎn)的其余小流量樣本均為陰性，表明病區(qū)空氣中SARS-CoV-2濃度較低，很難被采集和檢測(cè)到。Ong等[11]在某中心隔離病房、病房接待室及清潔走廊上使用Quick Take-30安德森撞擊式采樣器和AirPort MD8便攜式浮游菌采樣器采集數(shù)個(gè)空氣樣本，樣本體積分別為1.2和1.5 m3，結(jié)果均為陰性。而Cheng等[12]在病人處于4種不同狀態(tài)(正常呼吸、深呼吸、連續(xù)說“1，2，3”、連續(xù)咳嗽)時(shí)在距離病人下頜10 cm處采集1 m3空氣，也未能檢出SARS-CoV-2，這可能與其采集的空氣量較少有關(guān)。但Santarpia等[13]以AirPort MD8便攜式采樣器采集空氣樣本0.75 m3，發(fā)現(xiàn)病房?jī)?nèi)和走廊的陽性率分別為68.2%和58.3%。而在另一項(xiàng)研究中，Guo等[14]在火神山醫(yī)院重病加強(qiáng)護(hù)理病房(ICU)及普通病房不同地點(diǎn)分別采集9 m3氣溶膠樣本(Sass 2300采樣器，美國(guó)Research International公司)，結(jié)果顯示，ICU空氣陽性率為35%，普通病房陽性率為12.5%。由此可見，能否采集到空氣中的病毒可能和當(dāng)時(shí)空氣中病毒的濃度及采樣體積有關(guān)，與采樣介質(zhì)是吸收液還是凝膠膜關(guān)聯(lián)不大。但使用凝膠膜采樣時(shí)，無法使用較大的流量和較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，在一定程度上限制了含有低濃度病毒空氣的采樣。

表1 病區(qū)空氣樣本采樣條件和SARS-CoV-2核酸檢測(cè)結(jié)果①

陽性樣本采樣點(diǎn)位于病區(qū)庫房間門外的走廊。疫情期間，根據(jù)病區(qū)的流程，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)在庫房間脫除最外層防護(hù)裝備并將廢棄物置于房間內(nèi)的垃圾桶中。平時(shí)，走廊上空間隔懸掛的紫外燈管定期開啟進(jìn)行常規(guī)消毒，但在采樣時(shí)發(fā)現(xiàn)該處紫外燈管在消毒時(shí)間并未亮起，經(jīng)檢查該紫外燈管已損壞，推測(cè)庫房間外的這一區(qū)域消毒不完全，這可能是在此處采集到陽性樣本的原因之一。由此說明，紫外線消毒在疫情防控中的重要性，同時(shí)也說明醫(yī)護(hù)人員脫除防護(hù)服的地點(diǎn)是產(chǎn)生SARS-CoV-2的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。Liu等[15]研究表明，在醫(yī)護(hù)人員脫除防護(hù)裝備的地方，病毒核酸濃度特別高。這意味著在去除防護(hù)裝備之后，含有病毒的氣溶膠很可能再次懸浮于空氣中。如果空氣消毒不徹底，病毒很可能會(huì)隨氣流播散至其他地方。Li等[16]在病區(qū)每日4次的常規(guī)空氣消毒(等離子空氣消毒器)后約1 h，以80 L/min的流量采集30 min空氣氣溶膠樣本，結(jié)果顯示所有135份樣本均為陰性。表明在嚴(yán)格執(zhí)行消毒規(guī)范，并且病區(qū)的機(jī)械通風(fēng)正常工作時(shí)，病區(qū)空氣中的SARS-CoV-2可以得到較好的控制。對(duì)病區(qū)其他的紫外燈進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)損壞，這可能是其他采樣點(diǎn)空氣樣本中未檢出陽性的原因之一。

2.2 表面樣本SARS-CoV-2污染分析

病房和病區(qū)集中空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)表面樣本的RT-PCR檢測(cè)結(jié)果見表2。由表2可見，1份樣品呈弱陽性(Ct=38)，陽性率為8.33%。該采樣點(diǎn)是一間病房衛(wèi)生間坐便器正上方的排氣扇百葉表面(距地面高度為2.7 m)，結(jié)果表明，攜帶病毒的氣溶膠可能被氣流帶動(dòng)并沉積在排風(fēng)口等設(shè)備上。

表2 病房和病區(qū)集中空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)樣本的RT-PCR檢測(cè)結(jié)果①

病毒可能來源于以下情況：(1)患者在衛(wèi)生間咳嗽或打噴嚏時(shí)向空氣中排出含有病毒的飛沫，部分病毒擴(kuò)散于氣溶膠中隨氣流吸附于上方排風(fēng)口百葉上；(2)來自患者糞便或尿液中的病毒在沖馬桶時(shí)混入產(chǎn)生的氣溶膠中擴(kuò)散沉積于上方排風(fēng)口百葉上。Ong等[11]同樣在患者隔離室的排氣扇表面樣本中檢出SARS-CoV-2，表明病毒可能吸附在微小顆粒上，并漂浮于空氣中，可隨空氣的流動(dòng)在一定范圍和距離內(nèi)傳播，吸附或沉降在物體表面。Knowlton等[17]和Li等[18]的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果均發(fā)現(xiàn)，馬桶沖水時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的生物氣溶膠，這些氣溶膠可以到達(dá)馬桶上方約1 m的高度。深圳市第三人民醫(yī)院從部分新冠病人的糞便中檢測(cè)出新冠病毒，表明其存在糞口傳播的可能性，衛(wèi)生間作為潛在的病毒傳播場(chǎng)所應(yīng)該受到更多的關(guān)注。

病房大樓的空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且未在空調(diào)系統(tǒng)表面樣本中檢測(cè)到陽性，表明空調(diào)系統(tǒng)未受到污染。

3 結(jié)論

在某收治新冠肺炎患者的傳染病醫(yī)院的COVID-19病房和病區(qū)，對(duì)空氣和集中空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)表面進(jìn)行了采樣并檢測(cè)樣本中的SARS-CoV-2。結(jié)果表明，在某病區(qū)走廊的1份空氣樣本中檢測(cè)到呈弱陽性的SARS-CoV-2，其余樣本均為陰性；在某病房衛(wèi)生間排風(fēng)扇百葉的1份表面樣本中檢測(cè)到呈弱陽性的SARS-CoV-2，其余樣本均為陰性。2份呈弱陽性的樣本表明，SARS-CoV-2存在于醫(yī)院環(huán)境空氣中及部分通風(fēng)系統(tǒng)物體表面，病毒有通過氣溶膠短距離傳播的風(fēng)險(xiǎn)，醫(yī)護(hù)人員應(yīng)加強(qiáng)個(gè)人防護(hù)，嚴(yán)格執(zhí)行感染預(yù)防與控制措施，降低醫(yī)院內(nèi)部環(huán)境交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。

研究尚存在一定的局限性。首先，沒有對(duì)采集的弱陽性樣本進(jìn)行毒株分離培養(yǎng)以進(jìn)一步確定病毒的活性。其次，采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR方法檢測(cè)SARS-CoV-2，不能排除所采集的樣本中存在低于檢測(cè)閾值的低濃度病毒。最后，由于SARS-CoV-2的傳染性極強(qiáng)，研究人員在病房采樣須穿戴3級(jí)防護(hù)設(shè)備，在一定程度上限制了采樣布點(diǎn)的數(shù)量和操作的靈活性。