呼吸道傳染病的氣溶膠傳播風(fēng)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(wěn)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(jié)核分枝桿菌也可經(jīng)氣溶膠傳播[5]，對肺結(jié)核患者所處室內(nèi)空氣進(jìn)行PCR檢測證實，結(jié)核分枝桿菌可存在于呼出的氣溶膠內(nèi)[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(fēng)險不容忽視[7]。

評價氣溶膠傳播可能性強(qiáng)度有3個條件：產(chǎn)生氣溶膠可能性、病原微生物在空氣中的生存力及其到達(dá)靶組織的可能性[8]，在相應(yīng)的Jones和Brosseau標(biāo)準(zhǔn)評分中，流感病毒、SARS-CoV-2及結(jié)核分枝桿菌評分均達(dá)8分[9]?？人院蛧娞缡钱a(chǎn)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(xì)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(xiàn)癥狀時產(chǎn)生SARS-CoV-2氣溶膠的可能性更大[12]，增加了病毒經(jīng)氣溶膠傳播的機(jī)會。也有研究認(rèn)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(yīng)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(chǎn)生大量包含病毒顆粒的氣溶膠，也會導(dǎo)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(chǎn)生大量包含病毒顆粒的氣溶膠，增加相關(guān)人員通過氣溶膠感染的機(jī)會[14]。

一、不同環(huán)境中氣溶膠傳播風(fēng)險及影響因素

(一)醫(yī)院環(huán)境中病原微生物通過氣溶膠傳播的風(fēng)險

研究發(fā)現(xiàn)，病房的空氣交換設(shè)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(jiān)護(hù)病房采樣，發(fā)現(xiàn)除了風(fēng)險較高的患者護(hù)理區(qū)域，醫(yī)務(wù)人員的辦公區(qū)域也存在感染風(fēng)險，鼠標(biāo)、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(yī)務(wù)人員脫防護(hù)服時造成的病毒氣溶膠再懸浮[17]。醫(yī)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(chǎn)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(wèi)生間內(nèi)物體表面的污染，導(dǎo)致再次接觸傳播風(fēng)險；還可以通過衛(wèi)生管道，并從水封被破壞的地漏進(jìn)入不同樓層，導(dǎo)致其他樓層的接觸及氣溶膠感染風(fēng)險。馬桶沖水產(chǎn)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(kuò)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(yī)院正、負(fù)壓房間和不同通風(fēng)率的房間中氣溶膠分布的比較研究發(fā)現(xiàn)，正壓房間氣溶膠分布顯著，負(fù)壓房間中未檢測出氣溶膠分布；通風(fēng)率低的房間氣溶膠存在時間長[21]。有研究認(rèn)為通風(fēng)能有效降低結(jié)核分枝桿菌在空氣傳播的風(fēng)險[6]。Nguyen-Van-Tam等[22]也證實通過氣溶膠傳播的現(xiàn)象可能很大程度上取決于稀釋通氣率。由于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計不同、每小時換氣次數(shù)不同，感染隔離室平均氣溶膠暴露時間比手術(shù)室高8倍，但在關(guān)好門的情況下它們對室外氣溶膠的泄漏并未發(fā)現(xiàn)明顯差異[23]。

(二)病原微生物在家庭內(nèi)或不同樓層鄰居間通過接觸、氣溶膠或衛(wèi)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(fēng)險，傳播風(fēng)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(xué)上也證實氣溶膠陽性結(jié)核病患者的家庭中更容易出現(xiàn)繼發(fā)性患者[5]。家庭內(nèi)也存在接觸傳播風(fēng)險，如SARS-CoV-2在物體表面生存力強(qiáng)，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(yán)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(fēng)險更高[26]。

除了家庭成員間密切接觸造成的風(fēng)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(jìn)行采樣后發(fā)現(xiàn)，馬桶沖水使病毒從糞便轉(zhuǎn)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(huán)境中可通過排氣扇、下水道轉(zhuǎn)移到相鄰住宅，造成相鄰住戶感染[27]。

不同季節(jié)室內(nèi)氣溶膠病毒群落有差異[28]，之所以呈現(xiàn)出冬季與人類相關(guān)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(nèi)氣溶膠傳播風(fēng)險變高，室內(nèi)物體表面病毒的存活時間更長，接觸傳播的風(fēng)險也變高[30]。

(三)人員擁擠、通風(fēng)不良會增加病毒氣溶膠的傳播風(fēng)險

研究人員發(fā)現(xiàn)，相較于家庭或室內(nèi)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(huán)境因素[1, 31]。在相對密閉的環(huán)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(fēng)險[32]。公共場所內(nèi)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(chǎn)生及病毒的傳播均增強(qiáng)[34]，而無癥狀新冠肺炎患者無論是說話、輕度運(yùn)動還是劇烈運(yùn)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(chǎn)生的飛沫進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)飛沫形成的過程及通風(fēng)情況決定了患者由呼吸道排出的飛沫病毒載量。通風(fēng)不良條件下，SARS-CoV-2通過飛沫、氣溶膠和密切接觸相結(jié)合的方式傳播，能在物體表面存活3～7 d，在氣溶膠內(nèi)存活數(shù)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(rèn)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(guān)注二者共同作用對傳播造成的影響[39]。也有研究人員認(rèn)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(fēng)不良時，傳播方式主要為遠(yuǎn)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(shù)據(jù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，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(huán)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(huán)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(wěn)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(fā)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(wěn)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(shù)增加了23%[46]。研究表明，飛沫在低溫高濕環(huán)境中的傳播距離可以達(dá)到3倍，促進(jìn)流感病毒經(jīng)氣溶膠傳播；而在高溫低濕環(huán)境中，氣溶膠顆粒的數(shù)量會增加，當(dāng)通風(fēng)不當(dāng)時會使攜帶病原體的氣溶膠傳播更遠(yuǎn)[31, 47]。研究人員針對SARS-CoV-2傳播和氣象因素之間的關(guān)系是否因區(qū)域不同而變化進(jìn)行研究：夏季相對濕度的增加和最高溫度的降低促進(jìn)了干旱內(nèi)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(jìn)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(fā)現(xiàn)城市大氣PM2.5水平與病毒傳播可能相關(guān)[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(qiáng)居家生活的通風(fēng)換氣和消毒，降低感染風(fēng)險

居家生活中應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)換氣，沖馬桶時應(yīng)蓋上蓋子。在可通過氣溶膠傳播的傳染病暴發(fā)期間，應(yīng)注意對建筑物排水系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)維護(hù)，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(jìn)行消毒來降低易感人群的感染風(fēng)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(xì)菌敏感性較低?？諝庀究梢宰鳛檠a(bǔ)充，但決不能取代對受污染表面的徹底機(jī)械清潔。使用消毒劑對空氣消毒后也需注意通風(fēng)，以保證室內(nèi)空氣良好[53]。注意手衛(wèi)生，80%乙醇消毒劑15 s適當(dāng)消毒可使手部病毒快速失活，降低感染風(fēng)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(fēng)量：公共場所建筑物的設(shè)計應(yīng)基于危害等級控制、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量提出整體工程方案[55]。公共場所建筑物應(yīng)提高換氣率、加大新風(fēng)量，避免空氣再循環(huán)，在空氣滯留區(qū)域安裝空氣凈化設(shè)備[56]。足夠的室外清潔空氣能夠有效稀釋室內(nèi)污染物，風(fēng)速增大能降低氣溶膠濃度，減少感染的風(fēng)險，但錯誤的使用通風(fēng)換氣設(shè)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(huán)，就會造成病毒氣溶膠在氣團(tuán)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(yīng)注意改善自然通風(fēng)，增加機(jī)械通風(fēng)[58]。若將病房內(nèi)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(fēng)險會降低30%或58%[59]，與自然通風(fēng)相比，使用排煙器和吸塵器等達(dá)到相同效果所耗費(fèi)的時間可縮短至1/3[21]。

2. 保持良好衛(wèi)生習(xí)慣：減少暴露時間和擁擠程度[60]，采取嚴(yán)格的預(yù)防措施，如注意手衛(wèi)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(jìn)行30 s以上對話時，最好保持2 m以上距離，并在側(cè)面講話，減少可能的氣溶膠吸入[34]，以最大擴(kuò)散情況為例，建議正面距離不低于2～2.5 m，側(cè)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(kuò)散進(jìn)一步被減弱[62]?？谡帜芙档突颊吆舫鰵庵谢畈《镜尼尫?，也能保護(hù)健康人不受感染[63]。通風(fēng)不良的密閉空間內(nèi)，即使有一定距離，病毒氣溶膠仍可能造成吸入風(fēng)險[64]。

3. 加強(qiáng)個體防護(hù)，降低感染風(fēng)險：與強(qiáng)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(huán)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(yī)患者使用口罩后，其他患者、醫(yī)護(hù)人員及家屬平均每日感染風(fēng)險可以降低約89%～97%[59]，醫(yī)務(wù)人員更應(yīng)合理佩戴口罩、面罩，同時注意保護(hù)眼睛[66]。對可能通過氣溶膠傳播的傳染病患者病房在常規(guī)通風(fēng)基礎(chǔ)上增加個性化通風(fēng)[67]。在離開患者病房時，應(yīng)及時對手、鞋底消毒，降低感染風(fēng)險[16]。手術(shù)室為防止手術(shù)區(qū)域污染常常是正壓環(huán)境，而醫(yī)務(wù)人員在進(jìn)行一些可能產(chǎn)生氣溶膠的操作時，應(yīng)盡可能在負(fù)壓室中進(jìn)行[68]。設(shè)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(shù)量級[69]。

4. 采取有效消毒措施：干預(yù)多種傳播方式比干預(yù)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(yīng)及時使用1%次氯酸鈉消毒10 min防止氣溶膠產(chǎn)生[14]。對醫(yī)院衛(wèi)生間采取通風(fēng)和局部紫外線燈的協(xié)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(yuǎn)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(jìn)一步研究[49]。

綜上所述，呼吸道傳染病氣溶膠在不同室內(nèi)環(huán)境中傳播，受到通風(fēng)、溫度、濕度及人口密度等條件的影響。合理安排建筑物通風(fēng)布局，增加新風(fēng)量，加強(qiáng)個體防護(hù)，結(jié)合多種措施能有效控制呼吸道傳染病的氣溶膠傳播。