1、什么是气溶胶

气溶胶(aerosol)是悬浮在气体介质中固态或液态微粒。

气溶胶根据大小的不同可以分为飘尘和降尘。

降尘(粒径大于等于10μm)在自身重力的作用下能够很快沉降下来。

而飘尘则可在大气中长期漂浮,因此它对人的健康影响最大。

由于粒径小于10μm的飘尘容易被人体所吸入和吸收,所以又称为可吸入颗粒物IPM (Inhalable Particulate Mater)。

为了方便,一般将粒径小于10μm的颗粒记为PM10,小于2.5微米的记PM2.5。

PM10颗粒物可进入鼻腔,PM7微粒可进入咽喉,PM3颗粒物可到达支气管,而PM1颗粒可深达肺泡。

对于普通气溶胶而言,颗粒的粒径小,粒子在室内空气中不易沉降,也很难于捕捉,造成长期空气污染。

大粒径粒子由于受到重力的作用则在室内传播的距离有限。

实验研究表明: 大直径的气溶胶可以被人的鼻腔、喉头和气管上呼吸道的纤毛和分泌的粘液所阻留 , 经过咳嗽、喷涕等保护性反射作用而排出。

微粒则深入和滞留在肺泡中(部分粒径在0.4μm以下的微粒可以在呼气时排出)。

此外, 由于微粒越小,单位重量微粒的总表面积越大,在体内的化学活性就会越强。

SARS病毒气溶胶微粒具有较小粒径的部分就会深入到肺泡,并在肺泡中积淀,对人体产生物理性质的危害,并为其化学和生物毒性发作起到不良的基础性作用。

2、SARS病毒感染者咳嗽与空气传播

图1:咳嗽产生飞沫的可视化效果

图2和图3,即咳嗽到之后5秒时的气流速度和飞沫浓度图。

图2:单次咳嗽气流速度等值图

图3:单次咳嗽飞沫浓度等值图

可以看出:扩散作用逐渐增大, 直到后来扩散作用和对流作用相当。

我们可以看到,气流一方面由于惯性向前冲去, 另一方面由于分子的不规则运动向周围环境扩散。

下面这张图,是咳嗽后飞沫的传播距离和时间的关系。

咳嗽一次,5秒后的传播距离是1.4米左右。

如果是连续咳嗽,传播更远。

飞沫的距离是有限的,而风媒的气溶胶传播具有更大的危害性。

3、SARS病毒的气溶胶传播

在病人呼吸、咳嗽和打喷嚏时,飞沫(气溶胶液滴)从人的口、鼻中释放出来。

大部分足够大的飞沫,可以沉降到地面上,而小的飞沫液滴迅速被干燥并收缩形成飞沫核,或者再吸附至其他悬浮颗粒上,飞沫核的主要成分为生物颗粒物,其粒径很小,可以在空气中悬浮。

这就是带着病毒的气溶胶。

中国军事医学科学院微生物流行病研究所的样品检测表明:

SARS病毒在粗颗粒和细颗粒上有接近全谱的分布特征。

就是说:SARS的冠状病毒在粒径大小不等的悬浮颗粒上都有吸附现象。

采样头、采样粒径均在空气污染物气溶胶范围之内,主要在0.43-11μ m 间 , 而 SARS 病毒直径在0.08-0.15μm。

即采到的样品中大部分颗粒物粒径远远大于SARS病毒本身的直径,说明SARS病毒被更大的颗粒吸附, 以这些较大直径的颗粒为载体实施传播。

SARS病毒气溶胶的时间特性:

微粒越细,在空气中停留时间越长,被吸入的机会也就越多。

SARS病毒微粒的生物学研究成果表明,其可以存活最长可达2天,又由于它为超细微粒,在此双重作用下,会增加传播和感染的几率。

SARS病毒气溶胶的分布特点:

中国军事医学科学院的实验证实:SARS病毒被更大的颗粒吸附, 以这些较大直径的颗粒为载体实施传播。

空气中悬浮颗粒多的地方,也就是我们说的雾霾重的地方和时候,可能病毒气溶胶分布相对就多一点。

SARS病毒气溶胶的气温与季节特点

从吸附特性和热斥冷吸特性可知,冷比热容易吸附产生吸附现象。

从季节特性来看,城市的冬季悬浮颗粒最多,考虑到季节交换的气象学条件,特别冬春换季北方大城市。

不要怕,冠状病毒想要入侵人体需要过五关斩六将。

即便入侵,还需要分裂到相当的数量才算正式感染,在绝大多数情况下,在你不知道的时候,你的免疫系统已经手起刀落,干掉它了。

参考文献

1、于玺华,现代空气微生物学[M],人民军医出版社,2002,11:2-100

2、李光熙, 陶文铨等,非典型肺炎病毒在空气中传播过程的初步数值模拟,西安交通大学学报2003,37(7):764-766

3、周涛,冯雅洁等,SARS 病毒微粒的空气动力学特性理论分析研究,商丘职业技术学院学报,2003,2(6): 28-30

4、刘树森,口腔散发微生物气溶胶在室内传播和运动规律的研究[D],天津大学,2007.