如何通過(guò)濕度控制降低病毒傳染性和存活時(shí)間

2020/06/15 蒙特集團(tuán) 瀏覽:480次

根據(jù)我們收集的研究資料(參見白皮書),濕度與各種病毒的傳染性和存活時(shí)間之間存在著明顯的聯(lián)系。相關(guān)研究表明,在相對(duì)濕度(RH)處于40%-50%時(shí),許多常見的有害病毒(如流感病毒和冠狀病毒)的惰性化速度比相對(duì)濕度小于等于20%時(shí)要快得多。 研究有力證明了,冬季室外溫度低和室內(nèi)濕度低的地區(qū)為病毒傳播提供了有利環(huán)境。在存在上述環(huán)境的地區(qū),可通過(guò)室內(nèi)環(huán)境控制限制有害病毒的傳播。

研究分析

同行評(píng)議的文獻(xiàn)綜述中提到的以下脂質(zhì)包膜病毒,其存活率與相對(duì)濕度和溫度息息相關(guān):

  • 流感病毒
  • 冠狀病毒(包括嚴(yán)重的急性呼吸綜合征相關(guān)冠狀病毒)
  • 呼吸道合胞病毒
  • 副流感病毒
  • 麻疹、風(fēng)疹
  • 水痘帶狀皰疹病毒

另一方面,非脂質(zhì)包膜病毒傾向于在較高(通常為70%以上)的相對(duì)濕度下存活更長(zhǎng)的時(shí)間。具體包括:

  • 呼吸道腺病毒
  • 鼻病毒
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溫度與濕度的關(guān)系

本文檔使用了下列定義作為參考:

  • 絕對(duì)濕度(AH)——每千克(干燥)空氣中含有的水蒸氣克數(shù)(克/千克)。
  • 相對(duì)濕度(RH) ——特定溫度環(huán)境中空氣中的實(shí)際水蒸氣量與空氣中能夠包含的水蒸氣最大量之間的比率(%)。相對(duì)濕度為100%表示空氣已飽和,無(wú)法承載更多的水分。如果溫度出現(xiàn)下降,會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象。

絕對(duì)濕度是在不同溫度環(huán)境(例如室內(nèi)和室外環(huán)境)之間轉(zhuǎn)換相對(duì)濕度水平的有效計(jì)算手段。對(duì)于有室外通風(fēng)措施的室內(nèi)環(huán)境,在無(wú)其它的濕負(fù)荷時(shí),如果室外相對(duì)濕度發(fā)生變化,會(huì)影響室內(nèi)相對(duì)濕度水平。

下圖所示為溫度和濕度之間的關(guān)系。在這三種環(huán)境中,絕對(duì)濕度(6克水汽)和空氣質(zhì)量(1千克空氣)都是恒定的。

隨著溫度的提升,空氣體積會(huì)膨脹,其相對(duì)濕度和水蒸氣分壓力也會(huì)隨之變化。計(jì)算室內(nèi)濕度水平時(shí),應(yīng)考慮典型的室外相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度水平。假設(shè)室外空氣可進(jìn)入空曠的室內(nèi)空間,而且加熱時(shí)無(wú)明顯的濕負(fù)荷(例如空氣滲漏、建筑材料滲透、明火燃燒或無(wú)人員散濕等),可確定不同溫度下室內(nèi)和室外濕度水平之間的直接關(guān)系。

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為了證明這一點(diǎn),下表根據(jù)2020年3月12日至13日公布的倫敦的室外空氣參數(shù),顯示了如上段所述的室內(nèi)空間中可能出現(xiàn)的相對(duì)濕度水平。

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根據(jù)表1所示的室外條件,在室內(nèi)溫度為20℃時(shí),室內(nèi)相對(duì)濕度水平處于24%-31%。如果室內(nèi)溫度升至24℃,則室內(nèi)相對(duì)濕度水平為19%-24%。

通過(guò)使用焓濕圖,可輕松直觀地顯示特定絕對(duì)濕度水平下氣溫改變對(duì)相對(duì)濕度水平的影響。通過(guò)表1中3月12日09:00時(shí)的絕對(duì)濕度的測(cè)量值(4g/kg),4℃和20℃溫度下的相對(duì)濕度水平之間的聯(lián)系顯而易見。

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濕度對(duì)流感病毒傳播的影響

引起呼吸系統(tǒng)疾病的病毒通常通過(guò)病毒顆粒傳播,這些顆粒傾向于通過(guò)咳嗽、打噴嚏、說(shuō)話和呼吸散發(fā)(8)。這些活動(dòng)產(chǎn)生了直徑在幾毫米到<1微米之間的懸浮微粒,大液滴顆粒(直徑> 50微米幾乎立即沉降在地面上),以及直徑為10–50微米的顆粒(會(huì)在幾分鐘內(nèi)沉降)。小顆粒(<10 μm),包括較大顆粒蒸發(fā)后形成的液滴核,可在空氣中停留數(shù)小時(shí),并且很容易被吸入呼吸道深處。吸入之后,隨著時(shí)間的流逝,它們會(huì)沉降在呼吸道表面上(9)。除了顆粒大小以外,氣流和氣候也會(huì)影響這些顆粒在空氣中停留的時(shí)間。

表1中列出的氣候條件可以與圖3和圖4相互參照,以推斷霧化流感顆粒的傳染性和傳播效率。

下方的圖3顯示了不同大小的霧化顆粒的流感傳染性與相對(duì)濕度之間的關(guān)系。

根據(jù)表A中的數(shù)據(jù),如果室內(nèi)氣溫穩(wěn)定于20℃,在相對(duì)濕度24至31%范圍內(nèi),所有尺寸顆粒物的傳染性超過(guò)70%。如果將相對(duì)濕度控制在45%至50%的范圍內(nèi),相同氣溫環(huán)境中傳染性迅速下降至20%以下。

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顆粒穩(wěn)定性與傳輸效率之間的關(guān)系如圖4所示,相對(duì)濕度的影響再次起主要作用,相對(duì)濕度為50%左右時(shí),傳播效率顯著下降。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù),在20℃室內(nèi)溫度和24%至31%相對(duì)濕度范圍環(huán)境中,傳播效率介于80%至90%之間,增長(zhǎng)較為明顯。

其他研究(4)顯示絕對(duì)濕度與流感的存活、傳播和基本傳染數(shù)(R0)之間有很強(qiáng)的聯(lián)系。作為參考,R0表示在完全易感人群中普通感染者將產(chǎn)生的繼發(fā)感染數(shù)量。下圖說(shuō)明了絕對(duì)濕度和基本傳染數(shù)R0之間的關(guān)系。

同樣,圖5中顯示的數(shù)據(jù)顯示了絕對(duì)濕度與病毒傳播之間的直接聯(lián)系,即與低室外絕對(duì)濕度水平直接相關(guān)的室內(nèi)相對(duì)濕度水平將導(dǎo)致相同程度的病毒傳播。

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濕度在冠狀病毒傳播中的作用

冠狀病毒具有脂質(zhì)包膜,并受濕度變化的影響。但是,由于操作SARS-CoV和相關(guān)病毒的固有風(fēng)險(xiǎn),需由經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)的人員在生物安全級(jí)別3級(jí)(BSL-3)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行研究。也就是說(shuō),這種病毒的研究面臨很大挑戰(zhàn),關(guān)于病毒存活率與環(huán)境壓力之間關(guān)系的數(shù)據(jù)有限。

使用替代冠狀病毒有可能克服這些挑戰(zhàn),并可擴(kuò)展表面冠狀病毒存活相關(guān)的可用數(shù)據(jù)。一項(xiàng)研究使用了傳播性胃腸炎病毒(TGEV)和小鼠肝炎病毒(MHV)來(lái)確定AT和相對(duì)濕度對(duì)冠狀病毒在不銹鋼上存活的影響的研究。

在4℃時(shí),傳染性病毒會(huì)持續(xù)長(zhǎng)達(dá)28天,其失活程度在相對(duì)濕度為20%時(shí)最低。在所有濕度條件下,病毒的失活在20℃比在4℃時(shí)發(fā)生得更快;病毒持續(xù)5至28天,在低相對(duì)濕度條件下其失活發(fā)生得最慢。這兩種病毒均在40℃時(shí)比20℃時(shí)失活速度更快。失活與相對(duì)濕度之間的關(guān)系并非一成不變,并且在低相對(duì)濕度(20%)和高相對(duì)濕度(80%)時(shí)比中度相對(duì)濕度(50%)時(shí)更易存活或更易受到保護(hù)。

如果我們?cè)俅问褂帽?中的環(huán)境數(shù)據(jù)(在20℃室內(nèi)溫度和24%至31%相對(duì)濕度范圍環(huán)境),可再次強(qiáng)有力地證明,將室內(nèi)相對(duì)濕度保持在約50%的水平,可降低此類冠狀病毒在硬質(zhì)表面上的存活時(shí)間。

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結(jié)論

控制室內(nèi)相對(duì)濕度水平,可降低有害病毒的傳播性和存活時(shí)間。通過(guò)可精確控制室內(nèi)相對(duì)濕度環(huán)境的濕度控制方案,可實(shí)現(xiàn)上述控制。這種濕度控制方案適用于所有季節(jié),尤其適用于室外溫度和絕對(duì)濕度較低的典型“流感季”。

本文件中引用的研究表明,將室內(nèi)相對(duì)濕度水平維持在40%到50%之間,可更大程度發(fā)揮對(duì)霧化和沉降的病毒顆粒的防護(hù)作用?!北3稚鲜鰸穸确秶?,有助于實(shí)現(xiàn)更健康更安全的環(huán)境。

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