空氣品質的重要性和病毒傳播方式

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引言

本文為您從空氣傳播的感染途徑角度出發,介紹淨化空氣的幾種方法(重力沉降、過濾、加熱、紫外殺菌),通過比較幾種方法的使用場景,論證過濾和紫外線在空氣淨化的優勢和可行性。

一、為什麼空氣品質很重要?

我們每個人平均每分鐘要呼吸大約6升空氣。由於我們的自主神經系統,我們不假思索地就做了。但表面上簡單的動作掩蓋了其中復雜的生物學和物理學。我們的肺部是高度進化的氣體交換機制,它將進入的空氣擴散到大約50平方米的細胞表面,以吸收氧氣並釋放二氧化碳。那巨大面積的呼吸道上皮含有薄薄的、潮濕的、高度血管化的細胞層,是氣體交換的理想選擇。它們也是病毒、細菌和真菌等感染性病原體的完美通道。

自從幾億年前進化出第一種呼吸空氣的陸地動物以來,空氣傳播的疾病可能就已經存在。對於健康的人來說,我們具有復雜並且適應性強的免疫系統,它能夠在大多數感染性病原體引起症狀之前就處理好它們。然而,一些年齡較大或有潛在健康問題的人則會更容易受到感染性疾病的影響。例如肺結核和流感等長期的問題,儘管它們已經與人類共存了幾千年,但仍然造成了廣泛的疾病和死亡。對於新的疾病,往往是從動物身上交叉發展而來的,免疫系統會像一張白紙開始運行。這就是為什麼我們對COVID-19沒有先天的免疫力,也是為什麼COVID-19對健康的威脅依然如此之大。

二、空氣傳播的感染途徑

空氣傳播的感染途徑通常有

第一種是短程的,依靠相對較大的感染液滴從一個人傳到另一個人。這也是病毒會進化成引起咳嗽和打噴嚏的原因,幫助它們在宿主之間更好地傳播。這些飛沫往往會很快從空氣中沉澱下來,所以離得較遠的人不會像離受感染者較近的人那樣可以更大機率接觸到暴露在空氣中病毒。因此,預防COVID-19的重要提議之一就是“安全社交距離”。

第二種感染途徑是感染性病原體成為“氣溶膠”或”空氣傳播”。這意味著病原體可以漂浮在更小的液滴中,存在於正常的呼氣中。這些液滴可以在空氣中持續存在一段時間,並漂移到離宿主更遠的地方。現在越來越多的證據表明,COVID-19可以遠距離傳播,並可以在空氣中持續一段時間

通風前後,室內空氣微粒分佈情況比較圖(Morawska L , Milton DK . It is Time to Address Airborne Transmission of COVID-19[J]. Clinical Infectious Diseases, 2020.)

三、如何淨化空氣?

當感染性飛沫比空氣重時,它們就會由於重力的作用緩慢沉降,之後可通過化學方法清潔沉降表面。但是只有當空氣中只存在具有感染性的大顆粒浮塵時,這種方法才可能實用且需要花費大量的時間。特別是涉及醫療或牙科診療時,會使用很多氣溶膠噴霧生成(AGP)方面的儀器。根據一些地區COVID-19衛生防控規程,要求在再次使用該區域前需將該區域完全靜置,並離開一小時或更長時間。此時只憑藉單純的重力作用進行空氣淨化根本行不通。採用這種方法的牙醫只能在AGP患者不到50%的空間下工作,這對經濟的影響是不可忽視的。

空氣淨化的一個關鍵要素是平衡功效、實用性和運行成本之間的關係。對於小型高價值、關鍵用途的物品來說,採用重力沉降的方式是理想可行的,但對於大範圍淨化人群的呼吸環境來講,重力沉降就有點力不從心了。正如上文提到的人類每人每分鐘需要呼吸6L空氣。因此

除此之外,許多醫療物品都是高溫加壓蒸汽或伽馬射線進行殺菌處理。這種方法適用於較小的固體物質以及需要絕對無菌的地方。對於大面積的表面消毒,我們通常使用化學藥劑代替。如果使用得當,這些化學品可以非常有效,因此,特別是在共用區域,重點是通過表面清潔的方式遏制COVID-19傳播。然而,利用化學試劑的方法對空氣進行消毒則不太實際。臭氧處理和離子化也用於清潔和消毒,但它們通常適用於封閉系統,不適合空氣的淨化。

綜合以上,對於大流量空氣的淨化,最適合、採用最多的還是通過過濾和紫外線的方法

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