在全球疫情依舊如此嚴峻的情況下,口罩的重要作用自然不必多說,因為這次的新冠病毒有一個很關鍵的“武器”——它們可以通過飛沫傳播(小滴傳播)。

那么什么是飛沫傳播?它們又是怎么在人與人之間傳播的呢?

早在1897年,德國細菌學家卡爾·弗呂格(Carl Flügge)就發現,從人體口腔濺射出的小液滴中存在著病原體,這些液滴通過咳嗽或噴嚏產生的剪切力噴射到空氣中并實現“小滴傳播”,這就是呼吸道傳染疾病主要的傳播途徑。

在1930年之前,這項觀點一直作為判斷呼吸道傳染病的主要依據,直到威廉·威爾斯提出將呼吸道飛沫二分為“大飛沫”和“小飛沫”。當時他正在做關于肺結核病傳播的工作,而他發現單純地以“液滴接觸感染”不足以完全解釋呼吸道傳染病的傳播途徑。

因為從口腔濺射出的液滴有大也有小,比較大的液滴通??梢员蝗搜鬯匆姡热缯f口中的唾液。這種大液滴的沉降速度一般會快于其蒸發速度,所以被感染者周圍區域會很容易留下病原體。

而更小的液滴則來源于肺部或聲帶的黏膜部位,這些小液滴的沉降速度要慢于它們的蒸發速度。隨著小液滴從溫暖濕潤的呼吸系統過渡到更冷、更干燥的外部環境,液滴中的水分會快速蒸發掉并形成干燥的殘留顆粒,也就是氣溶膠顆粒。

以海洋鹽微粒模擬|svs.gsfc.nasa.gov

這些顆粒通常肉眼不可見(直徑大約在1微米左右)。如果要形容的話,有點像在陽光照射下懸浮在房間中的灰塵顆粒。

就這樣,威爾斯提出的液滴與氣溶膠之間的二分法,成為了世界衛生組織和其他機構(例如疾病控制與預防中心)沿用至今的呼吸道疾病傳播途徑分類系統的核心理念。然后根據呼吸道傳染病是通過大滴傳播還是小滴傳播,將宿主之間的傳播分類為液滴或氣溶膠路線,并進一步制定控制策略。

清楚了傳播方式,那么再來具體看看它們是怎么在空氣中傳播的?

先不說本次新冠肺炎病毒,在全世界范圍內長久存在的流感病毒、結核桿菌等也屬于呼吸道傳染病原體,因此研究它們的傳播工作一直都在進行。

2014年,來自麻省理工學院疾病傳播動力學實驗室主任Lydia Bourouiba使用高速攝影加背光相結合的光學方法研究了咳嗽或打噴嚏時的流體動力學。結果表明,這些噴射出的黏膜唾液液滴不僅遵循短程半彈道發射軌跡,而且更重要的是,這些液滴還并非獨立于其自身的運動軌跡,其中大多數液滴會被打噴嚏帶出的“粉撲云”(就像噴霧瓶噴出的霧狀云)所捕獲,形成一團多相湍流氣體云。

而這個云團對于小液滴來說簡直就是“再生父母”啊,因為脫離呼吸系統舒適的環境后,它們原本會在外部環境中快速被蒸發(以前的二分法未考慮濕氣體云的可能性),但湍流氣體云內局部潮濕和溫暖的環境大大減緩了蒸發速度,導致液滴的壽命直接從幾分之一秒延長到了幾個小時。

并且由于云團的向前動量更大,與攜帶病原體飛散的液滴相比,推進的距離要更遠,如果再考慮到患者的生理和所處環境,在云團有效載荷的狀態下,其傳播距離最遠可以達到7~8m。

此外,現在已證實無癥狀感染者也有傳播新冠肺炎的可能性,即便他們沒有表現出任何臨床癥狀,比如發熱、咳嗽等。但是有一件事他們都在做,那就是說話。

沒錯,日常的講話也會有飛沫進入到空氣中,盡管它們通常因為太小而被忽略掉了,但不可否認是存在的。

在2019年《科學報告》上發表的一篇研究文章就進行了一項實驗,作者使用空氣動力學粒子儀記錄了人們在不同空間范圍內談話時所發散出的飛沫數量和大小分布,研究結果表明:人類談話所濺射出的飛沫(氣溶膠粒子)濃度會隨著聲音響度的增加而散發出更多的液滴,但是液滴的大小和分布不會改變,并且無論使用哪種語言,這個結果都是成立的。

正是由于各種飛沫能進入到空氣中并傳播,基本各國的公共衛生專家都建議人們需要到公共場合外出時,最好都戴上口罩,以減少社區間的人傳人現象。

那么今天,你出門也戴好口罩了嗎?

內容來自:趣科普

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