新冠病毒人傳人方式大解析,普通人能看懂,氣溶膠不可怕

病毒是一種低級但邪性的微生物,自己沒有細胞,由一個核酸長鏈和蛋白質外殼構成。它們樣貌醜陋,姿態卑微,獨立存在時會失去生命活性,進入“休眠模式”。

雖然活在生物界的最底層,但病毒小小的殼有大大的夢想。它們的法門,就是在“電量耗光之前”藉助中間介質找到宿主,借屍還魂、借雞生蛋。一旦進入宿主細胞,它們就滿血復活,反客為主,利用細胞中的物質和能量,遺傳自己的信息,不斷地複製粘貼,直到宿主死亡。

病毒要傳染給人,形成實質感染,傳播過程必須滿足兩個條件:①病毒從A人抵達B人的粘膜;②病毒抵達時是活的。

冠狀病毒形狀像王冠,病毒上有包膜,體積大、變異快、待機時間長。在脫離宿主時,NCP最長可休眠48小時,特別適合傳播。


傳播方式矩陣

2020年2月8日,在上海新聞發佈會上,官方確認了新冠肺炎的三種傳播途徑,直接接觸傳播、飛沫傳播和此前被微信闢謠助手定義為謠言的“氣溶膠傳播”。

這個分類不太嚴謹。後兩種屬於非直接接觸,但名稱的意思相互不獨立,氣溶膠裡也有飛沫,飛沫和氣溶膠傳播又基本都是通過空氣介質。

對人傳人,大致有兩種分類方式:

一是按病毒載體分:①人體裸露的粘膜;②分泌物排洩物:液體有唾液,鼻涕,通過咳嗽或噴嚏加工為飛沫;固體有糞便(尚未最終證實)。

二是可以將主流的分類改為按運動方式來劃分:

①按壓式傳播——直接接觸;

②噴射式傳播——咳嗽、打噴嚏、擤鼻涕+甩鼻涕和一些未證實的不雅方式等,類似平拋或斜拋運動;

③分子熱力傳播——氣溶膠傳播,主要是布朗運動和擴散運動。

兩個維度組合形成一個傳播方式矩陣:

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NCP傳播方式簡明矩陣

打×的對正常人沒有威脅,排除。

2A和3A,主要發生在公共場所,因此電梯按鍵之類的儘量不直接碰,勤洗手。

3A,俗稱糞口傳播,尚未最終證實。四川某女官員發佈會上說的“吃別人的shit”不僅粗魯,而且以偏概全。更多可能是物體轉移之後的接觸,所以現在公共廁所也每天若干次消毒。

3B,另一種噴嚏?一般情況不會直接實現人傳人,但如果糞便被證實攜帶活的新冠病毒,那3B很可能給3C創造前提條件。

氣溶膠傳播為2C和3C,前置條件分別為2B和3B。

A類傳播,屬於牛頓體系中的彈性力學,有效距離≤0,至於負距離,不在本次討論範圍。

B類傳播,不討論固體,只討論液體-飛沫。飛沫中99%以上是水,其他部分組成“飛沫核”。核包括血漿原料和多種生物酶,呈弱鹼性,是冠狀病毒的樂土。

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飛沫組成示意圖

“飛沫傳播”,類似於平拋運動或斜拋運動,但過程中會大量蒸發變成固態飛沫核。飛沫從噴出口鼻那一刻起,從傳播角度看,有3種歸宿:

①一路平拋或斜拋至另一個人身上,這是飛沫傳播的直接威脅,有效作用距離一般2米以內,基本不會超過5米。劃重點,飛沫傳播的保底警戒線:2米!

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②以飛沫形態平拋或斜拋直至落地,或是小飛沫碰撞變成大飛沫墜地;

③飛行過程中,水分完全蒸發,體積縮水90%以上。在縮水到某個程度,宏觀物理特性加速向微觀物理特性轉化,空氣阻力將變得顯著,平拋或斜拋運動戛然而止,開始進入氣溶膠傳播。這之後,液態氣溶膠快速變為固態氣溶膠,一部分固體微粒(飛沫核)會沉降。

從圖中可以看出,直徑140微米以上的飛沫,脫不脫水都會迅速落地,不形成威脅。直徑140微米以內的飛沫,則會在幾秒內快速蒸發。實際上,沒有碰撞變大的飛沫,70%的直徑為4微米-25微米,蒸發之快更是迅雷不及掩耳盜鈴。因此,大多數飛沫的命運,是:

液——>固,

噴射——>氣溶膠

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可以看出,除了氣溶膠之外,其他傳播方式都是短時運動,NCP病毒觸達即感染。因此,遮蔽式防護至關重要。

氣溶膠

好,再說說氣溶膠,這個看起來很專業很恐怖的東西。

氣溶膠(aerosol)是固體或液體小質點分散並懸浮在氣體介質中形成的膠體分散體系,又稱氣體分散體系。其分散相為固體或液體小質點,其大小為0.001~100μm,分散介質為氣體。

液體氣溶膠通常稱為。固體氣溶膠,直徑小於10微米稱為,大於10微米叫做灰塵。

霧霾則是對大氣中顆粒物形成的氣溶膠的統稱,直徑10μm以內,溼度大了叫霧,小了叫霾。

氣溶膠主要有兩種運動形態:擴散運動,前者從濃度高處指向濃度低處;布朗運動,分子熱力驅動的不規則運動。

氣溶膠粒子沒有保護層(溶劑化層和擴散雙電層),很多會相撞——聚結——形成更大的顆粒,這就是凝聚作用。顆粒大到一定尺寸,重力影響大過空氣作用力,就會落到地面,這就是沉降作用。

兩個條件

如前述,新冠病毒要實現人傳人,必須滿足兩個條件:①病毒從A人抵達B人的粘膜;②病毒抵達時是活的。

飛沫直接傳播,平拋斜拋類似於有確定目標的面攻擊。氣溶膠傳播則是相對隨機的無差別攻擊,要滿足條件①,實際是個概率事件,而概率的大小取決於氣溶膠的濃度大小。

存在兩種迥異的情況:

1.有定向氣流 。澳大利亞昆士蘭地區曾發生涉及437個馬場的馬流感傳播事件。這些馬場間距平均距離約為1公里,最遠達13公里。馬流感開始時,隔離政策的宣傳和執行都很到位,沒有馬與馬的近距離直接接觸,但仍發現很多馬被感染。原來,感染區域與風向也密切相關:馬流感在氣溶膠模式在固定風向的作用下可能具備公里級的超長距離的傳播能力。

2.沒有定向氣流,近似於隨機運動,受初始動力、擴散作用、聚合作用、布朗運動、沉降作用等綜合影響,濃度主要取決於離傳播源的距離和氣溶膠顆粒大小。

先看距離。

液體氣溶膠。飛沫液態顆粒只存在數秒以內,因此,只需關注電梯等封閉小空間即可。如果糞便進入化糞池,有可能形成液態氣溶膠傳播,此時也只需關注下水道口、馬桶等特定的設施附近。香港這個示意圖是模擬,未驗證。

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固體氣溶膠,飛沫核因有初期水平方向上的人力因素,濃度在10米開外就降到10%以下。

一次咳嗽產生40000個飛沫,一次咳嗽3000個飛沫,說100個字產生250個飛沫,再考慮多方向擴散因素,10%對單個人的“圓柱體”而言,絕對濃度實際可以忽略不計了。糞便如果產生氣溶膠,因為沒有水平方向的人力加成,濃度隨距離的衰減比飛沫核要快得多,10米以上更可以忽略不計。

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再看大小

小顆粒濃度受制於凝聚,大顆粒濃度受制於沉降。顆粒越小,氣溶膠表面積和表面能都越大,越傾向於擴散,分佈到表面;電性能越顯著,越容易破壞病毒。

固體氣溶膠顆粒大小的幾種情況如下圖↓,注意:由於新型冠狀病毒直徑是125納米,即0.125微米。

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據醫學研究,直徑≥10微米的粒子常阻留在鼻腔和鼻咽喉部,2—10微米的粒子大部分留在上呼吸道,而2微米以下的粒子隨著粒徑的減小在肺內滯留的比率大幅增加。

再來看病毒的存活。最能明確的是,48小時最長存活期,如下圖↓

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因此,綜合考慮氣溶膠濃度和病毒活性的因素,威脅主要來自直徑0.1-5微米的固體氣溶膠,尤其是

直徑1-2微米的固體氣溶膠。

綜上,新冠病毒雖然兇猛,氣溶膠傳播雖然飄忽,但並沒有排山倒海。只要毫不防護地以身犯險,就不會中招。


如何防護?

無非是酒精等消毒——直接殺死病毒;通風、降雨等——降低直接飛沫和氣溶膠濃度;口罩、護目鏡等護具——阻隔病毒及載體。

最近,鋪天蓋地的都是防疫的相關信息。去粗取精,結尾說點不容易注意的防護建議

1-口罩的選用。醫用防護是最高等級,醫用外科主要防病毒和細菌高效,普通N95是阻隔顆粒物高效。普通人日常使用醫用一次性口罩即可,但國家對此類口罩的顆粒物阻隔沒有統一標準,請認準醫療器械註冊證號,並自行查證所採購的口罩符合哪個阻隔標準。直接1-2微米的固體氣溶膠可是大敵哦。

2-注意定向氣流,

不論是風還是垂直氣流,它們助推氣溶膠傳播有奇效。

3-儘量避免人多、密閉、狹小、公共場所,典型如電梯,儘量不與人同乘。

4-警惕戴呼吸閥口罩的人,保持安全距離。

5-家中下水道口及時遮蓋,馬桶蓋用後蓋上。

祝大家都安全度過疫情。


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