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飘啊飘的气溶胶 新冠病毒的超长时空传播途径
作者:admin    文章来源:未知    更新时间:2020-02-09
在影视剧里,如果看见一个反派在害人之前发表长篇大论,这个坏蛋九成是要很快挂掉的。病毒传播也类似:声势越引人注目,反而越容易预防。
 
比如我打喷嚏,在一番忍无可忍之后不仅要做仰天长啸状,还要配合肩带肘、肘带腕、腕带手的遮挡动作,并且发出很大声响。周围几米的人都可以随之做出自我保护动作——远离或捂脸。
 
从流体力学的角度看,打喷嚏是一个剧烈的雾化(atomization)过程。人的呼吸道、口腔、鼻腔内都附着液体膜。微微清风可以吹皱一池春水;但风再剧烈些那些褶皱就更加深化,直至破碎、离开水面成为雾滴。喷嚏的气流速度可达50米/秒,堪比15级台风,于是瞬间吹皱了腮帮子、吹碎了口水。MIT的Lydia Bourouiba 教授专门研究打喷嚏,被誉为 “喷嚏女皇”。这张图是女皇团队拍摄喷嚏后的液滴轨迹。绿色代表上百微米的大液滴,惯性强,射程远至两米,但是很快沉降。红色部分是几微米的小液滴飞沫,惯性弱,被空气粘性作用减速,并且瞬间蒸发成为微米级的颗粒,也叫飞沫核。
 
喷嚏的高速摄影图像(Bourouiba等[1])
喷嚏和咳嗽都是人们呼吸活动的最剧烈形式。相比之下,说话属于不那么剧烈的呼吸活动,但仍然会产生飞沫(唾沫星)和飞沫核。可以想象,针对说话产生飞沫的研究要更加复杂,不仅有语言、音量的区别,还与爆破、平滑等不同音节类型相关。此外,研究的难点之一在于人与人的巨大个体差异(heterogeneity)。William D. Ristenpart 团队发现,这世界真的有“喷子”(“speech superemitters”)存在——他们讲话的时候释放的飞沫是平常人的十倍以上,并且与所讲的具体语言无关(Asadi等[2])。
 
个头小小,如漆似胶,能飞会飘
 
可能大家都有过这种经历:走在楼道里甚至路上,明明周围几十米之内都没有人,但仍然可以闻到烟味。我们闻到的就是烟草燃烧后形成的几百纳米左右的颗粒。
 
越小的颗粒,空气的粘性作用就越明显。微米级的颗粒在空气中像是芝麻撒在蜂蜜里,几乎不下沉。定量来说,静止空气中同一高度的小颗粒停留时间跟其表面积成反比。对于1微米的颗粒,在静止空气中沉降时间为1小时以上。而环境中总有风吹草动,于是这些颗粒几乎永远不会沉降,始终停留在空气中。这也是为什么抽烟的人可能早已经消失不见,但余味还久久不散。
 
这种在气体中稳定分散悬浮的液态或固体小颗粒叫做气溶胶(aerosol)[3]。之所以翻译为 “胶”,大约就是取颗粒与媒介之间黏黏糊糊、难分难舍之意。
 
含有新冠病毒的飞沫核尺寸就在亚微米到微米的范围,与烟草燃烧后的颗粒尺度类似。因此,飞沫核在空气中可以悬浮很久,并且在空气中湍流的推波助澜下漂移到远方。飞沫核中的冠状病毒有蛋白质膜壳的保护, 可能在相当长的时间保持活性。若是被人吸入体内,就有可能导致感染新型冠状病毒。
 
2020年2月1日深圳第三人民医院(南方科技大学第二附属医院)在某些新冠肺炎患者的粪便中检测出新冠病毒核酸(RNA)阳性。虽然检测出 RNA不等同于是有活性的病毒,但可能性是有的,这使 “粪口传播” 引起关注。
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