APRIL 26, 2024
by University of Bristol
一項新研究首次揭示了二氧化碳 (CO 2 ) 在決定空氣傳播病毒（即導致 COVID-19 的 SARS-CoV-2 病毒）壽命方麵發揮的重要作用。研究清楚地表明，控製二氧化碳水平有助於減少病毒存活，從而降低感染風險。
該項研究由布裏斯托大學牽頭，今天發表在《自然通訊》上，表明二氧化碳是延長大氣中微小液滴中 SARS-CoV-2 變體壽命的主要因素。
該研究的主要作者、該大學化學學院氣溶膠科學高級研究員 Allen Haddrell 博士表示：“我們知道 SARS-CoV-2 和其他病毒一樣，會通過我們呼吸的空氣傳播。但這項研究代表了我們對這種現象發生的原因和方式的理解取得了重大突破，最重要的是，我們可以采取哪些措施來阻止它。
“這表明，開窗的作用可能比最初想象的更大，尤其是在擁擠且通風不良的房間，因為新鮮空氣中的二氧化碳濃度較低，導致病毒更快地滅活。
“但它也凸顯了我們全球淨零目標的重要性，因為研究表明，隨著氣候變化的開始，大氣中的二氧化碳水平即使略有上升，也會顯著提高病毒的存活率和傳播的風險。”
在 COVID-19 大流行期間，二氧化碳監測器被用來幫助估計建築物的通風情況，因為呼出的氣體中既有二氧化碳也有病毒。但這項研究揭示了二氧化碳本身如何使病毒在空氣中存活更長時間。研究人員還發現，不同的 SARS-CoV-2 變體具有不同的空氣穩定性，最新的 omicron 變體的壽命更長。
研究人員利用他們開發的獨特生物氣溶膠技術取得了這些發現，該技術稱為 CELEBS（受控電動力懸浮和提取生物氣溶膠到基質上），可以測量實驗室產生的模擬呼出氣溶膠的空氣傳播顆粒中不同 SARS-CoV-2 變體的存活率。
通過將空氣中的二氧化碳濃度在 400 ppm（正常室外空氣水平）和 6,500 ppm 之間變化，研究小組證實了二氧化碳濃度的增加與空氣中病毒保持傳染性的時間長度之間存在相關性，從而增加了傳播風險。
結果表明，將二氧化碳濃度提高到僅 800 ppm（即通風良好的水平）可提高病毒的空氣穩定性。40 分鍾後，與幹淨的空氣相比，當空氣中的二氧化碳濃度與擁擠的房間（3,000 ppm）相似時，病毒的傳染性大約是幹淨空氣的 10倍。
Haddrell 博士說：“這種關係為為什麽超級傳播者事件可能在某些條件下發生提供了重要的啟示。含有 SARS-CoV-2 病毒的呼出飛沫的高 pH 值可能是導致傳染性喪失的主要原因。二氧化碳與飛沫相互作用時會表現為酸性。這會導致飛沫的 pH 值降低堿性，從而導致飛沫中的病毒以較慢的速度滅活。
“這就是為什麽打開窗戶是一種有效的緩解策略，因為它不僅從物理上消除房間中的病毒，而且還使氣溶膠飛沫本身對病毒更具毒性。”
從現在到本世紀末，最近的氣候科學研究預測大氣中的二氧化碳濃度預計將達到 700 ppm 以上。
Haddrell 博士補充道：“因此，這些發現不僅對我們了解呼吸道病毒的傳播具有更廣泛的意義，而且對我們了解環境變化如何加劇未來流行病的可能性也具有更廣泛的意義。我們研究的數據表明，大氣中二氧化碳含量的上升可能與其他呼吸道病毒的傳播能力增加相吻合，因為這些病毒在空氣中保持傳染性的時間會延長。”
論文合著者、布裏斯托大學 EPSRC 氣溶膠科學博士培訓中心主任喬納森·裏德教授表示：“雖然我們還有很多不了解的地方，但我們現在對呼出的呼吸道氣溶膠在人與人之間傳播傳染性病毒方麵所起的作用以及控製病毒存活的機製有了更全麵的了解。
“這些發現可以作為設計緩解策略的科學依據，以在未來的任何流行病中挽救生命。”
