香港大學(港大)機械工程系研究發現,室内空氣流通不好、通風不足,是病毒在室内傳播的關鍵因素。

2020-07-16

香港大學機械工程系建築環境講座教授李玉國指出,有效的室内通風和空氣過濾,是預防機會性遠距離空氣傳播新冠病毒的最有效措施。
香港大學機械工程系建築環境講座教授李玉國指出,有效的室内通風和空氣過濾,是預防機會性遠距離空氣傳播新冠病毒的最有效措施。

香港大學(港大)機械工程系建築環境講座教授李玉國及其團隊,與廣州疾控中心,湖南疾控中心,東南大學和中山大學等合作,對廣州一家餐館、湖南兩輛巴士和東京的鑽石公主號郵輪於1月至3月間發生的三個新冠肺炎爆發個案,進行一系列流行病學和環境參數研究,分析個案中病毒經空氣傳播的途徑。研究發現,室内空氣流通不好、通風不足,是病毒在室内傳播的關鍵因素。

李教授是室內環境氣流專家,專注研究環境通風與疾病傳播和控制的關係。2003年SARS非典型肺炎爆發期間,他和多位港大機械工程系學者,利用先進的計算流體力學模擬和熱流體力學分析,拆解了病毒在淘大花園傳播的途徑和原因,以及威爾斯親王醫院8A病房空氣流動對病毒傳播的作用。

三個個案的詳情:

廣州餐館爆發事件(發生於2020年1月24日除夕)【參考文獻1】:三個互不相關的家庭A、B和C在同一家餐館用餐,三家餐桌緊鄰並靠近外窗。三個家庭在午餐前後和期間彼此沒有密切接觸。中間餐桌A家庭其中一名成員相信是源頭患者,同桌有4人、左邊桌B家庭有3人,右邊桌C家庭有2人後來確診,病源患者(A1)與距離最遠被感染患者相隔4.6米。

湖南巴士爆發事件(發生於2020年1月22日):一名感染新冠肺炎的年輕人由長沙回鄉並先後乘坐兩輛巴士,第一程長途大巴,車程約3小時20分,車上其餘46人(乘客和司機),有7人被感染。第二程小巴,車程約1小時,其餘的17人(乘客、司機和售票員),有2人被感染。坐得最遠的感染患者與病源患者(A1)相距9.5米(長途大巴)。

「鑽石公主」號郵輪爆發事件(發生於2020年1至3月)【參考文獻2】:截至3月5日,船上2666名留艙隔離乘客和1045名船員中,共有696確診病例,包括552名乘客和144名船員,其中無症狀者有410例。

「在廣州餐廳和湖南巴士兩個案例中,病源患者與其他被感染人士所處位置均相隔相當一段距離,其中多個被感染者與病源患者之間的距離超過2米,他們在期間幾乎沒有近距離接觸過,因此,除了空氣傳播這個可能性,實在沒有其他傳播途徑可以解釋這種比較遠距離傳播的現象。我們進一步的研究發現,通風不足是導致病毒在室内環境中傳播的關鍵因素。」李教授說。

針對廣州餐館的情況,研究團隊在今年3月中旬測量了該餐館的通風量,並利用熱示追蹤氣體嘗試還原當時病源病人呼出的液滴核在餐館內的擴散分布和濃度變化,進行計算流體力學模擬分析。

「國際通風標準例如ASHRAE62.1的規定,要求餐館每人每秒最低的通風量是5升。研究結果顯示,該餐館的通風量僅為每人每秒1升,而感染者的座位分布,也與病源患者呼出載有病毒的氣溶膠的濃度分布一致。測量和模擬結果亦發現,三個家庭的餐桌,基本上是被同一組空調風流動形成的氣泡「罩着」,導致多人被感染。這也解釋了為何其餘15個餐桌上的68位顧客以及餐館服務人員均沒有被感染,因為他們的餐桌,並不在「出事」的氣泡内,而在另外的空調風流動組別,可能因此不受影響。」李教授說。

李教授解釋,感染者呼氣時,射流中的液滴濃度,會隨著離開嘴的距離不斷被空氣稀釋降低,至大約1.5米便減弱至跟背景空氣一樣【參考文獻3】。在通風量不足的情況下,室內的平均液滴濃度變得接近病源患者附近1.5米內的液滴濃度,令短距離空氣傳播有機會發展成為遠距離空氣傳播,增加周圍的人感染的風險(機會性空氣傳播Opportunistic Airborne)。而當室内通風量夠大,病毒量較快被稀釋,發展成遠距離空氣傳播的風險相對較低。

團隊在湖南巴士爆發案例中也有類似發現。他們比較兩輛巴士客艙內的氣流和通風量,發現兩輛巴士通風量有差異,可能因而令感染風險有別。第一輛大型巴士,平均通風量為每人每秒1.7升,這程車的感染率也較高;第二輛小型巴士,平均通風量為每人每秒3.2升,這程的感染率相對較低。研究又發現,感染者的座位分布與病源患者呼出載有病毒的氣溶膠的暴露分布一致。

實行隔離檢疫,直到2月19日結束。在286個有徵狀病例中,研究團隊收集了已公布的197個的發病日期,再反算他們的感染/暴露日期,發現在留艙隔離期間被感染的乘客,僅限於其同艙中有在隔離前已被感染的人。研究團隊因此推論,強制留艙隔離期間,船艙之間沒有發生遠距離空氣傳播病毒,即船艙中央空調系統沒有引致交叉空氣傳播。按照國際標準(例如ISO 7547: 2004),遊輪船艙的通風量要求是每人每秒8升,與辦公室和其他公共場所要求通風量每人每秒8-10升類似。此外,遊輪據報導在隔離期間已盡量加大室外空氣供應。這些數據顯示,足夠通風的室內環境,可能不會導致病毒在船艙之間交叉空氣傳播。

團隊總結,這些新冠肺炎爆發個案的數據顯示【表一】,室内低於每人每秒3升的通風量,有機會導致SARS-CoV-2的遠距離空氣傳播。研究團隊推測,每人每秒8-10升的通風量,可能足以把遠距離空氣傳播的感染風險減至較低。

「我們並不是要排除一些已知的新冠狀病毒的傳播途徑,包括大飛沫傳播,或是經醫療程序產生的氣溶膠或病毒留在物件表面等可能的傳播方式。今次的研究提供了一定證據,表明近距離空氣傳播也是一個重要傳播途徑,在通風不足的情況下有機會發展成爲遠距離空氣傳播,這種機會性的空氣傳播可能會導致超級傳播的發生。這讓我們得以正視問題,採取其他必須的預防措施,更有效地遏止疫症傳播。」李教授說。

李教授指出,有效的室内通風和空氣過濾,是預防機會性遠距離空氣傳播新冠病毒的最有效措施,建議包括:

任何形式的室內社交聚會都應避免發生在沒有有效通風的場所進行
餐館、公共交通、酒吧、健身房等場所都需要保持足夠通風
在房間內可以安裝二氧化碳(CO2)感測器,顯示二氧化碳濃度。濃度超過1000 ppm可能表明房間通風不足
李教授補充說:「日常生活中,當你能在遠處聞到別人的氣味,這可能表示空間内的通風不足,這是一個簡單的判斷方法。」

此外,研究團隊從中國320個非湖北省的縣市地方衛生健康委員會網頁中,提取了截至2020年2月11日,新冠肺炎的7324病例報告【參考文獻3】。研究團隊研究了當中有三個或以上病例的318次爆發個案,涉及120個縣市共1245個確診病例,結果發現所有都是發生在室內環境中。這證實了室內共用空間是感染 SARS-CoV-2的主要風險因素。

「儘管這些研究不排除病毒在戶外傳播的可能,但室外傳播感染風險明顯遠低於室內。」李教授說。

新聞來源
https://www.master-insight.com/%e6%b8%af%e5%a4%a7%e7%a0%94%e7%a9%b6%e7%99%bc%e7%8f%be-%e5%ae%a4%e5%86%85%e9%80%9a%e9%a2%a8%e4%b8%8d%e8%b6%b3%e6%98%af%e6%96%b0%e5%86%a0%e7%97%85%e6%af%92%e5%82%b3%e6%92%ad%e9%97%9c%e9%8d%b5%e5%9b%a0/?

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