APRIL 26, 2024
by University of Bristol
一项新研究首次揭示了二氧化碳 (CO 2 ) 在决定空气传播病毒（即导致 COVID-19 的 SARS-CoV-2 病毒）寿命方面发挥的重要作用。研究清楚地表明，控制二氧化碳水平有助于减少病毒存活，从而降低感染风险。
该项研究由布里斯托大学牵头，今天发表在《自然通讯》上，表明二氧化碳是延长大气中微小液滴中 SARS-CoV-2 变体寿命的主要因素。
该研究的主要作者、该大学化学学院气溶胶科学高级研究员 Allen Haddrell 博士表示：“我们知道 SARS-CoV-2 和其他病毒一样，会通过我们呼吸的空气传播。但这项研究代表了我们对这种现象发生的原因和方式的理解取得了重大突破，最重要的是，我们可以采取哪些措施来阻止它。
“这表明，开窗的作用可能比最初想象的更大，尤其是在拥挤且通风不良的房间，因为新鲜空气中的二氧化碳浓度较低，导致病毒更快地灭活。
“但它也凸显了我们全球净零目标的重要性，因为研究表明，随着气候变化的开始，大气中的二氧化碳水平即使略有上升，也会显著提高病毒的存活率和传播的风险。”
在 COVID-19 大流行期间，二氧化碳监测器被用来帮助估计建筑物的通风情况，因为呼出的气体中既有二氧化碳也有病毒。但这项研究揭示了二氧化碳本身如何使病毒在空气中存活更长时间。研究人员还发现，不同的 SARS-CoV-2 变体具有不同的空气稳定性，最新的 omicron 变体的寿命更长。
研究人员利用他们开发的独特生物气溶胶技术取得了这些发现，该技术称为 CELEBS（受控电动力悬浮和提取生物气溶胶到基质上），可以测量实验室产生的模拟呼出气溶胶的空气传播颗粒中不同 SARS-CoV-2 变体的存活率。
通过将空气中的二氧化碳浓度在 400 ppm（正常室外空气水平）和 6,500 ppm 之间变化，研究小组证实了二氧化碳浓度的增加与空气中病毒保持传染性的时间长度之间存在相关性，从而增加了传播风险。
结果表明，将二氧化碳浓度提高到仅 800 ppm（即通风良好的水平）可提高病毒的空气稳定性。40 分钟后，与干净的空气相比，当空气中的二氧化碳浓度与拥挤的房间（3,000 ppm）相似时，病毒的传染性大约是干净空气的 10倍。
Haddrell 博士说：“这种关系为为什么超级传播者事件可能在某些条件下发生提供了重要的启示。含有 SARS-CoV-2 病毒的呼出飞沫的高 pH 值可能是导致传染性丧失的主要原因。二氧化碳与飞沫相互作用时会表现为酸性。这会导致飞沫的 pH 值降低碱性，从而导致飞沫中的病毒以较慢的速度灭活。
“这就是为什么打开窗户是一种有效的缓解策略，因为它不仅从物理上消除房间中的病毒，而且还使气溶胶飞沫本身对病毒更具毒性。”
从现在到本世纪末，最近的气候科学研究预测大气中的二氧化碳浓度预计将达到 700 ppm 以上。
Haddrell 博士补充道：“因此，这些发现不仅对我们了解呼吸道病毒的传播具有更广泛的意义，而且对我们了解环境变化如何加剧未来流行病的可能性也具有更广泛的意义。我们研究的数据表明，大气中二氧化碳含量的上升可能与其他呼吸道病毒的传播能力增加相吻合，因为这些病毒在空气中保持传染性的时间会延长。”
论文合著者、布里斯托大学 EPSRC 气溶胶科学博士培训中心主任乔纳森·里德教授表示：“虽然我们还有很多不了解的地方，但我们现在对呼出的呼吸道气溶胶在人与人之间传播传染性病毒方面所起的作用以及控制病毒存活的机制有了更全面的了解。
“这些发现可以作为设计缓解策略的科学依据，以在未来的任何流行病中挽救生命。”
