升高的二氧化碳让Sars-CoV-2在飞沫中存活的时间更长
2025-12-10 08:22

升高的二氧化碳让Sars-CoV-2在飞沫中存活的时间更长

  新研究称,新冠病毒在含有高浓度二氧化碳的空气中更稳定,这种空气通常是通风不良的室内空间。这意味着它持续时间更长,更有可能感染人类。即使二氧化碳浓度适度升高,也会导致疾病传播风险显著增加,这证实了良好通风的重要性。

  Close up of a man sneezing showing the dro<em></em>plets spreading from his nose and mouth

  人们呼出的微小飞沫可能是导致Covid-19的病毒的适宜环境。较高的二氧化碳水平,比如在拥挤的房间里,会让病毒存活更长时间

  大多数人在从周围空气中吸入含有Sars-CoV-2病毒飞沫的气溶胶后感染Covid-19。然而,随着时间的推移,雾化病毒的传染性会减弱,这主要是因为呼出的气溶胶变得更碱性,布里斯托尔大学的气溶胶科学家、该论文的主要作者艾伦·哈德雷尔解释说。

  哈德雷尔说:“要了解呼吸道气溶胶中的病毒衰变,就需要了解呼吸道液滴中复杂的pH动态。”“呼吸液中有大量的碳酸氢盐。当碳酸氢盐以二氧化碳的形式离开气溶胶时,它带走了大量的酸。这导致液滴的pH值从中性急剧变化到超过10。呼吸气溶胶在呼出后达到的高pH值是病毒腐烂的主要驱动因素。因此,任何降低气溶胶pH值的措施都会大大延长病毒在空气中保持传染性的时间,从而增加整体传播风险。“更高的环境二氧化碳水平意味着液滴的化学平衡被改变,分解的碳酸氢盐更少,使气溶胶的pH值更酸,更适合病毒生存。”

  研究小组测量了二氧化碳的小幅增加如何影响Sars-CoV-2病毒的稳定性,然后模拟了这种稳定性的变化如何影响传播风险。他们使用他们的新型生物气溶胶技术(控制电动悬浮和提取生物气溶胶到基质上(Celebs))来探测病毒在模拟呼出气溶胶的实验室产生的空气颗粒中的存活情况。他们发现,低至800ppm的二氧化碳就能降低病毒腐烂的速度,这种浓度可以在封闭的空间中找到。

  A 3d model of the coro<em></em>navirus that caused covid 19 showing the surface proteins

  研究人员发现,当二氧化碳水平与繁忙的室内区域相似时,40分钟后微滴中的Sars-CoV-2增加了10倍

  该团队还利用名人来调查40分钟内病毒的衰变情况,其中二氧化碳浓度设置为3000ppm(英国小学等拥挤空间的常规浓度)和500ppm (ppm)。他们发现,在二氧化碳浓度较高的环境中,40分钟后病毒的数量增加了10倍,总体腐烂速度要慢得多。

  哈德雷尔说:“就传播而言,这是累积病毒载量的巨大差异。”“(而且)在3000ppm的浓度下,最初雾化的病毒的最后30%以令人难以置信的缓慢速度腐烂——相对于典型的室内通风,它实际上已经停止了腐烂。”

  研究小组还表明,空气中累积的酸含量(二氧化碳是其中的一个贡献者)比湿度对病毒腐烂的影响更大。

  他们的模型发现,易感人群在通风不良的教室里待10分钟后感染Sars-CoV-2病毒的可能性是在通风良好的教室里的四倍。不考虑通风,当二氧化碳浓度上升时,传播的概率急剧增加。

  更重要的是,研究人员说,他们发现雾化的Sars-CoV-2衰变是一个复杂的三个阶段的过程,而不是半衰期。Haddrell说,这是一项新发现,它将提高风险估计的准确性。

  科罗拉多州博尔德大学的化学家何塞-路易斯·希门尼斯说,这些发现指出了另一个原因,即Sars-CoV-2在室内比在室外更容易传播。“虽然作者之前已经证明二氧化碳确实对病毒的生存有影响,但低至800ppm的水平会产生很大的影响,这一事实令人非常惊讶。”这是室内常见的水平。这很重要,因为它表明,如果我们能减少室内二氧化碳的排放,或者多做户外活动,我们就能显著减少病毒的传播。如果病毒腐烂得更快,它就不能再感染了。”

  然而,该领域的其他研究人员对布里斯托尔团队得出的方法和结论表示担忧。其中包括未能将他们进行实验的空气成分标准化,以及他们研究的液滴(超过10μm)比大多数Sars-CoV-2发现的呼吸道气溶胶颗粒(小于1μm)大得多。这些研究人员认为,对于典型的室内空气成分和较小的气溶胶颗粒,这些颗粒会变成酸性而不是碱性。

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