了解影响严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)在气溶胶中的空气传播生存的因素，对于确定传播途径和预防传播的各种缓解策略的价值非常重要。

  SARS-CoV-2的传染性在雾化后20分钟内下降至初始值的10%，其中很大一部分损失发生在雾化后的前5分钟内。研究发现，初始传染性损失率与平衡液滴的物理转化有关;液滴内的盐在相对湿度低于50%时结晶，导致50%至60%的病毒几乎立即丧失传染性。然而，在90% RH时，液滴保持均质和水状，病毒在前2分钟内维持稳定，超过10分钟后，它衰减到仅剩下10%的传染性。

  正在发生的2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行表明，需要更好地了解控制呼吸道病原体不同传播模式相对重要性的因素，包括影响液滴、污染物和空气传播的参数。关于SARS-CoV-2在空气中的稳定性的报告一致表明，在呼吸道气溶胶替代品中，与病毒传染性衰减相关的半衰期约为几小时。然而，需要详细了解控制病毒在空气中传播寿命的过程，以及传染性如何受到相对湿度(RH)和温度等基本环境条件的影响。

  在雾化后的前20分钟内，SARS-CoV-2的空气传染性下降

  在低RH时，传染性(定义为剩余的能够诱导细胞病变效应的病毒的比例)几乎立即下降，在生成后5秒内降至平均54%。但随后病毒传染性保持更稳定，在接下来的5分钟内平均仅下降19%。在高RH条件下，雾化后的传染性下降更为缓慢，在前5分钟内稳定下降48%。10分钟后，两种RH条件下的存活率下降均趋于平稳。直到20分钟后在两个RHs的生存无法区分。

  为了更充分地表征SARS-CoV-2传染性对RH的依赖性，测量RH在30 ~ 90%之间变化，传染性保持在2 min。在30 - 50% RH之间，传染性通常在悬浮2分钟后在这个短时间内下降到30% - 40%之间。RH在80%及以上时，病毒稳定得多，2分钟后传染性很少下降到80%以下。

  图1 SARS-CoV-2的短期空气衰减。 (A) SARS-CoV-2在40% RH和90% RH的CELEBS中的传染性百分比与时间的函数。(B)在CELEBS中悬浮2 min后RH对SARS-CoV-2传染性百分比的影响曲线(较大的彩色方点表示平均值，误差条表示标准误差。灰色十字表示单项测量的结果)。

  MEM的气载液滴在蒸发过程中表现出复杂的相行为

  MEM是一种类似唾液的复杂溶液，含有一系列无机盐和有机成分，如蛋白质、氨基酸和各种糖。

  在相对湿度为51%及以下的情况下，观察到风化典型的总体光散射强度的变化，液滴在不到5秒内产生结晶。

  在67%的测量相对湿度下，未观察到风化现象，尽管记录的Mie散射曲线表明颗粒不再是球形，可能形成不均匀的无定形半固体颗粒(图2A)。

  事实上，在78%相对湿度下，观察到气溶胶动力学和相变结果的可变性;颗粒最初经历了一种相变(可能伴随着夹杂物的形成)，这种相变有时是可逆的，在稍后的时间里会形成均匀的球形颗粒。

  当RH为85%及以上时，颗粒大多保持均匀的水性球体。在RH的极端情况下，干燥和平衡后形成一致相的颗粒，分别在低和高RH下形成结晶或球形均匀溶液液滴。

  图2 空气中MEM液滴的微观物理。(A)液滴分配器产生的MEM 2% FBS在不同RH(51、66.8、78.2、86、92，从左到右)下悬浮在CK-EDB中的Mie散射蒸发分布。蓝色表示均匀的球形液滴，黄色表示液滴内存在夹杂物，红色表示非球形颗粒(注意，对于非球形颗粒，尺寸估计变得不准确)。(B)不同RH条件下MEM 2% FBS形成的颗粒形态比例。所研究的RHs的每种颗粒类型的形成频率显示为黑色表示风化，红色表示非球形颗粒，黄色表示半溶解颗粒，蓝色表示水均质颗粒。

  在低RH条件下，气溶胶的风化增强了传染性的丧失

  低RH下的传染性损失似乎与观察到的气载液滴相态变化一致，在风化发生时观察到传染性的可再现性降低。

  在2分钟悬浮期间，RH循环两次高于(75%RH)和低于(40%RH)风化阈值(图3a)。四次漂浮中有三次的传染性低于检测极限，表明传染性损失超过90%。这种传染性的损失远远大于2分钟悬浮期间，在悬浮期间，RH保持在恒定的40%RH，导致单一风化事件，平均传染性为40%，或在70%RH，不会发生风化，导致平均传染性为59%。

  图3B显示了悬浮MEM液滴的CK-EDB测量结果，其中RH在与CELEBS存活测量相同的值之间循环。与先前对MEM的CK-EDB测量一样，颗粒在较高RH下主要是水性的，但含有一些固体夹杂物。

  这表明，风化导致的传染性损失不是由于病毒在不溶解的盐晶体中的物理隔离而引起的，而是反映了病毒本身的传染性受损变化。

  结晶后MEM颗粒的形态有相当大的变化(见图3C)，有些颗粒是结晶的，而有些则不是。因此，病毒是否在颗粒的结晶部分中可能决定其风化后的稳定性。

  在保持相对湿度低于风化点的同时，改变液滴周围空气的温度不会显著影响观察到的传染性损失(图3D)。这进一步证明，驱动传染性丧失的机制是物理过程，如风化，而不是热力学驱动的化学过程，如蒸发过程中溶质浓度增加的速率。

  图3 风化在SARS-CoV-2空气传播传染性丧失中的作用。(A) 在恒定的40%RH和70%RH条件下悬浮2分钟，与在一次悬浮中在75%-40%RH之间循环的传染性对比。(B) CK-EDB测量显示了当RH在75%和40%之间循环时悬浮MEM液滴的相行为。(C)显示MEM 2%FBS在空气中时发生的颗粒形态变化的图像。左侧显示了分配器产生的初始液滴，中心在28%相对湿度下蒸发1.6秒后的液滴，右侧显示了三个不同的颗粒发生相变后的情况。底部显示了在28%RH(左侧)和40%RH(右侧)下风化的液滴的两张SEM图像。(D) 在三种不同温度和RH下悬浮5分钟后测量SARS-CoV-2的感染率百分比。条形图显示五次测量的平均值，误差条形图显示标准误差。

  参考文献

  Oswin H P, Haddrell A E, Otero-Fernandez M, et al. The dynamics of SARS-CoV-2 infectivity with changes in aerosol microenvironment[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022, 119(27): e2200109119.