2020年10月6日韓國首爾，何散穿戴個(gè)人防護(hù)裝備的播冠消毒工人在清理一條街，以預(yù)防冠狀病毒傳播。有人韓國的超級(jí)傳播新型冠狀病毒病例已經(jīng)連續(xù)第六天維持在100例以下，但該國正在為秋夕假期之后可能發(fā)生的身狀病疫情復(fù)熾做準(zhǔn)備，因?yàn)閾?jù)報(bào)導(dǎo)當(dāng)時(shí)有大量人群聚。體又 PHOTOGRAPH BY CHUNG SUN-JUN,何散 GETTY IMAGES
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)美國國家地理（撰文：FEDOR KOSSAKOVSKI 編譯：涂瑋瑛）：2003年，嚴(yán)重急性呼吸道癥候群（SARS）已經(jīng)感染數(shù)千人，播冠殺死數(shù)百人，有人并導(dǎo)致全球恐慌，超級(jí)傳播當(dāng)時(shí)莉迪亞．莫羅斯卡（Lidia Morawska）正在研究吸入污染的身狀病細(xì)微粒子所造成的影響。但接著世界衛(wèi)生組織請莫羅斯卡──她是昆士蘭科技大學(xué)的物理學(xué)家──加入一個(gè)在香港的團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)試圖了解造成SARS的冠狀病毒是如何散播的。
莫羅斯卡決定采取一種不同尋常的方式。她沒有檢視人們?nèi)绾挝雭碜运说膫魅拘晕镔|(zhì)，而是V型《749-3814》貴陽云巖區(qū)外圍酒店上門提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排人到付款研究反向的過程：呼出。
「我發(fā)現(xiàn)只有三篇論文調(diào)查了與人類呼吸活動(dòng)中的粒子呼出有關(guān)的事情，基本上等于沒有研究。」她說：「這讓我很驚訝，因?yàn)檫@是非常重要、非常關(guān)鍵的領(lǐng)域。」
將近20年后，新出現(xiàn)的SARS-CoV-2病毒迅速傳播，使大家重新有興趣研究人類的肺如何將感染性物質(zhì)發(fā)射進(jìn)空氣里，也就是最微小的飛沫，稱為氣膠（aerosol） 。了解氣膠如何在體內(nèi)形成是非常重要的，有助于探討為什么這種病毒如此迅速地傳播，以及是什么因素在助長所謂的超級(jí)傳播事件──即少數(shù)疾病帶原者最后感染了許多個(gè)體。這類事件正是COVID-19的特征。
自從莫羅斯卡開始她的研究，科學(xué)家已經(jīng)得知許多關(guān)于空氣傳播性呼吸道液體的知識(shí)，尤其是可能使人成為超級(jí)傳播者或超級(jí)噴射者的因素。某些特質(zhì)如人的體型，以及某些行為如大聲說話或急促呼吸，似乎都在這種疾病的傳播上發(fā)揮了重要作用。
「他們沒有打噴嚏，他們沒有咳嗽。他們只是呼吸和說話而已。」馬里蘭大學(xué)的氣膠傳播專家唐納．密爾頓（Donald Milton）說：「他們可能在叫喊，他們可能在唱歌。卡拉OK酒吧一直是超級(jí)傳播事件的一大源頭。我們在安大略省哈密爾頓的一間飛輪車俱樂部見到一個(gè)案例，那里的人都在用力呼吸。」
然而，事實(shí)證明，要找出誰是氣膠的最大生產(chǎn)者是很困難的──許多影響氣膠生成的生物和物理因素都難以解析或什至檢測。
說出來，不要噴出來
對于像莫羅斯卡這樣更專注于物理學(xué)的氣膠科學(xué)家而言，氣膠是任何干或濕的粒子，可以懸浮在空中數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)。氣膠的尺寸通常小于100微米，或大約是一根人類毛發(fā)的寬度。人類呼吸道會(huì)產(chǎn)生各式各樣的氣膠，從直徑只有幾微米的細(xì)微小滴，到大約100微米的小球體，甚至是比氣膠大的團(tuán)塊──它們?nèi)庋劭梢姡１环Q為飛沫。
莫羅斯卡說：「最小的氣膠是在呼吸道較深的部位產(chǎn)生的。」這些氣膠對于疾病傳播特別重要，因?yàn)樗鼈兡鼙瓤焖賶嬄涞拇髨F(tuán)塊懸浮更久，也傳播更遠(yuǎn)。
這些最小的氣膠是在細(xì)支氣管內(nèi)產(chǎn)生的，而細(xì)支氣管就是細(xì)小樹狀的呼吸道，深藏在我們的肺里。透過仔細(xì)檢測人們以不同方式呼吸時(shí)所產(chǎn)生的氣膠，莫羅斯卡與同事格雷姆．理查．強(qiáng)森（Graham Richard Johnson）在一篇2009年的研討會(huì)論文中認(rèn)為，細(xì)支氣管內(nèi)的呼吸道液體會(huì)產(chǎn)生薄膜，當(dāng)細(xì)支氣管收縮及擴(kuò)張時(shí)，這些薄膜就會(huì)如肥皂泡般破裂。如今這種現(xiàn)象被認(rèn)為是肺臟深處產(chǎn)生氣膠的主要機(jī)制。
類似現(xiàn)象也發(fā)生在呼吸道較上方的部位，即發(fā)聲的喉部。
威廉．里斯坦帕特（William Ristenpart）說：「聲帶褶張開及閉合的速度很快，肉眼根本無法觀察到。」他是加州大學(xué)戴維斯分校的化學(xué)工程學(xué)家，研究疾病傳播。聲帶褶跟細(xì)支氣管很像，它們在說話和唱歌時(shí)會(huì)相互碰撞，將呼吸道液體拉開，產(chǎn)生細(xì)微的飛沫。想像一下，如果你洗手的動(dòng)作很用力，肥皂膜就會(huì)在你將它們拉開時(shí)破裂。
這種過程發(fā)生得很快，一秒能發(fā)生一百次左右，它產(chǎn)生的飛沫會(huì)搭上呼出氣體的便車──因而進(jìn)入口腔。呼吸道最大的飛沫是在嘴巴內(nèi)產(chǎn)生的，還伴隨著上下開闔的嘴唇及說話時(shí)滿載唾液的動(dòng)作，而這些飛沫大概是你最熟悉的飛沫種類。
「有時(shí)你可以感覺到有細(xì)小的飛沫飛出來，特別是在說話的時(shí)候。」里斯坦帕特說：「這就是『說出來，不要噴出來』的由來。」
雖然鼻子也是散播氣膠的路徑之一，但主要路徑是透過嘴巴。所有氣膠及飛沫都被困在一團(tuán)爆射出去的氣體中，而這團(tuán)氣體會(huì)在最初的數(shù)秒內(nèi)控制氣膠及飛沫的移動(dòng)與傳播。
麻省理工學(xué)院的流體動(dòng)力學(xué)家莉迪亞．布魯巴（Lydia Bourouiba）說：「事實(shí)上，這團(tuán)氣體云會(huì)讓噴射出去的飛沫在房間里向前移動(dòng)時(shí)保持集中，它會(huì)帶著飛沫移動(dòng)。」
更多飛沫，馬上來！
雖然產(chǎn)生呼吸道氣膠的一般機(jī)制在所有人身上都是相同的，但個(gè)體實(shí)際產(chǎn)生的飛沫量卻存在大量差異。如果在寒冷天氣時(shí)觀察站在公車站旁的人群，你會(huì)注意到每個(gè)人呼出的霧氣量看起來并不一樣。
考量到呼吸道的復(fù)雜性，這個(gè)現(xiàn)象其實(shí)不令人意外。莫羅斯卡利用香水瓶比較一致的噴霧量當(dāng)作類比：「跟只有一根管子的香水瓶不同的是，呼吸道內(nèi)有許多不同管道──不同寬度與不同長度的管道。」
如果要量化這種復(fù)雜性，即使是在單一一個(gè)人身上進(jìn)行量化都會(huì)非常繁瑣，不過科學(xué)家依然找到了那些容易產(chǎn)生氣膠的人。里斯坦帕特與他的同事在2019年的一項(xiàng)研究中顯示，人說話愈大聲，噴出的氣膠就愈多。然而，這些科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)，研究中的某些受試者產(chǎn)生的氣膠比其他人多了一個(gè)數(shù)量級(jí)──即使他們以相同音量說話也是如此。這些人就成了所謂的超級(jí)噴射者（superemmiter）。
里斯坦帕特說：「很顯然，一定有某種潛在生理因素導(dǎo)致以大約相同音量與音調(diào)說話的人噴出差異極大的粒子數(shù)量。」他說，其中一項(xiàng)因素可能是液體的濃稠度與其對變形的反應(yīng)方式會(huì)因人而異。先前研究已經(jīng)顯示，吸入比充滿黏液的呼吸道液體較不黏稠的鹽水噴霧，整體而言會(huì)讓個(gè)體產(chǎn)生較少的氣膠粒子。反過來說，呼吸道液體黏性通常較高的人則可能會(huì)產(chǎn)生較多氣膠。
復(fù)雜的是，呼吸道感染可能導(dǎo)致呼吸道液體出現(xiàn)變化。舉例來說，發(fā)生支氣管感染如細(xì)菌性肺炎及嚴(yán)重流行性感冒的時(shí)候，因?yàn)樗至魇Ш图?xì)胞蛋白產(chǎn)量提高，呼吸道內(nèi)襯的黏性會(huì)增加。過敏及囊狀纖維化等慢性疾病也可能使液體變得濃稠。
探索個(gè)體性
因?yàn)闅饽z本身的特性，所以要解答目前仍存在的許多問題并不容易。舉例來說，粒子對環(huán)境狀況很敏感，而且愈大且伴隨愈多液體的粒子會(huì)迅速干燥，只剩大多數(shù)細(xì)小且更加集中的粒子擾亂數(shù)值。科學(xué)儀器內(nèi)的溫度、濕度與氣流也可能改變我們想要檢測的氣膠。
這些細(xì)微變化令人想起量子力學(xué)的特點(diǎn)，也就是對次原子粒子進(jìn)行檢測會(huì)影響結(jié)果。雖然這些氣膠比次原子粒子大得多，但檢測它們轉(zhuǎn)瞬即逝的特質(zhì)也同樣具挑戰(zhàn)性。
莫羅斯卡輕笑著承認(rèn)了這種挑戰(zhàn)。她說：「要進(jìn)行檢測，并給出一個(gè)能代表實(shí)際狀況的答案，是非常困難的事。」
數(shù)十年來，這些困難有一部分不斷阻礙著氣膠傳播疾病的研究。里斯坦帕特說：「即使到了2020年的今天，流行性感冒的傳播方式依然具有爭議性。」他最近發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，流感病毒可能會(huì)搭灰塵粒子的便車。
不過，由于COVID-19，這個(gè)科學(xué)領(lǐng)域目前頗受人們關(guān)注。氣膠已協(xié)助揭露了為什么SARS-CoV-2冠狀病毒比2003年的SARS更加容易透過空氣傳播。現(xiàn)在許多專家都同意，較佳的室內(nèi)環(huán)境通風(fēng)與配戴口罩能有助于抑制這種氣膠傳播的疾病。這就是為什么莫羅斯卡、密爾頓與他們在氣膠科學(xué)界的許多同事在7月時(shí)呼吁，人們應(yīng)該更關(guān)注SARS-CoV-2透過氣膠所進(jìn)行的空氣傳播，而美國疾病管制與預(yù)防中心和世界衛(wèi)生組織如今也開始重視這個(gè)領(lǐng)域。
盡管超級(jí)傳播在將近一世紀(jì)之前的傷寒瑪麗（Typhoid Mary）時(shí)代就獲得了科學(xué)界及大眾的關(guān)注，但持續(xù)重視這個(gè)研究領(lǐng)域又是另一回事了。正如莫羅斯卡一般，布魯巴也在2003年SARS疫情爆發(fā)之后，將她的流體動(dòng)力學(xué)研究重心轉(zhuǎn)移到流行病學(xué)。她發(fā)現(xiàn)，SARS、中東呼吸癥候群冠狀病毒感染癥（MERS）、H1N1流感病毒等呼吸道疾病疫情爆發(fā)時(shí)，大家對氣膠研究的興趣會(huì)迅速攀升，但接著又減退了。她說，改變這種狀況是當(dāng)務(wù)之急。
「如果決策者與資助者的行動(dòng)模式依然這么短視，」布魯巴說：「那我們將會(huì)永遠(yuǎn)只有臨時(shí)補(bǔ)救的方法來應(yīng)對這些問題。」

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