作者系同济大学环境科学与工程学院资深教授。 因为专注大气扩散,我对气溶胶传播问题敏感。2月上旬曾有一波讨论热潮【1】,实例就是2003年香港淘大花园爆发群体性非典病毒感染事件。为此收集了一些资料,学习和分析。但热议很快消散,于是也搁下不想了。现在看和新冠病毒的争斗可能会有反复,会持续相当长时间。病毒的气溶胶传播很可能再次被讨论。谨此说说看法,供网友参考:
1 爆发时间短暂、空间分布集中且特殊,污染源强大 香港淘大花园是一个密集的高楼住宅群,总共19座,最大楼距只有60米。楼高33层,各层对称分布8个单元(编号1~8),按朝向分4对,如7和8单元为一对。每对单元中间建有从下向上的(窄而深、很高)的光井(Lightwell),井内两侧有餐厅和卫生间窗户和排气扇,以及垂直布设的污水管道。非典疫情起自E座的16层7单元:3月19日来自一位带病留宿的访客,有腹泻(零号病人。曾在附近医院住院,后证实使两位护士感染非典)。之后3天确诊病人逐日增加, 3月24日爆发,到4月15日淘大花园全部发生了321例确诊病人,其中超过200病人(即三分之二)发生在3月24日~27日4天内。大部分病人在E座楼宇,又集中在10层以上各层的7和8两个单元。附近B、C、D三座楼宇受明显影响,F和G座其次。 由此可见,这个疫情爆发时间短暂,空间分布集中且特殊,污染源强大。据调查,住户互相不熟悉,很少来往。按照电梯设置和使用,以及和固体垃圾相关的昆虫老鼠活动等情况,仅因亲密接触,或因蟑螂老鼠活动形式传播,难以解释爆发过程的强度和时空分布【2】。此外,淘大花园非典病人66%有腹泻(最多每天超过6次)【3】,不仅指向E座的“零号”病人,也说明污水管道已经被严重污染。3月21日因为进水管维修,8号单元晚间开始从上到下停止供水达16小时。相关污水管道因此可能发生含病毒粪水的“气溶胶化”,成为强大污染源。 香港政府卫生署进行了现场调查和实验,包括光井内细小油滴释放和六氟化硫实验(研究大气扩散轨迹),和单元内卫生间排气扇抽风等。还发现E座4层污水管通风系统破裂,有污水外泄。虽然未认为和疫情爆发直接相关,但显示污水管道内有通风过程,可能对粪水气溶胶化有利,特别是污水管道的中上段。当时结论是【4】:
世卫组织调查组随后支持了上述结论。 2 介绍网红“传播途径图”中存在的问题: 下面这张“传播途径图”【1】有4个缺点或错误:卫生间画得过于宽敞,地台排水位置不清楚,“光井(Lightwell)”画得太弱,以及7号和8号单元标注被对调。 实际卫生间很小,只有3.5平方米。地台水漏设计不良:位于窗户下面的侧墙墙根,不是在地面,更没有盖子。住户不大可能冲水洗涤,基本用拖把,因此U形管内是长期干燥的。如图: 淘大花园是个密集型高楼住宅区,楼房设计有缺陷。“光井”宽才1.5米,深却5米,高则近100米(第4层到第36层,住户33层)。这样的光井气势没有画出来: 原图来自网络,我做了修改 看看淘大花园高楼的气势: 3 疫情空间分布 原图来自Yu等人的文章【5】。作者应用计算流体力学软件计算疫情爆发时,带病毒气溶胶的垂直和水平扩散状况。我加上了E座7和8单元的剖面图,和零号病人位置(红点),可见厕所和狭窄的光井剖面。图中楼侧数字是发病病人所在户数(去除家庭内部传染情况)。图中E座附近楼宇受感染情况可见和东北风下大气扩散的可能影响相符。 4 香港天文台总结疫情爆发期间气象要素【6】 当时气温在20度上下,湿度在75%~85%左右,适合病毒存活。风向则持续多日以东北风为主,如下图,支持上面所属大气扩散的可能分布。 由此可见,满足了气溶胶传播病毒的各种条件。 5 仍然有疑点 上面关于污水管道内含病毒粪水的“气溶胶化”并没有直接证据或实验验证。 特别是,21日E座停止供水是导致污水管道内含病毒液体气溶胶化的关键因素。然而,停水的是8号单元,零号病人留宿的是7号单元。这两个单元的污水管道是垂直排列,互不相干的。因此,如果发生气溶胶化过程,和零号病人没有直接关系。只能假设:零号病人留宿期间,曾通过密切接触的形式把病毒感染给了8号单元的住户(如电梯间)。被感染的病人也发生了多次腹泻,污染了8号单元卫生间和污水管道。 6 结论
参考资料
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