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后大流行时期的生活108——湿度与感染风险

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
自今年6月初我国南方部分进入梅雨季节以来，频繁的降水将空气的相对湿度始终维持在一个比较高的水平，持续的高温也让人感到非常不舒服，而北方也会在一段时间之后迎来类似的气象状况，一般被称为“桑拿天”，这种天气意味着持续的高湿度。根据以往的研究我们知道湿度始终是影响呼吸道病毒传播的一个重要因素，2022年12月“全民感染”阶段南北的情况反差也被认为和冬季的湿度有关，所本期分享我们就来说一下相对湿度对感染风险的影响。

本期分享主要有以下内容：

  • 湿度对新冠病毒的影响

  • 湿度对飞沫滴液的影响

  • 湿度对气溶胶的影响

  • 湿度对免疫系统的影响

  • 湿度对感染风险的综合影响


湿度，表示空气干湿程度，即空气中所含水汽多少的物理量。 
相对湿度（Relative Humidity，RH），指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比。或湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比。也可表示为湿空气中水蒸气分压力与相同温度下水的饱和压力之比。

一、湿度对新冠病毒的影响

为了使病毒从一个宿主传播到另一个宿主，病毒颗粒必须在从传播宿主释放到被接收宿主吸收之间的时间内保持传染性。因此病毒的环境稳定性决定了表面（污染物）传播和空气进行中远距离传播的潜力。以往的经验证据表明，病毒的环境稳定性很大程度上除了温度外还取决于环境湿度，特别是对包膜病毒。研究人员通过培养皿中新冠病在不同湿度条件下的半衰期，来观察湿度对新冠病毒环境稳定性的影响。

从结果上来看，湿度的影响呈现U型依赖，即较低和较高的湿度都会延长新冠病毒的半衰期。



二、湿度对飞沫滴液的影响

飞沫对环境条件很敏感，包括温度、湿度和环境流动等。最常见的呼出滴液的直径约为50~100 微米。感染者呼出的飞沫含有病毒颗粒以及其他物质，例如水、脂质、蛋白质和盐。对于新冠感染者来说，这些飞沫滴液可能含有具有传染性的病毒，它们大部分会落在物体表面，其中的病毒会由于不同材质的物体表面而存活不同的时间；一些飞沫滴液也可能会成为气溶胶，并在空气中持续停留一段时间。

研究人员发现在相对湿度为100%的空气中，直径为100微米的较大滴液会落到距呼气源约1.5~1.8米的地面上，直径50微米的较小滴液则可以传播更远的距离，在同等湿度条件下可以传播到5米左右的距离上；而当相对湿度降低50%时，直径50微米的滴液传播距离没有超过3.5米。因为当空间中的相对湿度较高时，中等大小的飞沫滴液（30~50微米）会由于蒸发效应较差从而避免尺寸发生太大变化，从而可以保持足够的出发惯性，使得其可以喷射的更远。也就是说在相对湿度较低的情况下，飞沫的传播距离会缩短。
这项研究另一个有意思的结论则是：在没有其他气流扰动的情况下，随着相对湿度的提高，飞沫滴液在空气中自由落地的时间也会加上。就是说随着相对湿度的增加飞沫会在空中停留更长的时间。（实验中50μm的飞沫滴液，在高度为1.56米的情况下，其在不同湿度时停留时间范围在1.15s~43.5s之间）


三、湿度对气溶胶的影响

通过气溶胶传播的病毒传播会受到环境湿度的影响，因为这不仅会影响病毒的稳定性，还会随着水分蒸发而影响气溶胶颗粒的大小。反过来液滴大小又会影响颗粒的沉降速度，从而影响其在空气中驻留的时间，进而影响到被吸入呼吸道的概率。从结果上来说，相对湿度与气溶胶的影响基本也呈现一个倒U形，过高或过低都会增加新冠病毒的传染风险。
湿度除了影响含毒气溶胶的稳定性之外，还会影响到新冠病毒感染者的情况，日本的一项研究显示，与60%或更高的相对湿度水平相比，在相对湿度低于30%的情况下，感染者释放的气溶胶颗粒数量会增加一倍以上。

四、湿度对免疫系统的影响

相对湿度除了影响病毒本身之外，也会影响到机体的舒适程度和免疫力的表达。中国北方地区秋季之所以容易成为呼吸道疾病高发期，很大一部分原因就是因为湿度的影响。2019年美国的一份针对低湿度对小鼠免疫系统的研究很好的体现了相关影响，该研究总结出了相对较低的湿度以三种方式阻碍了动物对病毒的免疫反应：

  • 低湿度会降低纤毛（气道细胞中的毛发状结构）去除病毒颗粒和粘液的效果。

  • 低湿度还会降低了呼吸道细胞修复由肺部病毒引起的损伤的能力。

  • 病毒感染后，细胞会释放信号蛋白以警告邻近细胞。但低湿度环境中，这种先天免疫防御系统失效了。

但当湿度较高的情况下，机体也会感到不舒适。举例来说若空气湿度在80%以上时，机体的水分蒸发会变慢，从而导致散热不畅，体温调节功能受到影响，如果又恰逢高温，人很容易出现体温升高、血管舒张、脉搏加快甚至出现中暑的症状。所以很多相关研究都显示相对湿度在40%~60%时，人体的免疫系统的综合表现是最好的。


五、湿度对新冠病毒的综合影响
从前面的内容我们可以清楚，湿度对新冠病毒传播的影响是多方面的。在相对低湿度情况下下，失活、免疫和沉降的影响可能会相互叠加，从而增加传染风险；在相对高湿度情况下，失活减少可能会促进传播，但免疫系统的表达情况又会有所好转；同一湿度下对飞沫和气溶胶的影响也不尽相同。所以我们很难单独描述低湿度传染性低还是高湿度传染性高，只能综合考虑相关影响。相关研究显示北半球在55%的室内湿度时新冠病毒造成的死亡率最低，在30%以下时死亡率会明显上升，而赤道地区则相反，湿度达到80%以上时死亡率会开始提高。美国CDC建议室内相对湿度至少应为40%，这样可以显著降低病毒气溶胶的传染性。在室温下降低气溶胶传播的理想湿度似乎在40%~60%之间，如果相对湿度低于35%，含毒气溶胶在空中滞留的时间会明显变长。
总的来说，不管处于我国广袤疆域的什么位置以及何种季节，从降低感染风险的角度来说都建议将室内相对湿度控制在40~60%之间，毕竟过高的湿度也会影响室内空气净化设备pp滤网的使用寿命。北方地区可能会用到加湿器，南方地区则可能需要除湿器。（此处左边应由加湿器广告，右边应由除湿器广告）

关于加湿器，如果仅从防疫的角度出发，“过时”的超声波加湿器是比蒸发湿加湿器更好的选择。原理上超声波加湿器会把纯净的水打成大量、干净无病毒的大尺寸气溶胶。这些气溶胶会把空气中作为病毒载体的小号气溶胶吞噬，然后由于尺寸越大的气溶胶越容易沉降，所以通常情况下只要十几秒，由于重力原因水雾就可以夹裹着空气中的病毒一起沉降到地面或其他物体平面上，从而降低空气中较高处的病毒浓度，减少吸入的可能性，进而降低感染风险。沉降后的颗粒，由于与地面之间存在范德华力，所以并不会轻易飘起，只要没有大范围的风力扰动就不会飞起。不过请注意加湿器的应和空气净化设备保持一定的距离，以减少对pp材质滤网的影响。
以上就是本期分享的全部内容，有什么问题欢迎给我留言。

（文中所有图片均来自网络公开渠道）
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