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接下来COVID-19往何处发展？

April 2nd, 2020 11:42

by Raefer Wallis 潘朝阳
 
为何有些城市受新型冠状病毒 (COVID-19) 的冲击要更大？

有许多因素影响着全球各个城市的新型冠状病毒患病水平，但是当我们绘制病毒传播地图时发现温度和湿度在其中发挥着重要作用，值得深入研究。

自1960年以来，温度和湿度对病毒存活率的影响是众所周知的[1, 2, 3]。简言之，病毒更喜欢寒冷和干燥的空气环境[4, 5]。研究表明，与其它病毒一样，COVID-19的最佳“存活”温度可能在 5-11℃、含湿量 5g/kg  的空气环境[6, 7, 8, 9,10,11]。

在建筑领域，经过数年的累积，有关该方面的研究为RESET标准的指定提供了支撑，并巩固了连续监测温度和湿度的意义。人类健康与颗粒物、化学释放物 (VOCs) 和CO2 的关系已经得到充分证明，但温度和湿度往往在边缘徘徊，因为它们往往被认为跟人类舒适度有关。

为了说明人类健康和温度、湿度的关键关系，请看下图：该图记录了2月份受COVID-19影响最严重的区域。这些区域都坐落在相同的温度范围并具有相似的湿度曲线。当时这些地方都是寒冷干燥的。


2018年11月至2019年3月全球温度地图，单位为摄氏度。黑色圆圈代表出现显著社区传播的地区 (截止2020年3月10日大于10例死亡病例)。原图来自美国缅因大学气候变化研究所的气候再分析器 (https://ClimateReanalyzer.org)。该图改编自 “温度、湿度和纬度分析以预测COVID-19的潜在扩散和季节性”[6]。
 


对此，我们特别需要引起注意的是，室外条件对室内的病毒传播有着巨大的影响，而室内往往是人与人接触较多的地方。


但接触传播可能只是造成病毒大量传播的因素之一，环境因素起到了催化作用。如果仅靠接触便可促成病毒大量传播的话，那么也就不存在流感的季节性了，我们全年的感染水平将没有波动——毕竟，不论春夏秋冬，我们大多数人还是需要在办公室共处大量的时间。

寒冷季节的区别在于我们为建筑供暖，这样一来，建筑室内的空气变得更干燥。随着空气变得越来越干燥，病毒存活的时间变长，传播速度也上升。当然，温度对病毒的反作用可能会在一定程度上缓解这种情况[12,13]。

但是，有一个关键点：上述供暖的室内条件在各种寒冷气候中都存在，因此从理论上讲，在11℃ 温度线以北的每个区域都应该受到同等影响。但是，实际情况并非如此，受疫情影响最严重的地区似乎仅位于 5-11℃ 的狭窄温度 (和含湿量 5g/kg) 区域。二月份包括湖北武汉、伊朗、意大利北部、西班牙和美国西雅图地区。

这意味着什么？说明大多数的病毒传播是在室外进行的，还是说明我们正在做一些事情 (比如通风) 让室内达到与室外相同的条件 (从而导致病毒在室内传播)？答案很可能是后者。

我们知道COVID-19在大气中不能很好地存活，在紫外线暴露下 (UV照射) 可被立即杀死[14,15]。这意味着病毒不太可能在室外空气中自由漂浮。我们也知道病毒传播主要通过人与人或者人与表面之间的接触[16, 17, 18, 19]。如上所述，我们正在采取一些措施将室外条件引入到室内，从而加剧了直接接触的影响，并很有可能还会促进空气传播。当然，这一话题需要更多研究。


就目前而言，这张地图给我们提供的最重要的见解是COVID-19下一步将何去何从。当我们进入春季时，答案似乎显而易见：北面 (南北半球均如此)。


这些地图的首次制作时间是2月下旬3月初，根据温度和湿度预测的未来数周的受灾区是纽约、温哥华、伦敦、曼彻斯特、柏林、布拉格、汉堡、华沙、格拉斯科、基辅、圣路易斯和北京。


同时，像曼谷这样根据预测本因疫情受重创的城市，却未发生。在平均温度28°C、含湿量 16.5 g/kg 的曼谷，病毒似乎无法强势存活。


考虑到当前可用于治疗COVID-19的资源全球短缺，因此这些趋势是必要的。温度和湿度的数据可能比其他数据更能为我们提供应该将工作精力集中在何处的建议。

但是，在位于加拿大、美国北部、英国、北欧和中亚的人们开始恐慌之前，有几点重要说明：

 

  • 根据受影响最显著地区的温度和湿度模式，理论认为该病毒似乎需要大约1个月的稳定期才能传播。
  • 因此，似乎最具风险的地区是那些在春季病毒传播缓慢的区域。
  • 尽管多数人更容易将温度和病毒的关系联系起来，但湿度在病毒存活条件中也起着同样甚至更重要的作用。但是我们需要将关注点从相对湿度转移到含湿量（以下会做更多解释）。
  • 随着季节的变化，城市和地区最好研究其历史温度和含湿量记录。
  • 不要忽视南半球：从6月至9月，新西兰、澳大利亚、南非、阿根廷和智利均有可能处于危险中。

 

在过去几周，随着全球办公楼和零售中心的空置，房地产行业一直处于恐慌和震惊之中。而建筑被视为问题的关键。


同时，建筑行业一直在努力了解建筑物是否可以成为解决方案的一部分。答案是肯定的。您可能会猜到，解决方案归结为对温度、湿度、过滤和灭菌的适当管理。这并非是高深莫测的事情，但确实需要正确处理。我们将在下一篇文章中分享更多。

 

另外，如果您有兴趣了解更多有关建筑业主如何在其针对COVID-19危机和振兴策略中利用RESET​，以及我们如何为您提供帮助的信息，请随时联系我们。​


补充说明：含水量 vs. 相对湿度，什么区别？
想象一下，在一个充满空气的房间中。在低温下，空气很难保持大量水分。我们假设要让房间开始下雨前，房间中的空气在5°C温度下最多只能保持5g水。现在假设房间的空气中含有4g的水，那么房间的相对湿度是4g/5g=80%（非常潮湿）。

再想象一下，将同一个房间加热到30°C。在该温度下，空气最多可容纳20g水。现在假设房间的空气中的水与之前一样 (4g)，那么相对湿度是 4g/20g=20%（非常干燥）。

可见，两者的含水量是相同的。含水量表示的是空气中实际存在的水量。在上述两种情况下，含水量在相同空气量中均为4g。

因此出现了一种情况，城市如西雅图在2月份的平均相对湿度为82%，但平均含湿量仅为5 g/kg。这也是为什么“西雅图很阴冷，但是很干燥”的情况。


笔者按
我是一位有纯科学和应用科学 (pure & applied sciences) 学科背景但后来并未成为科学家的人，我对那些能够利用数据到相关研究并让研究通俗易懂的研究人员情有独钟，这些研究人员包括：Mohammad M. Sajadi MD、Parham Habibzadeh MD、Augustin Vintzileos PhD、Shervin Shokouhi MD、Fernando Miralles-Wilhelm PhD 以及 Anthony Amoroso MD，其原文可查看该链接。



参考文献

1) Schaffer FL, Soergel ME, Straube DC (1976) Survival of airborne influenza virus: effects of propagating host, relative humidity, and composition of spray fluids. Arch Virol 51: 263–273.
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2) Harper GJ (1961) Airborne micro-organisms: survival tests with four viruses. J Hyg (Lond) 59: 479–486.
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3) Hemmes JH, Winkler KC, Kool SM (1960) Virus survival as a seasonal factor in influenza and poliomyelitis. Nature 4748: 430–431.
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5) Steel J, Palese P, Lowen AC. Transmission of a 2009 pandemic influenza virus shows a sensitivity to temperature and humidity similar to that of an H3N2 seasonal strain. J Virol. 2011;85:1400–1402. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

6) Sajadi, Mohammad M. and Habibzadeh, Parham and Vintzileos, Augustin and Shokouhi, Shervin and Miralles-Wilhelm, Fernando and Amoroso, Anthony, Temperature, Humidity and Latitude Analysis to Predict Potential Spread and Seasonality for COVID-19 (March 5, 2020). Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3550308 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.3550308

7) Tamerius JD, Shaman J, Alonso WJ, Bloom-Feshbach K, Uejio CK, Comrie A, Viboud C. 2013. Environmental predictors of seasonal influenza epidemics across temperate and tropical climates. PLo

8) Shaman J, Pitzer VE, Viboud C, Grenfell BT, Lipsitch M. 2010. Absolute humidity and the seasonal onset of influenza in the continental United States. PLoS Biol. 8:e1000316. 
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9) Shoji M, Katayama K, Sano K. 2011. Absolute humidity as a deterministic factor affecting seasonal influenza epidemics in Japan. Toho

10) Lowen AC1, Steel J2. Roles of Humidity and Temperature in Shaping Influenza Seasonality, Department of Microbiology and Immunology, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgia, USA
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11) Anice C Lowen , Samira Mubareka, John Steel, Peter Palese. Influenza Virus Transmission Is Dependent on Relative Humidity and Temperature. Published: October 19, 2007
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13) Chan KH1, Peiris JS, Lam SY, Poon LL, Yuen KY, Seto WH. The Effects of Temperature and Relative Humidity on the Viability of the SARS Coronavirus.
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14) Duan SM1, Zhao XS, Wen RF, Huang JJ, Pi GH, Zhang SX, Han J, Bi SL, Ruan L, Dong XP; SARS Research Team. Stability of SARS coronavirus in human specimens and environment and its sensitivity to heating and UV irradiation.
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