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气溶胶,病菌与口罩
2020-02-17
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新冠病毒疫情让“气溶胶”这一名词进入了大众视野,病毒可能通过气溶胶传播,这就意味着单纯的防飞沫已然不够,大飞沫会分散成无数的小液滴,悬浮在空气中,形成看不见的气溶胶。虽然并无明显证据表明存在此种传播途径,但着实让广大群众捏了一把冷汗。

 

气溶胶传播不等同于空气传播,这些微粒并不是真的气体分子,而是得益于较小的粒径及重量,在气体分子的碰撞作用下,能长时间漂浮在空气环境中。常见的云、雾,烟尘,都属于气溶胶,而植物的繁衍也离不开其种子的气溶胶传播。所以,气溶胶是自然循环的重要组成部分,与我们人类的生产生活密不可分。

 

气溶胶的丁达尔效应

 

 

其实我们对气溶胶这一名词并不陌生,有害气溶胶已经让我们饱受其苦,多年来盘旋在各大城市上空的“雾霾”,就是一种典型的气溶胶。PM2.5 意味着 2.5 微米以下的细小颗粒物质,我们肉眼的极限分辨率大概在 0.1mm,相当于 100 微米,而我们的鼻腔黏膜是无法阻拦这样的小颗粒的,所以,面对这样“看不见的杀手”,我们唯一的办法就是戴上口罩,防止吸入。

 

另外,我们放的屁也属于一种气溶胶,肠道中产生的臭气和部分细菌尸体构成了“屁溶胶”。

 

悄悄放屁也是会制造气溶胶污染的哦

 

前段时间,美国伊利诺伊州一名青年起诉美国一知名电子烟制造商,原因是他被查出肺损伤,且损伤不可逆,随后如日中天的电子烟瞬间成为众矢之的,大量研究也表明电子烟会产生有毒气溶胶,可能导致吸烟者中毒。

 

盛极一时的电子烟可能会产生大量有毒气溶胶

 

其实,这些气溶胶如果老老实实的在空气中静止,我们只要远离病原体出现的区域就好,但可怕就可怕在这些气溶胶并不安分,在气体分子的碰撞下,会不停的做无规则的布朗运动。

 

无规则的布朗运动使气溶胶无处不在

 

这种漫无目的的随机运动使得气溶胶,四处扩散,无处不在。气溶胶颗粒会经过碰撞、凝并与沉降的过程,在最后沉降之前,部分颗粒会因为扩散运动沉积在物体的表面,所以这也是为什么我们常说“开窗通风”,就是通过新风介入,一方面稀释有害气溶胶浓度,另一方面通过布朗运动让气溶胶扩散到更远的区域。气溶胶运动的距离越远,不断有颗粒因为扩散沉积,其浓度因此下降,我们感染的风险也越低。只要我们隔离在家,同时对地面消毒,那这些沉降但并未死亡的病菌也就不构成威胁了。

 

气溶胶颗粒的扩散沉降

 

科技的进步帮助我们认知这些“微观杀手”的存在,而在这之前,面对病菌,人类近乎裸奔。“病从口入”,似乎我国人民从很早以前就认识到,病原体来自外界,需要注意饮食卫生,但在中世纪的欧洲,只有巫师萨满会带上鸟嘴面具,面对病菌,民众只能各凭本事,听天由命。

 

鸟嘴医生形式大于作用的面具

 

直到 19 世纪末,一位德国病理学家莱德奇发现口罩对于防护的作用,医疗界才开始普及口罩,而 1918 年的西班牙大流感则让口罩正式走向大众,成为重要的防疫手段。而随着病理学的发展,人类终于具备了和病菌掰手腕的能力。

 

改变世界的西班牙大流感

 

 

口罩的推广与应用大大降低了病原体的传播几率,通过纤维材料的过滤作用,病原体被有效拦截阻挡。而随着技术的进步,口罩不仅功能更加强大,在舒适美观层面也得到了提升。从简单的拦截,到静电吸附和扩散沉积,过滤技术得到了全方位的发展。

 

过滤不仅仅是挡住颗粒,而是多种机制的协同防护作用

 

通过过滤技术,我们能将这些有害气溶胶有效隔绝。在口罩的研制过程中,必不可少的一项测试就是利用人工产生气溶胶进行过滤效果测试。气溶胶发生器根据需求可产生油烟、液滴、金属颗粒等气溶胶颗粒,利用这种设备可为过滤性能检测提供不同种类与浓度粒径气溶胶。

 

金属气溶胶发生器与滤材过滤气溶胶颗粒的扫描电镜图像

 

过滤技术的发展不仅体现在口罩,更是生产生活的全方面的进步。1976 年,美国费城的退伍军人集会后,爆发了军团菌引起的疾病,会引起感染者的严重肺炎,死亡率远高于新冠病毒。这种疾病常发生在聚集场所或密闭空间,病菌会潜藏在如循环水系统等阴凉湿润的地方,当空调启动时,就与气流混合形成气溶胶进入室内,感染人群。

 

病毒气溶胶感染人体

 

 

这也是为什么,循环水系统一定要定期做消毒处理,同时也要更换清洗空调的滤网。雾霾以及室内 VOC 残留问题出现早已让大家明白空气净化的重要性。

 

《枪炮、病菌与钢铁》一书深刻地指出了人类的历史发展与环境的影响密不可分,各种偶然与必然事件造就了人类的文明,而在人类对世界的认知越来越深刻的今天,我们更有责任与义务利用好我们的知识与经验,去避免用偶然换来发展,因为偶然的背后隐藏的是无数辛酸与血的教训。

 

气溶胶是自然循环的纽带,在连接文明与自然的过程中,有利有弊,而我们要做的,就是正确认识,有效防护。

 

美剧《血疫》结尾有一段发人深省的话,病毒的侵袭与传播总是在我们人与人展现爱与善良的时刻,它利用我们的信任与感情,悄然而入,影响我们的健康,破坏了人与人间的纽带。

 

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