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又说新冠病毒气溶胶传播:2003年香港淘大花园爆发非典疫情 精选

已有 4887 次阅读 2020-4-7 11:54 |个人分类:新冠病毒|系统分类:观点评述|关键词:学者| 新冠病毒, 气溶胶传播, 香港, 淘大花园, 非典

又说新冠病毒气溶胶传播:2003年香港淘大花园爆发非典疫情

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:

l  2003年香港淘大花园非典疫情集中爆发,唯一合理的解释看来是发生了气溶胶传播病毒过程。

l  因此要点是当时高强度带毒气溶胶的形成以及特殊的输送扩散条件,导致疫情爆发。

l  但仍有疑点。

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24~274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(腹泻不是非典的主要病症),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(研究烟囱效应,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】

l  疫情爆发时,绝大部分单元卫生间地面水漏连接的U形管都长期干燥,没有起到封闭污水系统的功能。当住户开启排风扇又关闭卫生间门时,产生的负压就使得在污水系统中的颗粒物被吸入,造成卫生间污染。

l  因为供水系统损坏,E座所有各层8单元在3月21日曾整晚停止供水。很大可能减少了污水系统中的流动,并增强了其中颗粒物的产生和运动。同时用桶冲水则会增加卫生间污水滴的产生。

l  排气扇可以把卫生间中存在和产生的带病毒水滴和颗粒物输送到窗外光井。随光井中自然气流,可以传送到上面进入更高层次的各个单元窗内,污染该单元。

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: 

l  关于2003年香港淘大花园发生非典疫情爆发事件,虽然有疑点,发生含病毒气溶胶传播过程仍然是最合理的解释;

l  许多巧合,促成了气溶胶传播的发生:非典病人留宿并有腹泻、高楼并有窄而深的光井、餐厅和卫生间窗户及排放扇朝向光井、卫生间地台水漏弯头长期干燥、污水管道高长并通风抽气、停止供水16小时、气温湿度适合病毒存活、风向偏东北、高楼楼距偏小。

l  对于现今的新冠病毒疫情,建议香港重视淘大花园的经验教训。

l  对于我国其他地方,几乎不可能发生类似的多种因素“巧合”事件。气溶胶传播新冠病毒的机会微小。 

参考资料 

1.      张艳梅,2020,气溶胶传播冠状病毒,复工的你如何自保?科学网博文,http://blog.sciencenet.cn/blog-3420875-1217782.html 

2.      Stephen K C Ng 2003, Possible role of an animal vector in the SARS outbreak at Amoy Gardens, THE LANCET,  Vol 362, 570-572

3.     Abdullah, Abu S.M. et al., 2003, Lessons from the Severe Acute Respiratory Syndrome Outbreak in Hong Kong, Emerging Infectious Diseases, Vol. 9, No. 9, 1042-1045

4.     Department of Health, Hong Kong Government. 2003, Outbreak of Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) at Amoy Gardens, Kowloon Bay, Hong Kong. Main Findings of the Investigation.

5.     Yu,ITS,et al.,2004,Evidence of Airborne Transmission of the Severe Acute Respiratory Syndrome VirusNew England Journal of Medicine, v. 350 n. 17, p. 1731-1739

6.     W L Chang, K H Yeung, Y K Leung, 2005: Climate, Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) and Avian FluHong Kong Observatory Report, Reprint 611






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