編者按：
最近，全球科學(xué)家們呼吁承認(rèn)COVID-19的空氣傳播，世界衛(wèi)生組織（WHO）也相應(yīng)地對(duì)指南進(jìn)行了修改，指出不排除在擁擠和封閉環(huán)境下的空氣傳播可能，但是關(guān)于新冠病毒是如何排放到空氣中的直接證據(jù)非常稀少，也因此成為爭(zhēng)論的主要焦點(diǎn)。
針對(duì)這一系列問題，北京大學(xué)要茂盛教授團(tuán)隊(duì)與北京市朝陽(yáng)區(qū)疾病預(yù)防控制中心合作，采集并檢測(cè)到了早期新冠患者呼出氣中的新冠病毒，證實(shí)了人體呼吸本身就是非常重要的新冠病毒排放傳播的方式。同時(shí)也為通過利用呼出氣結(jié)合生物傳感開展現(xiàn)場(chǎng)無創(chuàng)快速新冠肺炎患者篩查包括處于潛伏期的和無癥狀感染者提供了新的技術(shù)思路。
研究成果以“Coronavirus Disease 2019 Patients in Earlier Stages Exhaled Millions of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Per Hour”為題在線發(fā)表（Corrected Proof）在美國(guó)傳染病學(xué)會(huì)的旗艦期刊Clinical Infectious Diseases雜志上。
最新進(jìn)展與突破
為進(jìn)一步探索并揭示新冠病毒的傳播方式，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院要茂盛教授團(tuán)隊(duì)與北京市朝陽(yáng)區(qū)疾病預(yù)防控制中心合作，招募了近60名新冠患者（境外輸送的和北京本土病例）、15名健康人群以及部分非新冠呼吸系統(tǒng)感染人群，通過利用北大團(tuán)隊(duì)以前發(fā)明的呼出氣采集方法（獲發(fā)明專利），收集了這些人群的呼出氣冷凝液（Exhaled Breath Condensate），并利用RT-PCR（核酸擴(kuò)增）方法展開進(jìn)一步研究。
要茂盛團(tuán)隊(duì)人員在采集新冠患者呼出氣冷凝液
研究發(fā)現(xiàn)早期新冠患者通過呼吸排放大量新冠病毒，每小時(shí)排放量高達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)。其中新冠患者呼出氣的新冠病毒陽(yáng)性率高達(dá)約27%（總樣本量n=52），而新冠患者的所處環(huán)境相關(guān)物表的陽(yáng)性率只有5.4%（總樣本量n=242）（每平方厘米檢出7-1700 個(gè)新冠病毒核酸）。此外，團(tuán)隊(duì)對(duì)醫(yī)療環(huán)境、隔離酒店環(huán)境空氣中的新冠病毒也做了檢測(cè)，在部分樣品如衛(wèi)生間空氣也發(fā)現(xiàn)了新冠病毒，濃度高達(dá)6000個(gè)病毒核酸每立方米，但由于醫(yī)院通風(fēng)等措施，空氣中新冠病毒濃度偏低，低于RT-PCR檢測(cè)限。
要茂盛團(tuán)隊(duì)人員在采集監(jiān)測(cè)隔離酒店走廊的空氣中新冠病毒
采集空氣視頻
有效控制新冠疫情需要阻斷其主要傳播途徑。目前世衛(wèi)組織將大的呼吸液滴和直接接觸傳播作為新冠疫情的主要傳播途徑。相比之下，團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)新冠患者經(jīng)常使用的手機(jī)表面（總樣本量n = 22）和各種手柄（總樣本量n = 35）的表面新冠病毒的檢出率較低（分別為9.0%和0%）。
“不少研究通過流行病調(diào)查和回顧手段，間接證實(shí)新冠肺炎在半封閉環(huán)境中真實(shí)存在。例如，在華盛頓州的一個(gè)唱詩(shī)班，中國(guó)廣州的一家餐館，還有近日的美國(guó)白宮玫瑰花園舉行的大法官提名儀式發(fā)生了群體感染事件。雖然我們沒有研究新冠病毒傳染性和傳播概率以及患者其它病毒釋放活動(dòng)，如說話和唱歌，但我們的研究表明呼吸在新冠病毒向空氣中的排放中起著重要作用，這可能對(duì)觀察到的發(fā)生氣溶膠傳播的集群感染和持續(xù)的大流行起到了很大的作用。因此，加強(qiáng)通風(fēng)和使用面罩等措施對(duì)于將空氣中新冠病毒感染的風(fēng)險(xiǎn)降至最低至關(guān)重要。”—— 要茂盛
要茂盛教授團(tuán)隊(duì)過去利用同樣的方法，采集并檢測(cè)到了流感患者呼出氣中的流感病毒（Nano Lett. 2012, 12, 7, 3722–3730），而最近的這項(xiàng)研究首次證實(shí)人體呼吸本身就是非常重要的新冠病毒排放傳播的方式，呼出氣中大部分顆粒都小于PM2.5（粒徑小于2.5微米的顆粒）（Aerosol Air Qual Res. 2017; 17: 198-208），從而進(jìn)一步揭示氣溶膠傳播擴(kuò)散新冠病毒的事實(shí)，為未來更好阻斷空氣傳播、防控新冠病毒感染提供了重要的科學(xué)依據(jù)。
該研究同時(shí)也為通過利用呼出氣結(jié)合生物傳感開展現(xiàn)場(chǎng)無創(chuàng)快速新冠肺炎患者篩查包括處于潛伏期的和無癥狀感染者提供了新的技術(shù)思路。研究成果以“Coronavirus Disease 2019 Patients in Earlier Stages Exhaled Millions of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Per Hour”為題在線發(fā)表（Corrected Proof）在美國(guó)傳染病學(xué)會(huì)的旗艦期刊Clinical Infectious Diseases雜志上。（在傳染病領(lǐng)域所有期刊中，Clinical Infectious Diseases雜志一直處于最有影響力的前三名）。北京市朝陽(yáng)區(qū)疾病預(yù)防控制中心的馬建新副主任醫(yī)師是論文的第一作者，要茂盛為唯一通訊作者。合作作者還包括北京朝陽(yáng)疾控制中心齊嘯等，北京大學(xué)研究生陳灝軒、李心月、張璐，以及地壇醫(yī)院、加州理工、圣路易斯華盛頓大學(xué)、辛辛那提大學(xué)、昆士蘭理工大學(xué)的科研人員。該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金新冠專項(xiàng)項(xiàng)目（基金號(hào)22040101）以及國(guó)家自然科學(xué)基金委國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（基金號(hào)21725701）的資助。
早期抗擊新冠疫情之路
2020年1月21日，為了幫助大眾對(duì)新型冠狀病毒有一個(gè)更好的認(rèn)識(shí)，減少恐慌、降低疫情傳播蔓延風(fēng)險(xiǎn)，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院生物氣溶膠實(shí)驗(yàn)室要茂盛教授團(tuán)隊(duì)發(fā)布了對(duì)新型冠狀病毒（COVID-19）的形勢(shì)分析報(bào)告（簡(jiǎn)要介紹了冠狀病毒、歷史上類似的冠狀病毒爆發(fā)事件、武漢新病毒疫情及主要進(jìn)展，以及新冠狀病毒的檢測(cè)和防護(hù)等方面），短時(shí)間內(nèi)被閱讀9萬(wàn)。
依據(jù)新型冠狀病毒不耐高溫，56℃死亡的特性，要茂盛教授團(tuán)隊(duì)闡述了一種可以采用微波滅活技術(shù)來有效殺死COVID-19病毒的方法，利用微波加熱使口罩上的病毒失活，從而可以在口罩嚴(yán)重短缺時(shí)再生口罩（對(duì)沒有金屬絲的或摘掉金屬絲后）。
為了探索外界環(huán)境對(duì)COVID-19傳播的影響，要茂盛教授團(tuán)隊(duì)發(fā)布題為“海拔高度與環(huán)境因素對(duì)新冠病毒疫情的影響”的報(bào)告，分析了濕度、溫度、臭氧等對(duì)新冠病毒活性與新冠肺炎傳播的影響。
2020年1月27日，要茂盛組織召開了新冠病毒疫情網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，要茂盛教授提到地面揚(yáng)塵氣溶膠可能是病毒暴露的另一途徑。面對(duì)之后《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者關(guān)于“氣溶膠能否傳播新冠病毒”的采訪，要茂盛教授回應(yīng)：“如果沒有足夠的通風(fēng)，例如在狹窄的空間，例如汽車或辦公室內(nèi)部，也應(yīng)該考慮氣溶膠的傳播。”
COVID-19科普與抗疫
受到媒體、學(xué)者聯(lián)合會(huì)的邀請(qǐng)，要茂盛教授就COVID-19在空氣中傳播擴(kuò)散的科學(xué)依據(jù)及如何科學(xué)防護(hù)進(jìn)行了較為全面的宣傳科普，對(duì)幫助公眾提高COVID-19的認(rèn)識(shí)和防控意識(shí)起到重要作用。
疫情初期，許多公眾缺乏防疫意識(shí)。要茂盛教授接受新華社、《中國(guó)科學(xué)報(bào)》等采訪時(shí)，便針對(duì)氣溶膠傳播新冠病毒的條件和影響因素做了較為全面科普，提供了相關(guān)指導(dǎo)與建議，為科學(xué)防疫做出了積極貢獻(xiàn)。
為了更好地了解疫情動(dòng)態(tài)及發(fā)展，要茂盛自建數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外疫情動(dòng)態(tài)，特別是武漢的疫情發(fā)展趨勢(shì)，模型預(yù)測(cè)與個(gè)別國(guó)家和地區(qū)的實(shí)際疫情非常吻合。與此同時(shí)，要茂盛教授團(tuán)隊(duì)利用他們的專業(yè)性，優(yōu)化升級(jí)了采樣機(jī)器人等病毒檢測(cè)設(shè)備，并為武漢、北京進(jìn)行空氣中的病毒檢測(cè)，為抗擊疫情提供了實(shí)質(zhì)性的幫助。
早期中國(guó)新冠肺炎疫情的預(yù)測(cè)
為幫助快速檢測(cè)空氣中的新冠病毒，要茂盛教授團(tuán)隊(duì)受中國(guó)工程院、國(guó)家自然基金委的資助，對(duì)現(xiàn)有國(guó)家發(fā)明專利（ZL 2016 1 0857255.9）進(jìn)行改造升級(jí)，集成實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的大流量空氣采樣與機(jī)器人、核酸擴(kuò)增與現(xiàn)有恒溫?cái)U(kuò)增等技術(shù)，創(chuàng)建了現(xiàn)場(chǎng)空氣中新冠病毒快速檢測(cè)系統(tǒng)Air-Cov-Watch（ACW）。通過利用機(jī)器人采樣，可以針對(duì)醫(yī)療環(huán)境以及公共場(chǎng)所進(jìn)行程序化掃描式地采集氣溶膠樣品，無需人員進(jìn)入即可獲取在任何區(qū)域的氣溶膠樣品，然后指令機(jī)器人將樣品送到指定地點(diǎn)，工作人員可以對(duì)氣溶膠樣品中新冠病毒展開現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。
疫情初期，要茂盛團(tuán)隊(duì)聯(lián)合江蘇疾控與北京朝陽(yáng)疾控同時(shí)啟動(dòng)了環(huán)境空氣、新冠患者呼出氣以及環(huán)境物體表面新冠病毒的監(jiān)測(cè)。通過利用創(chuàng)建機(jī)器人采樣采集空氣中的新冠病毒，利用自主研發(fā)的呼出氣冷凝液采集裝置采集呼出氣中的新冠病毒。
今年4月7日，要茂盛受International Society of Indoor AirQuality and Climate的邀請(qǐng)向來自全世界200多位專家以“Aerosol and Breath Transmission ofSARS-CoV-2 Virus”為題，分享了抗擊新冠疫情的最新進(jìn)展。作為“迎接世界衛(wèi)生組織考察專家組”的病毒學(xué)專業(yè)組的專家之一，要茂盛對(duì)北京新發(fā)地疫情的可能存在的氣溶膠傳播情形做了分析與指導(dǎo)。
要茂盛簡(jiǎn)介
要茂盛，北京大學(xué)長(zhǎng)聘教授、博士生導(dǎo)師，2017年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金資助，北京大學(xué)生物氣溶膠實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，主要從事生物氣溶膠與空氣污染健康研究。1998年本科畢業(yè)于中南大學(xué)礦物加工系，1999 -2007年留學(xué)美國(guó)，先后獲美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)環(huán)境工程碩士、Rutgers大學(xué)環(huán)境科學(xué)博士，2006-2007于耶魯大學(xué)化工與環(huán)境工程從事博士后研究，2007年入選北京大學(xué)“百人計(jì)劃”。
主持10多項(xiàng)國(guó)家自然基金項(xiàng)目，創(chuàng)建了空氣生物安全防御系統(tǒng)BioSTAND，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。相關(guān)成果在武漢、北京新冠疫情監(jiān)測(cè)得到大量應(yīng)用。研究成果以第一/通訊作者身份在Nano Letters、Angew Chem Intl Ed、Clinical Infectious Diseases、ES&T等SCI刊物發(fā)表75篇文章，研究成果獲ES&T刊物2018年度最佳論文獎(jiǎng)，多次被美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)CE&N等媒體選為研究亮點(diǎn)或?qū)W術(shù)新聞宣傳報(bào)道。
曾獲美國(guó)氣溶膠協(xié)會(huì)Kenneth T. Whitby、歐洲Marian Smoluchowski、亞洲AYASA青年氣溶膠科學(xué)家杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。于2016年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)（“生物氣溶膠實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)危害預(yù)測(cè)與控制技術(shù)”）與第44屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展特別金獎(jiǎng)（“GREATpa”技術(shù)）。作為執(zhí)行主席之一，組織召開首屆生物氣溶膠香山科學(xué)會(huì)議（2017年）以及耐藥基因香山科學(xué)會(huì)議（2019年）。指導(dǎo)的博士生論文獲美國(guó)氣溶膠協(xié)會(huì)（AAAR）Sheldon K. Friedlander杰出博士論文獎(jiǎng)。目前擔(dān)任中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)室內(nèi)與環(huán)境健康分會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)。
（來源：北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 科學(xué)研究部 圖片/視頻：受訪者提供 編輯：張子璇 方希 黃朝暉 莫?dú)J然 金梓萌 排版：趙雅楠)
責(zé)任編輯：楊海濤
