一项新的研究表明，室内空气中的气溶胶酸度会有所不同。这种酸度决定了病毒在空气中保持传染性的时间，这对病毒传播和遏制病毒的策略具有深远的影响。

SARS-CoV-2、流感病毒等病毒基本上是通过搭便车在人与人之间传播的。这些是细分散的颗粒，含有悬浮在空气中的液体，感染者在咳嗽、打喷嚏或只是呼气时会排出，并且可以被其他人吸入。

这就是为什么人们通常认为有效通风和过滤室内空气很重要的原因：降低家庭、办公室和公共交通车辆中的气溶胶颗粒浓度可以降低感染风险。

悬浮颗粒如何变酸?

目前尚不清楚气溶胶中的病毒具有传染性多长时间。一些研究表明，空气的湿度和温度可能在病毒的持久性中起作用。到目前为止，一个被低估的因素是呼出的气溶胶的化学成分，特别是它的酸度及其与室内空气的相互作用。

许多病毒，如甲型流感病毒，对酸敏感;呼出的气溶胶颗粒可以从室内空气中吸收挥发性酸和其他空气中的物质，其中包括乙酸、硝酸或氨，这反过来又会影响颗粒的酸度 (pH) 水平。

尚未对呼出后气溶胶酸化对其携带的病毒载量的影响进行研究。现在，来自苏黎世联邦理工学院，EPFL和苏黎世大学的一组研究人员已经对此进行了调查。

在一项新的研究中，他们首次展示了在不同环境条件下呼气后几秒钟和几小时内气溶胶颗粒的pH值如何变化。此外，他们展示了这如何影响颗粒中所含的病毒。这项研究刚刚发表在《环境科学与技术》杂志上。

呼出的小气溶胶颗粒迅速变酸

根据研究人员的说法，呼出的气溶胶酸化得非常快，比一些人预期的要快。它们的速度取决于环境空气中酸分子的浓度和气溶胶颗粒的大小。

研究小组检查了鼻粘液和专门为该研究合成的肺液的微小液滴 - 几微米宽。在典型的室内空气中，这些液滴只需要大约100秒就达到了4的pH值，这大致相当于橙汁的酸度。

pH值是酸度的量度：中性溶液的pH值为7;酸性溶液的pH值小于7;基本解大于7。

研究人员认为，气溶胶的酸化主要是由于从外部空气进入的硝酸。它通过打开的窗户或当通风系统从外部吸入空气时进入室内空间。

硝酸是由氮氧化物(NOx)的化学转化形成的，氮氧化物主要作为燃烧过程的产物与柴油发动机和家用炉的废气一起释放到环境中。因此，在城市和大都市地区有氮氧化物和硝酸的永久供应。

硝酸会迅速粘附在表面、家具、衣服和皮肤上，但也会被呼出的微小气溶胶颗粒吸收。这增加了它们的酸度并降低了它们的pH值。

气溶胶pH值是病毒灭活的关键

研究小组进一步表明，酸性环境可以对被困在呼出的粘液颗粒中的病毒失活的速度产生决定性影响。发现这两种病毒具有不同的酸敏感性：SARS-CoV-2非常耐酸，起初专家们不相信他们的测量结果。需要低于 2 的 pH 值，即非常酸性的条件，例如未稀释的柠檬汁中的条件，才能灭活。在典型的室内空气中无法达到这样的条件。

另一方面，甲型流感病毒在pH 4的酸性条件下仅一分钟后就失活。在典型的室内环境中，新鲜呼出的粘液颗粒在不到两分钟的时间内达到这个水平。

将酸化气溶胶所需的时间与在pH 4或更低时灭活流感病毒所需的时间相加，很快就会清楚99%的甲型流感病毒将在大约三分钟后在气溶胶中失活。这么短的时间跨度让研究人员感到惊讶。

SARS-CoV-2是一个不同的故事：由于在典型的室内空间中，气溶胶pH值几乎不会低于3.5，因此99%的需要几天时间才能灭活。

研究表明，在通风良好的房间中，气溶胶中甲型流感病毒的灭活效果有效，SARS-CoV-2的威胁也可以减少(见图)。然而，在通风不良的房间中，气溶胶含有活性病毒的风险比新鲜空气供应充足的房间高100倍。

这导致研究人员建议室内房间经常通风良好，以便将含有病毒的室内空气和基本物质(例如来自人员和室内活动排放的氨)带到室外，而外部空气的酸性成分可以足够数量地进入房间。

过滤去除空气中的酸

即使是带有空气过滤器的普通空调系统也可以减少挥发性酸。“在带有活性炭过滤器的博物馆、图书馆或医院中，酸去除可能更为明显。在这样的公共建筑中，与提供未经过滤的外部空气的建筑物相比，流感传播的相对风险可能会显着增加，“该团队在文章中写道。

作为回应，研究小组可以想象在过滤空气中加入少量挥发性酸，如硝酸，并去除氨等基本物质，试图加速气溶胶的酸化。

根据这项研究，硝酸浓度在 50 ppb(十亿分之一的空气，是工作场所 1 小时法定限制的 40/8)左右，可以将 感染的风险降低一千倍(见图)。

通往更健康的室内气候的漫长道路

然而，研究人员也意识到，这样的措施将引起很大争议，因为目前尚不清楚这种水平的酸可能产生什么后果。博物馆或图书馆非常彻底地过滤空气，以防止损坏艺术品和书籍。

土木工程师也会不那么高兴，因为添加酸可能会损坏材料或导管。因此，参与这项研究的研究人员一致认为，需要进行长期研究来评估对人和结构的风险。

因此，使用挥发性酸来有效地灭活气溶胶颗粒中的病毒可能不容易建立为病毒控制措施，而去除氨 - 一种容易由人排放的化合物和一种在提高pH值时稳定病毒的物质 - 应该没有争议。

成功的协作

本研究是苏黎世联邦理工学院，洛桑联邦理工学院和苏黎世大学研究人员跨学科合作的结果。经过多年的准备，这项工作于2019年作为流感项目开始。鉴于大流行，研究人员扩大了范围，包括新的。

苏黎世大学医学病毒学研究所的Silke Stertz领导的小组的研究人员与由Tamar Kohn领导的EPFL环境化学实验室的同事一起研究了这两种病毒对酸性环境的反应，Tamar Kohn也是SNSF Sinergia项目的总体负责人。

他们测试了甲型流感和在人工生成的肺液和鼻腔或肺粘液中对不同酸性条件的敏感性，科学家们之前从特殊生长的粘液培养物中收获了这些液体。

由Thomas Peter和Ulrich Krieger领导的苏黎世联邦理工学院大气化学小组的研究人员使用电动粒子陷阱研究了粘液气溶胶的行为。有了这个设备，研究人员可以“保持”单个悬浮颗粒数天或数周，并在不接触表面的情况下研究它们，例如观察湿度变化如何影响它们。

彼得小组还负责执行模型模拟。这种基于建模的方法可能被证明是整个研究的一个弱点;空气传播的病毒在酸性气溶胶中的真实行为还有待进一步的实验。

考虑到这些，由EPFL的Athanasios Nenes领导的研究人员最初提出酸度可能是病毒活动的重要调节剂，已经开发了实验技术和建模方法，使未来的实验能够在严格的生物安全条件下进行，并使用不同的室内空气成分。