武陵观察网 科技 《自然》连续两天头条关注流感,各国正立法改善室内空气质量

《自然》连续两天头条关注流感,各国正立法改善室内空气质量

·2023年7月,比利时一项新法律将生效,它要求公共场所必须达到目标空气质量,并实时显示二氧化碳浓度。这是一场与时间的赛跑,专家们也想知道在下一次空气传播传染病大爆发之前,各国将取得多大进展。

流感依然是各界热议的话题。3月8日和9日,《自然》(Nature)杂志连续两天发布头条文章,聚焦全球流感话题,讨论各国的应对措施及流感病毒的作用机制。

3月9日,《自然》探讨了流感病毒在进入人体呼吸道后,如何通过影响喉咙神经元来刺激大脑。3月8日,《自然》发文称,2023年7月,比利时一项新法律将生效,它要求公共场所必须达到目标空气质量值,并实时显示二氧化碳浓度。届时,比利时酒吧有可能变成最健康的室内喝酒场所之一。

据美国疾病控制和预防中心(CDC)数据,2022-2023年流感已经导致2600-4900万人感染、200-2400万人就诊、29-62万人住院,以及1.8-5.4万人死亡。

2022-2023年流感已经导致2600-4900万人感染。图片来源:美国疾病控制和预防中心官方网站

室内空气质量行动

据悉,比利时相关法律于2022年6月制定,《自然》称,这是各国在新冠大流行之后采取的一系列举措中最强硬的措施。根据相关规定,到2025年,比利时的健身房、餐厅和室内工作空间都必须显示认证系统给出的空气质量评级,如果未来发生呼吸道疾病大流行,该评级系统可以确定室内场地是否需要关闭。

还有很多国家正在展开行动。2022年5月,美国政府发起了“建筑物清洁空气挑战”,以刺激建筑业主和运营商改善通风情况,提升室内空气质量。2022年10月,美国加利福尼亚州通过了一项法律,要求所有学校提供清洁的室内空气。12月,白宫宣布供1500座联邦建筑满足最低空气安全要求。同时美国暖通工程师协会(ASHRAE)宣布,将在2023年6月前考虑制定空气质量相关的传染病感染风险标准。

2022年6月,英国国家工程政策中心(NEPC)发布了一份受政府委托的报告,呼吁制定可执行的清洁空气法规。其他国家也在采取措施,例如在教室里放置空气质量监测器。

“历史上从未有过如此多的室内空气质量行动。”澳大利亚昆士兰科技大学(QUT)的气溶胶科学家Lidia Morawska说。许多室内空气质量专家表示,新冠、水痘、麻疹和季节性流感等传染病都是在室内传播,希望新冠大流行能让人们开始重视室内空气质量。

净化室内空气还能让人们减少接触污染物,比如野火烟雾和烹饪产生的细颗粒物,还有家具中散发的挥发性有机化合物,以及引起过敏的霉菌和花粉等。当然了,这也可能提高能源成本,并导致温室气体排放。

但未来还有巨大挑战,特别是对于现有的学校、办公楼和其他公共场所而言,改造成本就是一道难题。该领域专家表示,对现有建筑进行改造,以提供高质量的清洁空气将是一项巨大且昂贵的任务。不过他们也认为,收益将超过成本。据估计,大流行性和季节性流感疫情平均每年给英国造成23亿英镑(27亿美元)的损失,但通过改善建筑物通风,则可在60年内为国家节省174亿英镑。

为何净化室内空气如此重要?流感病毒的传染机制能够说明一定问题。

喉咙上的神经元

3月9日,美国哈佛大学医学院神经生物学教授Na-Ryum Bin等人在《自然》发表文章称,人群将散布在空气中的病毒吸入喉咙,喉咙中的神经元捕捉到感染迹象,并触发前列腺素的产生,接着感染警报沿着神经元的分支,在神经通路上传播,最终到达大脑。

这其中,位于喉咙部位的含有EP3的特定神经元群发挥了重要作用。EP3是一种特定前列腺素受体,它在多种细胞和组织中都有着广泛表达,包括心血管系统、消化系统、呼吸系统、神经系统等,含有EP3的神经元分支从扁桃体一直延伸到脑干。因此,也许不需要通过血液传播前列腺素,连接到身体其他部位的类似神经元也可能刺激大脑启动疾病相关程序。

为了验证此设想,研究人员删除了小鼠大脑中的EP3受体,并用流感病毒感染了动物。小鼠仍然改变了它们的行为,这表明替代血液中的血源性前列腺素,大脑从喉咙部位的含有EP3的特定神经元群中获得了感染信号。

为何含有EP3的神经元分支从扁桃体一直延伸到脑干呢?Na-Ryum Bin表示,这种“地理学”是有道理的:扁桃体区域“是外部空气和气道中空气之间的界线”,该地区富含免疫细胞,当它们遇到病原体时就会产生诸如EP3的前列腺素。

如果不完善室内通风系统会造成什么后果?2021年底,Lidia Morawska参与了意大利某地区10000间学校教室的调查。在316间采用机械通气的教室中,通气率达到1.4-14升/每人每秒,与依靠窗户通风教室的学生相比,学生的感染风险在4个月内至少降低了74%。而窗户通风组的通气率还不到1升/每人每秒。当每名学生的通气率至少为10升/秒时,感染风险降低了80%。

比利时鲁汶大学(KU Leuven)土木工程师伯特·布洛克恩(Bert Blocken)的另一项研究发现,通风结合空气净化,能达到每小时给室内换气6次的效果,室内气溶胶浓度降低到没有任何措施时的5%-10%,这种浓度大大降低了感染风险。伯特·布洛克恩说,空气净化器是一种被低估的技术,它可以很容易地放置在已有建筑物中。澳大利亚维多利亚州已经采取了这种方法,州政府在2022年向110,000间教室分发了便携式空气净化器。

2022年12月,《柳叶刀》杂志新冠肺炎委员会下设的安全工作、安全学校和安全旅行工作组发布了清洁空气输送率的具体指导方针:使用通风、空气过滤或其他方式以减少空气传播感染,为了达到报告所描述的“最佳”空气质量,建议每小时换气6次以上,或每人每秒换气14升。

合格的空气质量数值。图片来源:《自然》

立法的难处

但管理看不见摸不着的室内空气到底是谁的责任?英国利兹大学的机械工程师Catherine Noakes说,“给室内空气质量立法是棘手的,谁拥有它?责任可以分配给政府机构,但具体职责分配取决于建筑物用途。学校的室内空气可能由教育部门责任,而办公楼则可能由职业健康和安全机构监管。”

2022年,Lidia Morawska和同事审查了100多个国家的空气质量法律,只有12个国家制定了室内空气质量标准,规定了污染物的阈值限制。其中只有中国、韩国、印度等8个国家为二氧化碳浓度设定了限制,大多数在800p.p.m.(百万分率,一种物质在另一种物质中的浓度)到1000p.p.m.之间。

自1970年以来,日本一直有一项规范室内空气质量的法律,该法律要求室内二氧化碳浓度不得超过1000p.p.m.,法律要求建筑管理人员每两个月评估一次空气质量,并向政府报告结果。但根据2020年的一份报告,近30%的建筑物室内空气质量都不合格。

在没有国家法律的情况下,制定空气质量标准的专业机构就必须开始采取行动。ASHRAE当选主席Ginger Scoggins说:“其实不仅专门针对呼吸道流行病,我们一直在解决室内空气质量问题,ASHRAE可能会面临一些阻力。将通风要求从每分钟5立方英尺增加到15立方英尺(每秒2.4升到每秒7.1升)时,美国温暖地区的许多人都很生气,因为这会增加空调的能源成本。”

“不过,即使ASHRAE的标准没有被执行,这也至少向建筑商及社会各界释放了强烈的信号,即室内空气质量的黄金标准应该是什么。”哈佛大学公共卫生学院建筑环境工程师Joseph Allen说道。Catherine Noakes表示,也可以提出一个经济案例来敦促人们改善室内空气,就像前文提到的,在未来60年内,通过改善通风,国家可以每年节省出约3亿英镑。

总之这是一场与时间的赛跑。研究人员仍在努力确定,如何最好地为室内空间通风以防止感染扩散,以及哪些替代技术可以取代或增强机械通风系统,已经有足够多的人开始要求更安全的室内空间,专家们也想知道在下一次空气传播传染病大爆发之前,各国将取得多大进展。

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