德國公共交通中新型冠狀病毒傳播及感染風險研究

1 引言

在德國，公共交通是公眾出行的重要方式。在新型冠狀病毒感染肺炎（COVID-19）疫情大流行之前，有超過3 000萬乘客出于工作及其他目的使用區域和長途公共交通工具。2020年，由于COVID-19疫情的爆發，公共交通乘客人數減少80%，區域公共交通收入損失約35億歐元。其中，在鐵路客運方面，根據聯邦統計局數據，2020年鐵路乘客較2019年減少31%～46%；同時，私家車的使用頻次顯著增加。究其原因在于，對于新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的感染和傳播缺乏經過科學驗證且有效的防護措施，以及乘客對公共交通所采取衛生措施的功能和有效性普遍抱有懷疑態度。

SARS-CoV-2是一種新型β屬冠狀病毒，具有高傳染性和高隱蔽性的特點，已被確定為COVID-19的觸發因素，其引發的病癥從輕度感冒到致命的嚴重肺炎不等。對其進行研究，了解其可能的傳播路徑和感染風險，對于制定有針對性的防護計劃和措施至關重要，特別是在公共交通這種人口密集、不可避免直接接觸的地方。

德國鐵路運輸研究中心（DZSF）在德國聯邦運輸和數字基礎設施部（BMVI）的資助下，基于廣泛的國際研究文獻檢索和數據分析，以對各種公共交通系統和基礎設施進行測量、開發特定建模場景、開展模擬分析為手段，對SARS-CoV-2在公共交通（尤其是軌道交通）中的傳播及感染風險進行研究和論證。本文將對其研究成果進行簡要介紹。

2 SARS-CoV-2 在公共交通中的傳播路徑及影響因素

由于SARS-CoV-2的危害或風險評估是基于對其可能的傳播路徑、潛在影響因素等方面的了解，因此DZSF在研究中進行了廣泛的國內外研究文獻檢索和分析。分析結果表明，人的流動性（即出行）對該病毒的傳播和流行有顯著的影響。然而，將個體乘坐公共交通工具（公共汽車或列車）出行時的感染風險與在家庭環境中暴露時的感染風險進行比較的研究結果表明，在家中感染的風險比公共交通工具中高出1個數量級，乘坐公共交通對整體感染率的貢獻非常小。

盡管公共交通中的感染風險相當低，但仍需對SARS-CoV-2在車輛和車站中潛在的傳播路徑進行分析，以采取適宜的衛生措施。據研究，該病毒在公共交通中有以下3種直接或間接的傳播路徑：

（1）通過直接接觸病毒傳播，如與受感染的乘客或受污染的物體表面接觸；

（2）通過被病毒污染的飛沫傳播，這些飛沫由受感染的乘客排出；

（3）通過微小的、懸浮在空氣中的病毒污染液體或固體顆粒（氣溶膠）傳播，其可以覆蓋更遠的距離。

其中，最主要的傳播路徑是第3種，即乘客在呼吸時吸入攜帶SARS-CoV-2的氣溶膠。當受感染的乘客咳嗽、說話、打噴嚏和呼吸時，就會釋放這些氣溶膠。

除氣溶膠源（受感染的乘客）外，其他因素（如乘客在車內停留的時間（旅行時間）、乘客采取的防護措施、車內技術條件（如通風、過濾、空間劃分等））也對乘客的感染幾率有重要影響。因此，采取一些簡單的行為措施，如避免大聲說話并戴上FFP-2口罩（即達到歐洲CEEN 149-2001標準的口罩，可通過濾料吸附有害氣溶膠，包括粉塵、熏煙、霧滴、毒氣等），也可以顯著降低病毒傳播或感染的風險。

3 SARS-CoV-2 傳播建模及模擬分析

DZSF研究重點是開發以氣溶膠作為主要傳播途徑的病毒傳播模型，以及各種公共交通車輛及站點的感染風險模型，并通過模擬比較各種因素對感染風險的影響以及各種應對措施的有效性，以達到評估感染風險并將其將至最低水平的目標。建模是以能夠描述空間氣流分布的分區模型（圖1）為基礎的，與傳統的數值流體力學模型相比，該模型雖然在細節水平上有一定的局限（在可接受范圍內），但是在模擬中具有顯著的計算時間優勢。

研究人員根據實際情況模擬感染者實施不同行為（如呼吸、說話、大聲說話）及采取不同防護措施（如不戴口罩、佩戴醫用口罩、佩戴FFP-2口罩）的情景，研究其在上述情景中的病毒排放量。此外，為保證模擬結果的準確性，還考慮了客座率、車輛空間布局、新風量、有無循環空氣過濾系統等因素的影響。

由模擬結果可知，在列車中，感染者附近區域的病毒濃度高于較遠區域的病毒濃度，其數值隨與感染者距離的增大而遞減（圖2）。病毒濃度與旅行時間長短、感染者和未感染者的行為及采取的防護措施等密切相關。圖3顯示了在裝有空調系統且一半座位被占用的德國城際特快列車（ICE）內，2.5 h旅程中乘客實施各種行為的SARS-CoV-2感染風險。由圖可知，佩戴普通醫用口罩和FFP2口罩，有利于減少病毒的排放和吸收：佩戴普通醫用口罩，病毒排放量可減少50%，吸收量減少30%；佩戴FFP-2口罩可使病毒的排放和吸收量各減少90%（表1）。此外，減少說話等交流行為也是降低病毒濃度的有效措施，因為大聲說話時的病毒排放量比正常說話或呼吸時高5倍。

表1 不同口罩類型對病毒排放和吸收量的減少效果 %

此外，模擬結果表明，循環空氣過濾、通風等技術措施對減低感染者附近乘客的感染風險非常有效。例如，ICE開啟循環空氣過濾功能時，感染者附近的病毒濃度降低了44%。

4 建議措施

為防止SARS-CoV-2的傳播和感染，公共交通應優化運營、組織流程，制定有針對性的防護措施，使公眾恢復對公共交通安全性的信心，從而實現增加乘客數量的目標。具體建議措施如下：

（1）改善車輛內部的通風狀況；

（2）研究夏季和冬季運行模式（制冷與制熱）下的車內空氣流動情況，制定適宜的通風措施；

（3）過濾或殺滅環境空氣中的病毒；

（4）倡導乘客保持距離、控制說話、注意衛生、佩戴口罩（最好佩戴FFP-2口罩）；

（5）提高清潔頻次，縮短清潔周期；

（6）對車輛和固定設施的表面進行定期消毒。

5 結語

DZSF關于公共交通中感染SARS-CoV-2風險的研究，為公共交通部門及公眾在COVID-19疫情大流行時通過采取適當的技術、防護措施控制病毒傳播和減小經濟損失提供了依據和保障。