德國(guó)公共交通中新型冠狀病毒傳播及感染風(fēng)險(xiǎn)研究

1 引言

在德國(guó)，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(guò)3 000萬(wàn)乘客出于工作及其他目的使用區(qū)域和長(zhǎng)途公共交通工具。2020年，由于COVID-19疫情的爆發(fā)，公共交通乘客人數(shù)減少80%，區(qū)域公共交通收入損失約35億歐元。其中，在鐵路客運(yùn)方面，根據(jù)聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2020年鐵路乘客較2019年減少31%～46%；同時(shí)，私家車(chē)的使用頻次顯著增加。究其原因在于，對(duì)于新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的感染和傳播缺乏經(jīng)過(guò)科學(xué)驗(yàn)證且有效的防護(hù)措施，以及乘客對(duì)公共交通所采取衛(wèi)生措施的功能和有效性普遍抱有懷疑態(tài)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(diǎn)，已被確定為COVID-19的觸發(fā)因素，其引發(fā)的病癥從輕度感冒到致命的嚴(yán)重肺炎不等。對(duì)其進(jìn)行研究，了解其可能的傳播路徑和感染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于制定有針對(duì)性的防護(hù)計(jì)劃和措施至關(guān)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(guó)鐵路運(yùn)輸研究中心（DZSF）在德國(guó)聯(lián)邦運(yùn)輸和數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施部（BMVI）的資助下，基于廣泛的國(guó)際研究文獻(xiàn)檢索和數(shù)據(jù)分析，以對(duì)各種公共交通系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行測(cè)量、開(kāi)發(fā)特定建模場(chǎng)景、開(kāi)展模擬分析為手段，對(duì)SARS-CoV-2在公共交通（尤其是軌道交通）中的傳播及感染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究和論證。本文將對(duì)其研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是基于對(duì)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(jìn)行了廣泛的國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)檢索和分析。分析結(jié)果表明，人的流動(dòng)性（即出行）對(duì)該病毒的傳播和流行有顯著的影響。然而，將個(gè)體乘坐公共交通工具（公共汽車(chē)或列車(chē)）出行時(shí)的感染風(fēng)險(xiǎn)與在家庭環(huán)境中暴露時(shí)的感染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行比較的研究結(jié)果表明，在家中感染的風(fēng)險(xiǎn)比公共交通工具中高出1個(gè)數(shù)量級(jí)，乘坐公共交通對(duì)整體感染率的貢獻(xiàn)非常小。

盡管公共交通中的感染風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)?shù)停孕鑼?duì)SARS-CoV-2在車(chē)輛和車(chē)站中潛在的傳播路徑進(jìn)行分析，以采取適宜的衛(wèi)生措施。據(jù)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(guò)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(guò)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(guò)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(yuǎn)的距離。

其中，最主要的傳播路徑是第3種，即乘客在呼吸時(shí)吸入攜帶SARS-CoV-2的氣溶膠。當(dāng)受感染的乘客咳嗽、說(shuō)話、打噴嚏和呼吸時(shí)，就會(huì)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(chē)內(nèi)停留的時(shí)間（旅行時(shí)間）、乘客采取的防護(hù)措施、車(chē)內(nèi)技術(shù)條件（如通風(fēng)、過(guò)濾、空間劃分等））也對(duì)乘客的感染幾率有重要影響。因此，采取一些簡(jiǎn)單的行為措施，如避免大聲說(shuō)話并戴上FFP-2口罩（即達(dá)到歐洲CEEN 149-2001標(biāo)準(zhǔn)的口罩，可通過(guò)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(fēng)險(xiǎn)。

3 SARS-CoV-2 傳播建模及模擬分析

DZSF研究重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)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(chē)輛及站點(diǎn)的感染風(fēng)險(xiǎn)模型，并通過(guò)模擬比較各種因素對(duì)感染風(fēng)險(xiǎn)的影響以及各種應(yīng)對(duì)措施的有效性，以達(dá)到評(píng)估感染風(fēng)險(xiǎn)并將其將至最低水平的目標(biāo)。建模是以能夠描述空間氣流分布的分區(qū)模型（圖1）為基礎(chǔ)的，與傳統(tǒng)的數(shù)值流體力學(xué)模型相比，該模型雖然在細(xì)節(jié)水平上有一定的局限（在可接受范圍內(nèi)），但是在模擬中具有顯著的計(jì)算時(shí)間優(yōu)勢(shì)。

研究人員根據(jù)實(shí)際情況模擬感染者實(shí)施不同行為（如呼吸、說(shuō)話、大聲說(shuō)話）及采取不同防護(hù)措施（如不戴口罩、佩戴醫(yī)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(jié)果的準(zhǔn)確性，還考慮了客座率、車(chē)輛空間布局、新風(fēng)量、有無(wú)循環(huán)空氣過(guò)濾系統(tǒng)等因素的影響。

由模擬結(jié)果可知，在列車(chē)中，感染者附近區(qū)域的病毒濃度高于較遠(yuǎn)區(qū)域的病毒濃度，其數(shù)值隨與感染者距離的增大而遞減（圖2）。病毒濃度與旅行時(shí)間長(zhǎng)短、感染者和未感染者的行為及采取的防護(hù)措施等密切相關(guān)。圖3顯示了在裝有空調(diào)系統(tǒng)且一半座位被占用的德國(guó)城際特快列車(chē)（ICE）內(nèi)，2.5 h旅程中乘客實(shí)施各種行為的SARS-CoV-2感染風(fēng)險(xiǎn)。由圖可知，佩戴普通醫(yī)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(yī)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(shuō)話等交流行為也是降低病毒濃度的有效措施，因?yàn)榇舐曊f(shuō)話時(shí)的病毒排放量比正常說(shuō)話或呼吸時(shí)高5倍。

表1 不同口罩類(lèi)型對(duì)病毒排放和吸收量的減少效果 %

此外，模擬結(jié)果表明，循環(huán)空氣過(guò)濾、通風(fēng)等技術(shù)措施對(duì)減低感染者附近乘客的感染風(fēng)險(xiǎn)非常有效。例如，ICE開(kāi)啟循環(huán)空氣過(guò)濾功能時(shí)，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(yīng)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)、組織流程，制定有針對(duì)性的防護(hù)措施，使公眾恢復(fù)對(duì)公共交通安全性的信心，從而實(shí)現(xiàn)增加乘客數(shù)量的目標(biāo)。具體建議措施如下：

（1）改善車(chē)輛內(nèi)部的通風(fēng)狀況；

（2）研究夏季和冬季運(yùn)行模式（制冷與制熱）下的車(chē)內(nèi)空氣流動(dòng)情況，制定適宜的通風(fēng)措施；

（3）過(guò)濾或殺滅環(huán)境空氣中的病毒；

（4）倡導(dǎo)乘客保持距離、控制說(shuō)話、注意衛(wèi)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(duì)車(chē)輛和固定設(shè)施的表面進(jìn)行定期消毒。

5 結(jié)語(yǔ)

DZSF關(guān)于公共交通中感染SARS-CoV-2風(fēng)險(xiǎn)的研究，為公共交通部門(mén)及公眾在COVID-19疫情大流行時(shí)通過(guò)采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)、防護(hù)措施控制病毒傳播和減小經(jīng)濟(jì)損失提供了依據(jù)和保障。