随着COVID-19 的兴起，全世界都了解到与他人或其他人近距离接触会增加感染病毒的风险。由英国布里斯托尔大学领导的新研究为空气传播的呼吸道病毒如何以及为何在密闭空间停留更长时间提供了答案：二氧化碳。二氧化碳是空气中病毒在空气中停留时间的关键，因此也是病毒传播可能性的关键。开窗通风可能是避免呼吸道病毒传播的一种比最初预想的更科学的方法。
图片显示电场将含有 COVID-19 病毒的液滴悬浮在空中。
图片显示的是独特的 CELEBS 生物气溶胶装置中悬浮病毒液滴的俯视图，液滴直径约 2 厘米。
"我们知道，SARS-CoV-2 和其他病毒一样，会通过我们呼吸的空气传播，"该研究的第一作者和共同通讯作者、该大学化学学院气溶胶科学高级助理研究员艾伦-哈德雷尔（Allen Haddrell）说。"但这项研究标志着我们在了解这种传播的确切方式和原因方面取得了巨大突破，而且关键的是，我们可以采取什么措施来阻止这种传播。"
二氧化碳（CO2）是室内空间通风的良好指标，房间里的人数会影响二氧化碳的浓度。由于二氧化碳和呼吸道病毒都存在于呼出的空气中，因此将二氧化碳浓度作为病毒传播风险的替代指标是合理的。
在这里，我们需要深入研究一下呼吸科学。呼出气体的高 pH 值（碱性）源自呼吸道分泌物。例如，唾液和肺液中的碳酸氢盐（一种碱性物质）含量较高。当碳酸氢盐蒸发成气态二氧化碳时，呼出气体中液滴的 pH 值会发生变化，但会受到相对湿度、液滴大小和环境二氧化碳浓度等因素的影响。由于 pH 值被认为是空气传播病毒传染性的一个驱动因素，研究人员探讨了环境二氧化碳浓度是否会影响空气传播病毒的稳定性（空气稳定性），进而影响其传播风险。
在 COVID-19 大流行的背景下，二氧化碳监测仪被用来估算建筑物的通风量。正常室外空气中的二氧化碳含量约为百万分之 400；在通风良好的典型室内空间，二氧化碳浓度介于百万分之 400 到 1,000 之间。在通风不良、有人居住的空间，二氧化碳浓度可超过 2000 ppm，在较为拥挤的环境中，二氧化碳浓度可升至 5000 ppm 以上。
通过改变空气中的二氧化碳浓度，使其介于百万分之 400 和 6500 之间，研究人员证实了二氧化碳浓度与空气传播病毒保持传染性时间长短之间的相关性。与典型的大气二氧化碳浓度（约 500 ppm）相比，二氧化碳浓度从 400 ppm 适度增加到 800 ppm（仍在通风良好的室内范围内），两分钟后所有 SARS-CoV-2 变体（Delta、Beta、Omicron）的病毒可吸入性都显著增加。在 800 ppm 和 6,500 ppm 之间，感染性没有差异。
随着时间的推移，二氧化碳浓度的升高对 SARS-CoV-2 的感染性有很大影响。与正常空气相比，当二氧化碳浓度为 3000 ppm（与拥挤的房间相似）时，40 分钟后仍具有传染性的病毒数量约为正常空气的 10 倍。
Haddrell说："这种关系揭示了为什么在某些条件下会发生超级传播事件。含有SARS-CoV-2病毒的呼出液滴的pH值较高，这可能是导致传染性丧失的主要原因。二氧化碳与飞沫作用时表现为酸性。这导致液滴的 pH 值降至较低的碱性，导致其中的病毒灭活速度减慢。"
值得庆幸的是，研究人员提出的降低传染性的建议非常简单。Haddrell说："这就是为什么开窗是一种有效的缓解策略，因为它既能从物理上将病毒排出房间，又能使气溶胶液滴本身对病毒的毒性更强。"
鉴于全球都在关注减少大气中的二氧化碳，而气候科学家预测二氧化碳在未来几十年将上升到550 ppm 以上，研究人员表示，他们的发现具有更广泛的意义。
"因此，这些发现不仅对我们了解呼吸道病毒的传播，而且对我们环境的变化如何可能加剧未来大流行病的可能性，都具有更广泛的意义。我们的研究数据表明，大气中二氧化碳含量的上升可能会延长其他呼吸道病毒在空气中保持传染性的时间，从而增加它们的传播能力。"
这项研究发表在《自然通讯》杂志上。