【錯了六十多年的科學】新冠病毒確認可氣霧傳播 香港沙士研究協助破除長年誤解

世界衛生組織在上月三十日不動聲色地更新了有關武漢肺炎 (COVID-19) 病毒的傳播方法,確認病毒可以氣霧傳播,沒有記者會、沒有發出聲明。這改動意味著世衞及美國疾病及預防控制中心終於推翻了已廣泛於學界流傳的錯誤知識 —— 大於 5 微米粒子無法以氣霧 (aerosol) 傳播。

沒多少人預料到 2019 年底爆發的 COVID-19 今日依然肆虐,多國疫情仍然反覆。疫情爆發至今感染至少 1.63 億人,奪去至少 338 萬人的性命。導致疫情變得如此惡劣的其中一個原因,是衛生組織對於病毒傳播方法的理解是基於一個 60 多年前的錯誤。維珍尼亞科技大學氣霧科學家 Lindsey Marr 於疫情爆發初期已認為,病毒有機會以氣霧懸浮於半空中,增加室內的傳播風險。

然而,即使是她與多名專家舉出多個在餐廳、電話客服中心、郵輪,以及合唱團排演的感染群組作佐證,世衛專家似乎仍不為所動,認為要將病毒稱為可「空氣傳播」需要更多直接證據。其中有份與世衛合作,研究空氣污染的一名大氣物理學家 Lidia Morawksa 嘗試對世衛專家解釋不同大小的病毒粒子仍可在空氣中懸浮時,卻遭一名世衛專家打斷,指她是錯的。諷刺的是,世衛雖然認同 Morawksa 有關不同大小粒子可在半空漂浮,卻認為此物理現象不適用病毒粒子上。原因是他們確信只有 5 微米以下的粒子才會空氣傳播。

Marr 指:「感覺上他們只是應酬我們,他們早已心裏有數。」她早在 2000 年尾已對此定義有疑惑,並嘗試找出當時衛生政策的科學依據。多年來的衛生指引一直認為,幾乎所有呼吸道疾病都是經咳嗽或打噴嚏傳播,而噴出的飛沫也會隨即跌落地面,只有麻疹和肺結核可以空氣傳播。他們認為氣霧傳播的都是少於 5 微米的粒子,大於 5 微米的則為「飛沫」。Marr 對《WIRED》表示,她察覺到 5 微米的定義有問題。她指出現實更為複雜,遠大於 5 微米的粒子仍有機會,視乎溫度、濕度與空氣速度在半空漂浮。她之後更進行實驗,證明流感病毒可在空氣中漂浮。理應是醫學界的大新聞,但當時只有 The Journal of Royal Society Interface 願意刊登其發現。

她認為要真正改變此看法,還是要找出 5 微米定義來源。然而,她卻發現 5 微米的定義雖廣為教科書接納,但沒有一本書有提供資料來源,最終她放棄追查,直至在 2019 年 12 月讀到香港大學建築環境學教授李玉國的一篇論文。李玉國教授曾在 2003 年沙士中參與調查淘大花園疫情,並提出了這種冠狀病毒可以以空氣傳播的證據,並透過模擬測試,發現不少呼吸道疾病都是以空氣傳播,而非單靠飛沫。有份為李玉國教授研究作同儕審核的 Marr 對研究發現感到十分鼓舞,更寫到:「這發現對於挑戰現有的教條,即如何通過飛沫和氣霧傳播傳染病具有極其重要的意義。」

另外也有科學家對世衛及 CDC 指引有疑問,其中科羅拉多大學博爾德分校的大氣化學家 Jose-Luis Jimenez 就認為,社交距離政策是基於 1930–40 年代的數個研究,但其實該些實驗研究人員同時提出了空氣傳播的可能性,且認為病毒移動距離可遠超 1.8 米,即多於現時多數建議保持的社交距離。Marr 因此與他和研究人員,以及歷史學家 Tom Ewing 及研究生 Katie Randall 合作,以找出 5 微米的定義從何而來。

Randall 專長是引文追踪 (Citation tracking) ,初時只依靠一些世衛及 CDC 文獻作研究,但苦無成果,之後她轉而用「肺結核」與「 5 微米」的關鍵字搜證。最終她發現了由哈佛工程師 William Firth Wells 於 1955 年出版的書籍中,發現他曾提及氣霧大小。在圖書館管理員協助下,她取得該書的數碼版,一邊照顧著幼女,一邊每晚花時間閱讀。

她發現 Wells 及其妻子 Mildred Weeks Wells 當時曾分析空氣樣本數據,量度了地心吸力與蒸發作用對粒子的影響。他們發現大於 100 微米的粒子會在數秒內下沉。Randal 疑惑,根據 Wells 兩人的發現,定義應為 100 微米粒子,而非 5 微米粒子。她繼續閱讀該書本時,更發現 Wells 曾提出在學校安裝紫外線燈的實驗,發現有安裝 UV 燈的學生較少會患上麻疹,由此推論出麻疹病毒可存於空氣中。她就更對此感到奇怪,因主流科學界要在數十年後才發現麻疹可以以空氣傳播。

她因此追查同期科學家對於 Wells 論述的看法,其中發現當時剛成立的 CDC 首席傳播病學家 Alexander Langmuir 的文章。Langmuri 當時對 Wells 的看法不以為然,並認為這只是「有趣的理論」。不過 Langmuri 同時擔心生化武器威脅,之後他也發表了一份報告,認為 Wells 的研究為理解空氣傳播感染物理學提供了基礎。他在該報告同時引述了數份在 1940 年代發表的報告,發現鼻咽可隔除大於 5 微米的粒子,因此他當時就指出,生化武器其中一個關鍵是將其氣霧化至 5 微米以下。

之後 Randall 亦發現 Langmuir 對於 Wells 的發現態度有所改變,在 1980 年代的文章更承認自己有錯,而空氣傳播是絕對可能出現的機制。之後一個 Wells 重大實驗,更直接證明肺結核可經空氣傳播。不過 Wells 提出的 100 微米粒子就自此再未有提及,反而 5 微米的定義就廣為科學界相信。

在 Randall 調查該定義來源的同時,開始發起聯署,警告世衛等衛生組織,指空氣傳播將成為控制疫情的重大阻力。雖然有 237 名科學家和醫生支持,但世衛最多只是同意不可排除氣霧傳播的風險,同時堅持社交距離有效,並認為在不能保持距離下才需要戴口罩。Jimenez 對世衛此說感到憤怒,並在 Twitter 狠批:「這是假資訊,這令人們難以保護自己。」去年 7 月,Marr 與另一大氣化學家 Kimberly Prather 去信美國白宮疫情工作小組成員福奇 (Anthony Facui) 。福奇其後承認 5 微米定義多年來有誤,並指氣霧遠比他們想像的來得多。

直至最近世衛與 CDC 才改變相關指引,認為病毒可經氣霧傳播,但一直沒有記者會解釋,也沒有發表聲明匯報相關情況。《英國醫學期刊》亦發表了 Marr 、李玉國等人的研究,題目為《COVID-19 將氣霧傳播重新定義》。李玉國對媒體 WIRED 坦言:「不幸總會教曉我們事情⋯⋯今次的教訓是人們終於意識到氣霧傳播不僅比想像複雜,也沒我們最初想像般那麼恐怖。」保持室內流通就能大大減低傳播風險。

來源:WIRED

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