隨著COVID-19 的興起，全世界都了解到與他人或其他人近距離接觸會增加感染病毒的風險。由英國布里斯託大學領導的新研究為空氣傳播的呼吸道病毒如何以及為何在密閉空間停留更長時間提供了答案：二氧化碳。二氧化碳是空氣中病毒在空氣中停留時間的關鍵，因此也是病毒傳播可能性的關鍵。開窗通風可能是避免呼吸道病毒傳播的一種比最初預想的更科學的方法。

圖片顯示電場將含有COVID-19 病毒的液滴懸浮在空中。

圖片顯示的是獨特的CELEBS 生物氣溶膠裝置中懸浮病毒液滴的俯視圖，液滴直徑約2 公分。

「我們知道，SARS-CoV-2 和其他病毒一樣，會透過我們呼吸的空氣傳播，」該研究的第一作者和共同通訊作者、該大學化學學院氣溶膠科學高級助理研究員艾倫-哈德雷爾（Allen Haddrell）說。 “但這項研究標誌著我們在了解這種傳播的確切方式和原因方面取得了巨大突破，而且關鍵的是，我們可以採取什麼措施來阻止這種傳播。”

二氧化碳（CO2）是室內空間通風的良好指標，房間的人數會影響二氧化碳的濃度。由於二氧化碳和呼吸道病毒都存在於呼出的空氣中，因此將二氧化碳濃度作為病毒傳播風險的替代指標是合理的。

在這裡，我們需要深入研究呼吸科學。呼出氣體的高pH 值（鹼性）源自於呼吸道分泌物。例如，唾液和肺液中的碳酸氫鹽（一種鹼性物質）含量較高。當碳酸氫鹽蒸發成氣態二氧化碳時，呼出氣體中液滴的pH 值會發生變化，但會受到相對濕度、液滴大小和環境二氧化碳濃度等因素的影響。由於pH 值被認為是空氣傳播病毒傳染性的一個驅動因素，研究人員探討了環境二氧化碳濃度是否會影響空氣傳播病毒的穩定性（空氣穩定性），進而影響其傳播風險。

在COVID-19 大流行的背景下，二氧化碳監測儀被用來估算建築物的通風量。正常室外空氣中的二氧化碳含量約為百萬分之400；在通風良好的典型室內空間，二氧化碳濃度介於百萬分之400 到1,000 之間。在通風不良、有人居住的空間，二氧化碳濃度可超過2000 ppm，在較擁擠的環境中，二氧化碳濃度可升至5,000 ppm 以上。

透過改變空氣中的二氧化碳濃度，使其介於百萬分之400 和6500 之間，研究人員證實了二氧化碳濃度與空氣傳播病毒保持傳染性時間長短之間的相關性。與典型的大氣二氧化碳濃度（約500 ppm）相比，二氧化碳濃度從400 ppm 適度增加到800 ppm（仍在通風良好的室內範圍內），兩分鐘後所有SARS-CoV-2 變體（Delta、Beta 、Omicron）的病毒可吸入性都顯著增加。在800 ppm 和6,500 ppm 之間，感染性沒有差異。

隨著時間的推移，二氧化碳濃度的增加對SARS-CoV-2 的感染性有很大影響。與正常空氣相比，當二氧化碳濃度為3000 ppm（與擁擠的房間相似）時，40 分鐘後仍具有傳染性的病毒數量約為正常空氣的10 倍。

Haddrell說：「這種關係揭示了為什麼在某些條件下會發生超級傳播事件。含有SARS-CoV-2病毒的呼出液滴的pH值較高，這可能是導致傳染性喪失的主要原因。二氧化碳與飛沫作用時表現為酸性。

值得慶幸的是，研究人員提出的降低傳染性的建議非常簡單。 Haddrell說：”這就是為什麼開窗是一種有效的緩解策略，因為它既能從物理上將病毒排出房間，又能使氣溶膠液滴本身對病毒的毒性更強。”

鑑於全球都在關注減少大氣中的二氧化碳，而氣候科學家預測二氧化碳在未來幾十年將上升到550 ppm 以上，研究人員表示，他們的發現具有更廣泛的意義。

「因此，這些發現不僅對我們了解呼吸道病毒的傳播，而且對我們環境的變化如何可能加劇未來大流行病的可能性，都具有更廣泛的意義。我們的研究數據表明，大氣中二氧化碳含量的上升可能會延長其他呼吸道病毒在空氣中保持傳染性的時間，從而增加它們的傳播能力。

這項研究發表在《自然通訊》雜誌。