在德国的一所学校内，孩子们穿着外套上课，这所学校的窗户开着，以改善通风状况
当Lidia Morawska离开家时，随身携带一个光滑的、鞋子大小的设备，设备可以让她对所去过的餐厅或办公室有一些清醒的了解。在这些建筑物外，她的二氧化碳监测仪读取的数字刚过400p.p.m.，但是在室内则不同。
即使在一个看起来宽敞的、天花板很高的餐厅中，这个数字有时也会高达2000p.p.m.——这是一个房间通风不良的信号，可能是COVID-19感染的风险。视觉提示可能具有欺骗性，即使对澳大利亚布里斯班昆士兰科技大学的气溶胶科学家Morawska来说也是如此。Morawska 说：“普通民众对此一无所知。”
据使用类似手持式二氧化碳测量仪的研究人员表示，在世界许多地方的咖啡馆或幼儿园内的情况没有什么不同。这对于希望战胜新型冠状病毒SARS-CoV-2的人来说，是个坏消息。
几个月来，卫生部门一直将通风不良的室内空间作为潜在的感染热点区域。3月1日，WHO发布了期待已久的改善通风的路线图。Morawska参与了文件的制定，这份文件制定了具体的目标和措施，企业和其他地方可以通过采取这些措施来改善通风和使建筑物更安全。
但是，荷兰代尔夫特理工大学的建筑工程师Philomena Bluyssen表示“WHO的指南是最低要求，还需要做更多的工作”。
Bluyssen 等人批评政府未能为人们提供明确的指导或资金来使室内空间更安全。一些科学家认为，这使包含从学生到上班族、从餐馆顾客到囚犯在内的一大部分人面临感染COVID-19的风险。
另一些人则认为，没有简单的解决办法，而且使室内空间安全的具体通风或空气净化机制尚不清楚。南卡罗莱纳州克莱姆森大学的建筑工程师Ehsan Mousavi指出，这个复杂的问题不是你用一套简单的建议就能解决的。他的课题是研究医院室内空气质量和通风。
不过，许多专家认为有关部门已经掌握足够的关于良好的通风对室内安全的重要性的信息，尤其是在连续有人居住的空间或在吃饭时摘下口罩的地方。
缓慢的识别
2020年3月28日，WHO宣布COVID-19为全球卫生紧急情况两个月后，WHO在Twitter和Facebook平台上发布了一条公共卫生信息：“事实：＃COVID19不通过空气传播。” 但是，证据很快证实该病毒是通过空气传播的，研究人员对该机构进行了严厉的批评。
WHO于三个月后更新了有关SARS-CoV-2传播的建议，承认在某些社区环境中可能存在空气传播的可能性。更新后的建议认为，“不能排除与感染者长时间在拥挤和通风不足的场所中病毒通过空气传播的可能性”。
香港大学建筑环境工程师Yuguo Li说，他对WHO和其他卫生部门花了这么长时间感到失望。他说，“如果我们更早地认识到空气传播，我们将挽救更多人”。
WHO一位发言人表示，在大流行初期，该机构就提到了通风的重要性。
也有人认为，WHO的观点不够坚定。马萨诸塞州波士顿市哈佛大学T.H. Chan公共卫生学院（Harvard T.H.Chan School of Public Health）的环境流行病学专家Joseph Allen认为，空气传播占主导地位，这就是为什么通风和空气过滤等建筑控制措施有积极意义的原因。
科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado at Boulder）大气化学家何塞·路易斯·希门尼斯（Jose-Luis Jimenez）表示，WHO和其他卫生部门未能明确改善室内空气质量优先采取的措施，以减少感染COVID-19的机会他们没有强调改善室内空气质量的重要性。WHO应该强调的是“病毒通过空气传播，我们会通过呼吸吸入”。
希门尼斯（Jimenez）表示，WHO明显的信息将确保国家卫生机构予以注意。澳大利亚、荷兰和其他一些国家在公开声明中仍然没有承认空中传播在SARS-CoV-2病毒传播方面起着重要作用。
到今年年初，人们对通风的担忧已达到沸点。数百名卫生保健工作者、科学家、工程师和职业健康与安全专家签署公开信，呼吁加拿大、美国、澳大利亚、哥伦比亚和英国的政府官员解决室内空气质量差的问题。 这些齐心协力的行动都敦促地方或国家政府采取措施减少SARS-CoV-2的室内空气传播。
希门尼斯（Jimenez）指出，问题之一是，尽管有证据表明SARS-CoV-2很少通过被污染的表面从一个人传给另一个人，政府和企业仍在物体表面消毒上花费数百万美元。相比之下，很少有国家对改善室内控制质量的措施进行投资。
希门尼斯（Jimenez）说：“如果我们花一半的精力消毒，然后将另一半精力放在通风设备上，效果将是巨大的。” 10月，德国拨出5亿欧元（5.93亿美元）改善公共建筑（包括学校、博物馆和公共办公室）的通风。
德国和韩国的企业也可以申请政府资助，购买用于清除携带病毒的气溶胶的移动空气净化器。相比之下，在美国，用于改善室内空气质量的资金仅限于医院等医疗保健提供者，直到3月11日《美国救援计划方案》（该方案也为学校提供资金）成为法律，这一情况才有所改善。
Philomena Bluyssen（右）和她的同事研究了空气流动并模拟了病毒颗粒
室内的威胁
室内空间如此危险的原因是，呼出的病毒可以积聚并感染与感染者没有直接接触的人。一个典型的例子是一年前发生在越南胡志明市一家酒吧的圣帕特里克节聚会上，12人在聚会时被感染，但只有4人与感染者有过密切接触。最近在芝加哥、伊利诺伊州和夏威夷的健身房也爆发了类似的疫情，尽管参加健身的人离得很远，健身课程的容量也受到限制。
自从WHO去年承认空气传播可能性以来，公共卫生机构就一直强调在拥挤且通风不良的空间存在风险。但莫拉夫斯卡（Morawska）指出，这个术语具有欺骗性。这会让人想到繁忙的酒吧，但在现实生活中，任何地方都有可能变得拥挤且通风不良，而人们并未意识到这一点。
她表示，她自己在昆士兰科技大学（Queensland University of Technology）的小办公室，如果有人来访并且关上门，房间很快变得通气不良。宽敞、不拥挤的餐厅看起来通风良好，其实不然。
这是为什么Jimenez等人主张使用廉价的CO2监测仪来粗略衡量通风是否充分的原因之一。当携带病毒的气溶胶被呼出时，二氧化碳也被呼出。Jimenez指出，当通风不好时，二氧化碳会与病毒一起积聚。在一份未经审查的报告中，Jimenez和他的合著者Zhe Peng发现，感染SARS-CoV-2的风险随着室内CO2浓度的升高而增加。
台湾、挪威和葡萄牙的法律规定，室内CO2的排放量应限制在1000p.p.m.。加利福尼亚和马德里的研究表明，学校教室中的CO2水平经常超过该水平。高水平的CO2浓度与较差的注意力和更多的病假有关。
Jimenez指出，设定明确的CO2限值将有助于确保通风充足，进而降低感染风险。但他的研究表明700p.p.m.是一个更好的上限。健身房和其他人们空气排出体积更大的场所应采用更低的上限值。
并不是所有人都同意CO2监测仪是解决方案。德国慕尼黑联邦武装部队大学（University of the Federal Armed Forces）研究气溶胶产生和动力学的物理学家Christian Kähler认为，CO2和病毒之间没有关联，当CO2水平低时，这可能给人一种虚假的安全感。
Jimenez认为，CO2浓度可以快速指示通风是否足够。2020年8月，欧洲供暖、通风和空调协会联合会（Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations, REHVA）建议在通风可能不足的建筑物中安装CO2浓度监测仪。
去年年底，加拿大蒙特利尔的老师秘密的测量了教室中的CO2水平，并将其发现告诉了媒体。魁北克政府现在正在网上发布公立学校的CO2水平，目的是使所有CO2水平控制在1000p.p.m.以下。但到目前为止，这种类型的公开报告还是个例。
没有设定标准
设定通风目标的部分困难在于，尚不清楚需要多少通风才能将感染率降低到可接受的水平。Mousavi指出，直接测量感染风险随通气水平变化是不道德的，因为这会使人们处于危险之中。
SARS-CoV-2的确切感染剂量也是未知的。但是研究人员可以通过分析疾病暴发来推断需要呼出多少病毒才能引起感染。例如，Jimenez和同事们使用了华盛顿斯卡吉特山谷一个臭名昭著的合唱团彩排中的细节——其中1人感染了其他60名参加者中的52人，来估算传染性病毒的排放量。
Jimenez使用这种方法在2020年6月启动了一个在线工具（尚未经过同行评议），以帮助人们评估带或不带口罩时室内空间的感染风险。该工具根据房间大小、在场人数和正在做的事情来计算风险，病毒被呼出的速率取决于人们是唱歌、跑步机上跑步还是安静地坐着。
WHO建议医疗保健相关场所每小时换气的最低速率为6–12次也就是应更换房间中的全部空气，以防止空气传播病原体在卫生保健机构中传播。但其他场所的换气率要低一些。美国供热、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）制定了室内空气质量的最低标准。推荐的目标是家庭每小时换气量低至0.35次，办公室每小时2–3次，学校每小时5–6次，医院每小时6-12次。
但是，蒙特利尔康考迪亚大学（Concordia University）的机械工程师Liangzhu (Leon) Wang表示，即使是最低标准也很少达到。尽管专家认为需要更多的通风以降低感染的风险，但他们在通风程度上有分歧。对于学校，艾伦（Allen）建议每小时换气4–6次，这可以通过室外空气通风、过滤或补充空气净化来实现。卡勒（Kähler）则建议每小时至少换气6次。
Wang和他的同事们试图估算出在校需要多大通风水平来降低感染风险。他们测量了蒙特利尔3所学校的教室的通风率，发现一个有20个学生和1个老师的教室的窗户每小时交换的空气少于一半（自然通风）；另一间具有机械通风的类似房间，每小时换气两次。即使这样也不足以将传染数量减少到小于1（足以遏制疫情的水平）。该值意味着一个受感染的学生将病毒传播给房间中其他人的数量小于1。Wang的分析有待同行审议，该分析表明，在这种情况下，每小时需要进行3-8次换气才能使传染数量低于1。
Wang表示，标准的换气次数不够。在他的另一篇论文预印本中，他和他的同事们估计，在餐厅等人员密集的场所，使室外空气增加一倍可将感染几率降低高达35％。但在仓库等人员较少的大型场所中，相同的改变所产生的影响要小得多，只降低了0.1％的风险。他们的分析还表明，在室内戴口罩比换空气更有效，口罩可将感染风险降低60%以上，因为口罩将病毒从源头切断。
净化空气
开窗通风是卫生部门推荐的改善通风的最简单方法。Kähler表示，尽管开窗通风总比什么都不做要好，但这很少能将室内和室外的空气进行足够的交换，尤其是在没有对流的情况下。
根据Kähler和他的同事在大学报告厅做得空气交换测量结果，只要开窗几分钟（如课间），大部分病毒还是呆在室内不变。在Kähler一项研究的预印本中，发现需要三分之二的时间打开两扇能够形成穿堂风的窗户，才能达到房间供暖、通风和空调系统的性能相当。而且，如果外面的天气太冷或太热，人们将根本不会遵循这个建议。他说：“开窗通风有时是有效的，但不总是这样”。
更好的方法是进行机械通风。这样可以吸入不含病毒的室外空气，并清除受污染的室内空气，从而稀释存在的任何病毒。2020年4月，ASHRAE和REHVA建议设置HVAC控制装置，以吸入尽可能多的室外空气并过滤再循环空气。
但是Kähler认为很少有建筑物，特别是像德国等气候温和的情况下，有足够强大的系统来使用100％的室外空气。世界上大多数办公场所和教室都只获得20％的室外空气，其余的空气则进行再循环以节省供暖和制冷的能源消耗。
Li认为，人们应当停止因增加通风而造成的环境成本。在许多情况下，现在加强通风系统将意味着一旦疫情威胁消退，就将其移除。他认为，更好的解决方案是限制室内人员的数量并遏制危险行为。他建议：“不要大声喊叫，不要唱歌，不要奔跑。”
Bluyssen提出，启动建筑物通风的另一个缺点是房间会变得通风又嘈杂，因为系统不是为此而设计的。
Kähler认为，用于过滤病毒和其他空气中污染物的移动式空气净化器可以很容易地作为解决方案的一部分，并且比对外部空气进行额外的加热或制冷更节能。暖通空调系统中的过滤器还可以净化再循环的空气。
Bluyssen和她的同事在受控环境中对装有高效颗粒空气过滤器的空气净化器进行了测试。在某些情况下，空气净化器在消除由充气肥皂泡模拟的气溶胶方面的性能优于通风系统。但是，即使在最低设置下，空气净化器也超过了欧洲和荷兰标准所建议的可接受的噪声水平和通风水平。
Bluyssen认为，需要用创新来解决当前系统的不足，我们需要寻找简单、可负担的解决方案。她正在研究的一个想法是个性化通风——比如，一个座位上安装了一个系统，可以把呼出的空气吸走，然后过滤和清洁并返回，有各种各样的可能性。
但是Mousavi提示，最大的问题是人们对已经使用的系统了解得还不够。我们需要更多地了解这些技术以及它们的性能。这样ASHRAE、WHO或其他机构的建议才能基于明确的科学。他补充说：“现在是我们建立基础的时候了。”
Morawska表示，随着疫苗的推出和感染风险的降低，解决不良室内空气质量的机会之窗正在关闭。现在这还没有过去，但是明年可能为时已晚。
研究人员指出，在下一次大流行期间，甚至在没有重大疾病暴发的时候，更加关注通风将带来好处。Bluyssen表示，室内空气质量“很长一段时间以来一直很糟糕”。这为我们提供了机会，不仅可以改善大流行情况下的空气质量，而且可以改善未来的整个室内环境质量。
参考文献：
Dyani Lewis. Why indoor spaces are still prime COVID hotspots[J]. Nature. 2021 Apr;592(7852):22-25.doi: 10.1038/d41586-021-00810-9.