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  微生物与感染  2022, Vol. 17 Issue (4): 239-252      DOI: 10.3969/j.issn.1673-6184.2022.04.005
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Contents            PDF            Abstract             Full text             Fig/Tab
严重急性呼吸综合征冠状病毒2环境稳定性的研究进展
孙志平 1 , 瞿涤 1,2     
1. 复旦大学生物安全三级实验室, 上海 200032;
2. 复旦大学上海医学院基础医学院医学分子病毒学教育部/卫健委/医科院重点实验室, 上海 200032
摘要:2019冠状病毒病疫情席卷全球,其病原体严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)主要通过呼吸道飞沫以及密切接触(直接或间接接触)传播。接触病毒污染物体导致感染的风险也受到了广泛关注。本文对SARS-CoV-2在环境中稳定性的相关研究进行了综述。对SARS-CoV-2不同变异毒株的环境稳定性研究发现,在室温和常规湿度条件下,不同毒株在环境中的存活时间均与病毒滴度有关,低滴度(< 104.0TCID50)病毒可在不同材料表面存活1~3 d,高滴度(>105.0TCID50)病毒可存活3~7 d。各种毒株在低温条件下均更加稳定。此外,研究未发现不同毒株对消毒剂的敏感性存在差异,醇基消毒剂、含氯消毒剂、表面活性剂等均能有效灭活SARS-CoV-2的不同变异株。当面临可能被病毒污染的环境时,应注意做好个人防护和手卫生,及时对环境表面进行消毒灭菌,以降低感染的风险。
关键词严重急性呼吸综合征冠状病毒2    病毒存活    消毒    2019冠状病毒病疫情防控    
Research of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 environmental stability: a review
SUN Zhiping 1 , QU Di 1,2     
1. Biosafety Level 3 Laboratory & Shanghai Medical College Fudan University, Shanghai 200032, China;
2. Key Laboratory of Medical Molecular Virology (MOE/NHC/CAMS), and Department of Microbiology and Parasitology, School of Basic Medical Sciences, Fudan University, Shanghai 200032, China
Abstract: Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has spread all over the world. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is mainly transmitted through respiratory droplets and close contact (directly or indirectly contact). The risk of infection by contacting fomite contaminated with the virus has attracted attention. This paper reviews the researches on the stability of SARS-COV-2 in the environment. Studies on the environmental stability of different variants and strains of SRAS-CoV-2 find that, the survival time of virus depends on viral titer under the condition of room temperature and conventional humidity. Virus with low titer (< 104.0TCID50) can survive for 1 to 3 days on different surfaces, but virus with high titer (>105.0TCID50) can survive for 3 to 7 days. Variants of SARS-COV-2 are more stable at low temperature. In addition, variants of SARS-CoV-2 have the same sensitivity to disinfectants, and can be inactivated effectively by alcohols, chlorinated disinfectants and surfactants. When ones face an environment which may be contaminated by the virus, it is necessary to pay attention to personal protection, hand hygiene, as well as disinfection timely to reduce the infection risk.
Keywords: Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2    Virus survival    Disinfection    Prevention and control of COVID-19    

2019年12月,新型冠状病毒引发了不明原因肺炎(即新型冠状病毒肺炎)[1],迅速蔓延全球[2-3]。2020年2月11日,世界卫生组织(World Health Organization,WHO)将新型冠状病毒肺炎命名为“COVID-19”,即coronavirus disease 2019[4-5]。截至2022年4月30日,全球COVID-19病例超过了5.11亿例,死亡病例超过624万例[6]。由于该新型冠状病毒在基因组同源性和进化上与严重急性呼吸综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus,SARS-CoV)关系密切,国际病毒学分类委员会冠状病毒研究组建议将其命名为severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2)[1, 7]。SARS-CoV-2主要经呼吸道感染,人群普遍易感,免疫功能低下、老年人或有基础疾病的患者更为易感,病情更为严重[8-11]。疫情以来,SARS-CoV-2出现了多种受关注的变异株(variants of concern,VOC)。2020年12月,在印度发现了Delta变异株,引起了印度第2波COVID-19大流行和美国多次聚集性流行的病例[12]。2021年11月,南非监测实验室首次发现了Omicron变异株,迅速在世界许多国家流行[12]。2022年以来,我国香港、广东、吉林、黑龙江、上海等地均发生了Omicron变异株的疫情,至4月30日全国累计确诊病例超过64万例[13]

随着SARS-CoV-2不断的变异,病毒的传播速度更快,传播途径更为隐匿。为了采取有效的控制措施切断病毒传播链,研究人员对病毒的潜在传播方式进行了研究。世界卫生组织指出,SARS-CoV-2主要通过呼吸道飞沫以及人与人之间的密切接触传播(直接或间接接触)[14]。研究认为,患者产生的呼吸道气溶胶可能存在传播病毒的风险[15]。此外,很多学者广泛关注到SARS-CoV-2直接通过空气进行传播的能力[16-19]。基于多项研究的结果,《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》(第九版)指出,SARS-CoV-2经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径;其次,在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶,可能发生气溶胶传播;接触病毒污染的物体也可能造成感染[5]

除“人传人”的传播路径外,SARS-CoV-2是否可能通过污染物体表面感染相关接触人员,即“物传人”,也引起研究者的关注。为了探索污染物体传播病毒的风险,各国科研机构针对病毒在环境中的存活能力开展了研究。本文对SARS-CoV-2在环境中稳定性的相关研究进行综述,探讨病毒污染物体导致感染的潜在风险,为相关接触人员的防护和消杀措施提供依据。

1 环境物体污染表面SARS-CoV-2的检出 1.1 临床环境病毒污染情况

为了研究不同环境和物体表面SARS-CoV-2污染程度及感染风险,研究人员首先检测了受污染环境和物体表面样本中的病毒核酸。在2020年2月国内COVID-19疫情高峰期间,研究者采集了武汉中南医疗中心的626份环境样本,发现重症监护病房环境样本病毒核酸检测阳性率为31.9%,受污染的物体包括自助打印机(20.0%)、台式机/键盘(16.8%)、门把手(16.0%)以及洗手液瓶(20.3%)和手套(15.4%)等个人防护装备[20]

1.2 生活环境和物体病毒污染情况

除了医疗机构,COVID-19流行的生活区域的环境样本中也检出病毒核酸阳性。在美国马萨诸塞州整个城镇的公共场所和重要商业场所(如人行线按钮或酒类商店门把手)采集的环境样本中,SARS-CoV-2核酸阳性率为8.3%[21]。我国相关报道还显示,在进口货物的包装物以及冷冻食品等表面也有病毒核酸的检出。例如:2020年6月,在北京新发地农产品批发市场,在加工进口鲑鱼的切菜板上检测到病毒核酸[22];此后,在进口自厄瓜多尔的冷冻虾包装材料、运输集装箱内部及巴西进口的冷冻鸡翅样本表面,也检测到SARS-CoV-2核酸[23]

近期,密西根大学研究者收集了其校园教室、排练房、办公区、公共汽车、体育馆等公共环境中空气和物体表面样本,通过核酸检测发现样本阳性率分别为1.6%和1.4%[24]。在此基础上通过评估模型计算得出通过气溶胶感染的概率为1/100,而通过接触污染物体表面的感染概率为1/100 000,即通过空气传播的概率是物体表面污染传播的1 000倍[24]。同时,该研究还发现环境样本阳性与校园病例也呈现时间上的相关性[24]。虽然该研究提示物体表面污染的病毒引起感染的概率很低,但不能排除接触人员感染的潜在风险。

尽管在环境和物体表面检测到SARS-CoV-2核酸并不意味着存在具有感染性的病毒颗粒[25]。但是,中国疾病预防控制中心的研究人员于2020年10月首次从鳕鱼外包装表面的拭子中成功分离出SARS-CoV-2,并明确指出,该外包装表面污染的病毒可感染相关接触人员。很多研究均提示,须关注进口食品包装表面、医院和实验室等污染环境和物体表面的SARS-CoV-2,以及相关接触人员的感染风险[26]

2 SARS-CoV-2在环境表面的稳定性 2.1 呼吸道病毒环境稳定性研究

鉴于很多环境和物体表面均检出SARS-CoV-2核酸,研究者们开展了关于SARS-CoV-2在环境和物体表面的稳定性和存活能力的研究。多种病毒在环境或物体表面的存活能力和稳定性持续受到广泛的关注[27]。Kramer等[28]总结了过去几十年关于病原体在临床环境表面稳定性的研究并提出,如果不采取任何表面消毒措施,大多数呼吸道病毒(冠状病毒、柯萨奇病毒、流感病毒以及SARS等)可能会在环境中存活数天,并有可能成为潜在的传染源。2000年,Sizun等[29]比较了冠状病毒HCoV(OC43和229E)在上清液和医院各种物体表面上的存活情况,结果显示HCoV在3种不同材料(铝、棉纱海绵和乳胶手套)的干燥表面可存活数小时(见表 1)。2010年,Casanova等[30]以猪胃肠炎病毒(transmissible gastroenteritis virus,TGEV)和鼠肝炎病毒(mouse hepatitis virus,MHV)为模式病毒,研究了不同的温度(4 ℃、20 ℃、40 ℃)和相对湿度(20%、50%、80%)条件下,冠状病毒在不锈钢表面的存活能力,发现高滴度的TGEV或MHV在4 ℃条件下可存活到28 d,20 ℃条件下可存活5~28 d,病毒在20%和80%湿度的存活时间比50%湿度更长(见表 1)。这一结果表明,温度越低TGEV或MHV的稳定性越高,然而湿度对病毒的稳定性并不呈现连续的相关性[30]

表 1 冠状病毒在不同材料表面的存活 Tab. 1 Survival of coronavirus on different surfaces of fomites
污染物材料 病毒种类 温度(℃) 相对湿度(%) 病毒滴度 毒株名称 存活时间 失活时间 参考文献
HCoV 21 55~70 5.5×103.0TCID50 229E 6 h 12 h Sizun等[29]
HCoV 21 55~70 5.1×103.0TCID50 OC43 2 h 3 h
金属 SARS-CoV-1 21~25 / 1.0×106.0 TCID50 SARS-P9 5 d / Duan等[32]
玻璃 4 d 5 d
塑料 4 d 5 d
报纸 4 d 5 d
滤纸 5 d /
布料 5 d /
木板 4 d 5 d
SARS-CoV-1 20 / 103.7 TCID50 SARS-GVU6109 < 1 d 1 d Lai等[34]
一次性防护服 < 2 d 2 d
棉布防护服 < 1 d 1 d
塑料 SARS-CoV-1 21~25 / 1.0×107.0 TCID50 SARS-FFM-1 6 d 9 d Rabenau等[33]
不锈钢 TGEV 4 20 1.0×105.0 TCID50 / 28 d / Casanova等[30]
50 28 d /
80 28 d /
20 20 28 d /
50 3 d 4 d
80 14 d 15 d
40 20 5 d /
50 < 12 h /
80 < 6 h /
不锈钢 MHV 4 20 1.0×105.0 TCID50 / 28 d / Casanova等[30]
50 28 d /
80 28 d /
20 20 28 d /
50 5 d 6d
80 11 d 12d
40 20 5 d /
50 24 h /
80 <6 h /
塑料 SARS-CoV-1 22~25 40~50 1.0×105.0TCID50 SARS-HKU39849 28 d / Chan等[35]
33 80~89 1.0×103.0TCID50 1 d /
38 >95 1.0×103.0TCID50 1 h /
SARS-CoV-1 21~23 40 5.0×103.0TCID50 Tor2 8 h 1 d Van Doremalen等[43]
不锈钢 2 d 3 d
塑料 3 d 4 d
硬纸板 8 h 1 d
注:“/”表示研究未标明相关数据。
2.2 SARS-CoV环境稳定性研究

2003年,SARS疫情暴发以后,对于人类具有高致病性的冠状病毒[包括SARS-CoV、中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus, MERS-CoV)等]的环境稳定性研究受到了一定的关注(见表 1)。Kampf等[31]的研究结果显示,人类冠状病毒可以在金属、玻璃或塑料等无生命表面存活9 d。Duan等[32]研究发现,在室温条件下SARS-CoV(106.0 TCID50)在金属、玻璃、塑料和木板等材料表面可存活4~5 d。Rabenau等[33]研究显示,SARS-CoV(107.0 TCID50) 可在塑料表面存活超过6 d,提示高滴度病毒在物体表面存活的时间更长。Lai等[34]也研究了室温条件下SARS-CoV在不同物体(实验室申请表、一次性工作服和棉布工作服)表面的存活情况,结果显示病毒(103.7 TCID50)在干燥的纸张和棉布表面存活不超过1 d。Chan等研究了不同温度(22 ℃、33 ℃、38 ℃)和不同湿度(40%、80%、>95%)条件下SARS-CoV在塑料表面的稳定性,结果表明SARS-CoV在低温环境中具有更好的稳定性,过高的温度和湿度条件使病毒更容易失去感染性[35-36]

2.3 SARS-CoV-2环境稳定性研究

新型冠状病毒肺炎疫情暴发初期,因缺少关于SARS-CoV-2的具体数据,研究人员认为SARS-CoV-2可能具备与SARS-CoV相似的环境稳定性[31]。随后,许多课题组开展了关于SARS-CoV-2在环境和物体表面稳定性的研究(见表 2)。2020年,香港大学的Chin等首先研究了不同温度下SARS-CoV-2(106.7TCID50/mL)在培养上清中的稳定性,结果显示4 ℃条件下病毒可存活14 d,22 ℃条件下病毒可存活7 d,提示低温有利于病毒保持感染活性[37-38]。随后,本课题组的研究也得到相似的结果,22 ℃条件下SARS-CoV-2(103.75TCID50/100 μ L)可存活3 d,而提高病毒初始滴度(105.5TCID50/100 μ L)后,病毒可存活7 d[39]。这也提示了起始滴度越高,病毒残存时间越长。本课题组还发现,SARS-CoV-2(103.75TCID50/100 μ L)在酸性(pH值为2.2)条件下可存活1 h,提示病毒对酸性环境具有一定的抵抗力[39]。由于进口海产品外包装表面检测出SARS-CoV-2核酸,为了探究其在海水环境中的稳定性,本课题组检测了病毒在人造海水中的存活能力,结果显示,22 ℃条件下SARS-CoV-2 (103.75TCID50/100 μ L) 可存活3 d,4 ℃条件下可存活7 d[40]。这一结果与Sala-Comorera[41]和Lee等[42]的研究一致。

表 2 SARS-CoV-2在不同溶液条件下的存活 Tab. 2 Survival of SARS-CoV-2 in different suspension conditions
温度(℃) 相对湿度(%) pH值 病毒滴度 毒株名称 溶液条件 存活时间 参考文献
室温 / / 102.0TCID50/L / 培养基气溶胶 >16 h Fears等[36]
21~23 65 / 103.5TCID50/L nCoV-USA-WA-CDC-001–2020 培养基气溶胶 >3 h Van Doremalen等[43]
19~22 40~60 / 102.0 TCID50/L nCoV-England- 2–2020 培养基气溶胶 >1.5 h Smither等[45]
101.0 TCID50/L (MW059036.1) 人工唾液气溶胶 >1.5 h
23 / 7.27 104.0PFU/mL / 自来水(余氯1.0 mg/L) 3 d Lee等[42]
23 / 7.27 105.0PFU/mL 自来水(余氯1.0 mg/L) 6 h
23 / 7.38 105.0PFU/mL 淡水 2 h
23 / 8.00 105.0PFU/mL 海水 1 h
4 / / 106.7TCID50/mL / 培养基 14 h Chin等[37]
22 / / 106.7TCID50/mL 培养基 7 d
37 / / 106.7TCID50/mL 培养基 1 d
56 / / 106.7TCID50/mL 培养基 10 min
70 / / 106.7TCID50/mL 培养基 1 min
20 / / 3.16×104.0 TCID50/mL nCoV-Italy-INMI1–2020 海水 >3 d Sala-Comorera等[41]
20 / / 3.16×104.0 TCID50/mL 河水 >5 d
22 80 7.20 1.2×103.0 PFU/100 μL nCoV-CHN-SH01–2020 培养基 3 d Sun等[39]
22 80 2.20 1.2×103.0PFU/ 100 μL 生理盐水 1 h
22 80 7.20 103.75TCID50/ 100 μL 人造海水 3 d
22 80 7.20 105.5TCID50/ 100 μL 人造海水 7 d
4 / / 3.16×104.0 TCID50/mL nCoV-Italy- INMI1 海水 >5 d Sala-Comorera等[41]
4 / / 3.16×104.0 TCID50/mL 河水 >10 d
4 / / 1.0×108.0 TCID50/mL nCoV-DEU- FFM1–2020 培养基 >160 d Widera等[38]
4 80 7.20 103.75TCID50/ 100 μL nCoV-CHN- SH01–2020 培养基人造海水 7 d Sun等[40]
4 80 7.20 105.5TCID50/ 100 μL 培养基人造海水 20 d
注:“/”表示研究未标明相关数据。

以上研究数据表明,室温条件下随着滴度(103.75~106.7TCID50)的提高,SARS-CoV-2在培养上清中存活的时间更长(3~7 d),且低温(4 ℃)更有利于病毒的存活(7~20 d),酸性(pH值2.2)条件不利于病毒存活,然而高盐条件下病毒的稳定性与培养上清无显著差异。从而提示,冷链海产品表面污染的SARS-CoV-2,在低温条件下可能会在较长时间内具有感染风险。

2.4 物体材质对SARS-CoV-2稳定性的影响

为进一步探讨SARS-CoV-2在不同污染物体表面导致病毒感染的潜在风险,研究人员开展了病毒在不同材料表面稳定性的研究,包括金属(铜、不锈钢)、塑料、玻璃、纸(纸张、纸板)、布(无纺布、棉布)、木片以及各类防护用品(手套、面罩)等(见表 3)。van Doremalen等[43]首先对比研究了SARS-CoV-2与SARS-CoV在不同物体表面的稳定性,检测2种冠状病毒在塑料、不锈钢、铜、纸板以及气溶胶等环境条件下的存活情况,结果表明室温条件下SARS-CoV-2(5.0×103.0TCID50)在塑料(3 d)和不锈钢(3 d)表面比在铜(1 h)和纸板(3 h)上更稳定(见表 3)。在相同的实验条件下,SARS-CoV-2的稳定性与SARS-CoV-1并无显著差异[43]。本课题组[40]研究发现,4 ℃湿润的条件下病毒(104.0TCID50)在不锈钢和无纺布表面可存活9 d,在塑料表面可存活12 d。该研究结果进一步验证了低温条件有利于病毒在物体表面的稳定性。同时,本课题组还研究了SARS-CoV-2(103.75 TCID50)在滤纸表面的稳定性,结果显示室温、80%湿度条件下病毒可存活3 d[39](见表 3)。然而,Chin等[37]研究却发现,相同温度、65%湿度条件下病毒在纸张表面的存活时间大大缩短(1 h内)。这一结果的差异,可能与环境湿度、纸张材质及其洗脱效率不同有关。Hirose等[44]比较了SARS-CoV-2(2.0×105.0 TCID50)在普通纸张和喷墨打印纸表面的存活情况,发现病毒在普通纸张表面可存活60h(2.5 d),在喷墨打印纸表面存活时间相对较短(6~9 h),推测由于打印纸表面经过处理后能更快地使表面迅速干燥,从而缩短了病毒的存活时间(见表 3)。这些研究结果提示,低温和湿润的物体表面条件更加有利于SARS-CoV-2的稳定性,而干燥条件能够缩短病毒的存活时间[45]

表 3 SARS-CoV-2在不同材料表面的存活 Tab. 3 Survival of SARS-CoV-2 on different surfaces of fomites
污染物材料 毒株名称 温度(℃) 相对湿度(%) 病毒滴度 存活时间 失活时间 参考文献
nCoV-USA-WA-CDC-001-2020 21~23 40 5.0×103.0TCID50 4 h 8 h Van Doremalen等[43]
不锈钢 nCoV-CHN-SH01-2020 22 80 104.0TCID50 3 d 5 d Sun等[40]
4 80 104.0TCID50 9 d 12 d
nCoV-JPN-TY-WK-521 25 45~55 1.0×105.0TCID50 84 h / Hirose等[48]
nCoV-USA-WA-CDC-001-2020 21~23 40 5.0×103.0TCID50 3 d 7 d Van Doremalen等[43]
/ 22 65 105.8TCID50 4 d 7 d Chin等[37]
塑料 nCoV-CHN-SH01-2020 22 80 104.0TCID50 3 d 5 d Sun等[40]
4 80 104.0TCID50 12 d 14 d
nCoV-JPN-TY-WK-521 25 45~55 1.0×105.0TCID50 58 h / Hirose等[48]
nCoV-USA-WA-CDC-001-2020 21~23 40 5.0×103.0TCID50 3 d 4 d Van Doremalen等(2020)[43]
/ 22 65 105.8TCID50 4 d 7 d Chin等[37]
nCoV-DEU-FFM1-2020 / / 2.8×105.0 TCID50 6 h 5 d Widera等[38]
硼硅酸盐玻璃 nCoV-JPN-TY-WK-521 25 45~55 1.0×105.0TCID50 85 h / Hirose等[48]
玻璃 / 22 65 105.8 TCID50 2 d 4 d Chin等[37]
显示屏玻璃 nCoV-DEU-FFM1-2020 / / 2.8×105.0 TCID50 6 h 5 d Widera等[38]
普通纸 nCoV-JPN-TY-WK-521 25 40~50 2.0×105.0 TCID50 48 h 72 h Hirose等[44]
打印纸 25 40~50 2.0×105.0 TCID50 6 h 12 h
打印纸 25 40~50 2.0×105.0 TCID50 12 h 24 h
滤纸 nCoV-CHN-SH01-2020 22 80 103.75 TCID50 3 d 4 d Sun等[39]
纸张 / 22 65 104.8TCID50 0.5 h 3 h Chin等[37]
纸巾 22 65 105.5TCID50 0.5 h 3 h
纸币 22 65 106.0TCID50 2 d 4 d
硬纸板 nCoV-USA-WA-CDC-001-2020 21~23 40 5.0×103.0TCID50 1 d 2 d Van Doremalen等[43]
木板 / 22 65 105.6TCID50 1 d 2 d Chin等[37]
无纺布 nCoV-CHN-SH01-2020 22 80 104.0TCID50 1 d 3 d Sun等[40]
4 80 104.0TCID50 9 d 12 d
棉布 / 22 65 104.8TCID50 1 d 2 d Chin等[37]
橡胶手套 nCoV-CHN-SH01-2020 22 80 104.0TCID50 2 h < 1 d Sun等[40]
4 80 104.0TCID50 1 d 3 d
外科口罩外层 / 22 65 105.8TCID50 7 d / Chin等[37]
外科口罩内层 22 65 105.8TCID50 4 d 7 d
猪皮肤 nCoV-USA-WA-CDC-001-2020 4 40~50 104.5 PFU 14 d / Harbourt等[47]
22 1 d 3 d
37 8 h 1 d
人皮肤 nCoV-JPN-TY-WK-521 25 45~55 1.0×105.0TCID50 9 h / Hirose等[48]
注:“/”表示研究未标明相关数据。

Chin等[37]进一步研究了SARS-CoV-2在不同材质表面稳定性的变化,发现SARS-CoV-2在木材和布料上2 d后即失去对细胞的感染活性,在光滑的表面上更为稳定,比如在玻璃表面或在不锈钢表面的存活时间更长。与金属(不锈钢和锌)、玻璃和多孔的织物等相比,铜、乳胶和少孔的纺织物上SARS-CoV-1和SARS-CoV-2的稳定性较差。其还发现,SARS-CoV-2在口罩材料表面具有较强的稳定性,研究结果显示室温(22 ℃)条件下,病毒(105.8TCID50)在外科口罩内层材料表面可存活4 d,外层材料表面可存活7 d[37] (见表 3),提示须关注一次性外科口罩使用后的病毒污染风险。同时,以上研究结果也提示,选择适当的材料有助于降低SARS-CoV-2在其表面的稳定性,从而降低接触污染物体表面引起新型冠状病毒肺炎传播的风险[46]

2.5 SARS-CoV-2在皮肤表面存活情况

除了无生命的材料表面,Harbourt等[47]还研究了SARS-CoV-2在皮肤表面的稳定性,发现SARS-CoV-2(104.5 PFU)在37 ℃猪皮肤表面可存活8 h(见表 3)。Hirose等[48]研究了室温条件下SARS-CoV-2(1.0×105.0 TCID50)在人类皮肤表面的存活,结果显示病毒可以存活9 h。以上研究结果均提示,尽管SARS-CoV-2污染接触者皮肤后其稳定性有所下降,但在数小时内仍具有感染性,存在感染风险。因此,接触患者或感染者污染过的物品后,应注意手部及相关接触部位皮肤的清洁和消毒,以阻断病毒的传播。

2.6 SARS-CoV-2不同变异株环境稳定性的差异

鉴于2022年以来奥密克戎变异株的流行,近期香港大学Chin等[49]对比了SARS-CoV-2原始毒株和奥密克戎毒株的环境稳定性差异。结果显示,室温(21~22 ℃)条件下奥密克戎毒株(105.0 TCID50)在不锈钢、塑料和玻璃表面存活时间达7 d,而原始毒株在相应物体的存活时间短于4 d[49](见表 4)。Hirose等[50]也比较了室温(25 ℃)、常规相对湿度(45%~55%)条件下不同变异株在塑料和人类皮肤表面的存活能力,研究发现相较于其他毒株,奥密克戎变异株(5.0 × 104 TCID50)在塑料(193.5 h)和人类皮肤(21.1 h)表面存活时间更长(见表 4)。这些研究结果均提示,奥密克戎毒株可能具有更高的环境稳定性,增加了病毒的感染风险,从而导致疫情的迅速传播和扩散。然而,奥密克戎变异株环境稳定性的增强机制还有待研究。

表 4 SARS-CoV-2不同变异株在不同材料表面的存活 Tab. 4 Survival of SARS-CoV-2 variant of concern on different surface of fomites
污染物材料 变异株 温度(℃) 相对湿度(%) 病毒滴度 存活时间 失活时间 参考文献
不锈钢 Ancestral strain (A) 21~22 / 104.7 TCID50 2 d 4 d Chin等[49]
Omicron (BA.1) 7 d /
塑料 Ancestral strain (A) 21~22 / 104.7 TCID50 2 d 4 d
Omicron (BA.1) 7 d /
玻璃 Ancestral strain (A) 21~22 / 104.7 TCID50 4 d 7 d
Omicron (BA.1) 7 d /
纸巾 Ancestral strain (A) 21~22 / 104.7 TCID50 15 min 30 min
Omicron (BA.1) 30 min 60 min
塑料 Wuhan strain (A) 25 45~55 5.0× 104 TCID50 56.0 h / Hirose等[50]
Alpha variant (B.1.1.7) 191.3 h /
Beta variant (B.1.351) 156.6 h /
Gamma variant (P.1) 59.3 h /
Delta variant (B.1.617.2) 114.0 h /
Omicron variant (B.1.1.529) 193.5 h /
皮肤 Wuhan strain (A) 25 45~55 5.0× 104 TCID50 8.6 h /
Alpha variant (B.1.1.7) 19.6 h /
Beta variant (B.1.351) 19.1 h /
Gamma variant (P.1) 11.0 h /
Delta variant (B.1.617.2) 16.8 h /
Omicron variant (B.1.1.529) 21.1 h /
注:“/”表示研究未标明相关数据。
2.7 病毒污染环境表面的感染风险

由于病毒污染环境和物体表面具有一定的感染风险,Rawlinson等[51]采用DNA寡核苷酸替代物来分析SARS-CoV-2在临床表面环境中的传播方式,发现在10 h内污染的DNA从隔离室扩散到了41%的采样区域。针对医院环境表面SARS-CoV-2污染的研究还发现,阳性率存在较大差异,其中重症监护病房(Intensive Care Unit,ICU)表面污染阳性率为0~75%;隔离病房表面污染阳性率为1.4%~100%;普通病房表面污染阳性为0~61%。ICU环境中病毒平均浓度为4.4log10TCID50~5.2 log10TCID50,普通病房环境中病毒平均浓度为2.8 log10TCID50~4.0 log10TCID50,但在消毒后的环境表面则很少检测到病毒RNA[51-52]。由于病毒在环境和物体表面污染的广泛性,须重视污染表面的病毒成为传染源的可能性,并及时进行消毒[52-53]

综上所述,SARS-CoV-2能够在污染物体表面存活一定的时间,不同的病毒滴度、温湿度、酸碱度乃至物体材质均会影响病毒的存活时间,从存活数小时至数天乃至数月。当人员身体部位尤其是手部接触到较高滴度SARS-CoV-2污染的物体表面时,该部位就存在被污染的风险,若未及时消毒而接触口鼻眼部,则存在感染风险。

3 环境中SARS-CoV-2的去污染与消毒

通过研究SARS-CoV-2在环境表面的稳定性发现,病毒可在无生命物体以及皮肤表面上存活一段时间。为了避免污染环境表面潜在的感染风险,WHO建议及时使用清水、洗涤剂和消毒剂对污染的环境表面进行清洁[54]。《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(第九版)》提出,冠状病毒对紫外线和热敏感,56 ℃ 30 min,乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸和氯仿等脂溶剂均可有效灭活病毒,氯己定不能有效灭活病毒[5]

3.1 环境物体表面SARS-CoV-2的灭活

在SARS-CoV-2灭活相关研究报道之前,Akram[53]率先回顾了人类冠状病毒(human coronavirus, HCoV)、SARS-CoV以及MERS-CoV等冠状病毒灭活的相关研究,指出乙醇(62%~71%)、次氯酸钠(0.1%)、戊二醛(2.0%)、苯扎氯铵(0.04%)、聚维酮碘(0.23%~7.5%)和过氧化氢(0.5%)分别作用1 min以上,均能够有效灭活环境表面污染的冠状病毒(3.0 log10 TCID50)(见表 5)。新型冠状病毒肺炎疫情暴发后,很多实验室也评估了相关消毒剂灭活SARS-CoV-2的有效性(见表 5)。针对物体表面污染消毒的研究,Ijaz等[55]发现,对氯间苯扎氯铵(0.19%)或乙醇(>50%) 分别作用1.75 min能够灭活SARS-CoV-2 (>3.5log10TCID50),次氯酸钠(0.14%)作用0.5 min也能够灭活SARS-CoV-2(>5.1log10 TCID50)。同时,将表面活性剂和有机醇类联合时,能够更加快速(15 s)地灭活病毒(>4.0 log10 TCID50)[55-57]。另外,紫外线(254~350 nm)作用也可有效灭活表面污染的SARS-CoV-2[58-59]。以上消毒剂均可用于环境和物体表面污染的消毒。

表 5 不同环境污染的冠状病毒灭活的研究 Tab. 5 Disinfection of the environment contaminated by coronavirus
污染环境 病毒名称 消毒剂 浓度(%)a 作用时间 病毒滴度下降(log10TCID50) 参考文献
物体表面 HCoV-OC43 乙醇 62~72 1 min 2.0~4.0 Kampf等[31]
SARS-CoV-1 次氯酸钠 0.1~0.5 1 min >3.0
MERS-CoV 戊二醛 2.0 1 min >3.0
苯扎氯铵 0.04 1 min < 3.0
过氧化氢 0.5 1 s >3.0
聚维酮碘 0.23~7.5 15~60 s >4.0
SARS-CoV-2 对氯间二甲苯酚 0.12 1 min >5.0 Ijaz等[55]
苯扎氯铵 0.19 1.75 min >3.5
柠檬酸 2.4 0.5 min >3.0
乙醇 50 1.75 min >4.5
乳酸 1.9 5 min >5.5
盐酸 0.25 0.5 min >4.1
次氯酸钠 0.14 0.5 min >5.1
SARS-CoV-2 表面活性剂+丙二醇、乙醇 20 15 s >4.0 Steinhauer等[56]
SARS-CoV-2 紫外线(254 nm) 20.06 mJ/cm2 36 s >4.0 Gidari等[58]
SARS-CoV-2 紫外线(265~350 nm) / 3 min >4.7 Messina等[59]
HCoV-OC43 臭氧 50 mg/m3 20 min 100% Uppal等[62]
皮肤表面 SARS-CoV-2 家用漂白剂 1.0 5 min >6.0 Chin等[37]
洗手液 2.0 15 min >6.0
乙醇 70 5 min >6.0
聚维酮碘 7.5 5 min >6.0
氯二甲苯酚 0.05 5 min >6.0
洗必泰 0.05 5 min >6.0
苯扎氯铵 0.1 5 min >6.0
SARS-CoV-2 肥皂 / 20 s >3.0 Mukherjee等[57]
表面活性剂 12 10 s >3.0
醇基洗手液 65 15 s >4.0
SARS-CoV-2 乙醇 80 5 s >4.5 Hirose等[48]
60 5 s >4.5
40 5 s >4.5
20 60 s 0.81
异丙醇 70 5 s >4.19
氯己定 1.0 60 s 3.17
苯扎氯铵 0.2 60 s 3.19
空气 HCoV-229E 紫外线(222 nm) 1.7 mJ/cm2 ~20 s >3.0 Buonanno等[61]
HCoV-OC43 紫外线(222 nm) 1.2 mJ/ cm2 ~20 s >3.0
HCoV-OC43 臭氧 50 mg/m3 20 min 100% Uppal等[62]
SARS-CoV-2 过氧化氢 / 47 min / Ibanez-Cervantes等[63]
注:“/”表示研究未标明相关数据;a表示浓度单位%有特殊标明的除外。
3.2 皮肤表面SARS-CoV-2的灭活

SARS-CoV-2在人类皮肤表面灭活的研究结果显示,乙醇(>40%)或异丙醇(70%)在人类皮肤作用5 s以上,可快速灭活病毒(>4.5 log10 TCID50),氯己定(1.0%)或苯扎氯铵(0.2%)须用作用1 min后才能有效灭活病毒(3.1 log10 TCID50)[60](见表 5)。因此,乙醇、苯扎氯铵、氯己定等消毒剂可用于皮肤表面的消毒。

3.3 气溶胶中SARS-CoV-2的灭活

目前,由于SARS-CoV-2的致病性、危害程度及风险等级,针对空气污染消毒的研究较少。有些研究采用其他冠状病毒(如HCoV-OC43或HCoV-229E)作为模式病毒开展了相关研究(见表 5)。Buonanno等[61]发现,紫外线(222 nm)作用20 s以上,能够有效灭活空气中的HCoV-OC43或HCoV-229E(>3.0 log10 TCID50)。Uppal等[62]研究发现,臭氧(50 mg/m3)作用20 min也能够完全灭活HCoV-OC43。此外,过氧化氢蒸汽、二氧化氯气体等化学气体一直作为常规的气体消毒剂,其有效性已得到了较为充分的验证[63-68]。因此, 紫外线(222 nm)、臭氧、过氧化氢蒸汽、二氧化氯气体等可用于被SARS-CoV-2污染的空气消毒。

4 结论

综上所述,诸多研究均表明SARS-CoV-2在环境中的存活能力和稳定性与其他冠状病毒并无显著差异。在室温(20~25 ℃)和常规湿度(40%~80%RH)条件下,SARS-CoV-2在不同物体表面的存活时间与病毒滴度有关,当滴度低于104.0TCID50时,病毒在铜、不锈钢、塑料等材料表面可存活3 d,在普通纸、打印纸、滤纸等不同纸张材料、无纺布和棉布材料表面可存活1~3 d;当病毒滴度提高至105.0~105.8TCID50,在铜、不锈钢、塑料和玻璃等材料表面可存活3~4 d,在外科口罩外层材料可存活7 d,内层材料可存活4 d;低温和低湿度更有利于病毒在环境中的稳定性,4 ℃条件下SARS-CoV-2在不同物体表面可存活7~20 d。此外,病毒对酸性和海水环境具有一定的抵抗力。尽管SARS-CoV-2(105.0TCID50)在人类皮肤表面的稳定性相对较差,但依然能够存活数小时。近期的研究还提示,相较于其他变异株,奥密克戎变异株在物体表面和皮肤表面可能具有更高的稳定性[49-50]

为了降低污染物体和皮肤表面病毒的感染风险,控制疫情的隐匿传播,本文建议须注意做好防护措施,及时去除污染并灭活SARS-CoV-2。①对于接触存在污染的相关物体(如物流运输的货物、公共设施)表面等部位时,应提前做好个人防护,包括佩戴口罩和手套,必要时须穿一次性防护服进行操作,操作结束后,应按照操作规范要求及时脱卸防护用品(作为污染废物处置)。②对存在病毒污染风险的物体和设施表面,可使用乙醇(75%)、含氯消毒剂(500 mg/L)或过氧化氢(1%~3%)进行喷洒或擦拭消毒,作用10~30 min;对于存在病毒污染风险的室内空间,如隔离病房、阳性病人家庭,可使用含氯消毒剂(500 mg/L)或过氧化氢气体等进行终末消毒,对于室内有贵重物品不适宜采用化学消毒剂进行消毒的,可采用紫外线照射,并结合充分通风。③手部是SARS-CoV-2感染风险最高的部位,应及时做好手卫生,可使用洗手液或肥皂液等表面活性剂,按照规范的七步法进行手部清洁。④常规污染风险较低的居家环境和公共场合设施表面,可采用苯扎氯铵或氯己定等表面活性剂进行喷洒、擦拭消毒[69]。通过以上有效的消毒方式,对污染的部位进行及时消毒,可避免SARS-CoV-2通过这种潜在的途径感染相关人员,从而控制疫情的蔓延。

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文章信息

孙志平, 瞿涤
SUN Zhiping, QU Di
严重急性呼吸综合征冠状病毒2环境稳定性的研究进展
Research of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 environmental stability: a review
微生物与感染, 2022, 17(4): 239-252.
Journal of Microbes and Infections, 2022, 17(4): 239-252.
通信作者
瞿涤
E-mail:dqu@fudan.edu.cn
基金项目
“十三五"国家科技重大专项(2018ZX10734401);上海市科技重大专项"重大突发传染病防控关键核心技术研究"(2021.7-2026.7)

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