pm2.5是胶体吗(空气算不算胶体)

最近的一篇文章说，武汉的新型冠状病毒可以通过气溶胶传播，这引起了巨大的社会恐慌和公众焦虑。从专业的角度来看，这既有可能也有不可能，因为这取决于气溶胶的状态和病毒的生存条件。但要高度重视病毒气溶胶，因为气溶胶在一定条件下确实可以吸附一些细菌和病毒。但只要了解气溶胶的知识，掌握其特性和规律，就不会恐慌，就能有效防控。

化学家将气溶胶定义为分散悬浮在气体介质中的固体或液体颗粒形成的分散体系。这里的气体介质其实是空气体，正常的空气体成分按体积分数是:氮气(N2)约占78%，氧气(O2)约占21%，稀有气体约占0.939%(氦he、氖Ne、氩Ar、氪氪、氙Xe、氡Rn

一般氮和氧比较稳定，但也可以转化成离子。这些固体或液体粒子的密度可能与气体的密度稍有不同，或者差别很大。这些颗粒具有各种形状，例如近似球形(如液滴)、片状、针状和其他不规则形状。颗粒的直径一般在0.001-100微米(微米)(1-100000纳米，1微米(微米)= 1000纳米)。

一般来说，气溶胶中半径小于1微米的粒子，大多是由气体变成粒子的成核、凝结、冷凝等过程产生的；较大的颗粒是由机械过程形成的，如固体和液体的破裂。它们在结构上可以是同质的或多相的。气溶胶粒子一般为球形，固体粒子为不规则形状，半径为0.001-0.1微米。小气溶胶的浓度受凝结限制，大气溶胶的浓度受沉降限制。大气中颗粒物沉降的过程中，当阻力(向上)和重力(向下)达到平衡时，各种颗粒物的沉降速度是不一样的。气溶胶广泛应用于医学、环境科学、军事科学等领域。医学上可用于制备呼吸道疾病的粉尘药，因为粉尘药粉末更容易被呼吸道吸收，有利于疾病的治疗。在环境中比如用于卫星探火，在军事上比如烟幕弹，也可以制造气溶胶烟雾来防御激光武器。气雾剂广泛用于消费品，如油漆、洗涤剂、抛光剂、除臭剂、香水、剃须膏，甚至奶油，所有这些都以气雾剂的形式出售。

从健康的角度来看，我们应该高度重视生物气溶胶。科学家将含有微生物或来源于直径100微米以内生物物质的气溶胶称为生物气溶胶，含有微生物的气溶胶称为微生物气溶胶。比如PM2.5、PM10等悬浮在空气体中的颗粒物(PM是英文Particulate Matter Particle的缩写，PM后的2.5和10是用来表示粒径的数值，一般用微米表示。数值越大，粒径越大，PM2.5代表直径在2.5微米以下的颗粒物。PM10是指直径10微米及以下的颗粒)，可携带大量细菌、病毒、真菌和致敏花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵等。有些是活的，有些可以自我繁殖。这种气溶胶最大的特点是可以吸附细菌和病毒。据相关文献报道，生物气溶胶不仅能引起呼吸道疾病如下呼吸道感染、哮喘、过敏等。，还会引起健康人的血压显著升高，从而导致不可逆的慢性肺功能障碍。此外，由于生物气胶中含有一些存活的微生物，一旦吸入人体，不仅进入更深处，而且在一定条件下还会自我繁殖，因此具体的生物气胶的危害是没有门槛的。气溶胶主要来自土壤、植被、水等排放物，也来自动物、医院、农场、垃圾填埋场、污水处理厂等包括人类在内的排放物。

据一些学者的临床研究，新型冠状病毒在武汉的传播途径有三种，一种是飞沫传播，即带有病原微生物的飞沫核(>:5微米)，在空空气中短距离(一般在2至5米内)移动到易感人群的口腔、鼻粘膜或结膜引起的传播，如患者打喷嚏、咳嗽、说话时产生的飞沫；第二种是接触传播，即通过手和媒介的直接或间接接触导致病原体的传播。比如，飞沫沉积在物体表面，污染人的手，手接触口、鼻、眼等粘膜，如挖鼻孔、揉眼睛等，也会导致感染；是空空气传播，即带有病原微生物的细颗粒物(≤5微米)流经空空气，导致疾病传播，主要是气溶胶传播。比如患者的飞沫混在空空气中形成气溶胶，被他人吸入后也会导致感染。现在看来，武汉新型冠状病毒也有可能通过空空气传播，否则很难解释这么多路过的人被感染(不戴口罩)。最新研究认为，有人从粪便中分离出冠状病毒，因此可能存在消化道等其他传播途径，但尚无定论。

我们知道，唾液滴的主要成分是水占99%以上，固体含量不到0.7%，其中有机物0.5%，无机物0.2%。无机物其实就是一些电解质，主要是钠、钾、氯、磷酸钙、碳酸氢盐。有机化合物主要是蛋白质，还有一些低分子量的有机化合物。唾液由血浆产生，含有多种生物酶，如溶菌酶、淀粉酶等，呈弱碱性。其中有些是皮肤细胞最好的营养物质，不会引起皮肤过敏。冠状病毒乐于长期生活在唾液中。

武汉新型冠状病毒直径有多大？我知道现在是125纳米(nm)。这不是用光学显微镜看到的，而是用电子显微镜看到的。显微镜的分辨率受到它所使用的波长的限制。因为可见光的波长在300纳米到760纳米之间，而冠状病毒的大小约为125纳米，远小于可见光的波长，所以在光学显微镜下是不可能看到它们的。我们知道，物质具有波粒二象性，电子也具有波动性，所以我们可以用波长更短的电子束代替光波来观察微观世界。这就是“电子显微镜”的基本原理(这项发明获得了诺贝尔奖)。电子显微镜的分辨率(0.2纳米)远高于光学显微镜(200纳米)，放大1000倍。

当加速电压为50-100 kV时，电子束的波长约为0.0053-0.0037 nm。因为电子束的波长比可见光的波长小得多，所以电子显微镜的分辨能力仍然远远大于光学显微镜。光学显微镜的最大放大倍数约为2000倍，而现代电子显微镜的最大放大倍数超过300万倍。因此，一些重金属的原子和晶体中的原子晶格可以通过电子显微镜直接观察到。借助电子显微镜，我们可以看到这些纳米大小(125纳米)病毒的真实面目。世界卫生组织(世卫组织)将新型冠状病毒命名为Wuhan as 2019—nCoV，全称是新型冠状病毒。n是novel这个词的首字母，“CoV”是冠状病毒的缩写。

要了解气溶胶，我们还应该知道，颗粒越小，表面积越大，表面能越大。随着粒径的减小，比表面积(单位质量的面积)大大增加。例如，当粒径为5 nm时，表面体积百分比为50%，当粒径为2 nm时，表面体积百分比增加到80%。表面能越大，张力越大，直到浮力凸显。当我们把杯子装满酒时，我们发现它中间高，周围低。有些叫“鼓着眼睛”，代表的是真心和深情，实际上是表面张力。比如水蒸气可以在天空中形成云，因为同样单位质量的水蒸气表面积比水大无数倍。

液体气溶胶的粒径约为100-10000 nm，属于粗分散体系。稳定性存在的主要原因是布朗运动和扩散阻止了胶体粒子下沉，所以重力、沉降和对流足以使粒子有很多相遇的机会，说明溶胶具有动态稳定性。第二，同种电荷的排斥。同种溶胶的胶粒和扩散层具有相同的电荷。当两个胶体粒子之间的距离缩短到它们的扩散层部分重叠的程度时，胶体粒子周围的双电层的静电作用将阻碍粒子的完全接近，阻止溶胶粒子的凝聚和合并，并使它们稳定。第三是溶剂化。吸附层中离子的水合作用使胶体被水包围，在溶胶颗粒周围形成溶剂化保护膜，既能降低胶体颗粒的表面能，又能阻止胶体颗粒相互靠近，因此胶体具有一定的稳定性。这是水中的情况。如果在大气中，液体气溶胶不具备这些条件，所以不稳定，携带病毒并传播给人的可能性大大降低。

中国古代就有“纳米”的应用，比如徽墨，主要成分的炭黑就是纳米颗粒。纳米(nm)与米和厘米一样，都是长度测量单位。一纳米是一毫米的百万分之一(10-9m)。纳米材料通常指两类材料:一类是具有纳米尺寸的基础材料(粒径为1-100纳米的颗粒或直径为1-100纳米的纤维)，如纳米炭黑、纳米磁粉、纳米碳管等。一是纳米级(1-100纳米)基础材料制成的产品，在其微观尺度上保持一定的纳米分散性，如纳米陶瓷、活性钙等。在化纤产品和纺织品中加入纳米粒子可以除臭杀菌，在袜子中加入银纳米粒子可以去除脚臭。医用纱布中的纳米银颗粒具有消毒杀菌作用。

我们从相关实验中得知，非常小的气溶胶固体颗粒可以捕捉并杀死病毒，但不能传播病毒。较大的气溶胶粒子，可以吸附病毒，沉降到较低的空水平，如果吸入人体肯定是有害的。但是可以通过戴口罩来预防。只要是合格的医用口罩，就能有效阻挡这种大颗粒气溶胶。按照我国相关标准，合格的医用外科口罩是可以阻隔空空气的。空气的直径可以根据直径来区分，细颗粒和粗颗粒的分界线通常在2微米左右。从对人体呼吸道的危害来看，10微米以上的颗粒物往往停留在鼻腔和鼻咽咽喉部；2-10微米的颗粒物大部分滞留在上呼吸道，2微米以下的颗粒物滞留率随着粒径的减小而增大，0.1微米以下的颗粒物在支气管内的粘附率随着粒径的减小而增大。半径小于0.1微米的粒子数密度随着离地面高度的增加而减小，表明它们来自地面。而半径为0.1—1微米的粒子数密度在对流层顶上部随高度逐渐增加，最大值出现在15—20公里附近，在平流层形成气溶胶层。这种气溶胶层可能是由火山喷出的气体氧化成平流层中的固体而形成的。虽然它只占大气中气溶胶总量的百分之几，但对大气温度有重要影响。大气遥感可以探测到气溶胶粒子的平均光谱分布。卫星遥感具有时效性强、覆盖面广、分辨率高等优点，使我们能够快速监测大区域内的气溶胶分布。

众所周知，病毒无法在细胞外生存。病毒只在细胞内有生命活动，在细胞外不表现出生命特征。它们是休眠的，所以病毒只能靠细胞存活。传染病是病毒进入人体后重获活力而引起的。该病毒由一条长核酸链和一个蛋白质外壳组成。病毒没有自己的代谢机制和酶系统。因此，病毒离开宿主细胞，成为一种没有生命活动，不能独立繁殖自身的化学物质。一旦进入宿主细胞，它就可以利用细胞内的物质和能量以及复制、转录和翻译的能力，根据自身核酸所包含的遗传信息，产生出像它一样的新一代病毒。

冠状病毒的形状像一个皇冠，上面有一个包膜，边缘有一个大的球面突起。产生的图像让人想起皇冠。冠状病毒具有单链RNA基因组和螺旋对称的核衣壳，基因组大小约为26000-32000个碱基，是最大的RNA病毒。到目前为止，它只感染脊椎动物，可引起人和动物的呼吸道、消化道和神经系统疾病。冠状病毒的单链RNA不同于遗传物质双链DNA(结构相对稳定)，单链RNA容易发生变异。冠状病毒进入细胞后，开始复制繁殖，很多麻烦就产生了。冠状病毒主要存在于鸟类中。蝙蝠和鸟类是它的理想宿主，已有数千年的历史。最近100年，各种冠状病毒相继被分离出来。冠状病毒本身的单链RNA是很不稳定的。虽然没有细胞壁(细菌是有细胞壁的)，但它有一个包膜，不同于常见的病毒，容易附着在携带宿主身上。

因为患者打喷嚏、咳嗽、说话的飞沫中含有病毒RNA，是液体混合物，在空气体中容易形成气溶胶。病毒在气溶胶中存活时间更长，因此防控难度更大。不过好在气溶胶颗粒比较大，一般都大于10微米，大部分都在50微米以上。所以一般的医用口罩(或者防雾霾的口罩)都可以阻挡这类颗粒。特殊的气溶胶粒子(半径小于0.1微米)，重量轻，主要分布在高空(离土壤近地面)，随风飘散，人呼吸的可能性不大。另外，气溶胶粒子的比表面能很大，而且有电荷，所以病毒容易被破坏，存活率不高。据说武汉的新型冠状病毒能在干燥空的空气中存活48小时，这可能主要是由于它的包膜，在没有宿主细胞的情况下，包膜能起到保护作用，成为“晶体”。“水晶”也有传染性，所以有传染性。如果新型冠状病毒2019—nCoV可以吸附在气溶胶中，我们也可以通过佩戴口罩来采取预防措施。因此，外出一定要戴口罩，并注意口罩的更换时间和保存方法，勤洗手，正确洗手，避免用手接触口、眼、鼻。

中国是世界上最早使用口罩的国家。资料显示，13世纪初，面具只出现在中国的宫廷中。为了防止气息扩散到皇帝的食物上，侍者用丝绸和金线做成的毛巾做了一个面具。凯尔·波罗在他的《马可·波罗游记》中记载:“在元朝的宫殿里，供奉食物的人用绸布捂住嘴和鼻子，这样他们就可以呼吸，不接触食物和饮料。”这块遮口鼻的绸布就是最初的面具。19世纪末，口罩开始用于医疗领域。德国病理学家莱德克开始建议医护人员使用纱布口罩，防止细菌感染。20世纪初，面具首次成为公众生活的必需品。席卷全球的西班牙流感夺去了约5000万人的生命，普通民众被要求使用口罩抵御病毒。20世纪中后期，口罩大规模使用的次数明显增多。在流感的历史上，口罩曾数次在预防和阻断病菌传播方面发挥了重要作用。1910年，哈尔滨爆发鼠疫，时任北洋陆军医学院副主管的连德武博士发明了“吴式口罩”。2003年，一场非典，口罩在中国的使用和普及达到了一个新的高潮，几乎断货。2009年，继2004年“禽流感”之后，“甲型H1N1流感”让口罩大军再次涌现。2013年PM2.5概念的出现，引发了大众对空空气污染问题的关注，使得口罩在雾霾天气下再度热销。

至于武汉的新型冠状病毒能否吸附在气溶胶中，还需要研究。根据现有数据，2019-2019年NCOV传播的主要渠道可能是唾液滴和气溶胶。戴口罩的目的是防止“喷涌病毒”和大颗粒的病毒气溶胶。洗手的目的是防止水滴和病毒气溶胶沉淀或吸附在手上。非常小的气溶胶粒子可以催化或破坏病毒，所以无害。大直径的气溶胶颗粒可以吸附病毒，但是可以通过佩戴合格的口罩进行防控。所以要重视气溶胶传播的病毒，但不要恐慌。

(作者李四川省社会科学院教授。)原标题《李:气溶胶真的能传播到新型冠状病毒吗，有删节。

(来源:人民日报客户端上海频道)