27 / 2025-03-07 13:38:48

高大空间病毒气溶胶跨层多区域传播研究方法比较

病毒气溶胶传播、现场实验、数值模拟、疫情防控

目的：

为明确病毒气溶胶在高大复杂空间跨层传播路径机制，通过现场实验与数值模拟方法，对比分析两种方法在验证传播路径、量化气溶胶浓度及评估暴露风险等方面的适用性与局限性，旨在为疫情防控提供科学依据。



方法：

基于某机场高大空间结构，通过释放荧光微球（0.1–5 µm）模拟感染者呼吸行为开展现场模拟实验，结合PM检测仪、生物采样器及荧光显微镜追踪扩散路径，同步监测温度、风速等环境参数。采用多区域模型（CONTAM软件）构建几何模型进行数值模拟，模拟高病毒载量（10⁹个/h）与平均载量（10⁶个/h）下六种粒径（0.1–5 µm）气溶胶的传播，预测24小时内气溶胶分布及衰减规律。



结果：

气溶胶在垂直热压（温差达7°C）与水平气流（风速0.42–0.86 m/s）驱动下，从一层扩散至二层、三层及连廊，通过现场实验验证了吊顶连通空间的传播路径。数值模拟进一步量化传播规律，高载量下连廊处浓度达11个/升，小粒径（<1 µm）占比80%以上；暴露风险评估表明，高载量下人员进入连廊20秒可吸入129个病毒颗粒，残留气溶胶需21小时衰减80%。两种方法比较发现，现场实验受开放空间稀释限制，可定性提示风险区域，数值模拟可动态预测长期传播趋势。



结论：

实验方法通过真实场景验证关键传播路径，但受限于稀释效应；数值模拟可量化多区域传播规律，需依赖实测数据提升精度。建议在开展研究时初期通过实验定位风险点（如吊顶连通区），后续利用模拟预测长期暴露风险。未来研究可融合动态行为模拟与实时监测技术，提升风险评估的全面性与精准性，为高大空间疫情防控提供依据。