体育馆改建新冠肺炎方舱医院的空气传播病毒隔断处理方法探讨

李亦琛

一、引言

自2019年12月新冠肺炎在武汉爆发以来，作为一个土生土长的武汉人，我也经历了新冠肺炎疫情对社会的冲击和对我个人生活的影响。电视上每天都有新冠肺炎疫情发展的情况及患者的救治报道，但是面对看不见摸不着的新冠病毒，我想该如何预防交叉感染？医护人员如何救治大量的新冠肺炎患者呢？

疫情期间的一次晚餐上，全家人再次谈论起疫情发展及新冠肺炎患者的救治问题，爸爸说电影《contagion》值得观看，因此我们全家人聚集在一起观看该电影。通过电影我初步了解到传染病是如何传播的;面对众多患者是如何救治的;疫情对社会的稳定、人民的生命及财产产生了巨大的影响，其中在电影中采用方舱医院救治众多患者给我留下了深刻的印象。

随着疫情在中国及全世界传播越来越广，新冠肺炎患者的人数也越来越多。看到武汉市新建了许多方舱医院救治患者，我想方舱医院作用如何？如何保证方舱医院内的医护人员不被感染？因为只有他们身体健康才能保证病患者能够得到充分的救治。这一切引起我对方舱医院预防新冠肺炎传播及交叉感染產生了浓厚的兴趣。

二、病毒传播机理及隔断处理方法

由于我对新冠肺炎的相关知识了解甚少，因此上网查找新冠肺炎病毒的传播机理、如何预防及其他相关知识。

1、病毒传播机理

新冠肺炎主要传播途径为近距离飞沫传播和接触传播，切断传播途径主要依靠隔离、洗手、佩戴口罩及通风【1】。飞沫由病患者呼吸、说话、咳嗽等方式释放到空气中，如直接被近距离的人吸入或沉降于其眼、唇等黏膜上可造成感染，即构成飞沫传染途径感染。如飞沫在这个过程中蒸发失去水分形成飞沫核，他人可吸入呼吸道更深处，如造成感染，即为近距离空气传染途径感染。病患者呼出飞沫的其他部分进入环境，大飞沫沉降表面，小飞沫蒸发为飞沫核，如携带的病毒仍具有活性，可分别构成接触传染途径和长距离空气传染途径感染。

由此可见病毒主要是通过人与人之间近距离直接传播、远距离空气传播和接触含有病毒物体表面传播三种方式。

2、空气传播病毒的隔断处理方法

由于方舱医院收治的是确诊的轻症患者，病区内的病毒数量非常高，为了确保医护人员、工作人员不受感染及周围环境不受污染，根据上面病毒传播机理分析得到需要采用如下三种方式：

（1）对于依附在大飞沫沉降的病毒，可以通过物体表面消毒方式进行消杀，如采用医用酒精进行喷洒消毒。

（2）对于近距离直接传播的病毒，医护人员、工作人员可以通过戴N95口罩、护目镜、面屏及穿防护服进行隔断。

由世界卫生组织（WHO）委托开展的一项研究证明【2】，社交疏离、口罩、护目镜等个人防护装备对病毒传播的影响力，只要两个人之间能够保持至少3英尺（约1米）的社交距离（图一、图二），便可将传播几率降低 82%，医用级 N95口罩已被证明在阻断新冠病毒传播上更为有效，对佩戴者的保护有效率高达96%，普通医用外科口罩则是77%。此外护目镜有助于进一步降低感染几率，从16%降至6%。

（3）对于远距离空气传播的病毒，其在空气中停留时间很长，为了降低医护人员及工作人员感染风险，通过干净空气的稀释作用是降低交叉感染风险的有效手段。

人体平和状态下呼吸空气量约为6～9L/min，即0.36～0.54 m3/h，由于方舱医院长时间存在病人，其室内空气病毒含量较高。根据参考文献在医院病房内（室内高度3米），当病人存在160min时，病毒产生率达到4680quanta/h【3】，由图三得出，增大通风量可以有效降低感染风险。大的通风量不仅能够快速稀释感染者所呼出的飞沫核从而降低感染率，而且能够快速移除室内污染物使其浓度能够迅速下降。

三、体育馆方舱医院

为了进一步了解方舱医院救治患者预防交叉感染的情况，我对二座体育馆改造为新冠肺炎方舱医院进行调研，即：武汉市洪山体育馆和黄石市体育馆。

1、武汉市洪山体育馆

武汉市洪山体育馆是大型体育场馆，建筑面积为2万多平方米，座位数共计9000座。它是第一座改造为新冠肺炎的方舱医院（武昌方舱医院），改造时间为2020.02.03-05，共设置800张病床。由于当时新冠肺炎患者很多医院收治不下，为了避免新冠肺炎患者在社会上引起更广泛的传播，因此在极短时间内改造为方舱医院收治确诊的新冠肺炎轻度患者。

2、黄石体育馆

黄石体育馆是集主体育馆、运动员训练馆、配套体育健身场所为一体的体育综合性场馆。建筑面积为4万多平方米，座位数共计6200座。该方舱医院改造时间从2021.07开始，共设置约300张病床。建设目的主要用于新冠肺炎的预防救治。

四、二座体育馆方舱医院对比分析

通过对二座体育馆方舱医院的现场实地调研，发现他们二者之间存在共同点和不同点。

1、不同点

（1）设置通风换气设备降低感染风险

根据现场调研，洪山体育馆方舱医院未能及时的设置通风系统。原因是当时新冠疫情突然发生，众多确诊的轻度新冠肺炎患者需要隔离救治;由于要在二天时间内进行工程改造，在当时的条件下现场缺乏通风设备、工人及施工器械，因此未能及时安装通风换气设备。黄石体育馆方舱医院作为预备医院，施工时间充分、工人及施工器械充足，因此有条件安装通风换气设备。

安装通风换气设备究竟有何优点？根据上文分析：在医院病房内（室内高度3米）当病人存在160min时，病毒产生率达到4680quanta/h，而在体育馆方舱医院内，由于室内空间高大，单个病人所占体积是医院病房体积的10倍，因此同样的病人存在160min时，病毒的浓度仅为医院病房病毒浓度的10%，这也等值于病毒产生率仅为468quanta/h左右。根据图三感染风险随病毒产生率与通风换气次数的关系可以计算得出如下结论（病毒产生率近似按500quanta/h）。

A、当没有设置通风换气设备时，尽管室内空间很大，但是室内全部为病人，呼出的空气含有较多的病毒，长时间后室内病毒的浓度非常高，根据图十其感染风险为100%，因此医护及工作人员需要做好特别的防护才能保证不被交叉感染。

B、当没有防护措施且换气次数为5次/h时，此时感染概率约为30%，通风量计算如下（以洪山体育馆方舱医院为例）：

洪山体育馆患者场馆区可以近似看成一个倒置的四棱台，其体积根据公式计算：V=1/3×h×（s1++s2）

h：室内高度;S1：上底面积;S2：下底面积;

V=1/3×16.7×（46×32++68×50）

=39573 m3

換气次数为5次/h，因此其通风量为：

39573×5=197865  m3/h

C、当没有防护措施且换气次数为10次/h时，此时感染概率约为17%，同理计算所需要的通风量为395730m3/h。当没有防护措施且换气次数达到15次/h时，此时感染概率在8%以内，因此可以近似看成感染风险很低，但是通风量为593595m3/h实在太大，工程改造实施很困难。由于医护及工作人员进入室内病区均做好了防护措施，为了以防万一（如口罩未正确佩戴等），综合来说采用10次/h的换气次数是合理的，它既能满足工程改造又能降低人员感染风险，此时感染风险约为17%。

D、通风设备包括送风机和排风机，由于室内患者呼出带有病毒的空气，为了防止这些病毒扩散到室外，因此室内需保持负压，即排风机的排风量需大于送风机的送风量。这种通风方式也可以给新冠肺炎患者提供足够多的氧气以保证身体需求。

（2）排风采用高效过滤措施

黄石体育馆方舱医院室内排风机入口设置了高效过滤器，由于排除的室内空气含有病毒，为了防止病毒扩散到周围环境中，当有人通过该区域时引起感染，因此设置了过滤效率达到99.95%的高效过滤器。若1m3排风空气中含有10000个病毒，当空气流经高效过滤器后，被拦截下来的病毒数量达到9995个，仅5个病毒穿越过去，此时排风中的病毒浓度极低，同时经过周围大气的稀释，因此不会对周围环境造成污染，此时周边区域是安全的。

（3）管理更规范

随着科研人员对新冠肺炎的研究越来越深入，相关的防护措施越来越细致，管理也越来越规范。因此医护人员进入病患区的入口有严格的穿戴程序，即须穿戴口罩、手套、护目镜及防护服等。医护人员出口也有严格的脱衣程序，即须按规定的要求进行脱防护服、护目镜、手套、口罩及淋浴等。由于医护人员的防护服表面存在较多的病毒，脱衣区域需进行酒精消毒而且采用排风机进行排风以保持负压，避免病毒从污染区传播到清洁区。这种管理方式能够保证医护人员的健康。

2、共同点

（1）室内分区

二个体育馆内均分为清洁区和污染区，清洁区主要包括医护人员的入口、办公及休息区、货物入口等;污染区主要包括病患休息区、诊治区、医护出口、患者出入口、卫浴区等。

（2）感染风险降低

二者都是采用体育馆作为方舱医院，体育馆的主要特征是室内空间高大，相比于一般医院病房的室内高度约为3米，体育馆的室内高度达到17米左右。体育馆室内有看台，水平方向尺寸也扩展较大，因此在室内患者所占面积相同的条件下，体育馆内患者所占空间体积大约是一般医院病房患者所占空间体积的10倍左右，这也意味着其室内病毒的浓度仅为医院病房病毒浓度的10%。由于病毒浓度降低，其感染风险也相应降低。

（3）路线分离

体育馆方舱医院存在人流路线和物流路线，其中人流路线包括医护人员进出通道、患者进出通道及工作人员进出通道，物流路线包括物资进出通道。从图五、图八、图九可以看出：以上所有的通道均互相分离不交叉，可以有效的避免交叉感染。

（4）体育馆周边状况

体育馆周边比较空旷，可以方便停放医用及工作车辆。场馆周围150m范围内没有居民区，由于居民区内人员极少在家佩戴口罩等防护措施，因此可以有效避免场馆区内的病毒传播到居民区，从而引起更广泛的传播。

五、结论

由于新冠肺炎为呼吸道传染性疾病，其传播能力特别强，当其爆发时会产生大量的病人。当体育馆改造为方舱医院时，其室内空间非常大，可以有效的收治大量的确诊病患者，也可以防止病毒在人际间的传播，同时也能够救治病患者。为了保护方舱医院内医护人员及工作人员的健康，避免室内病毒溢出到室外，根据上文分析得出以下结论：

（1）室内经常采用消毒液对地面及物体表面进行消毒，可以杀死随大飞沫沉降的病毒，降低室内病毒浓度减少感染风险。

（2）医护人员、工作人员进入病区必须带口罩、护目镜、面屏及穿防护服，这样可以避免交谈时患者直接把病毒传染给他们，通过规范医护人员、工作人员、病患者、物资进出病区的流程可以充分隔断病毒传播。

（3）增加通风设施，稀释室内空气病毒浓度能够有效的降低感染风险，病区内采用负压，排风管上设置高效过滤器，可以避免室内病毒传播到方舱医院周围环境中，避免对周围环境产生影响。

（4）建议体育馆方舱医院室内通风换气次数为10次/h，它既能满足工程改造需要又能降低医护人员的感染风险，而且也能提供病患者所需氧气，在没有防护措施的条件下其感染风险也仅为17%。

参考文献：

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DK Chu ，EA Akl ， S Duda ， K Solo ， M Reinap  Physical distancing， face masks， and eye protection to prevent person-to-person transmission of SARS-Cov-2 and COVID-19： a systematic review and meta-analysis[J] The Lancet 2020. volume（395）issue10242 1973-1987

钱华，郑晓红，张学军. 呼吸道传染病空气传播的感染概率的预测模型[J].东南大学学报， 2012，42（3）：468-472