在人類社會(huì)歷經(jīng)多次大流行疾病沖擊的背景之下，對(duì)疾病傳播的認(rèn)知得到了顯著的提升，特別是經(jīng)歷過新冠疫情以來。經(jīng)由呼吸道釋放的顆粒物及氣流中可形成穩(wěn)定懸浮的氣溶膠體系被稱為為人體呼出氣溶膠。許多嚴(yán)重折磨人類社會(huì)的疾病，如新冠肺炎、肺結(jié)核、麻疹和流感，已被證明是通過呼吸排放后經(jīng)空氣傳播的。人類呼吸道病毒感染會(huì)導(dǎo)致一系列呼吸道癥狀和疾病，在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致高發(fā)病率、死亡率和重大經(jīng)濟(jì)損失。

然而，醫(yī)學(xué)界傳統(tǒng)認(rèn)為疾病流行只是靠飛沫（大于5微米）傳播，這一思維慣性使得人們相對(duì)忽視了氣溶膠（小于100微米的所有顆粒）傳播的重要性，這也很大程度上歸因于缺乏相關(guān)研究工具和實(shí)驗(yàn)觀察。這些不確定性和一些傳統(tǒng)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)導(dǎo)致世界衛(wèi)生組織在新冠疫情早期沒能制定有效的防控策略。人體呼出氣溶膠研究有助于了解呼出氣溶膠的疾病傳播潛力，進(jìn)而為揭示呼吸道傳染性疾病的發(fā)展規(guī)律以及預(yù)防控制策略的制定提供參考科學(xué)證據(jù)。盡管有文獻(xiàn)報(bào)道人類呼出氣溶膠顆粒的粒度分布，但不同呼吸模式的呼出氣氣流方向和疾病傳播潛力仍不明朗。研究呼出氣氣流的可視化非常重要，特別在定量描述不同模式呼吸傳播疾病的風(fēng)險(xiǎn)上。

對(duì)于上述問題，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院要茂盛教授課題組利用所搭建的紅外成像裝置，通過對(duì)人體呼出氣溶膠中存在的CO2的流動(dòng)形態(tài)的捕捉成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于真實(shí)人類志愿者不同呼吸活動(dòng)下呼出氣溶膠的實(shí)時(shí)可視化，開展了針對(duì)于不同呼氣模式下的呼出氣流動(dòng)力學(xué)和傳播風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)研究工作。課題組研究了如干咳、深呼吸和大笑等呼吸模式的呼出氣溶膠氣流特征及其相應(yīng)的口鼻活動(dòng)間的差異，對(duì)不同呼出活動(dòng)的相對(duì)傳播風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了半定量。此外，對(duì)各種保護(hù)措施的作用機(jī)制進(jìn)行了可視化研究。

研究結(jié)果以“Quantitatively visualizing airborne disease transmission risks of different exhalation activities through CO2 Imaging”為題發(fā)表在Environmental Science and Technology刊物上，并入選刊物內(nèi)頁封面。論文第一作者為北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院碩士生彭一嬌，要茂盛為通訊作者。該項(xiàng)目得到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體項(xiàng)目（22221004）、基金委集成項(xiàng)目（92043302）、國家杰出青年科學(xué)基金（21725701）與廣州實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（EKPG21-02）的資助。