分析 SARS-CoV-2 主导传播路径并构建从头算 SEIR 模型

确定 SARS-CoV-2 病毒不同传播路径的相对重要性是一项紧迫的研究优先事项。为此，本文分析了不同传播路径及其在决定 Covid-19 大流行演变中的作用。分别计算了吸入含病毒液滴（初始、喷出直径介于 $0.5-750\mu m$ 之间）及液滴蒸发后主要包裹病毒的相应干燥核所导致感染的概率。在典型的空调但静止的室内空间中，对于平均病毒载量，初始直径介于 $10-50 \mu m$ 的咳嗽液滴具有最高的感染概率。然而，当其被吸入时，直径已缩减至初始直径的约 $1/6$。由液滴引起的初始近乎一致的感染概率在最初 $25s$ 内迅速衰减，而干燥核微小却持续的感染概率仅在 $\mathcal{O} (1000s)$ 量级才显著衰减（假设病毒在干燥液滴核内与液滴内同样存活）。结合适用于计算易感人群与液滴/核云接触频率的分子碰撞理论，从头算推导了感染率常数，从而得到适用于任意呼吸道事件—载体组合的 SEIR 模型。从第一性原理计算表明，病毒载量、最小感染剂量、病毒半衰期对其载体相的敏感性以及卷吸空气对呼吸射流/喷团的稀释，从机理上决定了特定的物理传播模式以及基本再生数 $\mathcal{R}_0$ 的变化。