公開日：2025年4月16日午後0時55分（英国標準時）
湿度や温度から微量の化学蒸気に至るまで、環境要因がウイルス、細菌、真菌などの病原体が空気中に放出された後の挙動に影響を与えることは、以前から知られています。これらの呼吸液の微小な液滴、つまりエアロゾルは、ウイルスや細菌を運び、数分、あるいは数時間も浮遊することがあります。しかし、私たちがソーシャルディスタンスや表面の清掃に注力している間、空気感染において、もっと静かな要因、つまり二酸化炭素（CO₂）がずっと大きな役割を果たしていた可能性があります。
図解：Photo of a population of droplets levitated in the CELEBS (Controlled Electrodynamic Levitation and Extraction of Bioaerosol onto a Substrate). CELEBS is a next generation bioaerosol analysis technology to study microbe behaviour in aerosol droplets. Allen Haddrell, Author provided：CELEBS（制御された電気力学的浮遊とバイオエアロゾルの基質上への抽出）で浮遊した液滴の集団の写真。CELEBSは、エアロゾル液滴中の微生物の挙動を研究するための次世代バイオエアロゾル分析技術です。アレン・ハドレル（著者提供）(オリジナル記事参照)
パンデミックの間、私たちは、私たちの呼吸から放出される微小な液滴、つまりエアロゾルの状態でウイルスが空気中を移動する際に 何が起こるか を研究しました。以前の研究 では、液滴のpH（アルカリ性度）が、ウイルスが人々への感染力を失う速度に影響を与える可能性があることが分かっていました。しかし、最近の研究 では、室内空気中のCO₂濃度が、空気中に放出されたウイルスの生存期間に大きな影響を与える可能性があることが示唆されており、その影響は甚大です。
空気感染ウイルスの生存
人が咳をしたり、くしゃみをしたり、話したり、歌ったりすると、微小な飛沫が空気中に放出 されます。これらの飛沫は、肺の中で暖かく湿潤で二酸化炭素濃度の高い環境から始まり、そこでの二酸化炭素濃度は38,000 ppm（百万分率）という驚異的な値に達します。ひとたび排出されると、屋内または屋外の、より冷たく乾燥した、通常は二酸化炭素濃度がはるかに低い空気中に放出されます。この急激な変化が、飛沫内で連鎖反応を引き起こします。
これらの飛沫の主要成分の一つは重炭酸塩 (bicarbonate) です。これは緩衝剤として機能し、二酸化炭素が液体に溶解したときに生成されます。二酸化炭素が飛沫から空気中に拡散すると、重炭酸塩も一緒に放出されます。これにより、飛沫のpHが上昇し、次第にアルカリ性になり、時にはpH 10に達することもあります。
なぜこれが重要なのでしょうか？COVID-19のようなウイルスはアルカリ性環境を嫌います。pHが上昇すると、感染力が低下します。つまり、pHが高いほど、ウイルスはより早く不活性化するのです。しかし、周囲のCO₂濃度が高い場合、このpHの変化は遅れるか最小限に抑えられるため、ウイルスはより感染しやすい環境に留まり、感染力がより長くなります。
CO₂はどのような役割を果たすのでしょうか？
CO₂自体はウイルスを伝染させるわけではありませんが、屋内での混雑や換気の悪さの指標となります。空間内に人が多ければ多いほど、呼気から発生するCO₂の量が増えます。換気が不十分な場合、CO₂濃度は高いままで、空気中のウイルスが長く空間内に留まり、他の人に感染させる可能性が高まります。
屋外のCO₂濃度は約421ppmですが、混雑した空間や換気の悪い空間では、屋内のCO₂濃度は簡単に800ppmを超えます。これが、この研究で特定された転換点であり、空気中の飛沫pHが低くなり始め、ウイルスの生存期間が長くなります。1940年代には、世界のCO₂濃度は約310ppmとはるかに低く、屋内の空気は空気中の病原体にとって生存上の利点が少なかったことを意味します。
今後の気候予測では、二酸化炭素濃度は2050年までに685ppmに達すると予測されており、これはパンデミック対策だけでなく、気候政策や公衆衛生政策にも関わる問題となっています。今すぐ対策を取らなければ、日常的な屋内環境によってウイルスが空気中でより長く生存する未来へと向かってしまうかもしれません。
図解：Droplets suspended in Celebs technology, used to study airborne microbe behaviour. Photo credit: Allen Haddrell, Author provided。セレブス社の技術で浮遊する液滴。空中微生物の挙動を研究するために使用されている。アレン・ハドレル、著者提供 (オリジナル記事参照)
解決策はあるのでしょうか？
朗報ですか？ これらの研究結果は、今すぐ実行できる解決策を示唆しています。
まず、室内の換気を改善しましょう。空気の流れを良くし、密閉された空間に屋外の空気を取り入れることで、二酸化炭素濃度とウイルスを含むエアロゾルの両方を希釈することができます。このシンプルな変更により、COVID-19だけでなく、将来発生する呼吸器系ウイルスの空気感染リスクを大幅に低減できます。
そして、そう遠くない将来、屋内での二酸化炭素回収技術が実現するかもしれません。現在開発中のこれらの装置は、特に病気の蔓延リスクが高い 病院、教室、公共交通機関などで、空気中の過剰な二酸化炭素を除去するのに役立つ可能性があります。
また、手頃な価格のセンサーを用いて室内のCO₂濃度をモニタリングすることで、個人、学校、企業は室内の空気質を評価し、それに応じて換気を調整できるようになります。CO₂濃度が安全域（通常は約800ppmとされています）を超えた場合は、窓を開けたり、空気清浄機を使用したり、一部の人に部屋から出てもらったりする必要があります。
この研究は、空気質に対する私たちの考え方を根本から変えるものです。もはや、息苦しさや快適さだけでなく、感染リスクも考慮する必要があります。世界的なCO₂濃度の上昇に直面し、COVID-19パンデミックからの回復を続ける中で、室内の空気環境の管理が公衆衛生にとって不可欠であることは明らかです。
CO₂を気候指標としてだけでなく、健康指標としても真剣に受け止めることで、私たちは日常の環境における病気の伝染を減らす絶好の機会を得ることができます。なぜなら、空気中のウイルスに関しては、空気そのものが私たちの最大の味方、あるいは最大の脅威となる可能性があるからです。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
