空气人需要新鲜的呼吸。这是一个美丽的夏日早晨。露水在草地上闪耀。鸟儿在啁啾。多么美好的一天，可以思考空气。我联系了空气人——他有一个名字：史蒂文·威尔蒂——因为我们新房子里一股微弱、奇怪的甜味让我烦恼了好几个星期。我家人都没有闻到，我的妻子和孩子们也没有。他们以为我疯了，所以我打电话给威尔蒂，希望他能为我作证。他设计了空气动力系统，可以在医院、办公楼和高安全级别的政府大楼中防止传染病的传播和潜在的航空恐怖袭击。
虽然他不常上门拜访，但我的问题引起了他的好奇心，所以他就站在我家前院。威尔蒂秃顶、瘦弱，而且说话很快。他经常以“伙计……”开头。他解释说，他正在“净化”他的鼻子来闻我的房子。他刚来的时候15分钟什么都没闻到。现在鼻子已经适应了，威尔蒂捏住鼻孔——以保持鼻腔的纯净——然后走进我的前门，来到有气味的门厅。他松开手指，深吸一口气，仿佛在做最后的呼吸。
“伙计，”他说，“你的鼻子太厉害了。”
“什么意思？”我说。
他解释说，他几乎闻不到任何不寻常的气味，如果闻到的话。这是我生活中的一个主题。作为一个天生的疑病症患者和强迫症患者，我常常在别人毫无察觉的地方感知到危险。我的心沉了下去。
“你什么都闻不到吗？”我说。
威尔蒂说有气味，但非常微弱，几乎察觉不到，他说人们可以像租一条嗅探霉菌的狗一样租用我的鼻子。
“霉菌狗罗森瓦尔德，”他说，“伙计，那就是你。”
我简短地考虑并拒绝了这个新颖而令人兴奋的职业。我们绕着房子寻找霉菌，这是家庭气味最常见的来源。我们检查了地下室。我们检查了一个旧壁炉。用手电筒照了照我的HVAC系统。我们什么都没找到。站在厨房里，闲聊着家里的空气，谈话转向了威尔蒂真正担心的空气。
他告诉我2003年的SARS疫情，以及科学家们如何追溯到香港一家酒店，在那里，一个人刘建伦感染了许多其他客人，然后他们将病毒传播到了全世界。尽管有人猜测刘在走廊里呕吐，但威尔蒂认为细菌是从他关着的门后通过气流传播的。当我表达对这怎么可能发生的震惊时，威尔蒂提出了“马桶气溶胶化”和“粪便云”等说法。我曾想象天空中由降水形成的云。然后我曾想象马桶上方由……好吧，我停下来。我意识到我永远也无法忘记这个画面。他告诉我关于流感的事情，以及人们如何尝试用湿度来阻止它。他告诉我所谓的“超级传播者”——那些打喷嚏时传播的细菌比普通人多得多的人。他告诉我关于艰难梭菌，一种在医院里传播的感染，导致“水样腹泻”等症状。
此时此刻，我考虑搬进一个气泡里。
“我从来没想过这些事情，”我说。
“伙计，你根本不知道外面有什么。”
于是我请他带我进行一次空气之旅。
空气传播的否认者
威尔蒂和他的妻子及儿子住在弗吉尼亚州北部一个安静的郊区的一栋两层联排别墅里，距离白宫约一小时车程。一天早上，我早早地去他家接他，准备一次公路旅行。我们要驱车四个小时走I-81高速公路前往弗吉尼亚理工大学，拜访他的偶像之一，环境工程师林赛·马尔，她最近获得了230万美元的NIH资助，用于研究湿度如何影响流感传播。但空气人迟到了。在他的餐桌上，我发现他正在为我们的旅行堆叠要带的书作为随身行李：《空气传播感染》、《吸入气溶胶的肺部沉积和滞留》、《医院空气传播感染控制》、《气溶胶技术》、《微生物的气溶胶传播途径》。
这些书的封面和书脊又旧又破，就像在朋友的公共图书馆义卖会上找到的《汤姆·索亚历险记》的古董复制品一样。它们是这个国家空气传播疾病研究的绝佳隐喻：破旧、过时、复古。在20世纪40年代和50年代，当其中几本书出版时，空气传播疾病是一个热门的科学研究领域。麻疹和肺结核夺去了人们的生命。青霉素和疫苗刚刚被开发出来。公共卫生专家将注意力集中在空气上。著名但现已被人遗忘的生物学家兼卫生学家威廉·菲尔斯·威尔斯在他堆叠的另一本书《空气传播性疾病与空气卫生》中写道：“预防空气传播性传染病的机构传播，应成为空气卫生的首要目标。”他们的远见卓识令人瞩目。
在研究这篇故事时，我竟然患上了柯萨奇病毒，导致手足口病——以及非常非常严重的喉咙痛。我发邮件给威尔蒂，告诉他我病得很重，他回应说：“你正好是受益于我专业知识的完美人选，这真是太讽刺了。”威尔蒂告诉我，20世纪60年代的政府科学家曾用柯萨奇病毒来研究囚犯的空气传播疾病。在一项开创性研究中，两组患者被一根金属丝隔开。一组接种了柯萨奇病毒。另一组没有。大落地扇被布置用来大肆搅动。结果所有人都病了。我们现在知道，多达100种传染性细菌、病毒和真菌可以通过空气传播，要么在空气中飘荡时被吸入，要么在落在表面后被摄入。
我们现在知道，多达100种传染性细菌、病毒和真菌可以通过空气传播
但在60年代和70年代，抗生素和疫苗的广泛使用逐渐将空气传播疾病的研究推到了替补席。“医生们对青霉素取得了巨大的成功，他们认为疾病已经终结了，”空气生物工程师、前宾夕法尼亚州立大学研究员弗拉迪斯瓦夫·科瓦尔斯基告诉我。“他们不再关心它是如何传播的，因为他们有治愈一切的方法。”空气传播疾病的会议消失了，研究资金也枯竭了。耳部感染？给你一片药。链球菌性咽炎？给你一片药。流感？给你一支注射器，卷起袖子。疾病预防变成了浴室里的标志，上面写着：“你洗手了吗？洗手可以预防疾病。”这些标志通常伴随着一个笑脸。
在过去大约十年的时间里，两件事重新唤起了人们对这个沉寂领域的兴趣。第一是SARS。香港酒店的最初爆发很严重，但最令人不寒而栗的事件发生在名为“淘大花园”的公寓楼。在那里，一个患有严重腹泻的病人感染了321人，造成40多人死亡。更可怕的是，他是在独自一人在家中的卫生间里做到的。威尔蒂和其他空气传播疾病专家指出，可能是建筑物的管道或风扇系统（或两者兼有）将带有病毒的液滴传播到空气中，感染了不知情的邻居，他们在美丽的香港夜晚，随着病毒悄悄地通过敞开的窗户蔓延时吸入了这些东西。2004年《新英格兰医学杂志》的一篇论文指出：“SARS疫情为批判性地重新评估传染性呼吸道疾病的气溶胶传播提供了机会。”
另一件重燃人们对空气传播疾病兴趣的事件是，微生物对日常抗生素的快速且令人恐惧的（特别是对像我这样的疑病症患者）耐药性。世界卫生组织表示，“抗生素后时代——在这种时代，常见感染和轻微伤害都可能致命——远远不是一种末世的幻想，而是21世纪一个非常现实的可能性。”所以，我们不仅要担心病毒——世界上的流感、麻疹和鼻病毒——空气中还含有越来越多的耐抗生素的肺结核、肺炎和百日咳等细菌。仅举几例。
旧的思维方式——我指的是普遍忽视空气——仍然占主导地位
空气传播疾病的支持者认为，即使是抗生素后时代的威胁，也应该让我们重新审视1940年代和50年代的思维方式，那时空气传播疾病的传播和预防是一个更受重视的概念。但在实践中，旧的思维方式——我指的是普遍忽视空气——仍然占主导地位。威尔蒂和其他空气传播疾病专家将那些不完全拥抱潜藏在通风管道和通风口中的恐惧的人称为“空气传播的否认者”。他们甚至指向最神圣的机构，包括疾病控制中心（CDC）。该机构仍然公开建议人们洗手以预防流感，尽管这是空气人生活中的一大亮点：2009年，当H1N1病毒席卷学校和养老院时，一位CDC发言人承认CNN说：“我们没有关于洗手对H1N1传播影响的确凿数据。”病毒学家解释说，这是因为流感在手上不稳定；它会分解并变得不那么具有传染性。空气是它隐藏的地方，这就是为什么空气人像林纳斯抱着他的毯子一样，把他的旧书装进我的后备箱，然后我们开车去见弗吉尼亚理工大学的林赛·马尔。
马桶喷雾的麻烦
81号州际公路是一段令人恐惧的路段，长途卡车来往于南北。我双手紧握方向盘。空气人在我旁边坐着，不时地伸手到后座，在那里他放着几个大号的便携式文件柜，里面可能装有数千份关于空气传播疾病的研究论文。（书本压在我的后备箱里。）55岁的威尔蒂是晚年才投身于这个专业的。在获得维克森林大学经济学学位后，他曾经营一家华盛顿特区经营老式伦敦出租车的豪华轿车公司，发明了一种无脂酸奶松饼（称为Yogin），并调查过人们家中的霉菌。他是一个相当执着的人，研究霉菌让他开始欣赏空气，然后开始收集和阅读数百本关于空气传播疾病的旧书，这让他学习了室内空气和过滤方面的无数课程和认证。威尔蒂曾向包括环境保护局官员在内的联邦高官做过汇报，并设计了华盛顿一家保密建筑的生物恐怖防护系统，其地址他无法透露。
在很多方面，他的职业生涯得益于我们现代世界的建设方式。空气像一条看不见的、活着的河流一样在我们周围流动。然而，我们建造房屋、城市和办公园区时，对它几乎没有欣赏或理解，盲目地建造水坝、堤坝和空气的支流，几乎没有考虑后果。过去，新鲜空气在茅屋和房屋中自由流动，阳光照射会杀死许多坏虫子。现在，大多数新的办公楼甚至没有工作的窗户。作为房主，我们非常注重节能，并担心宝贵的暖空气逸出，所以我们不允许任何新鲜空气进入。我们只是反复循环那些陈旧的空气。病原体一定很喜欢我们对这个地方的改造。
空气像一条看不见的、活着的河流一样在我们周围流动。然而，我们建造房屋、城市和办公园区时，对它几乎没有欣赏或理解
在车上，威尔蒂和我讨论着他过去几个月来也一直在发给我的后座文件中的一些论文。我告诉他我最喜欢的一篇是《揭开马桶喷雾气溶胶的面纱》，如果家里有人肠胃不适，你可能不想仔细思考这个标题。这篇论文总结了数十项关于病人使用并冲洗马桶后发生情况的研究。用一个比喻来说，想象一个沙拉搅拌机——你转动它时要盖上盖子，以免溅湿。“气溶胶化可能会持续多次冲水，从而暴露后续的马桶使用者，”论文说。“一些气溶胶会脱水，变成液滴核，并在空气流中漂浮。”据认为，诺如病毒、SARS、流感、艰难梭菌以及许多其他疾病的微生物会从马桶中喷入空气，并落在附近的表面上，或通过通风系统传播。
我们这次旅行几周后，我打电话给这篇论文的作者，俄克拉荷马大学环境健康教授大卫·约翰逊。“我肯定更警惕公共厕所了，”他告诉我。人们会认为冲马桶能清除里面的东西。这是错误的。约翰逊在实验室环境中冲洗马桶后发现，即使冲洗24次后，细菌仍然存在，并可能从碗中喷射出来。盖上盖子不一定有用。他给我指了一项在英国进行的研究，该研究模拟了一次急性腹泻的攻击，结果显示，即使盖着盖子，微生物也可能逸出。“尽管盖上盖子可能会阻止飞溅，”作者写道，“但陶瓷边缘顶部和盖子之间有15毫米的缝隙，座圈和盖子之间也有12毫米的缝隙，这会允许气溶胶逸入房间。”
人们会认为冲马桶能清除里面的东西。这是错误的。
许多现代研究人员试图弄清楚人们是如何通过空气生病的，但存在伦理限制。例如，约翰逊不能让一个病人坐在大中央车站的马桶上进行现代版的柯萨奇病毒实验。那么，一个人应该如何应对潜在的威胁呢？对于马桶——像我这样痴迷的人显而易见的关注点——我问疾病控制中心职业安全与健康研究所的工程师肯尼斯·米德。他说，一个显而易见的想法是消除座圈和盖子之间的缝隙。但这无疑会对马桶行业带来相当大的设计挑战。建筑工程师也可能考虑将通风风扇安装在地面，向下吸走受感染的空气，而不是安装向上排气的系统，将空气循环成一股准备被吸入的上升龙卷风。
就此而言，设计师可以重新审视HVAC系统和建筑物，甚至城市街道中的气流。他们还可以考虑传播的另一个主要来源——嘴，这是一个相当可怕的武器，尤其是在流感期间。维克森林大学传染病专家维尔纳·比肖夫去年发表的一项研究，他在急诊室采集了空气样本。他的团队在离感染患者头部六英尺远的地方发现了流感病毒。真正令人震惊的是，在61名患有流感的患者中，有五人释放的病毒比其他人多得多。比肖夫称这些人是超级传播者，他怀疑他们导致了80%的感染。比肖夫告诉我，问题是，目前没有办法知道这些超级传播者是谁，也没有办法阻止他们。
这正是林赛·马尔的工作可能有所帮助的地方，尤其是在糟糕的流感季节，CDC已宣布本季流感（占主导地位的毒株尤其具有传染性）情况严重。在空气传播疾病研究的黄金时代，科学家们研究过湿度，但直到最近五年左右，马尔和其他研究人员才重新认真地进行这项研究。这项研究很困难，因为它不仅涉及生物学，还涉及化学、气溶胶科学和工业工程。研究-工业综合体倾向于将学科领域分开，使得资金和合作变得困难。马尔与众不同的是，她成功地招募了具有生物学和化学背景的研究人员到她的实验室。
在几次停下来喝咖啡、吃松饼和牛肉干（我出门旅行离不开这些）后，我们到达了弗吉尼亚理工大学。马尔在她的实验室大楼外迎接我们。她身材娇小、活泼，准备好谈论空气。现在是午餐时间，她建议我们走几个街区去一家寿司店，这似乎不是一个讨论粪便云的好地方，但真的，有好的地方吗？我们找到一个角落的桌子，点了饮料。威尔蒂和马尔聊得很投机。
“有很多空气传播的否认者，”威尔蒂说。
“一切都取决于洗手，”马尔回答。
40岁的马尔在上哈佛大学时对空气产生了兴趣；在查尔斯河边跑步时，她想知道雾霾对她的肺有什么影响。如今，她有年幼的孩子，送他们去日托（流行病学上的“战争区”）。尽管老师们对清洁表面和洗手非常在意，但马尔注意到，这似乎对病原体传播影响不大。“我的孩子们一直生病，所以我开始阅读科学文献，”我们在点完寿司后说，“我真的很惊讶，关于这个，实际上知道的东西很少。”
寿司店似乎不是讨论粪便云的好地方，但真的，有好的地方吗？
马尔决定进行一系列实验。在一个实验中，她收集了一个月大的女儿的鼻涕，并加入了流感病毒。她让样本在不同湿度水平下进行。在50%以下的湿度——这是冬季普通供暖建筑的湿度，没有好的加湿器——鼻涕变干了，但病毒在空气中存活得很好。但在50%以上，病毒变得不活跃。液滴没有完全蒸发，留下病毒和鼻涕的混合物，这种混合物太咸或太酸，无法长时间存活。
那么，我问，“学校应该怎么做？”
她说，学校应该提高湿度，医院也应该如此。“如果你将湿度控制在一定范围内，我认为你可以大大减少传播。”但这项工作很棘手：较早的研究表明，干燥的空气可以阻止其他病毒的传播，例如普通感冒。马尔需要弄清楚到底要将湿度调到什么程度。
马尔接着提到了她正在进行的一项关于病毒如何作为灰尘沉降到地面的研究。
“那是什么意思？”我问。
“这意味着一个生病的人可能已经离开了房间，空气也随之消失，但如果那个人咳嗽、打喷嚏等，病毒可能已经沉降在地板上。新的人进来，他们在走动，他们会扬起灰尘。”
我突然想，有没有安全的空气？
马尔提到了她的丈夫，他身高6英尺2英寸，很少生病。
“孩子们总是生病，我只要他们生病我也会生病。所以我认为他在上面呼吸的空气我们没有——也许我们排出的病毒没有到达他的鼻子，因为它们都沉降了，”她说。“所以我有一个假设，也许个子矮的人生病更频繁，因为他们接触到的从地板上重新扬起的病毒更多。我们现在要去进行测量，看看这是否真的存在。”
我问她丈夫对此有什么看法。
“他表示怀疑，”她说。“他只是认为他有不同的免疫系统什么的。”
眼不见，心不烦
我们去弗吉尼亚理工大学旅行几个月后，威尔蒂的一个周末来我家拜访。我们再次寻找那个气味，我妻子现在承认可能确实存在（或者至少不想再争论了）。我们租了一个便携式嗅探仪，我戴着口罩趴在地板上嗅来嗅去。口罩连接着一个供氧气罐，输送新鲜空气。想法是，如果我找到了什么东西，我就会知道，因为它会压倒新鲜氧气。我什么都没找到，我意识到，这就是空气的困境：虽然它无处不在，但我们却看不清它里面有什么。所以作为一个社会，我们忽略了它。在我遇到空气人之前，我没有花过很多时间去思考空气。我的妻子也没有，而她是一名家庭医生，她的工作是保护人们免受疾病侵害。
当然，有对抗空气传播疾病的工具，但它们比你想象的要少，而且相对晦涩难懂。例如，当威尔蒂被聘用时，他经常推荐在HVAC系统中使用紫外线灯（UV），以便在微生物通过时将它们“煮熟”。但即使是这些系统也不完美，而且可能非常昂贵。一些医院开始派机器人进入最近腾空的房间，用强烈的紫外线脉冲“煎炸”每一个表面。一些公司现在正在推广混合自然空气的通风系统，但那些同样不便宜。
当威尔蒂第一次来我家时，他借给我一套用于我HVAC系统的冷等离子系统——一个小盒子，上面伸出两根像蜡笔一样粗的棍子。一根产生正离子，另一根产生负离子。空气经过时，电荷会吸引微生物，并根据制造商的说法，夺走它们的氢，从而杀死它们。我们还安装了一个紫外线灯。这些设备还没有消除气味——此时，我们正在考虑更换硬木地板——但我的妻子和我确实注意到感冒次数减少了。
威尔蒂并没有认为这些措施是万能药，它们只是对一个更大问题的“创可贴”。像他和马尔这样的人想要的是对空气传播疾病的危险以及我们如何应对它们的全面认识。
现在，这是一次孤独的谈话。在弗吉尼亚理工大学，当我们准备出发时，威尔蒂邀请马尔回到我的车上，这样他就可以给她看他所有的书。我打开后备箱，她说：“这就像一个流动图书馆。”
“你看过这本吗？”威尔蒂说，手里拿着《微生物的气溶胶传播途径》。
“这是经典，”马尔说。
他给她看了一系列来自20世纪60年代一次旧的空气传播会议的论文。她对他有原件感到印象深刻。
“他们在1980年之前一直在开关于这些东西的会议，”他说。
“然后就停了，”她说。
然后他递给她一份礼物：《气溶胶生物学导论》，出版于1969年。
他题词道：“献给我的同道空气传播信徒。”
流感是如何引起感染的
流感，就像大多数空气传播的病原体一样，在宿主之间旅行时必须经历一次危险的旅程。当病毒离开身体时，它被包裹在液体中。那个液滴必须足够小，才能被空气携带，但又足够大，以至于其保护性的水分外壳不会完全蒸发——因为如果病毒变干，它很可能会死亡。以下是流感如何达到这种微妙的平衡，每年在美国感染多达五分之一的人口。——凯蒂·皮克
1. 打喷嚏
流感患者通过打喷嚏、铺床、上厕所或仅仅是走动来传播传染性颗粒。但呼气——打喷嚏、咳嗽和呼吸——是传播病毒最有效的方式。除了产生保护性的湿润液滴外，喷嚏还能以高速将这些液滴喷入空气中，将它们散播得更远。
2. 气溶胶化
要让呼出的液滴（而不是仅仅掉到地上）传播，它必须足够小。而这正是湿度发挥作用的地方：在干燥的日子里，大液滴在下落过程中会蒸发，变得足够小，可以气溶胶化。在湿热的夏日，同样的液滴会沉降到地面，限制其感染新宿主的能力。
3. 扩散
充满含流感粘液液滴的空气在通风管道、教室和飞机舱内飘荡。扩散变成了一场与时间的赛跑：流感可以在一段时间内存在，但它会被热、光和臭氧损坏（而且前提是它在被咳出时存活了下来）。
4. 接触
病毒病原体必须落在宿主身上——流行病学家称之为暴露——并且数量足够多，才能真正引起新的感染。如果病毒落在粘膜上——例如肺部内部、眼睑或口腔——这个过程就会加速。
5. 感染
如果流感已到达新宿主，其数量足以引发感染，潜在受害者还有几次机会：强大的免疫系统、先前感染产生的抗体以及疫苗都可以抵御病毒。但如果这些防御线失效，就会出现寒颤和发烧，每一次喷嚏都会使传播周期重新开始。
人类如何反击？
疫苗和药物是一种方法，但精确理解流感如何传播也至关重要。阿米尔·阿里亚巴迪是一位机械工程师，他通过对打喷嚏力学的研究，在不列颠哥伦比亚大学制造了一个“打喷嚏机器”。他认为，在医院和其他感染热点进行的实验有助于减少传播。例如，职业卫生工作者可以利用这些结果更好地安排医院病床。阿里亚巴迪说，实验室研究过于简单化。“这涉及到流体力学、生物学、流行病学和建筑设计。这是一个非常困难的问题。”
这篇文章最初发表于2015年2月的《大众科学》杂志，标题为“深呼吸”。
