动物气溶胶暴露实验系统

无论是哪一种微生物实验室，只要操作感染性物质，气溶胶的产生是不可避免的。因此，除了控制空气传播感染，还要防止气溶胶扩散，这是控制空气传播感染的第二环节。在实验室中，有多种措施可以有效防止气溶胶的扩散，例如“围场操作”、“屏障隔开”、“有效拦截”、“定向气流”、“空气消毒”等，这些防护措施的综合利用可以获得良好的效果。(1)围场操作：围场操作是把感染性物质局限在一个尽可能小的空间(例如生物安全柜)内进行操作，使之不与人体直接接触，并与开放之空气隔离，避免人的暴露。实验室也是围场，是第二道防线，可起到“双重保护”作用。围场大小要适宜，以达到既保证安全又经济合理的目的。目前，进行围场操作的设施设备往往组合应用了机械、气幕、负压等多种防护原理。(2)屏障隔离：气溶胶一旦产生并突破围场，要靠各种屏障防止其扩散，因此也可以视为第二层围场。例如，生物安全实验室围护结构及其缓冲室或通道，能防止气溶胶进一步扩散，保护环境和公众健康。例如，BSL-3实验室核心区和半污染区之间的缓冲间则把操作感染性材料的核心区围场在尽可能小的范围内。按国家标准《实验室生物安全通用要求》(GBl9489-2004)的要求，进出核心实验室的缓冲间是必需的设置。这是因为：1)避免污染扩散，尽可能把污染限制在最小的范围内；2)一旦室内出现正压，工作人员可在缓冲室内换气、净化空气、安全撤离；3)退出实验室时可在其内换鞋、脱去外层衣服和手套、必要的消毒，避免内层衣服污染或污染其他房间。(3)定向气流：对生物安全三级以上实验室的要求是保持定向气流。其要求包括：1)实验室周围的空气应向实验室内流动?以杜绝污染空气向外扩散的可能，保证不危及公众；2)在实验室内部，清洁区的空气应向操作区流动，保证没有逆流，以减少工作人员暴露的机会；3)轻污染区的空气应向污染严重的区域流动。以BSL-3实验室为例，原则上半污染区与外界气压相比应为一20Pa，核心实验室气压与半污染区相比也应为一20Pa，感染动物房和解剖室的气压应低于普通BSL-3实验室核心区。(4)有效消毒灭菌：实验室生物安全的各个环节都少不了消毒技术的应用，实验室的消毒主要包括空气、表面、仪器、废物、废水等的消毒灭菌。在应用中应注意根据生物因子的特性和消毒对象进行有针对性的选择。并应注意环境条件对消毒效果的影响。凡此种种，都应在操作规程中有详细规定。(5)有效拦截：是指生物安全实验室内的空气在排人大气之前，必须通过高效粒子空气(HEPA)过滤器过滤，将其中感染性颗粒阻拦在滤材上。这种方法简单、有效、经济实用。HEPA滤器的滤材是多层、网格交错排列的，因此其拦截感染性气溶胶颗粒的原理在于：1)过筛：直径小于滤材网眼的颗粒可能通过，大于的被拦截；2)沉降：对于直径0．3／zm以上的气溶胶粒子作用较强。气溶胶粒子直径虽然小于网眼，由于粒子的重力和热沉降或静电沉降作用也可能被阻拦在滤材上；3)惯性撞击：气溶胶粒子直径虽然小于网眼，由于粒子的惯性撞击作用也可能阻拦在滤材上；4)粒子扩散：对于直径小于o．1Um的气溶胶粒子作用较强，气溶胶粒子虽然小于网眼，由于粒子的扩散作用也可能被阻拦在滤材上。依照上述原理，最不容易滤除的粒子是0．1～0．3／zm的粒子。防止气溶胶的吸入尽管采取了上述防止气溶胶扩散的种种措施，但由于气溶胶具有很强的扩散能力，还是不可避免地污染实验室的空气。所以，实验室工作人员仍然需要进行个人防护，以防止气溶胶吸人。

在第六版诊疗方案中明确提到了气溶胶传播，那么对于气溶胶传播我们应该如何防范呢？　 第六版诊疗方案明确，经呼吸道飞沫和密切接触传播是新冠病毒主要的传播途径；在相对封闭的环境中，长时间暴露于高浓度气溶胶情况下，存在经气溶胶传播的可能。　　气溶胶是指悬浮在气体中所有固体和液体的颗粒。气溶胶传播是指飞沫混合在空气中形成气溶胶，飘浮至远处，造成远距离传播。　　此前，中国疾控中心流行病学首席专家吴尊友曾表示，在理论上气溶胶传播是有可能的，但是即使有，对传播流行的作用也非常有限，不是主要传播方式。　　多位专家表示，可能存在的气溶胶传播限定条件包括“封闭环境”“长时间”“高浓度”，这意味着，气溶胶传播在公众日常生活中出现的概率不高。

气溶胶（aerosol）是指固体或＼和液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的分散体系。其中的气体介质称为连续相，通常为空气；微粒（Particle）称为分散相，其成分复杂，大小不一，其粒径一般为0001－100 μm，是气溶胶研究的对象。微粒为液体的称为液体气溶胶，即气象学上的雾；微粒为固体的称为固体气溶胶，常简称为气溶胶。团体微粒按大小分有三个界点，分别是1μm、2.5μm和10μm。粒径小于lμm的称为烟；粒径大于lμm的称为尘；粒径小于2．5 μm的称为细颗粒；粒径大于25 μm的称为粗颗粒；粒径小于10 μm的由于能被人和动物呼吸系统吸入称为可吸入颗粒，又由于其重量轻，在空气中的飘浮时间长而称为飘尘；粒径大于10μm的因其重力作用可迅速下沉而称为降尘。大气气溶胶粒子的组成既有生物物质，也有有机（POM）和无机的化学物质。微粒中含有微生物或生物大分子等生物物质的称为生物气溶胶（bioaeroso），其中含有微生物的称为微生物气溶胶（ndcrobial aerosol）。在动物集中的地方，由于动物打喷嚏、赅嗽、鸣叫等产生的以唾液、粘液等为主要成分的气溶胶特称为飞沫，飞沫中的水分蒸发后剩余的粘液蛋白、微生物等，称为飞沫核。飞沫有90％以上的直径小于5 μm，飞沫核的直径一般为1～20m，均能长期飘浮在空气中，是引起动物疾病传播的重要途径。一般情况下，动物舍内的气溶胶颗粒含有微生物及饲料碎屑、毛屑等生物物质相对较多。1　 气溶胶的来源　　自然源气溶胶主要是海洋、土壤和生物圈以及火山等，人为源气溶胶主要来自化石燃料的燃烧、工农业生产活动等。自然源气溶胶粒子以矿物成分为主，直接影响大气环境和气候；人工源气溶胶粒子多为污染所致，因含有毒、有害成分较多而对动物健康影响较大，其中影响最大、与动物关系最密切的是生物气溶胶中的微生物气溶胶。生物气溶胶中的生物粒子种类非常多，包括微生物如病毒、细菌、放线菌、立克次氏体、物的产生较多。支原体、衣原体、真菌等，其它生物和生物性物质等如兽药、蕨类孢子、藻、花粉、昆虫及其碎片和分泌物。动植物源性蛋白、酶、各种菌类毒素等。　　微生物气溶胶可来源于动物、植物、人体、生产活动及土壤和江、河、湖、海等水体组成的自然界，其集中产生的场所主要有：1.1　 动物养殖场现代化动物养殖场动物高度密集，舍内空气流动性较差，特别是由于饲喂、清扫和动物活动等产生大量的有机粒子，舍内空气湿度大，缺乏直射阳光，有利于微生物的存活和繁殖，是微生物气溶胶种类多、含量高、难控制的重点场所。有报道，某一地面平养鸡舍，日消毒3次，其舍内空气微生物分析结果为，需氧菌含量3.12×104－9.01×105CFU／m3，金黄色葡萄球菌含量波动于20×103－3．3×104cfu/m3。某犊牛舍舍内及环境空气细菌含量，需氧菌总数分别为8 536～46 691CFU／m3和2 649－24775CFU/m3，厌氧菌分别为3017～24775CFU/m3和661—4 122CFU/m3，距离犊牛舍100 m下风处，需氧菌高达650～839CFU／m3，厌氧菌160～1034CFU／m3各项均超过正常值10-15倍。某场乳牛舍舍内空气中厌氧菌总数达到2 098～4 295个／m3，需氧菌总数为2 050～18 094个／m3；在舍邻近（4m处）的环境空气中厌氧菌总数为239～2 282个／m3，结果证明舍内环境的细菌能向舍外环境传播。1.2　 医院　　医院是人员特别是病人高度集中的地方，微生物的产生较多一个正常人在静止条件下每分钟可排放500～1500个粒子，在活动时每分钟向空气中排放菌粒达到数千至数万，每次咳嗽或打喷嚏可排放104-106个带菌粒子。王亚平（1987）报道，某医院烧伤病房空气中细菌浓度高达2 032CFU／m3，金黄色葡萄球菌最高浓度为155CFU／m3。另有报道，某医院挂号厅空气细菌浓度为3 508CFU／m3。　1．3　 垃圾粪便处理场　　生活垃圾和动物粪便都含有大量的细菌、寄生虫及其卵甚至病毒，垃圾处理过程能杀死其中的绝大部分微生物和寄生虫及其卵，但在暴露、翻动、分散和集中等过程中都可能产生微生物气溶胶。柴同杰（2000）报道，某生物垃圾加工厂供料厅空气微生物需氧菌总数浮动于4.62 ×103－9.55×105CFU／m3，厌氧菌为3.07×103～2.14×104CFU／m3。1．4　　污水处理厂　　城市生活污水，动物养殖场、屠宰、制革及洗毛厂等排出的污水都溶有大量微生物，水中的微生物可随水花溅起和泡沫形成等过程形成气溶胶。余贵英等（1999）报道，1994年某污水处理厂厂前区空气细菌总数与场外对照区比差异极显著，并于厂区空气中检出了金黄色葡萄球菌等致病菌，认为厂区空气已受到污水处理过程中产生的微生物气溶胶的污染。1．5　 屠宰场等　　曾有报道，美国某屠宰场空气中存在大量的布氏杆菌，造成387例布氏菌病。美国一些毛纺厂空气中存在大量的炭疽芽胞，曼彻斯特工厂工人每人每到、时吸入600-2 150个炭疽芽胞粒子。　　气溶胶中的无机物质主要有两个研究重点，一是沙尘，二是硫酸和硫酸盐、硝酸和硝酸盐。沙尘粒子从裸露的地面表层产生，是对流层气溶胶的主要成分。据估计，全球每年进入大气的沙尘气溶胶达10-12亿吨，占对流层气溶胶总量的一半。我国沙尘气溶胶主要来源于新疆、甘肃、内蒙的沙漠以及黄土高原等干旱和半干旱地区。气溶胶中的硫酸盐和硝酸盐由空气中的SO2和NO2，主要通过非均相化学反应转化而来。近来对气溶胶中无机元素组成的研究也呈上升趋势，其中元素的来源及其意义和影响是重要的研究内容。有研究表明，铅（Pb）、溴（Br）、砷（As）等污染元素荒漠（干净）地区明显低于城市地区。另外，气溶胶中的无机物还包括石棉、金属颗粒及其化合物等许多随不同工矿企业而产生的不同颗粒。　　气溶胶中有机物有数百种之多，据报道，北京大气中体积分数10-12量级以上的有机物至少有200种，苯类物质2除种，氯氟烃（CFC）20余种，含氧（O）、硫（S）和氮（N）等杂原子的有机醛、酮和胺类物质约20余种，其余100多种均为烷烃、烯烃和环烷烃等非甲烷烃。另有报道，大气气溶胶中含有多环芳烃、芳香酮、芳香醌、芳香多羟基酸等多种物质，以颗粒形式直接排放的一次有机气溶胶，也有由大气中的可挥发性有机物通过物恐化学吸附或化学优化学反应形成的二次气溶胶。一次有机气溶胶可来源于化石燃料如汽油、柴油、煤等的燃烧和某些工业活动如石油精炼、焦炭和沥青生产、轮胎橡胶的磨损等过程。