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生物安全潔凈室設(shè)計和施工應(yīng)注意的問題

摘要： 生物安全實驗室是研究病毒、細(xì)菌等各種致病因子的特殊建筑物，美國生物恐怖事件，特別是“非典”之后在我國得到快速發(fā)展。但由于我國有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和管理制度、管理機構(gòu)的不健全，生物安全實驗室的設(shè)計、建造、驗收和管理存在不少問題，有的甚至存在較大的安全隱患。本文就生物安全實驗室工程設(shè)計和施工中存在的某些問題進(jìn)行探討，供生物安全實驗室的業(yè)主、設(shè)計單位和施工單位參考。 
關(guān)鍵詞： 生物安全 潔凈室 設(shè)計 施工

1、前言
　　實驗室工作人員在處理病原微生物、含有病原微生物的實驗材料或寄生蟲時，為確保實驗對象不對人和動植物造成生物危害，確保周圍環(huán)境不受其污染，對實驗室和動物實驗室的設(shè)計與建造都有特別的要求。依據(jù)實驗對象的危害程度，一般把生物安全實驗室分為四級，其中一級對生物安全隔離的要求低，四級高，生物安全實驗室的分級見表1。其中三級和四級屬于高級別生物安全實驗室，有時也稱為生物安全潔凈室，即常說的P3、P4實驗室。
表1 生物安全實驗室的分級
實驗室分級
 處理對象的危害程度，
 
一級
 對人體、動植物或環(huán)境危害較低，不具有對健康成人、動植物致病的致病因子。
 
二級
 對人體、動植物或環(huán)境具有中等危害或具有潛在危險的致病因子，對健康成人、動物和環(huán)境不會造成嚴(yán)重危害。有有效的預(yù)防和治療措施。
 
三級
 對人體、動植物或環(huán)境具有高度危險性，主要通過氣溶膠使人傳染上嚴(yán)重的甚至是致命疾病，或?qū)又参锖铜h(huán)境具有高度危害的致病因子。通常有預(yù)防治療措施。
 
四級
 對人體、動植物或環(huán)境具有高度危險性，通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明，或未知的、危險的致病因子。沒有預(yù)防治療措施。
 

　　近幾年以來，特別是“非典”疫情發(fā)生之后，不少科研單位、高等學(xué)校、醫(yī)院、商檢和衛(wèi)生防疫部門都已經(jīng)建設(shè)了或正要建設(shè)生物安全實驗室。由于生物安全實驗室的專業(yè)性強，加上我國相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不完善，建設(shè)方也缺乏相關(guān)經(jīng)驗，在建設(shè)中難免存在一些問題?，F(xiàn)根據(jù)筆者的經(jīng)驗提出一些注意事項，供生物安全實驗室的業(yè)主、設(shè)計單位和施工單位參考。
2、經(jīng)濟性方面
　?。?）對于高級別的生物安全實驗室，由于其造價昂貴，不宜盲目攀比建設(shè)，避免造成浪費。在立項建造生物安全實驗室前，首先應(yīng)對實驗室的主要用途，基本的性能指標(biāo)，以及建造實驗室的目的等有透徹的了解。要根據(jù)試驗對象的危害性確定生物安全實驗室的等級，不能盲目的追求高等級，因為級別越高，建造和運行費用也越高。
　?。?）要平衡初次投資和運行費用之間的關(guān)系，不能只追求很低的初投資，選擇廉價的設(shè)備或簡易的系統(tǒng)形式，而忽略了運行費用，避免出現(xiàn)建得起而用不起的尷尬情況。設(shè)計時要進(jìn)行壽命周期費用（life cycle costing）分析方法，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后選擇合理、經(jīng)濟的設(shè)計方案。
3、慎重選擇設(shè)計和施工單位
　?。?）由于想要建造生物安全實驗室的單位逐漸增多，一些對生物安全實驗室一知半解的公司也想擠入生物安全實驗室的建設(shè)市場。但由于生物安全實驗室的特殊性，特別是在技術(shù)上和生物安全上的一系列特殊的要求，如果沒有建設(shè)過高級別的生物安全實驗室或者對生物安全實驗室不甚了解，很難建造出合格的生物安全實驗室，造成人力物力上的浪費。
　　一些非正規(guī)的單位雖然利用低價競爭，強占市場，已經(jīng)取得一些工程業(yè)績，然而業(yè)績不等于專業(yè)，低價更不等于優(yōu)質(zhì)，其所謂的工程業(yè)績，充其量只能是負(fù)壓實驗室，與安全性極高的生物安全實驗室相去甚遠(yuǎn)。
　　（2）目前國內(nèi)有能力承接高級別生物安全實驗室設(shè)計和施工任務(wù)的企業(yè)并不多，因此用戶在選擇承建單位時要特別謹(jǐn)慎。應(yīng)當(dāng)選擇那些曾經(jīng)設(shè)計或建造過高級別生物安全實驗室并且具有相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)，這是對自己負(fù)責(zé)，也是對社會負(fù)責(zé)。特別應(yīng)該強調(diào)的是，生物安全實驗室的空氣凈化和負(fù)壓控制系統(tǒng)比一般的采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)要重要得多，必須進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計計算。
　?。?）近年來，一些國外企業(yè)也在國內(nèi)建造了一些三級生物安全實驗室，其中某些是成功的，但也確有一些存在某些缺陷，主要是他們對生物安全實驗室的技術(shù)要點不十分清楚。因此，盡管他們使用了許多高級昂貴的建筑材料，但仍然不符合要求。還有一些小公司，打著國外公司的牌子，而他們提供的設(shè)計圖紙實質(zhì)上是普通的負(fù)壓試驗室，根本無法達(dá)到生物安全實驗室的要求。
4、平面布局的問題
　　過于繁瑣的平面布局，只能增加使用中的不便，并不能真正起多少實際作用；照搬國外簡單的實驗室布局，也不符合中國的環(huán)境特點和管理水平。一些實際工程由于平面布局不合理，增加了初投資和管理難度，有的影響了實驗室內(nèi)的空氣潔凈度。因此，一個完善合理的布局非常重要，這就要求業(yè)主和設(shè)計方要有對生物安全的充分理解以及相互之間的充分溝通。
5、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)
　　(1)某些設(shè)計人員對生物安全的概念不清楚，造成生物安全實驗室內(nèi)氣流組織不合理，死角過大。生物安全實驗室要求氣流必須從清潔區(qū)流向污染區(qū)，室內(nèi)送風(fēng)口和排風(fēng)口的位置應(yīng)使氣流停滯的空間降到小，并且室內(nèi)排風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在危險區(qū)域，單側(cè)布置，不得有障礙。有的工程送風(fēng)口對著生物安全柜吹，送風(fēng)氣流和生物安全柜工作窗口的保護氣流互相干擾，加重了致病因子的泄露。
　　(2)密閉性能差，包括實驗室圍護結(jié)構(gòu)的密封性和空調(diào)通風(fēng)管道的密封性。圍護結(jié)構(gòu)的密封性差主要是在門窗部位，也有些隔墻的連接處密封性差；空調(diào)通風(fēng)管道的制作過程不符合要求，密封材料不合格。這些都違背了高度生物安全實驗室要求密封性好的基本原則。
　　(3)排風(fēng)系統(tǒng)的過濾器安裝位置不合理，把高效過濾器安裝在排風(fēng)機的正壓端，不能滿足污染的排風(fēng)段必須負(fù)壓的要求。
　　(4)排風(fēng)系統(tǒng)不加高效過濾器，而是采用高空排放，這也是不允許的。有些設(shè)計或施工單位對高速排放的理解也有問題，他們認(rèn)為高速排放就是排風(fēng)管中的風(fēng)速要超過13米/秒，結(jié)果排風(fēng)阻力大，達(dá)不到要求的排風(fēng)量，室內(nèi)很難保持要求的負(fù)壓?；蛘吲棚L(fēng)機壓頭加大，噪音和電耗也同時加大。有些工程已經(jīng)由于排風(fēng)噪聲超標(biāo)與周圍居民引起矛盾。
　　(5)高效過濾器的更換和檢漏問題，特別是排風(fēng)高效過濾器。排風(fēng)高效過濾器更換前必須首先消毒滅菌，設(shè)計和安裝時必須考慮消毒問題，同時便于更換。為了確保環(huán)境安全，排風(fēng)高效過濾器也應(yīng)考慮檢漏的可能性，或采取其他確保不泄露的措施。我國很多P3實驗室沒有做到這一點。
　　(6)室內(nèi)安裝分體空調(diào)或立柜式空調(diào)器，這在生物類潔凈室中是不允許的，因為空調(diào)器中的換熱器事實上是一個微生物孳生裝置，嚴(yán)重污染實驗室環(huán)境。有些施工單位雖然不把分體空調(diào)或立柜式空調(diào)器安裝在實驗室內(nèi)，而是安裝在鄰近房間，用風(fēng)管進(jìn)行送風(fēng)。但由于高級別生物安全實驗室必須采用直流風(fēng)，而普通空調(diào)的換熱器是按室內(nèi)循環(huán)風(fēng)設(shè)計，達(dá)不到直流風(fēng)要求的大焓差，再加上為了降低造價，設(shè)備容量沒有富裕，根本達(dá)不到要求的室內(nèi)溫度。在高級別生物安全實驗室做實驗需要穿特制的防護服，有時需要穿多層，如果溫度達(dá)不到要求，實驗人員的感受會可想而知。
　　除此以外，還有更令人啼笑皆非的例子，如把三級生物安全實驗室建成正壓實驗室，不按規(guī)定安裝防火閥，選用凈化工作臺來代替生物安全柜，用安全柜的排風(fēng)代替房間排風(fēng)等，這些都是嚴(yán)重的錯誤。普通凈化工作臺與生物安全柜工作原理和用途完全不同，根本無法保護人體免受微生物感染，是十分危險的。
　　以上僅是一些例子，由此可以看出國內(nèi)生物安全實驗室建設(shè)市場的混亂。為了杜絕這些現(xiàn)象的發(fā)生，除了制定相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，讓設(shè)計和施工單位有“法”可依外，還應(yīng)建立相應(yīng)的管理、檢測、機構(gòu)，以確保生物安全實驗室的建設(shè)質(zhì)量。
6、設(shè)備備用問題
　　(1)沒有設(shè)置備用電源。如三級生物安全實驗室要求雙路獨立供電，或采用備用發(fā)電機組，而四級生物安全試驗室要求有第三備用電源。條件不具備時需要另設(shè)不間斷電源，不間斷電源的供電能力要求不少于45分鐘。有的三級生物安全試驗室僅采用普通市政供電，沒有任何備用措施，顯然不滿足要求。
　　(2)排風(fēng)機的備用問題。為了保證實驗室內(nèi)在任何情況下都保持負(fù)壓，三級、四級生物安全實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)要求應(yīng)設(shè)置備用排風(fēng)機，但很多工程沒有設(shè)置。更有甚者排風(fēng)系統(tǒng)沒有備用風(fēng)機，但送風(fēng)設(shè)置了備用風(fēng)機。
7、系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制功能
　　系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制功能。為了嚴(yán)格保證實驗室內(nèi)各個區(qū)域內(nèi)的壓差和壓力梯度，送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)上應(yīng)安裝必要的風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置，而不能用普通調(diào)節(jié)閥代替。有些工程生物安全柜和房間的排風(fēng)沒有經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計計算，在系統(tǒng)調(diào)試時不能滿足設(shè)計要求的壓力梯度，或壓力梯度不穩(wěn)定。
　　沒有完善的自控系統(tǒng)，缺少應(yīng)對突發(fā)事件的能力，也是目前已竣工實驗室的一個主要問題。雖然竣工驗收時各區(qū)域的壓力梯度可以調(diào)整到滿足要求，但在實際運行過程中，由于高效過濾器阻力變化，缺乏專業(yè)運行管理人員等原因，沒有自控系統(tǒng)的實驗室不能確保壓力梯度。因此必須重視生物安全實驗室的自控系統(tǒng)。
8、要重視工程檢測
　　生物安全實驗室竣工后，首先應(yīng)經(jīng)過授權(quán)的檢測機構(gòu)的檢測，這是很重要的一個環(huán)節(jié)。檢測的內(nèi)容應(yīng)包括實驗室的嚴(yán)密程度、各個房間之間的負(fù)壓值、空氣氣流流向、高效過濾器檢漏、潔凈度級別、自控系統(tǒng)等多個方面