高致病性病原微生物實驗室環(huán)境風險探討

彭小紅， 周海蔚， 龍向宇， 張宇峰， 張婉月

（1.陸軍勤務學院軍事設施系，重慶 401331；2.32377 部隊工程質量監(jiān)督站，北京 100192）

0 引言

大百科全書中環(huán)境污染定義：“人類社會經濟的發(fā)展，導致地球環(huán)境系統(tǒng)改變，使環(huán)境質量下降的程度超過地球環(huán)境的自凈能力，造成危害人類健康和生態(tài)系統(tǒng)正常功能退化的現象?！痹谧⒔庵杏痔岬健啊绻泻Φ幕瘜W物質、放射性物質、病原微生物、噪聲、熱等侵入到自然環(huán)境中，而自然環(huán)境又沒有足夠的容量或自凈能力把這些物質凈化消除，就會導致環(huán)境污染?！保?］從大百科全書對環(huán)境污染的定義和注解看出，病原微生物進入自然環(huán)境屬于環(huán)境污染范疇。病原微生物通過環(huán)境進入人體屬于自然環(huán)境被病原微生物生物污染后造成的危害人類健康的現象。

根據病原微生物的傳染性，感染后對個體或者群體的危害程度，將病原微生物分為4 類。第1 類、第2類病原微生物統(tǒng)稱為高致病性病原微生物［2］。目前，根據新冠病毒特性及傳播速度及面積，劃分為高致病性病原微生物范疇。新冠病毒的變異使各國加快高致病性病原微生物實驗室建設步伐。為防止病原微生物實驗室運行過程中病原微生物載體或樣本散逸自然環(huán)境導致環(huán)境被污染，進而導致人體被感染，需要在實驗室建設之前進行環(huán)境影響評價［3］。環(huán)境風險評價是高致病性病原微生物實驗室環(huán)境影響評價的核心內容，目的是對實驗室運行過程中可能產生環(huán)境生物性污染風險做出評價，提出合理可行預防、應急響應措施，為突發(fā)公共衛(wèi)生事件的聯防聯控提供支持［4-5］。

根據環(huán)境污染定義、環(huán)境影響評價目的，從高致病性病原微生物進入自然環(huán)境途徑、通過環(huán)境介質進入人體途徑兩方面進行辨析，勾勒出病原微生物從實驗室多途徑散逸出來到侵入人體的全過程軌跡。提出與高致病性病原微生物實驗室運行活動有關的所有能給自然環(huán)境帶來生物性污染風險的環(huán)節(jié)都應該納入環(huán)境風險評價范疇。

1 病原微生物進入自然環(huán)境途徑

1.1 由實驗室排放的“三廢”進入自然環(huán)境

1.1.1 廢氣

含有病原微生物氣溶膠的廢氣外排主要有實驗室建筑設計不規(guī)范、生物安全柜使用不規(guī)范、排風系統(tǒng)出現故障、離心機過濾裝置缺失等原因。

（1）實驗室建筑導致含病原微生物的氣溶膠外溢。實驗室建筑設計不規(guī)范常見以下情況。①防護區(qū)、輔助工作區(qū)分區(qū)不合理、門窗故障或缺陷導致無法完全封閉，未形成絕對負壓和壓力梯度，致使空氣回流［6］。②實驗室緩沖間面積太小或者未設置緩沖間，實驗人員無穿脫防護服場所，只能在半污染區(qū)或者清潔區(qū)穿脫，造成外環(huán)境感染［6］。③實驗室地面未做勾縫處理導致含有病原微生物的廢水滲透土壤進入地下水，并隨水循環(huán)或者揮發(fā)性物質外溢外環(huán)境［7］。④墻面未做勾縫等封閉處理，導致病含病原微生物的氣溶膠外溢。⑤圈養(yǎng)實驗動物的場所未實行完全封閉，導致含病原微生物的氣溶膠外溢。

（2）生物安全柜帶來含病原微生物的氣溶膠外溢。高致病性病原微生物實驗室使用的3 級安全柜［7］采用負壓密閉設計，通過前窗手套完成實驗操作。無論是安全柜前窗手套、器壁還是動力裝置，試劑殘留物如果不及時清洗，都將大大減少使用年限，導致安全柜漏氣。其次，安全柜操作過程中因實驗人員操作不當也會導致含病原微生物的氣溶膠外溢。

（3）排風系統(tǒng)設備排出含病原微生物的氣溶膠外溢。病原微生物實驗室每個排風口都安有高效過濾裝置［7］。比如高壓滅菌器，未對高壓滅菌器出口氣體進行毒性檢驗或高效過濾裝置出現故障，都將導致含病原微生物的氣溶膠外溢。

（4）離心過程產生含病原微生物的氣溶膠散逸。病原微生物實驗室離心機用于采集微生物菌體和其他沉淀物，使用過程中容易產生帶病原微生物的氣溶膠煙霧。離心機是病原微生物實驗室風險預防和控制不可忽視的環(huán)節(jié)。但目前關于離心機規(guī)范性文件只對病原微生物實驗室離心機的轉子做密封規(guī)定［8］。小型離心機未在安全柜中操作，大型離心機除了轉子封閉外，整個離心機未配備負壓蓋，未對出氣口安裝高效過濾裝置，都會導致病原微生物氣溶膠散逸。

1.1.2 廢水

病原微生物實驗室的廢水主要來自實驗操作產生的實驗廢水、洗消廢水、飼養(yǎng)動物廢水、實驗人員淋浴廢水等。廢水導致病原微生物外溢有以下幾種情況。①實驗室未滅活的廢水處理裝置未采用高溫滅菌，或者內未設置專用的高壓蒸汽滅菌器，致使實驗室廢水排至自然環(huán)境。②實驗室未滅活廢水未與生活污水及雨水分開，混流排入自然環(huán)境?；蛘咴O立了獨立的排水支管，但未安裝閥門，導致未滅活廢水回流。③實驗室未設置有排水功能的地漏［6］，使廢水四處蔓延滲透。④未滅活廢水處理設備未設在整個排水系統(tǒng)最低處，導致未滅活廢水回灌。⑤實驗室廢水排水系統(tǒng)未完全封閉，使未滅活實驗廢水滲透到土壤污染地下水，從而使活病原微生物進入自然環(huán)境的水循環(huán)。

1.1.3 固體廢物

病原微生物實驗室產生的固體廢物包括：實驗用過的器皿、病原微生物樣本、實驗培養(yǎng)物，丟棄的高效過濾器裝置配件，用于動物保暖、筑窩、吸附糞便的墊料、動物組織、動物食渣糞便、圈養(yǎng)欄等。固體廢棄物導致病原微生物外溢有以下3 種途徑。①檢測人員在核心區(qū)打包病原微生物固體廢棄物時，擠壓廢棄物產生病原微生物氣溶膠。②未滅活病原微生物廢棄物未按規(guī)定堆放在指定場所，存在污染自然環(huán)境生物風險。③廢棄物未及時處置，超時存放帶來的自然環(huán)境生物污染風險［9］。

1.2 被感染實驗室人員或者動物進入自然環(huán)境

1.2.1 實驗室人員感染

（1）實驗室獲得性感染。實驗室人員感染病原微生物是高致病性病原微生物實驗室最常見的安全隱患之一，包括以下4 種方式。①實驗室人員在混合、攪拌、研磨、搗碎實驗材料和接種過程中因操作不當，致使含病原微生物的氣溶膠被人體誤吸。②實驗人員未正確穿戴防護服，致使液體濺灑入口、眼中，將污染的物品（如鉛筆）或手指無意識放入口腔中（如咬指甲，鉆鼻孔，揉眼瞼），或者在實驗室吸煙、喝水及進餐等，導致病原微生物進入人體。③實驗人員未穿戴隔離手套或者穿戴不正確，污染的針尖把手刺傷、污染的刀片或碎玻璃片把手割傷，被感染的動物或昆蟲咬傷、抓傷手而導致意外被接種。④實驗人員未正確穿戴防護帽，讓皮膚傷口、眼鼻口黏膜暴露在生物污染的環(huán)境中，接觸病原微生物導致被感染［10］。

（2）實驗人員因技能、身體、心理因素導致感染。

實驗人員具有扎實的專業(yè)技能和豐富的生物實驗操作經驗，良好的身體素質及健全的人格，過硬的應變處置能力是高致病性病原微生物實驗室正常運行的必備素質。但往往因為以下原因致使實驗人員感染。①實驗室人員缺乏過硬專業(yè)知識和技能，未經培訓取得專業(yè)資格證，操作不規(guī)范或者操作失誤導致自身感染病原微生物。②實驗室人員因為身體疾病原因導致操作過程中被病原微生物感染。③實驗人員因婚姻不幸福、家庭變故、心理疾病等問題導致責任心喪失、厭世或者仇視社會，惡意散逸病原微生物樣本到自然環(huán)境中，從而帶來大面積的環(huán)境生物污染。

1.2.2 攜帶病原微生物的動物逃逸

動物作為實驗室研究的重要對象，是病原微生物的活載體，以下情況容易造成動物感染源逃逸。①實驗室因管理松散，消殺不到位導致節(jié)肢動物或嚙齒動物進入庫存病原微生物樣本區(qū)，對生物樣本進行啃食并帶出實驗室，導致感染源外溢［6］。②實驗室因購買無資質單位的動物或野生動物，存在動物攜帶病原微生物的隱患［11］。③實驗室動物未飼養(yǎng)在有資質的封閉環(huán)境，而是在無資質場所或實驗室散養(yǎng)，或者沒有用哨兵鼠監(jiān)測動物質量導致感染源外溢。④實驗室因監(jiān)管不力，動物從實驗室逃逸出去導致感染源外溢。⑤被感染病原微生物的動物糞便及洗脫廢水未及時處理外排導致自然環(huán)境生物污染。

1.3 病原微生物樣本直接進入自然環(huán)境

1.3.1 運輸過程中病原微生物樣本泄漏

病原微生物樣本運輸途中出現突發(fā)情況使病原微生物樣本暴露于自然環(huán)境中常見情況［12］。①發(fā)生自然災害（地震、水災等）不可抗拒因素致使樣本容器損壞導致病原微生物樣本散逸。②盛裝病原微生物樣本的裝備設施出現故障或者材料容器破裂導致樣本散逸。③車禍、意外事故導致裝盛病原微生物樣本散逸。

1.3.2 儲存過程中病原微生物樣本丟失

正確科學儲存病原微生物樣本是實驗室的重要任務。實驗人員在維護保存病原微生物樣本過程中，常因為以下原因導致生物樣本外溢。①病原微生物樣本倉庫因管理疏忽或者實驗人員個人原因導致少拿、多拿、混拿、錯拿樣本，致使樣本失管失控造成樣本外溢。②因實驗室因管理疏忽或者實驗人員個人原因導致病原微生物樣本被偷、被盜、丟失。

1.3.3 安保因素導致病原微生物樣本丟失

美國《微生物和生物醫(yī)學實驗室生物安全》第6版指出，高致病性病原微生物樣本敏感信息應該進入國家信息安全庫，未被授權不得公開。病原微生物樣本在運輸、保存以及交接過程都應該嚴格執(zhí)行相關程序，分工明確，制度規(guī)范［13］。為保證病原微生物樣本安全，運輸過程可采用信息技術全程跟蹤定位，實時監(jiān)控，對運輸人員電話進行單向屏蔽，對病原微生物樣本交接區(qū)域進行清場，對樣本倉庫進行多級加密防護，通過刷指紋或者刷臉等智能手段才能進入。出現病原微生物樣本被盜或者丟失，應立即響應《高致病性病原微生物樣本丟失》應急預案，第一時間評估事故范圍及擴散趨勢，通過醫(yī)療、消防、警察和其他部門協(xié)同完成應急控制措施。最大限度控制病原微生物樣本流失范圍。防止別有用心的人利用病原微生物制造生物武器，導致生物恐怖事件發(fā)生。病原微生物實驗室運行過程中導致自然環(huán)境生物污染的風險源識別（見圖1）。

圖1 高致病性病原微生物實驗室環(huán)境風險因素識別圖

從圖1 可以看出，病原微生物不管從哪種途徑進入自然環(huán)境，都是因為病原微生物實驗室生物安全文化缺失造成。病原微生物實驗室的環(huán)境生物污染風險評價預防措施應該從生物安全文化建設入手。病原微生物實驗室生物安全文化包括制度文化、物質文化和精神文化［14］。屬于生物安全制度文化范疇的《中華人民共和國生物安全法》［15］已經頒布，相關制度也在完善之中。但關于微生物實驗室的環(huán)境風險評價標準尚未建立，關于病原微生物科研立項及實驗室建設的安全審查程序及監(jiān)督體系尚未完善規(guī)范。病原微生物實驗室生物安全文化中最核心的是精神文化，包括兩方面，①科研人員、實驗室工作人員的生物污染風險意識，把科研人員及工作人員的職業(yè)素養(yǎng)作為重要考核內容，完善人員之間、部門之間的銜接機制和監(jiān)管機制。②公眾的生物安全意識欠缺，科普工作需加強。

2 病原微生物通過環(huán)境介質進入人體途徑

人離不開自然環(huán)境，病原微生物進入自然環(huán)境后，通過環(huán)境介質侵入人體，導致人體感染。自然環(huán)境中病原微生物進入人體通過以下途徑實現。

2.1 通過固體介質表面進入人體

病原微生物進入自然環(huán)境后，沉積附著在固體物質表面上，人通過接觸該固體物質表面后，病原微生物通過口腔、鼻腔、眼睛等黏膜侵入人體。固體物質范圍廣泛，包括一切物品、動物、植物等。被感染的人屬于帶有病原微生物的固體，人的體液帶有病原微生物，通過唾沫或者體液沾染身邊人或物體，傳染給其他人。這就是人與人接觸傳染、人畜傳染途徑。

2.2 通過氣溶膠進入人體

氣溶膠傳播是高致病性病原微生物傳播重要途徑之一，病原微生物進入空氣中后，附著在空氣中的氣溶膠上，使氣溶膠帶有病原微生物。病原微生物未滅活時，帶有活病原微生物的氣溶膠被生物體沾染，吸入，導致生物體感染。這就是與攜帶病原微生物的人有時空交錯的健康人被感染的原因。

2.3 通過水介質進入人體

病原微生物進入水體，被感染的水被人飲用或者接觸，導致侵犯人體。另外，就是水感染病原體微生物后，可以通過魚、蝦、貝殼等食物鏈進入人體，導致人體感染。據報道，已有專家在人糞便中檢測出活性新冠病毒［16］。含有活性病原微生物的糞便進入下水道后直接外排，將給自然環(huán)境帶來生物污染。

病原微生物通過自然環(huán)境介質進入人體途徑見圖2。

圖2 病原微生物從自然環(huán)境進入人體途徑示意圖

由圖2 可以看出，人離不開環(huán)境，離不開水源，離不開日用品，離不開與人交往。唯有杜絕病原微生物進入自然環(huán)境，才能避免人體被病原微生物感染。

3 結語

高致病性病原微生物實驗室生物安全風險評價無論是傳播途徑、感染途徑，還是病原微生物外溢風險的管控措施，都離不開自然環(huán)境生物污染這個本質。所以，高致病性病原微生物實驗室生物安全風險評價應歸屬于環(huán)境影響評價中風險評價范疇［17］，建議環(huán)境影響評價人員在編制環(huán)境影響評價文件時，把圍繞病原微生物實驗室活動產生的所有環(huán)境生物污染風險因素全部考慮進去，而不僅僅只考慮三廢［18］。同時，建議相關部門以技術導則形式規(guī)范高致病性病原微生物實驗室環(huán)境影響評價技術方法，給高致病性病原微生物實驗室環(huán)境影響評價一個有章可循的依據。