实验室意外事件应急处置手册
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第一节 实验室安全基本概念

一、基本概念
生物安全从广义理解,包括安全(biosafety)和安保(biosecurity)两层含义。实验室生物安全(laboratory biosafety)要求实验室的生物安全条件和状态不低于容许水平,可避免实验室人员、来访人员、社区及环境受到不可接受的损害,符合相关法规、标准等对实验室生物安全责任的要求。
病原微生物实验室生物安全管理是指当操作具有潜在感染力的微生物时,为防止实验人员的感染和感染因子的外泄,采取恰当的操作程序,使用一定的安全装备,对病原微生物实验室的设施及结构提出特定要求,并将上述诸因素综合起来进行应用的过程。
根据病原微生物的传染性和感染后对个体或者群体的危害程度,我国将病原微生物分为4类:
第一类病原微生物,是指能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物,以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物(如埃博拉病毒、天花病毒、黄热病病毒、尼巴病毒、猴痘病毒及马尔堡病毒等)。
第二类病原微生物,是指能够引起人类或者动物严重疾病,比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物(如艾滋病病毒、高致病性禽流感病毒、口蹄疫病毒、乙型脑炎病毒、狂犬病病毒及SARS冠状病毒等)。
第三类病原微生物,是指能够引起人类或者动物疾病,但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病,并且具备有效治疗和预防措施的微生物(如肝炎病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒及风疹病毒等)。
第四类病原微生物,是指在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物(如金黄地鼠白血病病毒和小鼠白血病病毒等)。
其中,第一类、第二类病原微生物将其统称为高致病性病原微生物。根据对所操作生物因子采取的防护措施,将实验室生物安全防护水平分为一级、二级、三级和四级,一级防护水平最低,四级防护水平最高。
依据国家标准和相关法律规定将实验室防护级别分为四类,每个级别的实验室允许开展的病原微生物实验是不同的,具体要求如下:
1.生物安全防护水平为一级的实验室适用于操作在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物。
2.生物安全防护水平为二级的实验室适用于操作能够引起人类或者动物疾病,但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病,并且具备有效治疗和预防措施的微生物。
3.生物安全防护水平为三级的实验室适用于操作能够引起人类或者动物严重疾病,比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。
4.生物安全防护水平为四级的实验室适用于操作能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物,以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。
Biosafety level(BSL)表示仅从事人体操作的实验室的相应生物安全防护水平,以BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4表示。Animal biosafety level(ABSL)表示从事动物操作的实验室的相应生物安全防护水平,以ABSL-1、ABSL-2、ABSL-3、ABSL-4表示。
二、实验室意外事件的主要危害
生物安全实验室存在各种危险,对危险的定义是可能导致人员死亡、伤害或疾病,财产损失,工作环境破坏或这些情况的组合的根源或状态。根据危害的大小一般将意外事件分为事件(incident)和事故(accident)两类。事件指的是导致或可能导致事故的情况;事故是造成死亡、疾病、伤害、损坏以及其他损失的意外情况。实验室意外事件除了病原微生物引起的感染事件外,还包括爆炸、中毒、火灾、辐射及伤害等多种类型。
历史上,国内外实验室发生过的意外事件数不胜数,轻的导致实验室人员感染,严重的导致人员死亡,甚至疾病在社会上传播流行,造成严重的社会影响。有记载的首例病原微生物实验室感染事件发生在1826年,听诊器发明者法国医生Laennec被感染了皮肤结核。从1981年发现首例艾滋病患者到1995年,至少有223个病例在工作中被感染,其中34例发生在临床实验室,5例发生在非临床实验室。痘苗病毒常被用作实验室研究工具,英国、巴西和美国等国曾先后发生因为操作意外而引起的痘苗病毒感染事件。1976年Harrington和Shannon的调查显示,在英国医学实验室工作的人员“获结核感染的危险比普通人群高5倍”。Skinhol报道丹麦一个临床化学实验室人员的肝炎发病率比普通人群高7倍。
2002年美国发生2例西尼罗河病毒实验室感染病例。2003年9月,即在全球控制严重急性呼吸综合征(SARS)流行的3个月后,新加坡1名实验室工作人员感染SARS冠状病毒(SARSCoV),并被确诊为SARS。同年12月17日,中国台湾1名研究人员被确诊为SARS。2004年4月中国大陆某研究室采用未经证实的灭活方法处置SARSCoV后,将病毒从三级生物安全实验室(BSL-3)带至普通实验室内操作,从而引起2例SARS发病,其中1例又引起2人感染成为2代病例,继而又传染给5例3代病例,共9人发病,1人死亡。
实验室感染的病原菌种类繁多,Pike等在1976年公布的调查显示,在实验室获得性感染中细菌占大多数(43%),其次为病毒(27%)和立克次体(15%)。20世纪90年代以后由病毒引起实验室感染的比例高于由细菌引起的实验室感染。最常见的10种病原菌依次是结核、Q热、汉坦病毒、虫媒病毒、乙型肝炎病毒(HBV)、布鲁氏杆菌、沙门菌、志贺菌、非甲非乙型肝炎病毒和隐孢子虫。近年来,新发现或再现病原微生物如甲型流感H1N1,H7N9禽流感,人类免疫缺陷病毒(HIV),埃博拉病毒(Ebola),以及多重耐药结核分枝杆菌等成为实验室获得性感染和生物安全关注的新重点。
实验室感染是一个过程,或者称之为感染链,该过程包括病原体从储器中逃逸,通过播散,借助于一定的途径进入人体。进入人体的病原体能否形成感染,决定于病原体的毒力、侵蚀力和病原体的数量及机体的免疫状态及易感性。实验室感染链中感染途径是重要的一环,了解可能的感染途径,就能够找到阻断感染的有效方法。引起实验室病原微生物感染的途径主要有经呼吸道感染、经口感染、创伤及黏膜接触感染、接触动物媒介感染等。造成这些病原微生物逃逸并导致相关的危害事故的因素主要有人为因素、设施和设备因素、环境条件因素、时间因素。
经呼吸道吸入含病原体的气溶胶引起感染是主要的感染途径,能够引起气溶胶的操作或事故包括离心、溢出或溅洒、混合、混旋、研磨、超声及开瓶时两个界面的分离等。经口摄入病原体引起的感染是重要的感染途径,能造成经口摄入病原体的操作或事故包括以口吸吸管,液体溅洒入口,在实验室吃东西、饮水和吸烟,将手指放入口腔中,如咬指甲等。
实验室创伤导致的意外事故也是主要感染途径(表1-1),常见的有被污染的针尖刺伤、被刀片或碎玻璃片割伤、动物或昆虫咬伤或抓伤等。由皮下或黏膜透入引起的感染,见于含病原的液体溢出或溅洒在皮肤或黏膜上,皮肤或黏膜接触污染的表面或污染物,以及通过由手到脸的动作造成传播,如戴眼镜等。
表1-1 实验室意外事故分类
来源:周乙华,庄辉.实验室感染与生物安全.中华预防医学杂志,2005,39(3):215-217
实验室意外事件除了导致感染事件,还会导致化学、物理、机械等事件的发生。其中化学伤害是最常见的,在实验室内,由于人为或自然的原因,引起化学危险品泄漏、污染、爆炸造成损害的事故叫化学事故,实验室发生的化学事故占据整个化学事故的重要部分。
在具有化学药品、剧毒物品和毒气排放的实验室,因管理不善、操作不慎等原因都有可能造成剧毒化学品的流失和扩散,表现为对实验室人员呼吸道、消化道、皮肤造成伤害,人体呼吸道的鼻、喉、气管等很容易吸收实验室中挥发性液体的蒸汽和固体化学品粉尘,如果接触时间长,很容易引起呼吸中毒,如氢氰酸(HCN),溴甲烷(CH 3 Br),苯胺(C 6 H 5 NH 2)、三氧化二砷(As 2 O 3)等蒸气和粉尘,都能经过人的呼吸道进入肺部,被肺泡表面所吸收,随着血液循环引起中毒。在进行实验室有毒化学品操作后未经漱口、洗手就饮食或在实验操作中误将有毒化学品服入消化道,进入肠胃也可引中毒,由于肝脏对一些毒物具有解毒功能,所以消化中毒较呼吸中毒缓慢,实验室中一些溶于水的剧毒化学品接触皮肤后,易侵入皮肤引起中毒,如芳香族硝基苯(C 6 H 5 NO 2)、苯胺(C 6 H 5NH 2)、有机磷、有机汞等化学品能通过皮肤破裂的地方侵入人体,并随着血液循环而迅速扩散(特别是氰化物的血液中毒,能极其迅速地导致死亡)。
化学实验室还可能发生环境污染等其他化学事故。例如,2001年,北京某大学两名同学在做实验时,违反有关规定将有强烈刺激性气味的TiCl 4化学试剂倒入厕所中,烟雾弥散到周围房间,造成严重环境污染。此外,放射、辐射及机械伤害也会造成伤害。火焰高温对人员的伤害主要是对人体的烧灼伤害。爆炸事故对人员的伤害主要是物理机械性伤害。实验室针刺伤、切割伤等也是常见的机械伤害。总之,实验室意外事件一旦发生往往会造成严重的不良后果,需要实验室管理人员和实验人员共同加强管理,做好预防工作,一旦发生要及时正确处置,以尽可能避免或减少危害。