实验室生物安全设施及管理要求.doc

实验室生物安全设施及管理要求摘要 目的 系统介绍各级别生物安全防护水平实验室设施特点及管理要求，使我国实验室生物安全设施在建造、试运行及维护阶段均符合安全要求。方法 综合分析比较各级别生物安全防护水平实验室设施和管理要求。结论 通过分析比较各级别生物安全防护水平实验室设施和管理要求特点，系统介绍各级别生物安全防护水平实验室设施特点和管理要求，明确生物安全实验室设施建设和管理是保证实验室生物安全的基础。各级别生物安全防护水平实验室设施管理上按照WHO提出的试运行要求及按照GB19489标准进行审核，以保证各级生物安全防护水平实验室在正式启用前和启用后安全设施均符合安全要求并给周围社区、法定管理机构等提供安全保证。关健词 实验室生物安全；设施；管理 实验室生物安全是指实验室所采取的避免危险因子造成实验室人员暴露、向实验室外扩散并导致危害的综合措施1。这种综合措施包括规范的实验室设计建造、实验室设备的配置、个人防护装备的使用、严格遵从标准化的工作操作程序和管理规程等2。通过采取这些综合措施以达到保护实验室工作人员不受实验对象的伤害、保护样品不交叉污染、保护周围环境不受污染的目的。 根据所操作微生物的不同危害等级3，需要相应的实验室设施、安全设备以及实验操作和技术，而这些不同水平的实验室设施、安全设备以及实验操作和技术就构成了不同等级的生物安全水平（Biosafty Level简称BSL）。实验室生物安全通用要求（GB19489-2004）、病原微生物实验室生物安全管理条例（以下简称条例）（国务院令第424号）以及WHO实验室生物安全手册（第3版）5等均将生物安全水平分成四个级别1 4，一级防护水平最低，四级防护水平最高。以BSL-1，BSL-2，BSL-3，BSL-4，表示实验室的相应生物安全防护水平；以ABSL-1，ABSL-2，ABSL-3，ABSL-4，表示动物实验室的相应生物安全防护水平。 实验室设施和设计、安全设备及个人防护装备又可分为一级防护屏障和二级防护屏障。一级防护屏障是指操作者和被操作对象之间的隔离6，即实验室的生物安全柜和个人防护装备等构成的防护屏障1。二级防护屏障是指生物安全实验室和外部环境的隔离6，即实验室的设施结构和通风系统等构成的防护屏障1。通过防护屏障和管理措施达到生物安全要求的实验室就是生物安全实验室6。 生物安全实验室设施是实验室生物安全的基础，在保障实验室生物安全占有极其重要的位置。一、实验室生物安全设施的基本内容 实验室生物安全设施包括实验室选址，建筑结构和装修，空调通风和净化，给水排水和气体供应，电气和自控，消防等方面。具体来讲包括实验室是否需要在环境与功能上与普通流动环境隔离；是否需要房间能够密闭消毒；是否需要向内的气流还是通过建筑系统的设备或是通过HEPA过滤排风的通风；是否需要双门入口、气锁、带淋浴的气锁、缓冲间、带淋浴的缓冲间、污水处理、生物安全柜；高压灭菌器是在现场还是在实验室内或是双门；是否需用人员安全监控条件包括观察窗、闭路电视、双向通讯设备。二、各级生物安全防护水平实验室设施要求（一）BSL-1和BSL-2实验室设施要求1、设计的安全原则 在设计实验室和安排某些类型的实验工作时，对于那些可能造成安全问题的情况要加以特别关注，这些情况包括：（1）气溶胶的形成；（2）处理大体积和/或高浓度微生物；（3）仪器设备过度拥挤和过多；（4）啮齿动物和节肢动物的侵扰；（5）未经允许人员进入实验室；（6）工作流程：一些特殊样品和试剂的使用。2、设计特征 （1）无需特殊选址，普通建筑物即可，但必须要为实验室运行、清洁和维护提供充足的空间，应有防止节肢动物和啮齿动物进入的设计，实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。 （2）实验室墙壁、天花板和地板应当光滑、易清洁、不渗液并耐化学品和消毒剂的作用。地板应当防滑，不得铺设地毯。如有可开启的窗户，应设置纱窗。 （3）实验台面应是防水的，并可耐消毒剂、酸、碱、有机溶剂和中等热度的作用。 （4）应保证实验室内所有活动的照明，避免不需要的反光和强光。 （5）实验室器具应当坚固耐用，在实验台、生物安全柜和其他设备之间及其下面要保证有足够的空间以供清洁卫生。 （6）应当有足够的储存空间来摆放随时使用的物品，以免在实验台和走廊内造成混乱。在实验室的工作区外还应提供另外可长期使用的储存空间。 （7）应当为安全地操作及储存溶剂、放射性物质、压缩气体和液化气提供足够的空间和设施。 （8）在实验室的工作区外应当有存放外衣和私人物品的设施。个人便装与实验室工作服分开放置。 （9）每个实验室都应有洗手池，并最好安装在出口处，尽可能采用冲洗。 （10）实验室的门应带锁并能自动关闭；应有可视窗，并达到适当的防火等级。 （11）二级生物安全水平时，应在靠近实验室的位置配备高压灭菌器或其他清除污染的工具。有关仪器设备应按要求定期检查和验证，以保证符合要求。 （12）安全系统应当包括消防、应急电源、应急淋浴以及洗眼设施。 （13）应当配备具有适当装备并易于进入急救区或急救室。 （14）在设计新的设施时，应当考虑要设置机械通风系统，以使空气向内单向流动。如果没有机械通风系统，那么实验室窗户应当能够打开，同时应安装防虫纱窗。 （15）必须要为实验室提供可靠和高质量的用水。要保证实验室水源和饮用水源的供应管道之间没有交叉连接。应当安装防止逆流装置来保护公共饮水系统。 （16）要有可靠和充足的电力供应和应急照明，以保证人员安全离开实验室。备用电源或UPS对于保证重要设备的正常运转（如培养箱、生物安全柜、冰箱等）以及动物笼具的通风都是必要的。 （17）要有可靠和充足的气体供应。供气设施必须有良好的密闭性并得到良好维护。 （18）实验室和动物设施偶尔会成为某些人恶意破坏的目标。必须考虑物理和防火安全措施。必须使用坚固的门、纱窗以及门禁系统。必要时还应使用其他措施来加强安全保障。（二）BSL-3实验室设施要求 除下列修改以外，应用一级和二级生物安全水平实验室的设计和设施： （1）BSL-3实验室应在建筑物中自成隔离区（有出入控制）或为独立建筑物。 （2）BSL-3实验室由清洁区、半污染区和污染区组成。污染区和半污染区之间应设缓冲间。必要时，半污染区和清洁区之间应设缓冲间。“三区联防“。 （3）在半污染区应设供紧急撤离使用的安全门。 （4）污染区与半污染区之间、半污染区和清洁区之间应设置传递窗，传递窗双门互锁装置不能同时处于开启状态，传递窗内应设物理消毒装置。 （5）实验室围护结构内表面应光滑、耐腐蚀、防水，以易于消毒清洁；所有缝隙应可靠密封，防震、防火。 （6）围护结构外围墙体应有适当的抗震和防火能力。 （7）天花板、地板、墙间的交角均为圆弧形且可靠密封。 （8）地面应防渗漏、无接缝、光洁、防滑。 （9）实验室内所有的门应可自动关闭；实验室出口应有在黑暗中可明确辨认的标识。 （10）外围结构不应有窗户；内设窗户应防破损、防漏气及安全。 （11）所有出入口处应采用防止节肢动物和啮齿动物进入的设计。 （12）应安装独立的送排风系统以控制实验室气流方向和压力梯度。应确保在使用实验室时气流由清洁区流向污染区，同时确保实验室空气只能通过高效过滤后经专用排风管道排出。 （13）送风口和排风口的布置应该是对面分布，上送下排，应使污染区和半污染区内的气流死角和涡流降至最小程度。 （14）送排风系统应为直排式，不得采用回风系统。 （15）由生物安全柜排出的经内部高效过滤的空气可通过系统的排风管直接排出或排入实验室专用排风管道。应确保生物安全柜与排风系统的压力平衡。 （16）实验室的送风应经初、中、高三级过滤，保证污染区的静态洁净度达到7级至8级。 （17）实验室的排风应经高效过滤后向空中排放。外部排风口应远离送风口并设置在主导风的下风向，应至少高出所在建筑2m，应有防雨、防鼠、防虫设计，但不应影响气体直接向上空排放。 （18）高效空气过滤器应安装在送风管道的末端和排风管道的前端。 （19）通风系统、高效空气过滤器的安装应牢固，符合气密性要求。高效过滤器在更换前应消毒，或采用可在气密袋中进行更换的过滤器，更换后应立即进行消毒或焚烧。每台高效过滤器安装、更换、维护后都应按照经确认的方法进行检测，运行后每年至少进行一次检测以确保其性能。 （20）在送风和排风总管处应安装气密型密闭阀，必要时可完全关闭以进行室内化学熏蒸消毒。 （21）应安装风机和生物安全柜启动的自动联锁装置，确保实验室内不出现正压和确保生物安全柜内气流不倒流。排风机两台互为主备，由程序控制交替使用。 （22）在污染区和半污染区内不应另外安装分体空调、暖气和电风扇等。 （23）相对室外大气压，污染区为-40Pa（名义值），并与生物安全柜等装置内气压保持安全合理的压差（5-10Pa）。保持定向气流并保持各区之间气压差均匀。应安装各区域压力变化情况监控系统并记录。 （24）实验室内的温度、湿度符合工作要求，且适合于人员工作。 （25）实验室的人工照明应符合工作要求。 （26）实验室内噪声水平应符合国家相关标准。 （27）应安装门禁系统，在实验室半污染区和污染区安装视频监控系统。（三）BSL-4实验室设施要求 根据硬件装备BSL-4实验室可分为生物安全柜型、正压防护服型和混合型三类。三级生物安全水平实验室的要求也适用于四级生物安全水平实验室，但在实验室选址与布局、基本防护、准入控制、通风系统控制、污水的净化消毒、废弃物和用过物品的灭菌、气锁室、应急电源和安全防护排水管等方面有新的和更高的要求。本篇不作详细介绍。三、实验室生物安全设施管理要求 国家对病原微生物实行分类管理，对实验室实行分级管理。国家实行统一的实验室生物安全标准。实验室应当符合国家标准和要求3。实验室生物安全设施管理在实验室设计建造、试运行和维护三个阶段有不同的要求。 实验室设立单位应根据自身职责及所从事病原微生物的危险类别进行危险性评估，在此基础上确定需要何种防护级别的生物安全实验室，并按照生物安全实验室建筑技术规范（GB50346-2004）和实验室生物安全通用要求（GB19489-2004）的要求进行设计和配备相关防护设施设备。 生物安全实验室建筑技术规范（GB50346-2004）自2004年9月1日开始实施，适用于微生物学、生物医学、动物实验、基因重组以及生物制品等使用的新建、改建、扩建的生物安全实验室的设计、施工和验收。该标准规定了生物安全实验室建筑平面、装修和结构的技术要求；实验室的基本技术要求；并对作为规范核心内容的空气调节与空气净化部分详细规定了气流组织、系统构成及系统部件和材料的选择方案、构造和设计要求；还对生物安全实验室给水排水、气体供应、配电、自动控制和消防设施配置的原则进行了规定。实验室生物安全通用要求（GB19489-2004）也对不同级别防护水平的生物安全实验室设施设备的配置和管理提出了要求。生物安全实验室建造设计阶段的管理应以上述两个国家标准为准。病原微生物实验室生物安全管理条例规定BSL-3实验室和BSL-4实验室建造完成后工程质量需经建筑主管部门依法检测验收合格。 建造的生物安全实验室是否符合安全要求，除进行工程验收合格外，还需经过试运行阶段进行验证。生物安全实验室试运行是指对已经完成安装、检查、功能测试的实验室的结构部分、系统和/或系统的组成部分进行的系统性检查，并在检查后形成文件，证明其符合相关标准。那些指定达到14级不同生物安全水平的实验室，其试运行要求也各有不同。随着生物安全防护等级的提高，不同等级实验室的试运行要求会变得越来越复杂。试运行的验收标准还需考虑极端的自然条件（包括地质条件及热、冷、湿等气侯条件）。只有通过试运行证明实验室有关结构部分和支持系统能够满足可正常预期的，各种不同的操作条件和故障模式，才能投入使用。但BSL-3实验室和BSL-4实验室在正式投入使用前还需获得中国合格评定国家认可委员会（CNAS）颁发的相应级别的生物安全实验室认可证书和卫生部颁发的高致性病原微生物实验室资格证书。当从事与人体健康有关的高致病性病原微生物，或者疑似高致病性病原微生物实验活动时，还需得到省级以上卫生行政部批准7。 生物安全实验室设施试运行的概念是WHO实验室生物安全手册（第三版，2004年）首次系统地提出，对于确保在特定实验室或动物设施中操作潜在危险性微生物时的安全是至关重要的。试运行的程序和接受标准应在建造或改建的规划阶段就确立好，并贯穿于整个施工过程和随后的保修期。试运行机构最好由第三方担任，并与承担实验室设施建造和设计的公司无关。在某些情况下（如BSL-1实验室和BSL-2实验室），实验室所在单位也可以担任自己实验室的试运行机构。但对于较为复杂的实验室设施（BSL-3或BSL-4），实验室所在机构最好聘请那些在试运行高级别生物安全实验室方面具有成功经验的试运行机构。当选择独立的第三方作为试运行机构时，实验室所在机构仍然可以作为试运行队伍的一部分。试运行机构必须在项目设计阶段就参与工作。 我国对于生物安全实验设施的管理是分级进行的。对于BSL-1和BSL-2实验室只要求实验室按照国家标准中相关防护级别要求进行设计和建造，然后按照签订的合同进行验收就可以启用实验室开展第三类、第四类病原微生物研究和检测工作。如果实验室设立单位需要向实验室工作人员、周围居民及法定管理机构提供保证，可以聘请有经验的第三方作为试运行机构，并出具正式的报告以证实实验室设施符合安全要求。但试运行机构如何开展工作目前还没有统一的文件规定，还需要在实践中摸索，并逐步形成国家标准或行业标准。但下列两种方式是可以进行的，第一种方式，可以进行生物安全实验室内部审核；第二种方式，可以申请由权威机构（如CNAS）对实验室能力进行“合格评定”。 对于BSL-3和BSL-4实验室设施的管理可以先参照WHO提出的试运行模式聘请第三方机构进行试运行，然后再申请CNAS认可。 按照条例规定：BSL-3和BSL-4实验室必须进行由权威机构组织的“合格评审”。通过“合格评审”的生物安全实验室可以在下列几个方面得到保证：（1）采取了正确的工程控制并能按设计正常运行。（2）具有适当的专门用于控制现场和操作规程的管理系统。（3）个人防护装备能满足所进行工作的要求。（4）充分考虑对废弃物和用过材料的消毒处理，废弃物管理程序到位。（5）包括物理、电和化学安全的常规实验室安全到位。 获得权威机构的认可是BSL-3和BSL-4实验室依法管理的需求，但从确保生物安全的目的出发，各级别生物安全防护水平的实验室均应建立有效的内部审核机制，以发现日常运行中在任何方面对要求的不符合（或潜在不符合），采取有效纠正或预防措施，确保生物安全。 生物安全实验室设施必须符合环境保护的要求。按照2006年5月1日实施的病原微生物实验室生物安全环境管理办法的要求，新建、改建、扩建实验室，应当按照国家环境保护规定，执行环境影响评价制度。新建、改建、扩建三级、四级实验室或者生产、进口移动三级、四级实验室，应当编制环境影响报告书，并按照规定程序报国家环境保护总局审批。实验室应当按照国家环境保护规定、经审批的环境影响评价文件以及环境保护行政主管部门批复文件的要求，安装或配备污染防治设施、设备。污染防治设施、设备必须经环境保护行政主管部门验收合格后，实验室方可投入运行或者使用8。 生物安全实验室启用后，设施的维护手段一方面通过日常安全检查，另一方面还需实验室按照GB19489-2004的要求建立实验室生物安全管理体系定期对设施等进行内部审核，以发现设施存在的安全隐患并进行改进。通过内部审核机制的建立保证实验室各项安全设施持续符合安全要求。四、存在的问题和建议 生物安全实验室设施设计存在的问题主要表现在设计与规范的矛盾。一方面是高级别防护水平生物安全实验室（如BSL-3）设计常常要突破规范的限制以保证实验室的功能和安全方面的需求；另一方面是低级别防护水平生物安全实验室（如BSL-2）在设计中采用了远远超出规范要求的技术措施，造成了大量的浪费。这样使得二级生物安全实验室与三级生物安全实验室的界限变得模糊9。 例如，BSL-3实验室气流组织，标准1要求上送下排，但实际设计中采用上送上排，有学者认为“上送上排”便于大型动物实验室湿养时的清洁运行维护9；排风第一级高效过滤器安装位置，实际安装在空调管道层，但标准1要求安装在室内排风口处，有学者认为高效过滤器安装在空调管道层, 便于排风高效过滤器的更换和消毒9。 二级生物安全实验室设施设计与规范的矛盾主要有下列几个方面。BSL-2实验室维持负压。标准1中未做规定。专家建议在不增加投资和运行费用，实验过程中若使用酸碱或有机试剂时可以采用。BSL-2实验室采用全新风直流式系统。标准1规定二级生物安全实验室可以采用带循环的空调系统, 如果涉及有毒、有害、挥发性溶媒和化学致癌剂操作, 则应采用全排风系统。专家建议除二级生物安全动物实验室外, 实验室设立单位负责人应详细了解二级生物安全实验室实验用化学试剂的性质, 仅在规范规定的范围内采用全新风直流式空调系统。BSL-2实验室采用洁净空调系统。标准1规定二级生物安全实验室可开窗。专家建议二级生物安全实验室允许开启外窗, 因此, 如果实验需要局部洁净区, 应尽量采用生物安全柜来满足。 另外，还存在着其他一些问题，如平面布局过于复杂。BSL-2实验室设有多个缓冲间既设有外准备间又设有内准备间，不仅造成了面积与能源的浪费,而且使工作流程变得繁复。因此，我们在对生物安全实验室设施设计过程中应充分了解现行国内外的标准要求，做