实验室生物危害分析及生物安全管理

孙丽翠 姜永莉 甄理 刘乃嘉 王崇霖 杜玉萍 刘爱东*

（1．中国疾病预防控制中心营养与健康所 北京 100050；2．吉林国际旅行卫生保健中心；3.长春海关）

0 引言

近年来，生物安全事故频发，生物安全问题引起了高度重视。 尤其是2020 年新冠疫情爆发以及2020 年10 月17 日《中华人民共和国生物安全法》颁布以来，生物安全问题上升到了一个新的高度[1]。实验室是科学研究及检验检测的重要场所，因此生物安全也成为了实验室安全管理的重要组成部分。本文就实验室生物安全及生物危害基本概念及知识、实验室生物危害类型和来源分析及实验室生物安全管理等相关内容进行系统的阐述。

1 实验室生物安全及生物危害基本概念及知识

生物安全通常是指由于现代生物技术的发展和应用对生态环境和人类健康造成的潜在威胁，以及对它们采取的一系列有效的预防和控制措施。 生物安全是国家安全的重要组成部分， 与公共卫生、社会稳定和国家战略安全有关。 《中华人民共和国生物安全法》中提到的生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态， 生物领域具备维护国家安全和持续发展的能力。关于实验室生物安全，《实验室生物安全通用要求》（GB 19489—2008）中给出的定义是“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”。 生物危害的概念，包括狭义理解和广义理解2 种方式。 狭义上是指操作病原微生物的过程和结果对人员以及环境所造成的危害。 广义上是指有害的或有潜在危害的生物因子对人、环境、生态和社会造成的危害或潜在危害。

2 实验室生物危害类型和来源分析

2.1 实验室生物危害类型

通常实验室会产生三类生物危害， 分别为气溶胶导致的实验室生物危害、 事故性实验室生物危害和人为破坏导致的危害，具体如下。

2.1.1 气溶胶导致的实验室生物危害

气溶胶（aerosols）是悬浮于气体介质中的粒径一般为0.001～100.000 μm 的固态或液态微小粒子形成的相对稳定的分散体系。 实验室中的危害因子（如病原微生物） 以气溶胶的形式漂浮在空气中，实验人员吸入这种受污染的空气后产生的危害被称为气溶胶导致的生物危害。 在《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》（试行第九版）中也明确提出“在相对封闭的环境中，新冠病毒经气溶胶传播”。

2.1.2 事故性实验室生物危害

因实验人员操作过程或其他的一些疏忽， 使危害因子（如病原微生物）污染环境，直接或间接感染实验室人员甚至危及周围环境导致的危害。如2007年8 月英国萨里郡暴发的口蹄疫事件， 就是因排污系统受损导致口蹄疫病毒泄漏， 进而污染周围土壤而造成的生物因子泄露事件。

2.1.3 人为破坏导致的危害

人为破坏导致的危害如人为泼洒、播散、释放危害因子，及浓硫酸、危险生物制剂、病毒保存不当等。

2.2 实验室生物危害来源

实验室生物危害的来源很多，包括实验标本、实验动物、 仪器设备使用及实验操作均可产生生物危害，具体分析如下。

2.2.1 实验标本产生的生物危害

实验标本包括实验室标本和临床标本。（1）实验室标本，如人（血液、尿液、粪便）、动物（血液、器官、组织）、食物成分等。 当实验室活动涉及传染或潜在传染性生物因子，如HIV、禽流感等病毒时就会产生生物危害。（2）临床标本，如临床接收病人的血液、尿液、粪便和病理标本等可能含各种致病因子，如肝炎病毒、结核分枝杆菌等。临床检测面对更多的是未知疾病标本，尤其要高度重视。

2.2.2 菌（毒）种产生的生物危害

菌（毒）种产生的生物危害主要涉及第一类病原微生物和第二类病原微生物。 （1）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、天花病毒等。（2）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SARS 病毒、高致病性禽流感病毒、HIV、结核分枝杆菌、炭疽芽孢杆菌、布鲁氏菌等。 引起2020 年新冠疫情的病原微生物被命名为新型冠状病毒， 冠状病毒虽然属于第三类病原微生物，但《国家卫生健康委办公厅关于在新冠肺炎疫情常态化防控中的实验室生物安全监督管理的通知》 中明确提出新冠病毒按照第二类病原微生物进行管理， 就是为了更好地降低其产生的生物危害。

2.2.3 实验动物产生的生物危害

实验动物产生的生物危害具体分为以下几种情况：（1）实验人员接触被微生物感染的实验动物被感染引起的。（2）实验人员接触污染物（动物通过呼吸、粪和尿等途径排出体外的病原体） 被感染引起的。（3） 实验研究的野生动物携带人畜共患病原微生物引起的。 （4）实验动物在运输过程中感染，进实验室前未隔离观察和检测引起的实验室污染及实验人员感染。2010 年12 月东北农大28 名师生员工布鲁氏菌感染事件就是一个典型的因实验动物感染产生的生物危害的例子。

2.2.4 仪器设备使用过程产生的生物危害

实验室中许多常用的仪器设备在使用过程中均可产生生物危害，如离心机气溶胶、飞溅物和离心管泄漏；组织匀浆器、研磨器气溶胶、溢漏和容器破碎等；真空冷冻干燥机及离心浓缩机气溶胶、直接接触污染；振荡器和混匀器气溶胶、飞溅物和溢出物；干燥罐爆裂、瓶子碎片和感染性物质飞出等。

2.2.5 操作产生的实验室生物危害

操作产生的实验室生物危害具体包括：（1）可产生微生物气溶胶的操作，如接种环操作：培养和划线培养、“冷却”接种环、灼烧接种环等；吸管操作：混合微生物悬液、吸管操作液体溢出在固体表面等；针头和注射器操作： 排除注射器中空气从塞子里拔出针头、接种动物、针头从注射器脱落等；其他操作：离心、搅拌、混合、灌注和倒入液体、打开培养容器、感染性材料溢出等。 （2）可引起危害性物质泄漏的操作，如样本在设施内传递、倾倒液体、搅拌后立即打开搅拌器、打开干燥菌种安瓿、用乳钵研磨动物组织、液体滴落在不同表面等。 （3）可造成意外注射、切割伤或擦伤的操作，如离心时离心管破裂、打碎干燥菌种安瓿、摔碎带有培养物的平皿、用注射器从安瓿中抽取液体、动物接种等。

3 实验室生物安全相关法律法规要求

3.1 《中华人民共和国生物安全法》中的相关规定

2021 年4 月15 日实施的 《中华人民共和国生物安全法》第五章第四十二条—五十二条对“病原微生物实验室生物安全”作了相关规定，包括：国家制定统一的实验室生物安全标准、 对病原微生物实行分类管理、对实验室实行分级管理、对使用后的实验动物进行无害化处理、对实验活动废弃物进行管理、建立和完善安全保卫制度、 建立高等级病原微生物实验室人员进入审核制度、 制定生物安全事件应急预案及开展应急演练等方面的内容。

3.2 GB 19489—2008 《实验室 生物安全通用要求》中的相关规定

《实验室生物安全通用要求》 第7 部分对实验室生物安全也提出了“管理要求”，具体包括23 个方面的内容：组织和管理、管理责任、个人责任、安全管理体系文件、文件控制、安全计划、安全检查、不符合项的识别和控制、纠正措施、预防措施、持续改进、内部审核、管理评审、实验室人员管理、实验室材料管理、实验室活动管理、实验室内务管理、实验室设施设备管理、废物处置、危险材料运输、应急措施、消防安全、事故报告。

3.3《病原微生物实验室生物安全管理条例》（2018 修订版）中的相关规定

《病原微生物实验室生物安全管理条例》是为了加强病原微生物实验室生物安全管理， 保护实验室工作人员和公众的健康而制定的。 其中第二章规定了“病原微生物的分类和管理”，第三章对“实验室的设立与管理”提出了要求，第四章内容规定了“实验室感染控制” 的处置要求， 第五章提出了各部门的“监督管理”职责、第六章界定了相关的“法律责任”。

4 实验室生物安全管理具体要求

实验室生物安全管理涵盖的内容很多， 主要包括组织体系的完善、规章制度的制定以及“人、机、料、法、环”等各个环节，具体如下[2-3]。

4.1 组织体系的建立

实验室的设立单位应设立实验室质量/安全委员会、实验室管理部门、实验室主任和安全员等部门和岗位，制定科学、严格的管理制度，并定期对有关生物安全规定的落实情况进行检查， 定期对实验室设施、设备、材料等进行检查、维护和更新，以确保其符合国家标准。 同时应当加强对实验室日常活动的管理。 实验室负责人是实验室生物安全的第一责任人。 实验室负责人应当指定专人监督检查实验室技术规范和操作规程的落实情况。

4.2 规章制度的制定

实验室的设立单位应当制定实验室生物安全相关的规章制度，用制度规范管理。也可根据需要制定实验室管理体系文件，包括质量手册、程序文件、作业指导书及记录和表格等。 实验室制定的规章制度应全面，包括实验室工作的“人、机、料、法、环”各个方面，且明确分工、职责。 如果缺乏行之有效的管理体系，无论多么高级的实验室硬件设施，都将难以发挥其安全作用。

4.3 实验室人员的管理

人员是实验室的核心力量， 要加强对实验人员的培训和管理。必要时，实验室负责人应指定若干适当的人员承担实验室安全相关的管理职责； 建立实验室准入制度，只有授权人员方可进入实验室；提供必要的健康监测及免疫计划；定期组织人员培训（包括岗前培训和岗位培训）；特殊岗位（BSL-3 实验室工作人员、特种设备作业人员、实验动物从业人员、感染性物质航空运输托运人等）持证上岗。

4.4 仪器设备管理

仪器设备的正常运行是保证实验顺利进行的前提，可直接影响检测结果的准确性，也是实验室生物安全的重要保障。实验室要指定仪器设备管理员，对仪器设备进行管理。每台仪器应建立仪器档案，有使用记录、保养和维修记录。实验人员严格按仪器规定的主要参数进行操作。另外，仪器设备还需按照计量校准要求，请有检定校准资质的机构进行定期检定/校准，经确认符合工作要求后，方可投入使用。

4.5 个人防护装备

实验室应根据实验危害级别为实验人员配备相应的个人防护装备。 个人防护装备是防止人员个体受到生物性、 化学性或物理性等危险因子伤害的器材和用品，具体分为头面部防护（如护目镜、N95 口罩或防护面罩等）和手、足部防护（如手套、靴套等）以及躯干防护（如白大褂、防护服、隔离衣等）。 配备个人防护装备的作用是作为防护屏障将暴露于气溶胶、溅洒和意外接种的风险降至最低。

4.6 试验材料的管理

实验室应有选择、购买、采集、接收、查验、使用、处置和存储实验室材料（包括外部服务）的政策和程序，以保证试验材料的安全。 要对重要消耗品、供应品和服务的供应商进行评价，保存评价记录和允许使用的合格供应商名单。 影响检测结果的关键耗材要进行技术验收确保质量，制定验收作业指导书，并保留验收记录。

4.7 危险化学品的管理

实验室设立单位应当制定危险化学品管理程序，并且严格按照《危险化学品安全管理条例》、《危险化学品登记管理办法》 等要求进行危险化学品的管理， 如储存化学危险品的实验室必须安装通风装置、相互禁忌的危险化学品不能混存等。

4.8 生物样本的管理

生物样本的管理包括样本采集、样本运输、实验室间转运及样本保存等环节。样本采集应具有与采集标本所需要的生物安全防护水平相适应的设备、掌握相关专业知识和操作技能的工作人员、有效的防止病原微生物扩散和感染的措施、 保证病原微生物样本质量的技术方法和手段等；样本运输按照《可感染人类的高致病性病原微生物菌（毒）种或样本运输管理规定》要求进行；实验室间转运要以防止污染人员或环境的方式运输， 如实验样本置于被批准的安全的防漏容器中；样本保存可采用生物样本库集中管理。

4.9 实验活动的管理

需要在动物体上从事高致病性病原微生物相关实验活动的，应当在符合动物实验室生物安全国家标准的三级以上实验室进行。 从事高致病性病原微生物相关实验活动应当有2 名以上的工作人员共同进行。 在同一个实验室的同一个独立安全区域内，只能同时从事一种高致病性病原微生物的相关实验活动。

4.10 实验室内务管理

实验室应有对内务管理的政策和程序， 包括内务工作所用清洁剂和消毒灭菌剂的选择、 配制、效期、使用方法、有效成分检测及消毒灭菌效果监测等政策和程序，应评估和避免消毒灭菌剂本身的风险，保持工作环境整洁、人员着装与防护适宜、非实验用品，如食品、水等不能带入实验室。除此之外，实验室还应做好内务档案管理及消防安全等。

4.11 实验室标识的管理

实验室应建立标识系统审查与维护的政策与程序， 并且按照 《病原微生物实验室生物安全标识》（WS 589—2018）要求正确使用标识。标识应设在人们最容易看见的地方。 标识的正面或其邻近不得有妨碍人们视读的固定障碍物， 并尽量避免经常被其他临时性物体所遮挡。要保证标识具有足够的尺寸，并使其与背景间有明显的对比度。

4.12 废物处置及应急管理

实验室应制定废物处置程序，并且按照《国家危险废物名录》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《医疗废物管理条例》 等进行处置和管理。实验室危险废物处理和处置的管理应符合国家或地方法规和标准的要求。实验室还应制定实验室生物安全管理应急预案，对既往实验室出现的安全事故进行汇总，结合本单位实际情况，制定针对性解决方案，配备应急物资，进行应急培训，定期开展应急演练。

5 展望

综上所述， 由于实验室生物安全涉及的内容很多、 范围很广， 导致实验室生物安全管理是一项长期、复杂和艰巨的工作，需要多方面的支撑以及在实践中不断改进和提高。 通过建立健全生物安全管理体系、加强仪器设备管理、完善人员管理程序、规范实验样本的管理、做好废弃物处理工作、定期开展应急演练等， 可以有效提升实验室的安全管理能力和安全技术水平，降低试验运行的安全风险。