摘要
为应对SARS、COVID-19等传染性疾病的爆发，世界各地纷纷建立大量的生物安全实验室，加剧了实验人员的暴露风险，其中意外散发生物气溶胶源是主要风险因素。因此，对病原微生物实验操作中生物气溶胶风险评估的研究尤其重要。 本研究首先针对生物安全实验室三种典型高风险因素实验操作意外（抽吸混匀、注射、样品掉落）的扩散特点进行研究。采用实验的方法搭建了玻璃实验小室，在小室内对粘质沙雷氏菌进行了三种典型高风险因素实验操作意外源散发实验，从源的角度对各实验操作进行了风险评估。定量分析各高风险因素实验操作意外导致的微生物气溶胶浓度、粒径分布等感染源特征。利用高斯混合模型反算了污染源的释放速率，为数值模拟提供依据。结果显示，三种高风险因素实验操作意外均会释放不同浓度的生物气溶胶，抽吸混匀、注射和样品掉落过程中释放生物气溶胶浓度分别为 78.3 CFU/m3、250.3 CFU/m3、1108.1 CFU/m3，所产生的生物气溶胶源强度分别为 3.6 CFU/s、78.2 CFU/s、664.1 CFU/s。三种高风险因素实验操作意外产生的生物气溶胶大小没有明显差异，主要分布在3.5-4.7 ?m。在实验操作后生物气溶胶均会黏附到操作人员防护服表面，在操作员头顶、双手、袖口、膝盖、双脚防护服表面以及口罩、护目镜均发现粘质沙雷氏菌的存在，尤其是手和袖口最为明显。 随后本研究采用数值模拟的方法，对实验操作释放的颗粒物应用离散相模型进行模拟。模拟中生物气溶胶源散发特征由源散发实验确定，讨论了三种常见位置的意外散发在室内的时空分布以及去除、悬浮和沉积。结果表明，感染性生物气溶胶颗粒的分布主要受室内气流的影响，大量颗粒物被卷吸入靠近壁面的涡结构处。从粒子的时空分布来看，颗粒常聚集在室内气流速度较小的位置。源位置对去除率、沉积率稳定时间无明显影响，生物气溶胶在3 min左右时去除率趋于稳定，去除率分别为 49.6% (S1)，31.5% (S2)，80% (S3)。由于所处的流场环境和围护结构不同，在空间内流动的轨迹不同。生物气溶胶颗粒在空间中迁移的路径越长，沉积率越高，所影响的表面越大，造成的二次接触风险越大。因此，将具有暴露风险得实验操作放置于污染区，即靠近排风口处。大量生物气溶胶颗粒会沉降实验室内墙壁、设备表面，尤其是源位置释放附近壁面，因此在生物安全实验室中，必须对地板、实验设备和桌面等表面集中消毒。 本研究对生物安全实验室中高风险因素实验操作意外源强采用高斯混合模型进行反算研究，给感染源特征研究提供思路，基于感染源特征研究了室内生物气溶胶扩散，为今后对生物安全实验室内各感染源散发生物气溶胶的模拟提供依据。
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