2021年年初，人們原本以為隨著疫苗的廣泛接種，新冠疫情可以很快結(jié)束，然而事實證明，大家還是過于樂觀，雖然國內(nèi)疫情已經(jīng)基本得到控制，但是國外變異病毒似乎層出不窮，我國在嚴防死守下，依然面臨著一波又一波的疫情沖擊，近日福建疫情剛穩(wěn)中向好，黑龍江哈爾濱又再現(xiàn)本土新增病例……

現(xiàn)在全球新冠確診人數(shù)早已突破2億，并再一次將生物安全風險防控的問題推上了風口浪尖。我國《中華人民共和國生物安全法》也應(yīng)運而生，自今年4月15日起開始正式施行。其中生物安全分類與WHO（世界衛(wèi)生組織，英文全稱World Health Organization）國際標準基本一致。

隨著各地新建符合安全級別的PCR實驗室與核酸檢測技術(shù)的普及，新冠病毒的核酸檢測工作已從應(yīng)急轉(zhuǎn)為常態(tài)化。按照病原微生物危害程度分類，引發(fā)本次全球疫情的新冠病毒，屬于生物安全三級的高致病性微生物，需要在生物防護級別3級的P3實驗室中開展研究。

相信大家經(jīng)常聽到P2、P3甚至P4實驗室這樣的說法，還有BSL等縮寫名詞，那么這些簡稱代表什么意思呢？今天東南儀誠和大家說說生物安全實驗室的等級分類及設(shè)計要求。

一、為什么要建立生物安全實驗室？

生物安全實驗室是通過規(guī)范的實驗室設(shè)計、實驗設(shè)備的配置、個體防護裝備的使用等建造的實驗室。符合相關(guān)法規(guī)、標準要求的生物安全實驗室，可有效的保護實驗人員、操作對象和社區(qū)環(huán)境。

每當出現(xiàn)突發(fā)傳染病疫情或相關(guān)事件，需迅速將現(xiàn)場采集的相關(guān)樣本（包括人體、動物、環(huán)境等）送至生物安全防護實驗室進行潛在生物危險因子（病原體、毒素等）檢測與鑒（偵）別，以有效支持現(xiàn)場科學決策和快速應(yīng)對。

二、生物安全實驗室的分級

WHO根據(jù)感染性微生物的相對危害程度制訂了危險度等級的劃分標準，分為危險度1級、2級、3級和4級，1級最低，4級最高。

根據(jù)危險度等級，包括傳染病原的傳染性和危害性，國際上將生物實驗室按照生物安全水平（Biosafety level，BSL）分為P1（Protection level 1）、P2、P3和P4四個等級。

生物安全一級防護水平最低，生物安全四級防護水平最高，BSL-4實驗室即P4實驗室，是生物安全最高等級的實驗室，可有效阻止最危險的傳染性病原體釋放到環(huán)境中，同時也為研究人員提供安全保障。

由此標準，常見病毒生物安全等級如下：

沒錯，我們所熟悉的艾滋病、非典、新冠病毒都屬于危險度3級。

國家衛(wèi)生健康委辦公廳在本年1月23日發(fā)布了《新型冠狀病毒實驗室生物安全指南》第二版，強調(diào)病毒培養(yǎng)、動物感染試驗應(yīng)在P3實驗室進行，未經(jīng)培養(yǎng)的感染材料操作應(yīng)當在P2實驗室進行，采用P3實驗室規(guī)范管理模式進行操作及防護，對于滅活材料的操作可在P2實驗室中進行，而分子克隆等不含致病性活病毒的其他操作，可以在P1實驗室進行。

一般來說，相應(yīng)等級實驗室需要報經(jīng)國家衛(wèi)生健康委批準，取得開展相應(yīng)活動的資質(zhì)，才能開展針對某種病毒的研究。

而常規(guī)高校、科研機構(gòu)、企業(yè)建立的實驗室設(shè)計，生物安全等級達到P2即可。

三、各生物安全水平實驗室的設(shè)計和設(shè)備要求

（一）基礎(chǔ)實驗室

P1實驗室（一級生物安全水平）和P2（二級生物安全水平）屬于基礎(chǔ)實驗室。

1、P1實驗室簡介

圖：典型的一級生物安全水平實驗室（WHO提供）

P1實驗室主要從事通常不會引起人類或者動物致病的微生物的操作，例如大腸桿菌等。因而，生物風險十分有限，但是，對一些特殊人群，如孕婦、嬰幼兒、過敏體質(zhì)或有特定疾病的人員，仍可能存在較大的風險。此外，還應(yīng)從環(huán)境安全、實驗結(jié)果的質(zhì)量等角度考慮對微生物污染進行控制。

P1實驗室的很多活動是培訓和教學，當涉及學生教學時，由于個別學生安全意識差、人員多，可能會有一些危險情況發(fā)生。

2、P2實驗室簡介

圖：典型的二級生物安全水平實驗室（WHO提供）

注：在生物安全柜中進行可能發(fā)生氣溶膠的操作程序。門保持關(guān)閉并貼上適當?shù)奈ｋU標志。潛在被污染的廢棄物同普通廢棄物隔開。

P2實驗室操作的是一些已知的中等程度危險性的對人類或者動物致病的微生物，并且與人類某些常見疾病相關(guān)的物質(zhì)，有生物風險，比如各類型肝炎病毒、腮腺炎病毒等。

這類實驗室數(shù)量眾多、從業(yè)人員也多，具有工作量大、工作種類多、樣本復(fù)雜等特點。因為未知因素多、個別人員安全意識相對弱，導(dǎo)致P2實驗室是生物安全事故發(fā)生概率最高的類型。

3、基礎(chǔ)實驗室設(shè)計要求

（1）必須為實驗室安全運行、清潔和維護提供足夠的空間。

（2）實驗室墻壁、天花板和地板應(yīng)當光滑、易清潔、防滲漏并耐化學品和消毒劑的腐蝕。地板應(yīng)當防滑。

（3）實驗臺面應(yīng)是防水的，并可耐消毒劑、酸、堿、有機溶劑和中等熱度的作用。

（4）應(yīng)保證實驗室內(nèi)所有活動的照明，避免不必要的反光和閃光。

（5）實驗室器具應(yīng)當堅固耐用，在實驗臺、生物安全柜和其他設(shè)備之間及其下面要保證有足夠的空間以便進行清潔。

（6）應(yīng)當有足夠的儲存空間來擺放隨時使用的物品，以免實驗臺和走廊內(nèi)混亂。在實驗室的工作區(qū)外還應(yīng)當提供另外的可長期使用的儲存間。

（7）應(yīng)當為安全操作及儲存溶劑、放射性物質(zhì)、壓縮氣體和液化氣提供足夠的空間和設(shè)施。

（8）在實驗室的工作區(qū)外應(yīng)當有存放外衣和私人物品的設(shè)施。

（9）在實驗室的工作區(qū)外應(yīng)當有進食、飲水和休息的場所。

（10）每個實驗室都應(yīng)有洗手池，并最好安裝在出口處，盡可能用自來水。

（11）實驗室的門應(yīng)有可視窗，并達到適當?shù)姆阑鸬燃墸詈媚茏詣雨P(guān)閉。

（12）二級生物安全水平時，應(yīng)在靠近實驗室的位置配備高壓滅菌器或其他清除污染的工具。

（13）安全系統(tǒng)應(yīng)當包括消防、應(yīng)急供電、應(yīng)急淋浴以及洗眼設(shè)施。

（14）應(yīng)當配備具有適當裝備并易于進入的急救區(qū)或急救室。

（15）在設(shè)計新的設(shè)施時，應(yīng)當考慮設(shè)置機械通風系統(tǒng)，以使空氣向內(nèi)單向流動。如果沒有機械通風系統(tǒng)，那么實驗室窗戶應(yīng)當能夠打開，同時應(yīng)安裝防蟲紗窗。

（16）必須為實驗室提供可靠和高質(zhì)量的水。要保證實驗室水源和飲用水源的供應(yīng)管道之間沒有交叉連接。應(yīng)當安裝防止逆流裝置來保護公共飲水系統(tǒng)。

（17）要有可靠和充足的電力供應(yīng)和應(yīng)急照明，以保證人員安全離開實驗室。備用發(fā)電機對于保證重要設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)(如培養(yǎng)箱、生物安全柜、冰柜等)以及動物籠具的通風都是必要的。

（18）要有可靠和充足的燃氣供應(yīng)。供氣設(shè)施必須得到良好維護。

（19）實驗室和動物房偶爾會成為某些人惡意破壞的目標。必須考慮物理和防火安全措施。必須使用堅固的門、紗窗以及門禁系統(tǒng)。適當時還應(yīng)使用其他措施來加強安全保障。

（二）防護實驗室

1、P3實驗室簡介

圖：典型的三級生物安全水平實驗室（WHO提供）

注：實驗室與公共通道分開并通過緩沖間(雙門入口或二級生物安全水平的基礎(chǔ)實驗室)或氣鎖室進入。處理廢棄物前，在實驗室內(nèi)先進行高壓滅菌以清除污染。應(yīng)有非手控的水槽。形成向內(nèi)氣流而且涉及感染性材料的全部工作應(yīng)在生物安全柜中進行。

P3實驗室是防護實驗室（三級生物安全水平），是為處理高致病性微生物（危險度3級微生物和大容量或高濃度的、具有高度氣溶膠擴散危險的危險度2級微生物）的工作而設(shè)計的，比如炭疽桿菌、SARS冠狀病毒、新冠病毒、HIV等。

三級生物安全水平需要比一級和二級生物安全水平的基礎(chǔ)實驗室更嚴格的操作和安全程序。一旦發(fā)生感染事件，可能嚴重危害人員的健康和生命，引起社會恐慌，造成巨大損失。所以三級生物安全實驗室應(yīng)在國家或其他有關(guān)的衛(wèi)生主管部門登記或列入名單。

我國知名P3實驗室有中國疾病預(yù)防控制中心病毒病預(yù)防控制所的8套生物安全三級實驗室、中國科學院微生物研究所生物安全三級實驗室、復(fù)旦大學三級生物安全防護實驗室等。

2、P3實驗室設(shè)計要求

基礎(chǔ)實驗室設(shè)計要求之外，P3實驗室還需要：

（1）實驗室應(yīng)與同一建筑內(nèi)自由活動區(qū)域分隔開，具體可將實驗室置于走廊的盲端，或設(shè)隔離區(qū)和隔離門，或經(jīng)緩沖間(即雙門通過間或二級生物安全水平的基礎(chǔ)實驗室)進入。緩沖間是一個在實驗室和鄰近空間保持壓差的專門區(qū)域，其中應(yīng)設(shè)有分別放置潔凈衣服和臟衣服的設(shè)施，而且也可能需要有淋浴設(shè)施。

（2）緩沖間的門可自動關(guān)閉且互鎖，以確保某一時間只有一扇門是開著的。應(yīng)當配備能擊碎的面板供緊急撤離時使用。

（3）實驗室的墻面、地面和天花板必須防水，并易于清潔。所有表面的開口(如管道通過處)必須密封以便于清除房間污染。

（4）為了便于清除污染，實驗室應(yīng)密封。需建造空氣管道通風系統(tǒng)以進行氣體消毒。

（5）窗戶應(yīng)關(guān)閉、密封、防碎。

（6）在每個出口附近安裝不需用手控制的洗手池。

（7）必須建立可使空氣定向流動的可控通風系統(tǒng)。應(yīng)安裝直觀的監(jiān)測系統(tǒng)，以便工作人員可以隨時確保實驗室內(nèi)維持正確的定向氣流，該監(jiān)測系統(tǒng)可帶也可不帶警報系統(tǒng)。

（8）在構(gòu)建通風系統(tǒng)時，應(yīng)保證從三級生物安全實驗室內(nèi)所排出的空氣不會逆流至該建筑物內(nèi)的其他區(qū)域。空氣經(jīng)高效空氣過濾器(high-efficiencyparticulate air filters，HEPA過濾器)過濾、更新后，可在實驗室內(nèi)再循環(huán)使用。當實驗室空氣(來自生物安全柜的除外)排出到建筑物以外時，必須在遠離該建筑及進氣口的地方擴散。根據(jù)所操作的微生物因子不同，空氣可以經(jīng)HEPA過濾器過濾后排放?？梢园惭b取暖、通風和空調(diào)(HVAC)控制系統(tǒng)來防止實驗室出現(xiàn)持續(xù)正壓。應(yīng)考慮安裝視聽警報器，向工作人員發(fā)出HVAC系統(tǒng)故障信號。

（9）所有的HEPA過濾器必須安裝成可以進行氣體消毒和檢測的方式。

（10）生物安全柜的安裝位置應(yīng)遠離人員活動區(qū)，且避開門和通風系統(tǒng)的交叉區(qū)。

（11）從Ⅰ級和Ⅱ級生物安全柜排出的空氣，在通過HEPA過濾器后排出時，必須避免干擾安全柜的空氣平衡以及建筑物排風系統(tǒng)。

（12）防護實驗室中應(yīng)配置用于污染廢棄物消毒的高壓滅菌器。如果感染性廢

棄物需運出實驗室處理，則必須根據(jù)國家或國際的相應(yīng)規(guī)定，密封于不易破裂的、防滲漏的容器中。

（13）供水管必須安裝防逆流裝置。真空管道應(yīng)采用裝有液體消毒劑的防氣閥

和HEPA過濾器或相當產(chǎn)品進行保護。備用真空泵也應(yīng)用防氣閥和過濾器進行適當保護。

（14）三級生物安全水平的防護實驗室，其設(shè)施設(shè)計和操作規(guī)范應(yīng)予存檔。

（三）最高防護實驗室

1、P4實驗室簡介

P4實驗室是最高防護實驗室（四級生物安全水平），被譽為病毒學研究領(lǐng)域的航空母艦，是為進行與危險度4級微生物相關(guān)的人類已認識或尚未認識的最危險的病原微生物工作而設(shè)計的。

這類微生物傳播性強、感染后死亡率高。比如埃博拉病毒、天花病毒等，在自然界中存活力強、易于通過氣溶膠傳播、毒力高，曾給人類帶來極大的災(zāi)難。

由于生物風險極高，因而要求必須保證人員與操作對象在完全隔離的狀態(tài)下從事相關(guān)工作。進入P4實驗室的研究人員都必須換上隔離正壓防護服，即在人與微生物之間設(shè)置可靠的隔離操作系統(tǒng)。為保證環(huán)境安全，須采用兩層HEPA過濾器處理排出的氣體，所有廢棄物須經(jīng)可靠消毒后才能移出實驗室。

P4實驗室一般為一棟獨立的建筑物，如與其他級別生物實驗室共用建筑物，也需要在建筑物中占據(jù)獨立的隔離區(qū)域，并與附近的其他建筑物完全隔離。在常見的四層結(jié)構(gòu)中，一層為污水處理與保障設(shè)備，二層為核心實驗區(qū)，三層為排風管道過濾層，四層為空調(diào)設(shè)備與送排風管道。

圖：P4實驗室（美國國立衛(wèi)生院NIH提供）

P4實驗室是生物安全頂級實驗室，這不僅僅是指它在生物安全方面是頂級的，其造價、運營和維護也是最貴的。因此，P4實驗室目前在全球范圍內(nèi)數(shù)量較少。我國內(nèi)地僅有1家生物安全四級（BSL-4）實驗室，即武漢國家生物安全實驗室。臺灣有2家P4實驗室，分別是臺灣國防醫(yī)學院預(yù)防醫(yī)學研究所和臺灣檢驗及疫苗研制中心昆陽實驗室。

2、P4實驗室設(shè)計要求

在三級生物安全水平的要求下，需要增加以下幾點：

（1）基本防護

必須配備由下列之一或幾種組合而成的、有效的基本防護系統(tǒng)。

>> Ⅲ級生物安全柜型實驗室：

在進入有Ⅲ級生物安全柜的房間(安全柜房間)前，要先通過至少有兩道門的通道。在該類實驗室結(jié)構(gòu)中，由Ⅲ級生物安全柜來提供基本防護。

實驗室必須配備帶有內(nèi)外更衣間的個人淋浴室。對于不能從更衣室攜帶進出安全柜型實驗室的材料、物品，應(yīng)通過雙門結(jié)構(gòu)的高壓滅菌器或熏蒸室送入。

只有在外門安全鎖閉后，實驗室內(nèi)的工作人員才可以打開內(nèi)門取出物品。

高壓滅菌器或熏蒸室的門采用互鎖結(jié)構(gòu)，除非高壓滅菌器運行了一個滅菌循環(huán)，或已清除熏蒸室的污染，否則外門不能打開。

>> 防護服型實驗室：

自帶呼吸設(shè)備的防護服型實驗室，在設(shè)計和設(shè)施上與配備Ⅲ級生物安全柜的四級生物安全水平實驗室有明顯不同。防護服型實驗室的房間布局設(shè)計成人員可以由更衣室和清潔區(qū)直接進入操作感染性物質(zhì)的區(qū)域。

必須配備清除防護服污染的淋浴室，以供人員離開實驗室時使用。還需另外配備有內(nèi)外更衣室的獨立的個人淋浴室。

進入實驗室的人員需穿著一套正壓的、供氣經(jīng)HEPA過濾的連身防護服。防護服的空氣必須由雙倍用氣量的獨立氣源系統(tǒng)供給，以備緊急情況下使用。人員通過裝有密封門的氣鎖室進入防護服型實驗室。必須為在防護服型實驗室內(nèi)工作的人員安裝適當?shù)膱缶到y(tǒng)，以備發(fā)生機械系統(tǒng)或空氣供給故障時使用。

（2）進入控制

四級生物安全水平的最高防護實驗室必須位于獨立的建筑內(nèi)，或是在一個安全可靠的建筑中明確劃分出的區(qū)域內(nèi)。人員或物品的進出必須經(jīng)過氣鎖室或通過系統(tǒng)。人員進入時，需更換全部衣服，而離開時，在穿上自己的日常服裝前應(yīng)淋浴。

（3）通風系統(tǒng)控制

設(shè)施內(nèi)應(yīng)保持負壓。供風和排風均需經(jīng)HEPA過濾。Ⅲ級安全柜型實驗室和防護服型實驗室的通風系統(tǒng)有顯著差異：

>> Ⅲ級安全柜型實驗室：

通入Ⅲ級生物安全柜的氣體可以來自室內(nèi)，并經(jīng)過安裝在生物安全柜上的HEPA過濾器，或者由供風系統(tǒng)直接提供。從Ⅲ級生物安全柜內(nèi)排出的氣體在排到室外前需經(jīng)兩個HEPA過濾器過濾。

工作中，安全柜內(nèi)相對于周圍環(huán)境應(yīng)始終保持負壓。應(yīng)為安全柜型實驗室安裝專用的直排式通風系統(tǒng)。

>> 防護服型實驗室：

需要配備專用的房間供風和排風系統(tǒng)。通風系統(tǒng)中的供風和排風部分相互平衡，以在實驗室內(nèi)產(chǎn)生由最小危險區(qū)流向最大潛在危險區(qū)的定向氣流。

應(yīng)配備更強的排風扇，以確保設(shè)施內(nèi)始終處于負壓。必須監(jiān)測防護服型實驗室內(nèi)部不同區(qū)域之間及實驗室與毗連區(qū)域間的壓力差。必須監(jiān)測通風系統(tǒng)中供風和排風部分的氣流，同時安裝適宜的控制系統(tǒng)，以防止防護服型實驗室壓力上升。

供風經(jīng)HEPA過濾后輸送至防護服型實驗室、用于清除污染的浴室以及用于清除污染的氣鎖室或傳遞室內(nèi)。

防護服型實驗室的排風必須通過兩個串連的HEPA過濾器過濾后釋放至室外，或者在經(jīng)過兩個HEPA過濾器過濾后循環(huán)使用，但僅限于防護服型實驗室內(nèi)。在任何情況下，四級生物安全水平實驗室所排出的氣體均不能循環(huán)至其他區(qū)域。如果選擇在防護服型實驗室內(nèi)循環(huán)使用空氣，那么在操作中要極度謹慎，必須要考慮所進行研究的類型、在防護服型實驗室中所使用的儀器、化學品及其他材料，以及研究中所使用動物的種類。

所有的HEPA過濾器必須每年進行檢查、認證。HEPA過濾器支架的設(shè)計使得過濾器在拆除前可以原地清除污染。也可以將過濾器裝入密封的、氣密的原裝容器中以備隨后進行滅菌和/或焚燒處理。

（4）污水的凈化消毒

所有源自防護服型實驗室、用于清除污染的傳遞間、用于清除污染的浴室或Ⅲ級生物安全柜的污水，在最終排往下水道之前，必須經(jīng)過凈化消毒處理。首選加熱消毒(高壓滅菌)法。污水在排出前，還需將pH值調(diào)至中性。個人淋浴室和衛(wèi)生間的污水可以不經(jīng)任何處理直接排到下水道中。

（5）廢棄物和用過物品的滅菌

實驗室內(nèi)必須配備雙門、傳遞型高壓滅菌器。對于不能進行蒸汽滅菌的儀器、物品，應(yīng)提供其他清除污染的方法。

（6）必須要有供標本、實驗用品以及動物進入的氣鎖室。

（7）必須配備應(yīng)急電源和專用供電線路。

（8）必須安裝安全防護排水管。

（四）各生物安全水平實驗室對設(shè)施的要求

在選定生物安全水平時，應(yīng)根據(jù)危險度評估結(jié)果來進行專業(yè)判斷，而不應(yīng)單純根據(jù)所使用病原微生物所屬的某一危險度等級來機械地確定所需的實驗室生物安全水平。

例如，歸入危險度2級的微生物因子，進行安全工作通常需要二級生物安全水平的設(shè)施、儀器、操作和規(guī)程。但是，如果特定實驗需要發(fā)生高濃度的氣溶膠時，由于三級生物安全水平通過對實驗工作場所內(nèi)氣溶膠實施更高級別的防護，所以更適于提供所必需的生物安全防護。

下表給出的建議僅作為參考，具體需根據(jù)實際情況具體分析。

圖：不同生物安全水平對設(shè)施的要求

現(xiàn)今全球已經(jīng)出現(xiàn)多種新冠變異病毒，在英國出現(xiàn)的Alpha，在南非出現(xiàn)的Beta，在印度出現(xiàn)的Delta，在秘魯出現(xiàn)的Lambda，在哥倫比亞出現(xiàn)的Mu，以及在日本首次發(fā)現(xiàn)的Eta等等……

一線檢疫人員和科研工作者們?nèi)栽跔幏謯Z秒地與病毒奮勇作戰(zhàn)，開展檢疫工作或進行病毒研究及相關(guān)疫苗、藥物試驗，感謝他們的無私付出，向每一位在實驗室奮斗的戰(zhàn)士敬意！

希望我們今天的分享能讓大家加深對生物安全實驗室的了解，如需了解更多實驗室儀器設(shè)備信息，歡迎登陸實驗室信息網(wǎng)或關(guān)注東南儀誠實驗室百家號。