化學(xué)淋浴系統(tǒng)的性能檢測(cè)與現(xiàn)存問(wèn)題思考

佟海龍，王 棟，孫百明，邢國(guó)華，卜云婷，馮靖涵，李煒煜，劉益民，曹?chē)?guó)慶，周 琦*

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所，哈爾濱150001；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京100013）

0 引言

在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室工作經(jīng)常需要接觸各種病原微生物，因此高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室是具有一定危險(xiǎn)性的工作場(chǎng)所。保護(hù)高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室工作人員的安全與健康，防止微生物的危害性污染已經(jīng)迫在眉睫。2003 年，世界范圍的嚴(yán)重急性呼吸道綜合征爆發(fā)流行，更使人們意識(shí)到生物安全防護(hù)的重要性。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中化學(xué)淋浴系統(tǒng)是一個(gè)不可或缺的關(guān)鍵防護(hù)設(shè)備[1]。實(shí)踐表明，正確使用化學(xué)淋浴系統(tǒng)可以有效減少由于氣溶膠暴露所造成的實(shí)驗(yàn)室感染以及培養(yǎng)物交叉污染，同時(shí)化學(xué)淋浴系統(tǒng)也是保護(hù)環(huán)境的一種有效裝置。因此，在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室正式運(yùn)行前應(yīng)對(duì)化學(xué)淋浴系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能檢測(cè)，掌握其性能現(xiàn)狀，確保其性能滿(mǎn)足生物安全實(shí)驗(yàn)室的使用要求。以下闡述化學(xué)淋浴系統(tǒng)相關(guān)性能的檢測(cè)方法、檢測(cè)設(shè)備、合格標(biāo)準(zhǔn)、常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法，以期掌握化學(xué)淋浴系統(tǒng)的性能現(xiàn)狀，保證其安全可靠地運(yùn)行，降低生物安全實(shí)驗(yàn)室的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

1 化學(xué)淋浴系統(tǒng)概述

化學(xué)淋浴系統(tǒng)是高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中非常重要的防護(hù)設(shè)施，適用于身著防護(hù)服的人員消毒，在實(shí)驗(yàn)人員離開(kāi)高污染區(qū)時(shí)，能有效防止實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中含有的危險(xiǎn)性生物微粒被帶離核心實(shí)驗(yàn)室。其工作原理主要是將化學(xué)淋浴系統(tǒng)內(nèi)的空氣向外抽吸，使化學(xué)淋浴箱體內(nèi)保持負(fù)壓狀態(tài)，通過(guò)氣流將氣溶膠帶出箱體；外界空氣經(jīng)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入化學(xué)淋浴系統(tǒng)內(nèi)；箱體內(nèi)的空氣也需經(jīng)過(guò)高效空氣過(guò)濾器過(guò)濾后再排放到大氣中，以保護(hù)環(huán)境[2-3]。通過(guò)消毒液和軟化水沖洗將正壓防護(hù)服表面消毒或者沖洗干凈，以保證實(shí)驗(yàn)人員離開(kāi)化學(xué)淋浴間時(shí)不含有危險(xiǎn)性生物微粒。化學(xué)淋浴系統(tǒng)一般由箱體和化學(xué)加藥系統(tǒng)兩部分組成，箱體內(nèi)部含有外排風(fēng)箱系統(tǒng)、空氣過(guò)濾系統(tǒng)、氣密門(mén)、控制和報(bào)警系統(tǒng)、照明光源和氣密性部件等?；瘜W(xué)淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 化學(xué)淋浴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 化學(xué)淋浴系統(tǒng)性能檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

根據(jù)CNAS-CL53：2016《實(shí)驗(yàn)室生物安全認(rèn)可準(zhǔn)則對(duì)關(guān)鍵防護(hù)設(shè)備評(píng)價(jià)的應(yīng)用說(shuō)明》及RB/T 199—2015《實(shí)驗(yàn)室設(shè)備生物安全性能評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》[4-5]，以下3 種情況下應(yīng)對(duì)化學(xué)淋浴系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：

（1）生物安全實(shí)驗(yàn)室竣工后、投入使用前和化學(xué)淋浴系統(tǒng)安裝完畢時(shí)；

（2）高效過(guò)濾器及內(nèi)部部件維修更換后；

（3）生物安全實(shí)驗(yàn)室一年一度的常規(guī)檢測(cè)。

檢測(cè)項(xiàng)目包括：（1）外觀要求；（2）使用要求；（3）箱體氣密性；（4）高效過(guò)濾器檢漏；（5）壓差；（6）換氣次數(shù)；（7）防回流裝置；（8）液位報(bào)警裝置；（9）消毒效果驗(yàn)證；（10）氣密門(mén)；（11）噪音；（12）照度；（13）電磁閥；（14）液位傳感器；（15）壓縮空氣管道；（16）電控箱接地電阻；（17）給水管道；（18）排水管道。其中箱體氣密性、高效過(guò)濾器檢漏、壓差、換氣次數(shù)、防回流裝置、液位報(bào)警裝置和消毒效果驗(yàn)證為必檢項(xiàng)目。

3 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的性能檢測(cè)

3.1 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的相關(guān)性能指標(biāo)

對(duì)某高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的1 臺(tái)化學(xué)淋浴系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)溫度為23 ℃、相對(duì)濕度為65%條件下進(jìn)行，只對(duì)必檢項(xiàng)目檢測(cè)?；瘜W(xué)淋浴系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo)檢測(cè)的必要性：（1）箱體氣密性：一定要保證生物安全實(shí)驗(yàn)室化學(xué)淋浴箱體的氣密性，才能有效地防止病原微生物外泄。（2）送風(fēng)高效過(guò)濾器檢漏和排風(fēng)高效過(guò)濾器檢漏：高效過(guò)濾器是生物安全實(shí)驗(yàn)室中不可或缺的組成部分，其透過(guò)率若不滿(mǎn)足檢測(cè)要求，則存在病原微生物泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要對(duì)送、排風(fēng)高效過(guò)濾器進(jìn)行檢漏測(cè)試，從而有效控制病原微生物的暴露，避免對(duì)環(huán)境造成污染。（3）壓差：空氣總是從負(fù)壓小的地方流向負(fù)壓大的地方，因此要保持核心實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓大于化學(xué)淋浴箱體的負(fù)壓，化學(xué)淋浴箱體的負(fù)壓大于正壓防護(hù)服更換間的負(fù)壓。（4）換氣次數(shù)：為進(jìn)一步提高化學(xué)淋浴箱體內(nèi)空氣質(zhì)量，通過(guò)送風(fēng)排風(fēng)管為箱體內(nèi)通入新鮮空氣，使箱體內(nèi)微環(huán)境得到改善。（5）防回流裝置：化學(xué)淋浴系統(tǒng)的給水、加藥、風(fēng)淋和排水系統(tǒng)均應(yīng)設(shè)置防回流裝置，避免管道內(nèi)液體或空氣回流過(guò)程中造成二次污染。（6）液位報(bào)警裝置：化學(xué)淋浴加藥罐及原液罐體內(nèi)應(yīng)配備液位報(bào)警裝置，當(dāng)液位過(guò)高或過(guò)低時(shí)，通過(guò)液位信號(hào)反饋至中控室報(bào)警系統(tǒng)，能夠有效保證化學(xué)加藥系統(tǒng)液位始終處于正常狀態(tài)。（7）消毒效果驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)過(guò)化學(xué)淋浴系統(tǒng)時(shí)，若無(wú)法避免高致病性微生物被帶出實(shí)驗(yàn)室，則可能對(duì)環(huán)境和人員造成嚴(yán)重的二次污染，后果將不堪設(shè)想。因此，實(shí)驗(yàn)人員穿著正壓防護(hù)服離開(kāi)化學(xué)淋浴系統(tǒng)時(shí)的消毒效果十分重要?；瘜W(xué)淋浴系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo)詳見(jiàn)表1[6-7]。

表1 化學(xué)淋浴系統(tǒng)相關(guān)性能指標(biāo)

3.2 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的壓差和換氣次數(shù)檢測(cè)

（1）化學(xué)淋浴系統(tǒng)的壓差測(cè)定應(yīng)在送、排風(fēng)正常運(yùn)行30 min 以上進(jìn)行。通過(guò)觀察箱體上的壓差表對(duì)壓差進(jìn)行測(cè)定。壓差檢測(cè)能夠確保防護(hù)服更換間、化學(xué)淋浴間及核心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持一定的負(fù)壓梯度，可防止病原微生物以氣溶膠的形式擴(kuò)散至外界，避免造成環(huán)境污染，檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表2。

表2 化學(xué)淋浴系統(tǒng)壓差和換氣次數(shù)檢測(cè)結(jié)果

（2）換氣次數(shù)是衡量空間內(nèi)稀釋情況好壞的參數(shù)，也是估算空間通風(fēng)量的依據(jù)。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中核心實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù)尤為關(guān)鍵。化學(xué)淋浴系統(tǒng)的換氣次數(shù)測(cè)定應(yīng)在送、排風(fēng)正常運(yùn)行30 min以上進(jìn)行。換氣次數(shù)通過(guò)風(fēng)量罩測(cè)定，選用帶流量計(jì)的風(fēng)量罩可直接測(cè)得風(fēng)量，其中風(fēng)量罩面積應(yīng)接近風(fēng)口面積。測(cè)定時(shí)應(yīng)將風(fēng)量罩口完全罩住過(guò)濾器或出風(fēng)口，風(fēng)量罩面積應(yīng)與風(fēng)口面積對(duì)中（即風(fēng)量罩中心與風(fēng)口中心在同一條垂線上），風(fēng)量罩邊與接觸面應(yīng)嚴(yán)密無(wú)泄漏。從表2 結(jié)果可知，普通淋浴間、防護(hù)服更換間、化學(xué)淋浴間及核心實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù)全部符合要求。

3.3 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的防回流裝置和液位報(bào)警檢測(cè)

防回流裝置主要包括軟化水進(jìn)水管道單向閥、軟化水淋浴管道單向閥、化學(xué)加藥單向閥和壓縮空氣單向閥，化學(xué)淋浴系統(tǒng)單向閥如圖2 所示（其中軟化水淋浴管道單向閥、化學(xué)加藥單向閥和壓縮空氣單向閥共用一個(gè)管道）?；瘜W(xué)淋浴排水系統(tǒng)采用氣密性地漏[8]，如圖3所示。該指標(biāo)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察法進(jìn)行判斷。

圖2 化學(xué)淋浴系統(tǒng)單向閥

圖3 排水系統(tǒng)防回流氣密性地漏

液位報(bào)警裝置在化學(xué)淋浴系統(tǒng)的原液罐（200 L）、化學(xué)加藥罐（1 000 L）和備用罐（1 000 L）中均有安裝，當(dāng)原液罐中液體低于25 L 或高于175 L、化學(xué)加藥罐和備用罐中液位低于100 L 或者高于900 L 時(shí)，自控系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)聲光報(bào)警。

3.4 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的氣密性和高效過(guò)濾器的檢漏檢測(cè)

檢測(cè)化學(xué)淋浴系統(tǒng)內(nèi)氣密門(mén)的完整性時(shí)，將氣密門(mén)、氣密性地漏、送排風(fēng)管道的生物密閉閥及生命支持系統(tǒng)均關(guān)閉，在二樓的生命支持系統(tǒng)管道上測(cè)定壓力。化學(xué)淋浴系統(tǒng)氣密性檢測(cè)測(cè)試結(jié)果顯示，壓力從-500 Pa 開(kāi)始衰減至-250 Pa，總計(jì)用時(shí)38 min，大于規(guī)范中的20 min，符合要求。

對(duì)高效過(guò)濾器的現(xiàn)場(chǎng)檢漏[9]，應(yīng)采用掃描法在過(guò)濾器與安裝框架接觸面、過(guò)濾器邊框與濾紙接觸面以及其全部濾芯出風(fēng)面上進(jìn)行。選用激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，對(duì)送、排風(fēng)高效過(guò)濾器進(jìn)行掃描檢漏，確定空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)并可供測(cè)試，風(fēng)速與風(fēng)量必須調(diào)整平衡后再對(duì)高效過(guò)濾器上游空氣粒子濃度進(jìn)行測(cè)定，上游空氣粒子濃度不達(dá)標(biāo)時(shí)，應(yīng)采用人工發(fā)塵的方法以增加上游空氣粒子濃度。被測(cè)系統(tǒng)的局部透過(guò)率測(cè)定值均小于0.01%，符合要求。

3.5 化學(xué)淋浴系統(tǒng)的消毒效果驗(yàn)證

選用18 g/L 的戊二醛作為化學(xué)淋浴系統(tǒng)的消毒液，沖洗水壓0.6 MPa，設(shè)置化學(xué)淋浴參數(shù)：噴藥時(shí)間2 min，反應(yīng)暴露時(shí)間1 min，水沖洗時(shí)間3 min，地漏開(kāi)啟時(shí)間30 s，充氣吹干時(shí)間2 min，化學(xué)淋浴全流程共8 min。通過(guò)化學(xué)淋浴系統(tǒng)對(duì)正壓防護(hù)服表面進(jìn)行消毒。生物檢測(cè)的方法參照文獻(xiàn)[10]，淋浴沖洗試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表3。

表3 化學(xué)淋浴系統(tǒng)淋浴沖洗試驗(yàn)結(jié)果

從表3 中可以看出，正壓防護(hù)服表面的12 個(gè)布菌位置經(jīng)過(guò)完整的化學(xué)淋浴流程后，滅菌對(duì)數(shù)值均≥3.00，符合CNAS-CL 53：2016 的要求，說(shuō)明化學(xué)淋浴系統(tǒng)消毒效果驗(yàn)證合格。

4 化學(xué)淋浴系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題分析與討論

（1）化學(xué)淋浴系統(tǒng)的照明系統(tǒng)。

化學(xué)淋浴系統(tǒng)的照明系統(tǒng)在箱體上方，而化學(xué)淋浴系統(tǒng)是相對(duì)密閉的空間，其化學(xué)淋浴箱體頂部與棚頂之間有一定距離，但通常由于實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)問(wèn)題使其內(nèi)部空間狹小、局促。因此，筆者建議應(yīng)在箱體與棚頂之間設(shè)置檢修口，方便相關(guān)部件的維修和更換；同時(shí)檢修口的檢修距離（箱體與棚頂之間距離）應(yīng)≥500 mm，便于維護(hù)人員進(jìn)行維修和檢查。

（2）化學(xué)淋浴系統(tǒng)的壓縮空氣。

化學(xué)淋浴系統(tǒng)內(nèi)很多配件均使用壓縮空氣，包括阻尼器、氣動(dòng)泵、充氣式氣密門(mén)、氣密性地漏等。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣質(zhì)量不高，壓縮空氣內(nèi)含有大量的油和水，而油和水對(duì)多數(shù)配件具有腐蝕作用，會(huì)導(dǎo)致快速接頭等配件損壞、氣管腐蝕漏氣等現(xiàn)象。因此，筆者建議采用2 套無(wú)油空壓機(jī)+吸附式吸干機(jī)共同處理壓縮空氣，并為其配備不間斷電源（uninterruptible power supply，UPS）。同時(shí)，還應(yīng)保持空氣壓縮站處于低溫和無(wú)灰塵狀態(tài)；充氣式氣密門(mén)的快速接頭應(yīng)設(shè)置檢修口，以便于后續(xù)維修更換。

（3）化學(xué)淋浴系統(tǒng)的化學(xué)加藥罐、原液罐和備用罐的排污水管道。

當(dāng)化學(xué)淋浴系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不啟用時(shí)，罐體前的軟化水管會(huì)由于積水時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生水銹等雜質(zhì)，而化學(xué)淋浴系統(tǒng)再次啟用時(shí)，軟化水管內(nèi)的雜質(zhì)積水便會(huì)直接進(jìn)入罐體內(nèi)；且其罐體內(nèi)也可能會(huì)產(chǎn)生大量微生物、油污等，啟用前需對(duì)軟化水管及罐體內(nèi)部進(jìn)行清理。因此，筆者建議排污水管道應(yīng)處于罐體的最底部，且其不應(yīng)與消毒液管道設(shè)置為同一管道，應(yīng)該將其單獨(dú)接出，以便于罐體日后的清洗排污。另外，軟化水管在進(jìn)入化學(xué)加藥罐體前，應(yīng)設(shè)置單獨(dú)旁通管道，用于化學(xué)淋浴系統(tǒng)再次啟用前對(duì)軟化水管道的吹掃和清洗。

（4）化學(xué)加藥系統(tǒng)電磁閥及管道。

化學(xué)加藥系統(tǒng)中包含6 個(gè)電磁閥，由于其水質(zhì)不好、消毒液腐蝕以及閥體材質(zhì)原因?qū)е码姶砰y的閥芯經(jīng)常出現(xiàn)生銹和腐蝕的現(xiàn)象。因此，筆者建議閥芯應(yīng)采用316L 不銹鋼材質(zhì)；同時(shí)，化學(xué)淋浴系統(tǒng)給水系統(tǒng)因其通常采用軟化水，應(yīng)定期在軟化水站的離子交換樹(shù)脂中加鹽，以保證軟化水水質(zhì)。

（5）化學(xué)淋浴系統(tǒng)的緊急淋浴系統(tǒng)。

緊急淋浴系統(tǒng)是依靠化學(xué)加藥罐體與化學(xué)淋浴箱體的高度差通過(guò)重力進(jìn)行淋浴的。當(dāng)高度差不超過(guò)2 m 時(shí)，噴淋的量很少，不僅需要全部涂抹均勻，還需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間才能將化學(xué)淋浴箱體和正壓防護(hù)服表面徹底消毒。在筆者看來(lái)，目前我國(guó)帶有化學(xué)淋浴系統(tǒng)的幾家實(shí)驗(yàn)室的緊急淋浴系統(tǒng)均很難達(dá)到有效使用，且化學(xué)淋浴系統(tǒng)配備了UPS，當(dāng)實(shí)驗(yàn)室停電時(shí)，UPS 可持續(xù)供電30 min 并啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，故在此過(guò)程中無(wú)需使用緊急淋浴系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所檢測(cè)化學(xué)淋浴系統(tǒng)的7 個(gè)必檢項(xiàng)目性能測(cè)試均合格，符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以正常使用。如果檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素或生物安全隱患，應(yīng)立即停止使用，維護(hù)更換后再次檢測(cè)，檢測(cè)合格后方能繼續(xù)使用。化學(xué)淋浴是防止高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)高致病性微生物逃逸，保證實(shí)驗(yàn)操作人員安全進(jìn)出核心實(shí)驗(yàn)區(qū)的重要環(huán)節(jié)。為確保化學(xué)淋浴系統(tǒng)的生物防護(hù)功能，本文對(duì)其進(jìn)行定期性能檢測(cè)，并對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題的合理改造提供了借鑒和指導(dǎo)，可為我國(guó)發(fā)布化學(xué)淋浴系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施提供參考依據(jù)。