隔離式生物（wù）潔淨室的排風安全性

一、零泄（xiè）漏（lòu）排風要求
隔（gé）離式生物潔淨室的排風中可能含（hán）有危險的（de）致（zhì）病（bìng）微生物（wù），不僅需要高效過濾器（甚至是兩道）的（de）阻隔，而（ér）且整個排風裝置不能泄露。
由於排（回）風（fēng）過濾器出風麵在牆（qiáng）內，很難檢漏、堵漏，一種原理上（shàng）就不會漏的排（pái）風裝置（zhì）實為必要。
有人研（yán）發了動態氣（qì）流密封負壓高效排風裝置即屬上述的那種裝置。該（gāi）裝置的高（gāo）效過濾器在現場安裝時必須（xū）在現（xiàn）場檢測（cè）裝置上先檢漏，證（zhèng）明無漏後再安裝。主要的漏泄處—邊框密封麵由（yóu）於采（cǎi）用了動（dòng）態氣流密封技術而不（bú）會漏。
下圖是該排風裝置安裝於室內的情況（動態氣流也可來（lái）自獨立動力源，但不安全）  
     

該裝置中高效過濾（lǜ）器四周為正壓腔，由軟管（guǎn）與送風管相連（lián）。實驗證明隻要正壓腔（qiāng）內有1Pa正壓，室內（nèi）側的氣溶膠就不會被經過（guò）漏縫抽向排風口。實（shí）際（jì）工作中可（kě）要求正壓腔有（yǒu）10Pa正壓，在裝置上的（de）表中顯示出來（lái）。
該裝置適（shì）用於無在線（xiàn）檢漏要求的場合，如負壓隔離病房。
二、在（zài）線掃描檢漏排風（fēng）要求
三（sān）級特別是四級生物安全實驗室的排風裝置有在線檢漏（lòu）的要求。
一般的在線（xiàn）檢漏裝置具有以下特點：
1、手動檢漏。檢（jiǎn）漏時需通過塑料袋手套密封的導孔，將手伸入箱內，控製檢測（cè）架和采樣頭的移動。
2、自動檢漏。複雜的運動機（jī）構安在箱內，易被汙染，不（bú）便檢修。
3、掃（sǎo）描途徑不重（chóng）複。
4、線掃描而非點（diǎn）掃描（miáo）。
5、裝置龐大，有的隻能安在技術夾層（céng）內。
6、可原位消毒。
7、可測過濾器前後壓（yā）差。
完備的在線檢漏裝置應具（jù）有以下特點：
1、即可自動檢漏（lòu）也可手動撿漏。
2、不是定點（diǎn）檢漏，不是線掃描檢漏，而是點掃描檢漏。
3、掃描途徑重疊。
4、機械運動機構在裝置外。
5、裝置與實驗室監控係統集成，實現在線（xiàn）集成控製。
6、可原位消毒（dú）、
7、可在裝置上顯示過濾（lǜ）器前後（hòu）壓差。
三、排風（fēng）安全距（jù）離要求
雖然（rán）對排風有零（líng）泄漏和在線泄露的高（gāo）要求，但是對某些特殊場（chǎng）合還必須（xū）對排風口至附近公共建築有一定的安全距離的要求。因為也不排除偶然因（yīn）素使過濾器產生漏孔。為（wéi）了作排風安全距離的（de）安全評估，首先（xiān）必須知道安全的界限和危險的界限，並應盡量取最不利的（de）條件（jiàn）。
到底排風中微生物濃度不超過多少才算安全？到底人所在環（huán）境（jìng）微生物氣溶膠濃度達（dá）到多少（shǎo）才算危（wēi）險？這對（duì）不同的微生物當然不一樣，但也可（kě）以找到一個（gè）參照標準。
以比美國標準嚴格一些的日本（běn）標準為準，適用BSL-3及其以（yǐ）下生物安全實驗室的Ⅰ、Ⅱ級安全櫃，如（rú）下（xià）：  

 

由上表（biǎo）可以看出（chū）：
（1）認為（wéi）室內人工（gōng）作附近安全的空氣菌濃為5*1000/28.3*10=17.7個m³。這也可看成環境的安全濃度。
（2）櫃內模擬（nǐ）事故菌濃為10⁸～10*10⁸/（櫃容積0.5m³）=（2-20）*10⁸/m³。
（3）為了做安全性實驗，噴菌量達到10⁸數量級，實際操作中的氣溶膠發生量不會達到這麽高。因為不是全噴方法而是操作中的濺射。不妨可認為，這就是通常可遇到的最大的菌液濃度，即10⁸～10*10⁸/2.5mL=（0.4～4）*10⁸個/mL。
（4）室內微生物氣溶膠總量≥5*10⁶個被認為進入高度（dù）汙染界限，用來實驗櫃內樣本是否會受到（dào）汙染。
其次，應知道（dào）各種操作的氣溶膠發生量，這當然很困難。下表為（wéi）根據美國研究所關於各種實驗操（cāo）作時微生物的飛散係數資料的部分摘要。

用公式表示為：β*微生物平均濃度（個/mL）=飛散的微生物氣溶膠數（個）
從上表可以看出，最大的β是由吸管（guǎn）混合產生的（de），為1*10^-4.。若采用上問所述的（0.4～4）*10⁸個/mL為最大菌液濃度，則當處理不同容量菌液時，最多產（chǎn）生微生物氣溶膠量如下：處（chù）理1mL：（0.4～4）*10⁴個；10mL：（0.4～4）*10⁵個；50mL：（2～20）*10⁵個；100mL：（0.4～4）*10⁶個。
設該不當操作是發生在排（pái）風口處，並且認為集中在1m³的（de）空間內。設室內安一台安全櫃，實驗室排風量一般為1300m³/h，而操（cāo）作（zuò）不當時一般送風不會停，所以排風量也不會變（biàn）化。漏（lòu）泄物經過較長（zhǎng）的排風管和較大的排風量的混合，至出口時，可認為已趨於均勻。設過濾器突然間出現漏孔而且漏孔達到10個之多，孔徑1mm，則10個Φ1的漏孔在400Pa壓差下，漏泄量約為0.36m³/h。則處理100ml時排風口濃度為：
 

如果排（pái）風口能像煙囪一樣垂直上排稀釋，則對周圍環境的安全距離可以較（jiào）小，但由（yóu）於排風口和煙囪不同（tóng），應有風帽，這就（jiù）影響了氣流擴散，反而（ér）使（shǐ）氣流可能向下彌散，因此下麵按常用（yòng）的水平側排風口來計算分析，則更安（ān）全。見下圖。
   

這種排（pái）風氣體（tǐ）自孔口向周圍氣體噴出所形成的流動，屬於氣體淹沒射流，簡稱氣體射流。由於排風所在的室外環境，完quan符合無限空間射流的原則，所以可應用射流理論（lùn）。
   

假定為最不利的無風狀態，應用圓管射流（非圓管（guǎn）時采用當量直徑），按（àn）上圖的射流原理，根據濃差（chà）射流公式，軸心濃差（chà）用以下公式表達：

   

式中，ΔX_m為（wéi）軸心濃度與環境濃度之差；ΔX₀為出（chū）口濃度與環境濃度之差（chà），由於環（huán）境（jìng）濃度可為0，所以（yǐ）ΔX_m/ΔX₀可代表（biǎo）S斷麵處濃度與出口斷麵處濃度的（de）比值。
從上麵計算可知，最大的排風口濃度為處理100mL菌液時的0.01*10⁵個/m³，要達到環境安全標準（zhǔn）17.7個/m³，則應取ΔX=17.7個m³，ΔX₀=0.01*10⁵個/m³。
對於彎頭噴口d₀，取風口紊流係數а=0.2。故有
   
 

其中，Q為排風量（m³/h）；為ν₀為排風速度（m/s），考慮出口噪聲問題，不宜大於（yú）8m/s，所以d₀不宜大於0.28m。
若（ruò）取Q=1300m³/h（相當（dāng）於一間15m²實驗室1台安全櫃的情況）
ν₀=6m/s，得S=27.1m
當處理50mL時（shí），S=13.6m
射流（liú）軸心速度（dù）可以采用到0.25m/s，再小擴散作用就很（hěn）小了。由下式：
   
 

可見20m的結果均在可（kě）應用（yòng）範圍。
如果（guǒ）有順風風速，隻會加大擴散（sàn）和安全成分，從安全計，不考慮（lǜ）順風風速的影響，隻按無風條件計算射程。在給出上述結果後（hòu）指出，以上安全距離是最小值（zhí），沒有（yǒu）考慮心（xīn）理（lǐ）因素距離（lí）和安全係數。
在（zài）《生物安全實驗（yàn）室建（jiàn）築技術規範》（GB 50346-2011）中，規定有（yǒu）生物安全櫃的生物安全實驗室的排風口和公（gōng）共建築之（zhī）間的距（jù）離不小於20m。