隔（gé）離（lí）式生物潔淨室的排風（fēng）安全性

一、零泄漏排（pái）風要求
隔離式生物（wù）潔（jié）淨室的排（pái）風中可能含有危險的（de）致病微生物，不僅需要高效過濾器（甚至是兩（liǎng）道）的阻隔（gé），而且整個排風裝置不能泄（xiè）露。
由於排（回）風過濾（lǜ）器（qì）出風麵在牆（qiáng）內，很難檢漏、堵（dǔ）漏，一種原理上就不會漏的排（pái）風（fēng）裝置實（shí）為必要。
有人研發了動態氣流密封負壓高效排風裝置即屬上述的那種裝置。該裝置的高效過濾器在現場安（ān）裝時必須在現場檢測裝置上先檢漏，證明（míng）無（wú）漏後再安裝。主要（yào）的漏泄處—邊框密封麵（miàn）由於采用了動態氣（qì）流密封技術而不會漏。
下圖是該排風裝置安裝於室內的情況（動態氣（qì）流也（yě）可來自獨立動力源（yuán），但不安全）  
     

該裝置中高效過濾器四周為正壓腔，由軟管與送風管相連。實驗證（zhèng）明隻（zhī）要正壓腔內有1Pa正壓，室內側的氣溶膠就不會（huì）被經過漏縫抽向排風口。實際工作中可要求正壓腔有10Pa正壓，在裝（zhuāng）置上的表中顯示出來。
該裝置適用於無（wú）在線檢漏要求（qiú）的場合，如（rú）負壓隔離病房。
二、在線掃描檢漏排風要求
三級特別是四級生物安全實（shí）驗（yàn）室的排風裝置（zhì）有在線檢漏（lòu）的要求（qiú）。
一般的在線檢漏裝置具（jù）有以下（xià）特點：
1、手動檢漏。檢漏時需通過塑料袋（dài）手套密封的導孔，將手伸入箱（xiāng）內，控製檢測架和采樣頭的移動。
2、自動檢（jiǎn）漏。複雜的運動機構安在箱內，易被汙染，不便檢修。
3、掃描（miáo）途徑不重複。
4、線掃描而非點掃描。
5、裝置龐（páng）大，有的隻能安在（zài）技（jì）術夾層內。
6、可原位消毒。
7、可測過（guò）濾器前後壓（yā）差。
完備的在線檢漏裝置應具有（yǒu）以下特點：
1、即可自動檢漏也可手動（dòng）撿漏。
2、不是定點（diǎn）檢漏，不（bú）是線掃描檢漏，而是點掃描（miáo）檢漏。
3、掃描途徑重疊（dié）。
4、機（jī）械運動機構在裝（zhuāng）置外。
5、裝置與實驗室監控係統集（jí）成，實現在線集成控製。
6、可原位消毒（dú）、
7、可在裝置上顯示過濾器前後（hòu）壓差。
三（sān）、排風安（ān）全距離（lí）要求
雖然對排風有零泄漏和在線泄露的高要求，但是對某些特殊場合還必須對（duì）排風口至附近公共建築有一定的（de）安全距離的要求。因（yīn）為也（yě）不排除偶（ǒu）然因素使過濾器產生漏孔（kǒng）。為了作排風安全距離的安全評估，首（shǒu）先必須知道安（ān）全的界限（xiàn）和危（wēi）險的界限，並應（yīng）盡量取最不利（lì）的條件。
到底排風中微生（shēng）物濃度不超過多少才算安全？到底人所在環境微生物氣溶膠濃度達到多少才算危險？這對不同的微生物當然不一樣，但也可以找到一個參（cān）照標準。
以比（bǐ）美國標準嚴格（gé）一些的日本標準為準，適用BSL-3及其以下生物安全實驗室的Ⅰ、Ⅱ級安全櫃（guì），如下（xià）：  

 

由上表可以看出：
（1）認為室內人工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（ān）全濃度。
（2）櫃內模擬事故（gù）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（jun1）量達到10⁸數量（liàng）級，實際操作中的（de）氣溶膠發（fā）生量不會達（dá）到這麽高。因為（wéi）不是（shì）全噴方（fāng）法而是操作中的濺射。不妨可認為，這就是（shì）通常可遇到的最大的菌液濃度（dù），即10⁸～10*10⁸/2.5mL=（0.4～4）*10⁸個/mL。
（4）室內（nèi）微生物氣溶膠總量（liàng）≥5*10⁶個（gè）被認為進入高（gāo）度汙染界限，用來實驗櫃內樣本是否會（huì）受到汙染。
其（qí）次，應知道各種操作的氣溶膠發（fā）生量，這當然很困難（nán）。下表為根據美國研究所關於（yú）各種實驗操作時微生物的（de）飛散係（xì）數資料的部分摘要（yào）。

用公（gōng）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是由吸管混合產生的，為1*10^-4.。若采（cǎi）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，最多產生微（wēi）生物氣溶膠（jiāo）量如下：處理1mL：（0.4～4）*10⁴個；10mL：（0.4～4）*10⁵個；50mL：（2～20）*10⁵個（gè）；100mL：（0.4～4）*10⁶個。
設該不當（dāng）操作是發生在排風（fēng）口處，並且認為集中在1m³的空間內。設（shè）室內安一台安全櫃，實驗室排（pái）風量（liàng）一般為1300m³/h，而操（cāo）作不當（dāng）時一般送風不會停，所以排（pái）風量也不會變化。漏泄物經（jīng）過較長的排風管和（hé）較大的（de）排風量的混合，至出口時，可認為（wéi）已趨於均勻。設過濾器突然間出現漏（lòu）孔（kǒng）而且漏孔（kǒng）達到（dào）10個（gè）之多（duō），孔徑1mm，則10個Φ1的漏（lòu）孔（kǒng）在400Pa壓差下，漏（lòu）泄（xiè）量（liàng）約為0.36m³/h。則處理100ml時排風口濃度為：
 

如果排風口能像煙囪一樣垂直上排稀釋，則對周圍（wéi）環境的安（ān）全距離可以較（jiào）小，但（dàn）由於排風口（kǒu）和（hé）煙囪不同，應有風帽，這就影響了氣流擴（kuò）散，反而使氣流可能（néng）向下彌散，因此下麵按常用的水平側排風口來計算分析，則（zé）更安全。見下圖。
   

這種排風氣體自孔口向周圍（wéi）氣體噴出所（suǒ）形成（chéng）的流動（dòng），屬（shǔ）於氣體（tǐ）淹沒射（shè）流，簡稱氣體射（shè）流。由於排風所在的室外環境，完quan符合（hé）無限空間射流的原則，所（suǒ）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（非圓管時采用當量直徑），按（àn）上圖的射流原理，根據濃差射流（liú）公式，軸心濃差用以下公式表達：

   

式中，ΔX_m為軸心濃度與環境濃度之（zhī）差（chà）；ΔX₀為出口濃（nóng）度與環境濃度之差，由於環境濃度可為0，所以ΔX_m/ΔX₀可代表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（dù）為（wéi）處理100mL菌液時的0.01*10⁵個/m³，要達到環境安全標準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（zhōng），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（bú）宜大於8m/s，所以d₀不宜大於0.28m。
若取Q=1300m³/h（相當於（yú）一間15m²實驗（yàn）室1台安全櫃的情況）
ν₀=6m/s，得S=27.1m
當處理50mL時，S=13.6m
射流軸心速度可（kě）以采用到0.25m/s，再小擴散作（zuò）用就很小了（le）。由下式：
   
 

可見20m的結果（guǒ）均在可應用範圍。
如果有順風風速（sù），隻會（huì）加大擴散和安全成（chéng）分，從安（ān）全計，不考慮順風風速的影響，隻按無風條件計算射程。在給出上述結果後指出，以上安全（quán）距離（lí）是最小（xiǎo）值，沒有考慮心理因素距離和安全係數。
在《生物（wù）安全實驗室建築技（jì）術（shù）規範》（GB 50346-2011）中，規定有生物安全（quán）櫃（guì）的生物安全實驗室的（de）排風口和公共建築之間的距離不小於20m。