化学淋浴系统的性能检测与现存问题思考

佟海龙，王 栋，孙百明，邢国华，卜云婷，冯靖涵，李炜煜，刘益民，曹国庆，周 琦*

（1.中国农业科学院哈尔滨兽医研究所，哈尔滨150001；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京100013）

0 引言

在高级别生物安全实验室工作经常需要接触各种病原微生物，因此高级别生物安全实验室是具有一定危险性的工作场所。保护高级别生物安全实验室工作人员的安全与健康，防止微生物的危害性污染已经迫在眉睫。2003 年，世界范围的严重急性呼吸道综合征爆发流行，更使人们意识到生物安全防护的重要性。高级别生物安全实验室中化学淋浴系统是一个不可或缺的关键防护设备[1]。实践表明，正确使用化学淋浴系统可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染以及培养物交叉污染，同时化学淋浴系统也是保护环境的一种有效装置。因此，在高级别生物安全实验室正式运行前应对化学淋浴系统进行全面的性能检测，掌握其性能现状，确保其性能满足生物安全实验室的使用要求。以下阐述化学淋浴系统相关性能的检测方法、检测设备、合格标准、常见问题及解决方法，以期掌握化学淋浴系统的性能现状，保证其安全可靠地运行，降低生物安全实验室的泄漏风险。

1 化学淋浴系统概述

化学淋浴系统是高等级生物安全实验室中非常重要的防护设施，适用于身着防护服的人员消毒，在实验人员离开高污染区时，能有效防止实验操作过程中含有的危险性生物微粒被带离核心实验室。其工作原理主要是将化学淋浴系统内的空气向外抽吸，使化学淋浴箱体内保持负压状态，通过气流将气溶胶带出箱体；外界空气经高效空气过滤器过滤后进入化学淋浴系统内；箱体内的空气也需经过高效空气过滤器过滤后再排放到大气中，以保护环境[2-3]。通过消毒液和软化水冲洗将正压防护服表面消毒或者冲洗干净，以保证实验人员离开化学淋浴间时不含有危险性生物微粒。化学淋浴系统一般由箱体和化学加药系统两部分组成，箱体内部含有外排风箱系统、空气过滤系统、气密门、控制和报警系统、照明光源和气密性部件等。化学淋浴系统结构如图1 所示。

图1 化学淋浴系统结构图

2 化学淋浴系统性能检测的标准简介

根据CNAS-CL53：2016《实验室生物安全认可准则对关键防护设备评价的应用说明》及RB/T 199—2015《实验室设备生物安全性能评价技术规范》[4-5]，以下3 种情况下应对化学淋浴系统进行现场检测：

（1）生物安全实验室竣工后、投入使用前和化学淋浴系统安装完毕时；

（2）高效过滤器及内部部件维修更换后；

（3）生物安全实验室一年一度的常规检测。

检测项目包括：（1）外观要求；（2）使用要求；（3）箱体气密性；（4）高效过滤器检漏；（5）压差；（6）换气次数；（7）防回流装置；（8）液位报警装置；（9）消毒效果验证；（10）气密门；（11）噪音；（12）照度；（13）电磁阀；（14）液位传感器；（15）压缩空气管道；（16）电控箱接地电阻；（17）给水管道；（18）排水管道。其中箱体气密性、高效过滤器检漏、压差、换气次数、防回流装置、液位报警装置和消毒效果验证为必检项目。

3 化学淋浴系统的性能检测

3.1 化学淋浴系统的相关性能指标

对某高级别生物安全实验室内的1 台化学淋浴系统进行检测，在检测温度为23 ℃、相对湿度为65%条件下进行，只对必检项目检测。化学淋浴系统相关性能指标检测的必要性：（1）箱体气密性：一定要保证生物安全实验室化学淋浴箱体的气密性，才能有效地防止病原微生物外泄。（2）送风高效过滤器检漏和排风高效过滤器检漏：高效过滤器是生物安全实验室中不可或缺的组成部分，其透过率若不满足检测要求，则存在病原微生物泄漏的风险，因此需要对送、排风高效过滤器进行检漏测试，从而有效控制病原微生物的暴露，避免对环境造成污染。（3）压差：空气总是从负压小的地方流向负压大的地方，因此要保持核心实验室的负压大于化学淋浴箱体的负压，化学淋浴箱体的负压大于正压防护服更换间的负压。（4）换气次数：为进一步提高化学淋浴箱体内空气质量，通过送风排风管为箱体内通入新鲜空气，使箱体内微环境得到改善。（5）防回流装置：化学淋浴系统的给水、加药、风淋和排水系统均应设置防回流装置，避免管道内液体或空气回流过程中造成二次污染。（6）液位报警装置：化学淋浴加药罐及原液罐体内应配备液位报警装置，当液位过高或过低时，通过液位信号反馈至中控室报警系统，能够有效保证化学加药系统液位始终处于正常状态。（7）消毒效果验证：实验人员经过化学淋浴系统时，若无法避免高致病性微生物被带出实验室，则可能对环境和人员造成严重的二次污染，后果将不堪设想。因此，实验人员穿着正压防护服离开化学淋浴系统时的消毒效果十分重要。化学淋浴系统相关性能指标详见表1[6-7]。

表1 化学淋浴系统相关性能指标

3.2 化学淋浴系统的压差和换气次数检测

（1）化学淋浴系统的压差测定应在送、排风正常运行30 min 以上进行。通过观察箱体上的压差表对压差进行测定。压差检测能够确保防护服更换间、化学淋浴间及核心实验室内保持一定的负压梯度，可防止病原微生物以气溶胶的形式扩散至外界，避免造成环境污染，检测结果详见表2。

表2 化学淋浴系统压差和换气次数检测结果

（2）换气次数是衡量空间内稀释情况好坏的参数，也是估算空间通风量的依据。高级别生物安全实验室中核心实验室的换气次数尤为关键。化学淋浴系统的换气次数测定应在送、排风正常运行30 min以上进行。换气次数通过风量罩测定，选用带流量计的风量罩可直接测得风量，其中风量罩面积应接近风口面积。测定时应将风量罩口完全罩住过滤器或出风口，风量罩面积应与风口面积对中（即风量罩中心与风口中心在同一条垂线上），风量罩边与接触面应严密无泄漏。从表2 结果可知，普通淋浴间、防护服更换间、化学淋浴间及核心实验室的换气次数全部符合要求。

3.3 化学淋浴系统的防回流装置和液位报警检测

防回流装置主要包括软化水进水管道单向阀、软化水淋浴管道单向阀、化学加药单向阀和压缩空气单向阀，化学淋浴系统单向阀如图2 所示（其中软化水淋浴管道单向阀、化学加药单向阀和压缩空气单向阀共用一个管道）。化学淋浴排水系统采用气密性地漏[8]，如图3所示。该指标通过现场观察法进行判断。

图2 化学淋浴系统单向阀

图3 排水系统防回流气密性地漏

液位报警装置在化学淋浴系统的原液罐（200 L）、化学加药罐（1 000 L）和备用罐（1 000 L）中均有安装，当原液罐中液体低于25 L 或高于175 L、化学加药罐和备用罐中液位低于100 L 或者高于900 L 时，自控系统就会出现声光报警。

3.4 化学淋浴系统的气密性和高效过滤器的检漏检测

检测化学淋浴系统内气密门的完整性时，将气密门、气密性地漏、送排风管道的生物密闭阀及生命支持系统均关闭，在二楼的生命支持系统管道上测定压力。化学淋浴系统气密性检测测试结果显示，压力从-500 Pa 开始衰减至-250 Pa，总计用时38 min，大于规范中的20 min，符合要求。

对高效过滤器的现场检漏[9]，应采用扫描法在过滤器与安装框架接触面、过滤器边框与滤纸接触面以及其全部滤芯出风面上进行。选用激光尘埃粒子计数器，对送、排风高效过滤器进行扫描检漏，确定空调系统正常运转并可供测试，风速与风量必须调整平衡后再对高效过滤器上游空气粒子浓度进行测定，上游空气粒子浓度不达标时，应采用人工发尘的方法以增加上游空气粒子浓度。被测系统的局部透过率测定值均小于0.01%，符合要求。

3.5 化学淋浴系统的消毒效果验证

选用18 g/L 的戊二醛作为化学淋浴系统的消毒液，冲洗水压0.6 MPa，设置化学淋浴参数：喷药时间2 min，反应暴露时间1 min，水冲洗时间3 min，地漏开启时间30 s，充气吹干时间2 min，化学淋浴全流程共8 min。通过化学淋浴系统对正压防护服表面进行消毒。生物检测的方法参照文献[10]，淋浴冲洗试验结果详见表3。

表3 化学淋浴系统淋浴冲洗试验结果

从表3 中可以看出，正压防护服表面的12 个布菌位置经过完整的化学淋浴流程后，灭菌对数值均≥3.00，符合CNAS-CL 53：2016 的要求，说明化学淋浴系统消毒效果验证合格。

4 化学淋浴系统常见问题分析与讨论

（1）化学淋浴系统的照明系统。

化学淋浴系统的照明系统在箱体上方，而化学淋浴系统是相对密闭的空间，其化学淋浴箱体顶部与棚顶之间有一定距离，但通常由于实验室结构问题使其内部空间狭小、局促。因此，笔者建议应在箱体与棚顶之间设置检修口，方便相关部件的维修和更换；同时检修口的检修距离（箱体与棚顶之间距离）应≥500 mm，便于维护人员进行维修和检查。

（2）化学淋浴系统的压缩空气。

化学淋浴系统内很多配件均使用压缩空气，包括阻尼器、气动泵、充气式气密门、气密性地漏等。目前国内多数空气压缩机产生的压缩空气质量不高，压缩空气内含有大量的油和水，而油和水对多数配件具有腐蚀作用，会导致快速接头等配件损坏、气管腐蚀漏气等现象。因此，笔者建议采用2 套无油空压机+吸附式吸干机共同处理压缩空气，并为其配备不间断电源（uninterruptible power supply，UPS）。同时，还应保持空气压缩站处于低温和无灰尘状态；充气式气密门的快速接头应设置检修口，以便于后续维修更换。

（3）化学淋浴系统的化学加药罐、原液罐和备用罐的排污水管道。

当化学淋浴系统长时间不启用时，罐体前的软化水管会由于积水时间过长而产生水锈等杂质，而化学淋浴系统再次启用时，软化水管内的杂质积水便会直接进入罐体内；且其罐体内也可能会产生大量微生物、油污等，启用前需对软化水管及罐体内部进行清理。因此，笔者建议排污水管道应处于罐体的最底部，且其不应与消毒液管道设置为同一管道，应该将其单独接出，以便于罐体日后的清洗排污。另外，软化水管在进入化学加药罐体前，应设置单独旁通管道，用于化学淋浴系统再次启用前对软化水管道的吹扫和清洗。

（4）化学加药系统电磁阀及管道。

化学加药系统中包含6 个电磁阀，由于其水质不好、消毒液腐蚀以及阀体材质原因导致电磁阀的阀芯经常出现生锈和腐蚀的现象。因此，笔者建议阀芯应采用316L 不锈钢材质；同时，化学淋浴系统给水系统因其通常采用软化水，应定期在软化水站的离子交换树脂中加盐，以保证软化水水质。

（5）化学淋浴系统的紧急淋浴系统。

紧急淋浴系统是依靠化学加药罐体与化学淋浴箱体的高度差通过重力进行淋浴的。当高度差不超过2 m 时，喷淋的量很少，不仅需要全部涂抹均匀，还需要经过很长的反应时间才能将化学淋浴箱体和正压防护服表面彻底消毒。在笔者看来，目前我国带有化学淋浴系统的几家实验室的紧急淋浴系统均很难达到有效使用，且化学淋浴系统配备了UPS，当实验室停电时，UPS 可持续供电30 min 并启动柴油发电机，故在此过程中无需使用紧急淋浴系统。

5 结语

本文所检测化学淋浴系统的7 个必检项目性能测试均合格，符合相关国家标准，可以正常使用。如果检测过程中发现危险因素或生物安全隐患，应立即停止使用，维护更换后再次检测，检测合格后方能继续使用。化学淋浴是防止高级别生物安全实验室内高致病性微生物逃逸，保证实验操作人员安全进出核心实验区的重要环节。为确保化学淋浴系统的生物防护功能，本文对其进行定期性能检测，并对现存问题的合理改造提供了借鉴和指导，可为我国发布化学淋浴系统相关标准的实施提供参考依据。