生态环境监测全过程病原微生物安全风险识别评估及个体防护

王迎春，刘景泰，孙沛雯，王晴萱

辽宁省大连生态环境监测中心,辽宁 大连 116023

生态环境监测通过对水、大气、土壤、噪声、辐射、固废、生物等开展监测，获得大量数据，对科学评估污染状况和环境质量，反映生态环境质量的变化趋势具有重要意义[1]。生态环境监测涉及各类环境要素，监测人员面临高空、高温、涉水、野外、化学品、辐射、生物等安全隐患。生态环境监测机构对化学危害、物理危害和交通安全等方面开展了安全管理，但是对病原微生物安全风险的管理还不完善。

中国非常重视生物安全问题，2021年4月15日《中华人民共和国生物安全法》颁布实施，标志着中国生物安全领域形成了国家生物安全战略、法律、政策“三位一体”的生物安全风险防控和治理体系[2]。此外，国家还发布了一系列实验室生物安全标准、个人防护标准等，《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》(WS 233—2002)、《医疗废物管理条例》、《病原微生物实验室安全管理条例》、《实验室生物安全通用要求》、《生物安全实验室建筑技术规范》、《可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本运输管理规定》、《病原微生物实验室生物安全环境管理办法》和《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)等管理条例和技术规范的施行，极大促进了中国生物安全技术的发展，强化了生物安全管理。但是目前颁布的生物安全相关法律法规、防护条例、标准和规定，多侧重于实验室及医务人员的生物安全防护，生态环境监测人员在采样、运输和废弃物处置等多个过程面临病原微生物安全风险。

2020年国家实施了新的《职业健康安全管理体系 要求及使用指南》(GB/T 45001—2020/ISO 45001∶2018)，更加重视职业健康安全管理。识别生态环境监测全过程病原微生物暴露因素，评估安全风险，提出安全防护措施，对保障生态环境监测人员的人身安全，规范病原微生物安全管理，预防生态环境监测工作过程中病原微生物危害的发生具有重要意义。

1 病原微生物安全风险识别与评估

《中华人民共和国生物安全法》第一章第二条对生物安全明确定义，生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态，生物领域具备维护国家安全和持续发展的能力[3]。生物因子是指动物、植物、微生物、生物毒素及其他生物活性物质[3]。病原微生物是指可以侵犯人、动物引起感染甚至传染病的微生物，包括病毒、细菌、真菌、立克次体、寄生虫等，是影响生物安全的生物因子之一[3]。在生态环境监测过程中，采样、运输、样品交接、实验室分析和废弃物处置多环节都可能接触到病原微生物。《病原微生物实验室生物安全通用准则》(WS 233—2017)规定了风险评估和风险控制的要求[4]，《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)是中国涉及人间传染的病原微生物目录[5]，可以作为开展生态环境监测全过程风险识别和评估的主要依据。

1.1 病原微生物安全风险识别

地表水、地下水、海水受到病原微生物感染的可能性比较小，但是当医疗废水、生活污水直接或者通过下水管网排入地表水和海水，感染废物材料污染地下水时，就可能将病原微生物带入地表水、地下水或海水。

根据报道，在新冠肺炎疫情暴发期间，世界多国和地区在废水中检出新冠病毒[6]。国内研究团队从新冠肺炎患者的粪便样本中分离出了新冠病毒，所以新冠病毒可能存在粪口传播的风险[7]。在疫情暴发期间，污水处理厂处理设施故障或者不能有效处理病原微生物时，病原微生物可以通过直接接触、飞沫或气溶胶等途径传播，对环境、人类和动物产生危害[8]。

医疗废水成分复杂，分为传染病、结核病医疗机构废水和综合医疗机构、其他医疗机构废水两大类[9]，含有物理化学污染物、病原微生物、放射性污染物等[10]，在医疗废水中往往能检测出痢疾、伤寒、霍乱菌、结核分枝杆菌、沙门氏菌、布鲁氏菌等致病菌和肠道病毒、脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、埃可病毒、腺病毒、肝炎病毒等[11]。医疗机构废水含有病原微生物的概率很大，如没有污水处理设施或者消毒不完全，则会成为严重的安全隐患。

医疗机构和疫情隔离点产生的固体废物，受到病原微生物污染的土壤和沉积物，医院和有疫情暴发的居民小区，垃圾收集转运处理设施附近的环境空气，以及垃圾焚烧设施排放的无组织废气中都可能存在病原微生物。

1.2 病原微生物安全风险评估

按照《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)，29种一类病原微生物未经培养的感染材料检测大部分需要在生物安全三级实验室操作，灭活材料检测大部分在生物安全二级实验室操作，无感染性材料检测在生物安全一级实验室操作；二类和三类病原微生物未经培养的感染材料和样本检测在生物安全二级实验室操作，灭活材料和无感染性材料检测大部分在生物安全一级实验室操作；四类病原微生物检测在生物安全一级实验室操作。如果出现疫情，必要时须对样品进行消毒后再进行采集分析。根据疾控部门编制的《新型冠状病毒感染的肺炎实验室检测技术指南(第二版)》，未经培养的感染性材料在采用可靠的方法灭活前进行的病毒抗原检测、血清学检测、核酸检测、生化分析等操作，应在生物安全二级实验室操作[12]。综上所述，生物安全防护水平二级可满足生态环境监测工作需要。

结合生态环境监测工作实际，将病原微生物安全风险分为低风险和高风险。其中，未受病原微生物感染的地表水、地下水、海水、土壤、沉积物、固体废物、空气和废气样品，监测全过程为低风险；对有生活污水或医疗废水混入的地表水、地下水、海水，采样前应充分评估，根据污染源的情况进行判断，确定没有受到病原微生物感染的样品，监测全过程为低风险；受(或可能受)二类、三类病原微生物感染消毒后的医疗废水、生活污水、工业废水、固体废物样品，其采集、运输、交接和废弃物处置过程为低风险；受(或可能受)二类、三类病原微生物感染的样品未经消毒，其监测全过程为高风险；受一类病原微生物感染的样品即使已消毒，监测全过程也为高风险。检测受感染的地表水、地下水、海水、土壤、沉积物、医疗废水、生活污水、工业废水、空气和废气样品，采样前要充分评估，对于存在风险的样品要消毒灭活，重新确定监测项目，并进行详细说明，特别是受消毒影响的项目可不作为监测指标(如化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮等)，样品消毒后方可在理化实验室分析。所以受(或可能受)二类、三类病原微生物感染消毒后的样品，理化指标实验室分析过程为低风险；生物指标的实验室检测需要培养样品(包括受病原微生物感染样品的培养)，所以微生物指标的实验室分析过程为高风险。

在没有疫情时，生态环境监测工作中感染《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)中的病原微生物可能性较低；发生疫情时，生态环境监测部门须根据政府公告对照《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)进行生物安全风险评估，确定生物安全防护水平。生态环境监测病原微生物安全风险等级如表1所示。

表1 生态环境监测病原微生物安全风险等级Table 1 Safety risk grade of pathogenic microorganismsin ecological environment monitoring

2 个体防护措施

2.1 监测要求

为降低生态环境监测人员高致病性病原微生物的暴露风险，应对医疗机构和污水处理厂采取在线监测为主的监测方式。对确需采样的环境介质，先判断病原微生物安全风险等级，原则上不监测高风险等级的环境介质，如须监测则尽量选择现场监测，必要时与卫生健康、城镇排水等部门配合共同开展现场监测[13]。污水处理厂出水的消毒依据《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》(HJ 576—2010)、《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)、《城市污水再生利用 城市杂用水水质》(GB/T 18920—2020)进行，确认出水消毒效果合格后方可监测。对于用含氯消毒剂消毒的污水，应用余氯试纸或余氯测定仪进行检测，确认接触池出口总余氯大于1.0 mg/L，或管网末端总余氯大于等于0.2 mg/L；对于采用紫外线消毒的污水，确认照射剂量为15～22 mJ/cm2，照射接触时间满足设计要求；对于采用臭氧消毒的污水，确认臭氧用量或出水中剩余臭氧浓度符合设计要求。上述数据可作为污水处理厂消毒效果合格的依据[14-16]。高风险环境介质确需监测时，按照高风险等级做好全过程防护，同时按《医院污水处理工程技术规范》(HJ 2029—2013)规定加氯消毒后，按相关生态环境监测标准进行分析。

2.2 设备及装备要求

根据生态环境监测工作需要，生物安全相关设备主要包括个人防护装备、消毒和急救材料、采样和运输设备、现场监测设备及材料、实验室微生物检验设备[17-21]等。

生物安全相关设备及装备材料要求见表2。

表2 生物安全相关设备及装备材料要求Table 2 Requirements for biosafety related equipment and equipment materials

2.3 人员要求

生态环境监测人员必须是受过专业培训的技术人员，根据不同部门、类型、岗位特点，其在独立开展工作前应参与岗前培训、在岗培训、转岗培训和专项培训，考核合格后，开始相关工作。人员培训内容应包括(不限于)安全知识及技能、设施设备(包括个体防护装备)的安全使用、应急措施与现场救治等[22]。

2.4 采样过程防护措施

采样过程参考《环保相关从业人员新型冠状病毒感染的肺炎暴露风险防范手册》、《新型冠状病毒感染的肺炎实验室检测技术指南(第二版)》、《实验室生物安全通用要求》(GB 19489—2008)、《病原微生物实验室生物安全通用准则》(WS 233—2017)和WHO《实验室生物安全手册》(第三版)等，按照低风险和高风险等级的不同要求，采用合适的防护措施。采样前准备充足的采样和现场监测仪器设备、个人防护用品，避免出现短缺、破损、失效等情况[13]。

2.4.1 低风险样品采集

采样时戴医用外科口罩、一次性乳胶手套(如接触液体可加戴防水手套)，穿工作用鞋(涉水需穿防水靴)等[1]。采样结束后，对接触过样品的监测仪器设备局部进行有效清洁，可采用干擦、刷或用清水清洗等方式[17]。

2.4.2 高风险样品采集

监测人员进入工作区域应穿防护服(隔离服)，采样时戴一次性工作帽、一次性乳胶手套(如接触液体可加戴防水手套)、一次性鞋套(涉水需穿防水靴)、封闭式护目镜、医用防护口罩或符合N95/KN95及以上标准的颗粒物防护口罩[1,17]。如上述物品出现脏污、变形、损坏、有异味时要及时更换[13]。

样品采集后马上密封。监测人员撤离污染区域途中严禁摘下口罩、手套、鞋套等防护装备[1]，避免在外长时间逗留。离开污染区域后，立即取下防护用品，使用75%酒精对个人防护用品和防护装备、监测设备、采样器具及样品瓶表面进行消毒[17]，之后将其放置在专用密封袋中。废弃物放入塑料袋内密封，尖锐物品放入塑料容器中密封[17]，喷洒75%酒精消毒后封装，投放至就近的医疗专用收集装置内[13]。

2.5 样品运输和交接过程防护措施

2.5.1 低风险样品运输与交接

运输低风险样品时，应防止样品瓶破损、倾倒等。样品交接时戴医用外科口罩、一次性乳胶手套。

2.5.2 高风险样品运输与交接

运输常规高风险样品时，应采用三层包装生物安全运输箱运输，使用有螺纹盖的样品瓶。搬运和运输过程中监测人员和驾驶员应穿防护服，佩戴医用外科口罩、一次性防水手套等，专人专车运送，不得使用公共交通工具运输。进入实验室交接时，交接人员应穿防护服，佩戴一次性乳胶手套、医用防护口罩或符合N95/KN95及以上标准的颗粒物防护口罩等[1]，交接双方距离应当保持1.5 m以上。

交接样品后，换下的服装放置在专用区，立即用75%酒精消毒手部，再用杀菌肥皂洗手，必要时洗澡。非一次性的防护用具需经消毒后保存。采样和现场监测的仪器设备在入库前应用合适的杀菌剂进行二次消毒后保存。

2.6 实验室分析和废弃物处置过程防护措施

实验室分析和废弃物处置过程应参考《病原微生物实验室生物安全通用准则》(WS 233—2017)、《实验室生物安全通用要求》(GB 19489—2008)、《环保相关从业人员新型冠状病毒感染的肺炎暴露风险防范手册》和WHO《实验室生物安全手册》(第三版)等，按照低风险和高风险等级的不同要求，采用合适的防护措施。

2.6.1 低风险样品分析和废弃物处置

分析低风险样品时，监测人员穿工作服，戴一次性乳胶手套(如接触液体可加戴防水手套)、医用外科口罩等[23]。分析理化指标时按生态环境监测行业规范要求进行防护，可戴防护眼罩和面罩等。微生物项目可在超净工作台或BSL-2级生物安全实验室中检测。

实验后，盛放低风险样品的器具和剩余样品按生态环境监测行业规范洗刷或处置。微生物项目涉及的培养物及器皿等，在高压蒸汽灭菌后按普通垃圾处置[23]。

2.6.2 高风险样品分析和废弃物处置

高风险样品在BSL-2级生物安全实验室中开展分析。监测人员穿防护服，戴一次性工作帽、一次性乳胶手套(如接触液体加戴一次性防水手套)、一次性鞋套(或穿专用鞋)、医用防护口罩或符合N95/KN95及以上标准的颗粒物防护口罩[1]，根据实际需要可选用其他防护用品。如没有条件在安全柜中开展检测，监测人员需佩戴全套面部个人防护装备，防止样品溅出导致感染。

实验后，盛放常规高风险样品的器具经高压灭菌后按规范洗刷或处置。微生物项目涉及的培养物及器皿以及剩余样品经高压蒸汽灭菌后按生态环境监测行业规范洗刷或处置[4]。废弃的外包装、防护用品放置在塑料袋中密封，消毒后按规定处置。

3 应急防护措施

3.1 样品喷溅

采集或分析高风险样品时，如样品喷溅至暴露部位，应立即离开风险区域，用75%酒精擦洗暴露部位，脱下防护装备，尽快洗澡，根据实际情况进行后续医疗处理。

3.2 样品洒溢

采集和运输高风险样品时，如样品洒溢，样品瓶未破碎的，用75%酒精进行外表消毒，样品箱用布或纸巾覆盖，喷洒含氯消毒剂，至少30 min后擦净；如样品瓶破碎，应穿戴好防护装备，用镊子将样品瓶碎片捡出，置于锐器盒或具保护性的容器中(密封塑料容器)，回到实验室后用含氯消毒剂消毒或者灭菌后弃置，用布或纸巾覆盖并吸收洒溢水样，并用酒精或消毒剂喷洒废弃物及周围区域，将废弃物装入塑料袋密封带回实验室灭菌后弃置。

分析高风险样品时，如盛放感染性物质的容器破碎，应立即覆盖破碎物品，喷洒消毒剂，待消毒一定时间后再进行清理。破碎的物体不宜用手直接清理，可用镊子夹起，污染区域均需消毒。清理破碎物使用的物品，应进行高压灭菌或用消毒液浸泡。废弃物应置于盛放污染性废弃物的容器内。如纸质材料被污染，应置于盛放污染性废弃物的容器内，保留纸质材料的照片或者扫描件。所有清理的过程均应戴手套，手套用后也需置于盛放污染性废弃物的容器内[23]。

3.3 受伤

采集或分析高风险样品时如受伤，应立即脱下防护服，清洗双手和受伤部位，使用适当的皮肤消毒剂(如75%酒精、碘伏等)对受伤部位进行清理消毒[17]，根据实际情况开展后续治疗。记录受伤原因和相关病原微生物，保留完整处理记录。

3.4 潜在感染性物质接触

采集或分析高风险样品时，如食入潜在感染性物质，应立即对食入者进行专业医疗急救，报告食入的物质和事件细节，保存医疗记录。

如发生潜在危害性气溶胶泄漏事故，立即报告，启动生物安全应急预案，撤离所有人员，接受医学咨询，张贴“禁止进入”标志，在一定时间内严禁所有人员进入，如果没有通风系统，应推迟进入时间，确定安全后穿戴防护装备，在生物安全专业机构的指导下清除污染[17]。

3.5 火灾和自然灾害

应准备好消防设备，定期进行消防安全检查和人员消防安全培训，熟悉存放潜在感染性物品的房间布局和位置，制定灾害应急预案。当发生火灾或自然灾害时，马上报告，疏散人员，远离存在潜在感染性物质的房间，在专业救援人员和生物安全专业机构指导下做好个人防护后方可进入该房间。感染性物质如继续适用，需放置在一次性袋子或者防泄漏密封箱内，如丢弃，需按照感染性物质处理要求进行处理。

3.6 实验室急救

实验室应常备急救装备，当发生高风险暴露时，及时报告，启动应急措施，在专业机构指导下开展急救工作，封闭实验室、终末消毒，做好人员隔离、救治、健康监护等。

4 结语

2019年新型冠状病毒肺炎疫情暴发后，生物安全问题被提到新的高度，职业安全问题成为关注的焦点。国务院、卫生健康委、生态环境部、地方各级政府以及相关机构发布了一系列指南和要求，对保障人民生命安全和健康发挥了重要作用。

根据生态环境监测要素和过程特点，将病原微生物安全风险分为低风险和高风险，在没有疫情时，二级生物安全防护水平可满足工作需要，发生疫情时，应根据政府公告对照《人间传染的病原微生物名录》(卫科教发〔2006〕15号)进行生物安全风险评估，确定生物安全防护水平。为降低生态环境监测人员高致病性病原微生物的暴露风险，应先判断安全风险等级，高风险等级的样品，原则上不监测或采用在线、现场监测等。生态环境监测人员应加强生物安全风险相关内容培训。对个人防护、消毒和急救、采样和运输、现场监测、实验室微生物检验等过程提出具体的防护要求。针对采样、样品运输和交接、实验室分析和废弃物处置过程，按照低风险和高风险等级的不同要求，分别提出防护措施，针对样品喷溅、洒溢，人员受伤、接触潜在感染性物质，火灾、自然灾害和实验室急救等应急情况，提出应急措施。采用以上措施可提高生态环境监测人员病原微生物安全防护指数，降低监测过程中可能发生人身伤害的风险，对于生态环境监测工作可持续发展具有重要参考价值。