文 摘 生物洁净室的目的是控制细菌污染。通过对细茵特性、来源及污染途径的分析，确立了全方位、全过程控制的基本思想，即污染源控制、污染传播过程控制和交叉污染控制。通过分析微粒的运动特性，提出了空气途径污染的主要手段是气流流动控制和表面污染控制，最后分析了交叉污染的形成原因及其防治措施。

关键词 生物洁净室污染控制 细菌 生物微粒 流动污染 表面污染 气流流型 交叉污染


1 引言

    生物洁净室已经广泛应用于医疗、制药、食品、实验动物以及微生物安全等部门。
    生物洁净室与工业洁净室的功能虽然相同，都是控制尘粒污染，但是目的不同，生物洁净室是以控制尘粒污染作为保障条件，最终达到控制微生物污染的目的。
    “全方位、全过程控制”是生物洁净室污染控制的基本思想。如何理解和贯彻这一思想，对于生物洁净室的概念设计、施工和运行都有重要指导意义。本文将以生物洁净室的典型应用——洁净手术室为背景，结合这一基本思想，针对生物洁净室的污染控制作简要分析和讨论。

2 生物洁净室的微生物污染
    生物洁净室的微生物污染主要是指细菌污染。

2．1细茵特性
    细菌作为一种微生物，广泛存在于自然界。细菌具有顽强的生命力，即使在不利情况下也能长期潜伏，当它对某一环境适应并能从中获得可以利用的营养源时就能进行繁殖，生物体感染就是致病菌大量繁殖的结果。

2．2 细菌来源
    对于有空调系统的生物洁净室，细菌主要来自三个方面：人体、大气和空调系统。

2．2．1 当人们咳嗽、打喷嚏或说话时，会从口腔和鼻孔喷出大量液态尘粒，一次咳嗽或喷嚏可以产生十万个以上液态尘粒，其中包含细菌。正常生理作用或某种病理作用，人体表皮细胞鳞屑总是不断脱落下来，每分钟大约7000—10000个左右，其中10％带有皮上细菌。由于人体距离洁净保护区最近，甚至就在区内活动，所以大气是最主要的细菌来源。

2．2．2 大气是细菌的巨大储存体，空气本身虽然不能为细菌提供营养源，但是由于空气中悬浮着大量尘粒，这就为细菌提供了载体和生存条
件，每升空气中含有尘粒和细菌数量约为一百万个(≥0．5微米)，所以大气是细菌的另一个主要来源。

2．2．3 空调系统如果处理不好，将会成为第三个主要细菌来源。按照微生物学理论，尘粒和水分可以为细菌提供必要的生存条件，因此，凡是有尘粒和水分(或高湿度)的地方就会有细菌定植和繁殖。
    空调系统中有不少地方既容易积聚尘粒，又容易凝结水分或形成高湿度区，例如空调机组的表面冷却器、凝水盘、水封和加湿器等，是最容易滋生细菌的地方。此外，空调系统中的空气过滤器、消声器、静压箱等也都是容易积聚尘粒的地方，如果这些地方的空气相对湿度过高，则为霉菌的生长繁殖创造条件。

2．3 细茵污染途径
    生物洁净室中细菌污染途径主要有三条：人体自身污染、接触污染和空气途径污染。

2．3．1 人体自身污染属于医学范畴，超出了本文讨论范围。

2．3．2 接触污染：是由于和非完全无菌的用具、器械或人的接触而造成的污染。

2．3．3 空气途径污染：是借助空气流动将尘粒和细菌带到被污染的地方。与接触污染相比，由于空气流动性大，污染范围大，污染过程比较复杂，所以空气途径污染是本文分析和讨论的重点。

3 基本控制思想

    通过对细菌特性，来源以及污染途径的分析，我们不难得出，对于细菌污染必须实行“全方位、全过程控制”的基本思想。
    从细菌来源看，有来自室内的，也有来自室外的；有原来生存的，也有新滋生的，所以，控制细菌必须是全方位的。
    细菌是单细胞生物，需要的营养源非常之少，所以细菌的生命力极强，条件不利时它就潜伏，一旦条件合适就进行繁殖。因此，为了达到既能控制细菌传播，又能控制细菌繁殖的目的，必须实行全过程控制。
    全过程控制应该包括三个层次：第一是污染源的控制，这是最根本也是最有效的措施；第二是传播过程控制；第三是交叉污染控制。

4 污染源控制

4．1 来自人体的污染源控制

    由于人总在不停活动，所以是一个非常不固定的污染源。按照工业通风原理，采用密闭罩是最好的控制措施。实践已经表明，对于人体脱落的细胞鳞屑和从口腔及鼻孔喷出的液态尘粒，采用洁净工作服和配戴口罩是最有效的措施。但是需要指出，洁净工作服的屏蔽效率不仅与它的材质有关，而且与它的密封性有关，由于考虑到使用方便和人体舒适性的要求，事实上很难做到完全屏蔽(包括全身吸气服在内)，所以，人体散发的尘粒和细菌，仅仅依靠洁净工作服是不可能做到完全控制的。

4．2 来自大气的污染源控制

    大气影响生物洁净室有两个渠道：一是通过空调新风，二是通过围护结构缝隙。因此，首先是控制新风洁净度，其次是保持洁净室的密封及室内正压，防止未经净化处理的大气渗入室内。实践表明，采取上述措施之后，来自大气的尘粒和细菌是可以得到理想的控制。

4．3 来自空调系统的污染源控制

    空调系统污染源不同于人体或大气污染源，它不是原来固有的，而是系统运行之后由于在一些地方，积聚尘粒和凝结水分，为细菌创造了生存条件，从而成为污染源。因此，控制空调系统污染源，最根本的措施就是控制尘粒积聚和水分凝洁。
    专用的净化空调机组，在保证功能要求的前提下，采取了一系列防尘和防水措施，所以能够比较好的解决尘粒积聚和水分凝结问题。至于空气相对湿度问题，则需要通过设计和运行共同解决。
    实践表明，通过对于源头控制，除了大污染源可以得到完全控制外，其他两个污染源都难以做到完全控制。

5 空气途径污染传播过程控制

    无论来自何种污染源的尘粒和细菌，在它们继续传播过程中，空气途径起着十分重要的作用。
    按照“气溶胶力学”和“现代空气微生物学”的理念，生物微粒(有细菌附着的尘粒)在气体中的运动规律与普通尘粒是相同的，一方面跟随气流运动，形成流动污染，同时作沉降运动，在各种表面上沉积形成表面污染。所以流动污染和表面污染是空气途径污染的两种形式。

5．1 控制流动污染

    尘粒和细菌一旦进入空气，就在气流力的作用下，几乎是完全跟随着气流一起运动。所以，控制流动污染，实际上就是控制气流流动。
生物洁净室对于气流控制提出两方面要求，第一是抑制尘粒和细菌的扩散，第二是及时有效的降低污染浓度。因此，控制气流流动有两层含
义，即控制气流流型和气流动量。

5．1．1 抑制扩散靠的是气流力，气流力是由动量而不是单纯由速度决定的。研究表明，在相同动量情况下，采用较低风速和较大送风量或送
风面积是一种比较合理的组合，因为微粒自身可能运动速度非常小，这样既能够抑制污染物扩散，又能有效降低室内污染物浓度。速度数值大小则由实验确定。

5．1．2 气流流型与气流出口状况、边界条件以及障碍物分布等因素有关，可以利用计算流体动力学(CFD)进行模拟计算。研究表明，单向流的
抑制作用强，通风置换效率最高，是比较理想的气流流型。局部单向流还具有技术经济两方面的意义，应用范围很广。

5．2 控制表面污染

    如前所述，气流中的尘粒和细菌，由于沉降运动而在各种表面(如人体、物体以及围护结构内表面等)上沉积，形成表面污染，从而为继续污染创造条件：如果尘粒在表面上沉积，而又遇到凝结水，那么就为细菌生长和繁殖创造条件；如果被污染的表面与洁净物体或人体相接触，则会造成接触污染；如果被污染的人或物体到处流动，则会造成交叉污染；如果发生二次扬尘，则又重新污染空气。所以，表面污染不仅是空气途径污染的一种表现形式，而且是各种污染型式的结合点，是生物洁净室污染控制的重要方面。

5．2．1 表面污染的影响因素

    表面污染是在满足下列两个条件时发生的：首先，尘粒和细菌作沉降运动并与表面接触：其次，尘粒和细菌继续停留在接触表面。研究表明：

(1)气流状况是影响尘粒和细菌沉降的主要因素，主要包括气流的污染情况、流动情况、边界层情况以及尘粒和细菌的粒径分布情况。

(2)表面状况是影响尘粒和细菌在表面上停留的主要因素。主要包括材料的吸附性能、导电性能、表面光滑程度和几何形状等。

5．2．2 控制措施

(1)最根本措施是降低气流中的污染物浓度。沉降量与尘粒和细菌浓度成正比，浓度愈高，沉降量愈大；

(2)清洁表面。一方面，对于沉积在表面上的污染物即时清除；另一方面，改进材料表面性能，例如采用能够杀菌的表面材料。国外文献把生物
洁净室解释为是对其结构和材料允许作灭菌处理的工业洁净室。可见，生物洁净室的材料比工业洁净室更重要。可以设想，如果材料本身就可以杀菌，那么生物洁净室的污染控制将会得到简化。

现在，人们都看好纳米光催化材料，如果解决好固定体系问题，那么它在生物洁净室方面的应用前景，同样是非常广阔的。

6 交叉污染控制

    我们所讨论的净化范围，除了洁净室是关键保护区之外，还包括准洁净区和非洁净区，所有这些区统称为净化控制区。
    净化控制区内，不仅存在着有不同洁净度的区域，而且存在着三种流动：即气流、人流和物流。因此，交叉污染成为净化控制区内的突出矛盾。合理的平面布置应该按照洁净程度，由高到低顺序布置(如洁净区一准洁净区一非洁净区)；同样，三种流动也应该是由高洁净区向低洁净区顺序流动，两者方向保持一致。但是，如果平面布置出现了交叉布置，那么气流、人流和物流将会出现迂回或倒流，于是在它们的迂回或倒流过程中，或被所经过的环境所污染，或者污染所经过的环境，造成交叉污染。如果情况相反，平面布置是合理有序的，但是气流、人流和物流出现了交叉流动，同样会产生交叉污染。此外，净化控制区内往往存在多个房间共用一个空调系统，那么不同洁净度的房间回风相互混合，也会造成交叉污染。

   
    造成交叉污染的因素比较复杂，控制起来不容易，需要采取综合措施。

(1)合理有序的平面布置

    平面布置是否合理，是控制交叉污染的前提条件。应该根据生产工艺和使用功能的要求进行严格分区，再按照“流程短捷、洁污分明”的原则，合理有序的布置平面。

(2)采取有效隔离措施

    例如，在洁净区与非洁净区之间设置缓冲间；不同洁净度的气流之间保持压差梯度；物流尽可能采用气力输送；人流是要通过制度和管理等。

7 结束语

    鉴于细菌无处不在又有极强的生命力，所以控制细菌污染必须实行“全方位、全过程控制”的基本思想。为了贯彻这一思想，需要多方面的相互配合，尤其需要工艺方面的配合。虽然空气途径在尘粒和细菌传播过程中起着非常重要作用，但毕竟是一种传播途径而不是全部，实际上细菌污染因素非常复杂，哪一个因素都不能出问题，所以，生物洁净室的污染控制，也需要全方位、全过程的配合。

洁净与空调技术2002-4

参考文献

1 付克思．气溶胶力学 顾震湖等译 北京：科学出版社。1960．
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