病原微生物实验活动生物危害评估

上海市疾病预防控制中心 2012‐9

病原微生物危害评估的意义

病原微生物可直接或间接造成人、畜群体、植物等损害的生 物。种类繁多，病原微生物对人类感染几乎威胁到每一个 人，不少病原体可以导致严重的疾病，甚至致残、致死。 尤其是当由某种未知病原微生物引起疾病爆发或者流行初期 由于缺乏足够的认识和应对处理措施，会导致疾病的迅速流 行，严重威胁人民的生命健康和社会的稳定，给国家、人民 和社会带来巨大的经济损失。

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感染性的致病因子，无论是直接感染，还 是间接地散播到环境中去，对人类、动物 或植物都是一个现实的或潜在的危险。

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生物危害评估概论

病原微生物的危害评估是生物安全的核心工作 危害评估指风险评估（Risk assessment) 定义：是指对某种病原微生物以及对其操作程 序或实验活动的潜在危害进行评估，减少工作 人员暴露的危险和使环境污染降到最低限度。

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危害评估的主要参考依据

病原微生物实验室生物安全管理条例 （国务院，2004.11） 实验室 生物安全通用要求（GB19489-2008）

人间传染的病原微生物名录（卫生部，2006.1） 生物安全实验室建筑技术规范（GB50346-2011） WHO实验室生物安全手册 （第三版，2004） NIH微生物和生物医学实验室生物安全手册 病原微生物相关专业文献和书籍

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危害评估的时间安排

实验室设计建造前、实验室活动中、使用后的定期再评估

实验室建设前： 确定实验室的规模 设施、布局 选择生物安全级别 评估职业性疾病风险 管理规程和操作程序 需要有较高的专业 素养的技术人员参 与和合作

实验活动中的实时评估

选择正确的生物安全防护水平

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使用后的定期阶段性评估

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危害评估的主要对象

含有已知 感染性 病原体的物质

含有未知 感染性 病原体的物质

含有遗传 修饰微生物 的物质

可能含有（或没 有）未知感染性 病原体的物质

病原体的 动物研究

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危害评估的要素

微生物危害程度分类 微生物的一般生物学特性概述（微生物在环境中的稳定 性） 微生物的致病性和感染剂量 自然感染途径、宿主范围、易感人群 实验室操作所致的除消化道、呼吸道以外的其他感染途 径 暴露后的潜在结果 计划进行的实验操作 来自临床、动物、环境等的样品信息 所操作微生物的浓度和浓缩标本的容量 实验方法（重组DNA操作） 操作的危险性分析（样品处理、仪器使用、移液等） 对实验人员的要求 预防和治疗措施

（消毒措施）

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一、微生物危害等级分类

是病原微生物危害评估的主要依据之一，危害等级的 高低是根据病原微生物对个体和群体的感染后可能产 生的相对危害程度来划分的。

1.病原微生物实验室 生物安全管理条例 病原微生物危害等级分四类

2.人间传染的病原微生物名录 3.实验室生物安全通用要求 涉及到病原微生物危害 程度分类的主要标准

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4.WHO实验室生物安全手册

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国内外病原微生物危害程度分类比较

我国对具体病原微生物的分类详见卫生部颁布的 《人间传染的病原微生物名录》 该名录对病原微生物的危害分类标准进行危害程度 分类，病原微生物致病性从高到低分为第一类到第 四类 规定了其不同实验操作的防护水平 规定了运输的包装要求

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二、病原微生物在环境中的稳定性

病原微生物的稳定性是指其抵抗外界环境的存 活能力。 病原微生物为了维持其种系的生存，可借其自 身的结构特点以应对外界不利的环境，不同的 微生物其稳定性不同。 对病原微生物的稳定性评估除考虑其在自然界 中的稳定性外，还应考虑其对物理因素与化学 消毒剂的敏感性，对药物的耐药性

外环境 冷、热、干燥 耐酸碱、紫外线等 微生物的结构 对物理和化学 消毒剂的敏感性

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三、病原微生物的致病性和感染数量

凡能引起疾病的病原微生物都是致病生物，导致发病率高、 后果严重的病原微生物为高致病性病原微生物。不同病原微 生物的致病力强弱不同，即使同类病原微生物不同菌、毒株 也还可以有不同强度的致病力 高致病性病原微生物低感染剂量就可导致发病；同一微生物 感染数量越大，其暴露的潜在后果也越严重。同时微生物对 感染个体的致病性与被感染者的体质、免疫状态以及对该病 原微生物的易感性有关

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低剂量 高致病性 病原微生物 发病率高 后果严重

病原微生物

不同病原体

致病力 强弱差异

同类病原微生 物不同菌、毒株

致病性差异

高致病性病原微生物 低感染剂量 就可导致发病

同一微生物感染 数量越大， 其暴露的潜在后果 也越严重

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与被感染者的体质 免疫状态 对该病原微生物 易感性有关

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是否 发病

病原微生物 致病性

暴露后 感染后

病原微生物 剂量

症状 轻重

机体的抵抗力 免疫性

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四、传播途径

应当了解疾病是否在动物与动物，动物与人和人与人之间传播，其 传播方途径是否是呼吸道、消化道、血液或媒介传播

等 人与人之间传播的传染病容易在短时间内引起扩散流行，其传播方式 往往是通过气溶胶经呼吸道传播如SARS病毒引起的SARS流行，或通过 口腔经消化道传播如甲肝病毒引起的甲肝流行，因此对人人传播的疾 病尤其是呼吸道传播的疾病应当给予较高的病原危害等级确定 传播速度同时还受到病原微生物的种类、致病性、人群的流动、季节 等因素的影响 突发传染病的未知病原微生物传播途径可能不明确，而实验室感染大 多由空气传播的致病因子引起，所以最好先考虑空气传播的可能性 传播途径的了解对未知病原危害级别评估非常重要

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细菌病毒等

呼吸系统传播

粪口途径传播

经血传播

虫媒媒介传播

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病原微生物的宿主

当一种传染病自然发生时,其宿主无非是人或动物。未知 病原微生物感染时很难确定宿主。 应考虑疾病发生与某种动物是否有明显关联，是否是某种 自然疫源性疾病以及当地人群的生活习惯、居住环境、人 口密度等。同时应关注当地自然疫源性疾病或传染病的历 史资料。

人？

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动 物？

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从动物研究和实验室感染报告或临床报告中得 到的信息

在某些病原微生物或待检样品危害程度相关背景信息 量不足时，应尽可能从病人医学资料、流行病学资料 以及样品来源地收集有用的信息，同时可以利用动物 致病性、传染性和传播途径的研究数据获取对危害评 估有用的信息。 临床和专业实验室检测报告

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五、操作所致的非自然途径感染

因实验操作而造成非自然途径感染的机会是很多 例1：对感染性材料的清除污染和处理可能导致手污 染，微生物操作中释放的较大粒子和液滴（直径大于 5μm）会迅速沉降到工作台面和操作者的手上，由于 手被污染而导致感染性物质的食入或皮肤和眼睛的污染 例2：破损玻璃器皿的刺伤，使用注射器操作不当可能 扎伤而引起经血液感染 例3: 血清样本采集时可能喷溅和气溶胶可产生呼吸道 感染或误入眼睛而发生粘膜感染 例4: 进行动物实验时被动物咬伤、抓伤可导致感染。

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皮下注射针头 离心机 超速离心机 水浴 干燥器 高速搅拌器，组织 匀浆器 超声波破碎机、超 声波清洁器 培养物搅拌器，混 合器，搅拌器 冻干机（冷冻干燥 机）

意外接种 产生气溶胶或感染性物质溢出 产生气溶胶、溅出和管子破裂 管子破裂 微生物生长，叠氮化钠和一些金属形成爆炸复合物 爆裂、瓶子碎片和感染性物质飞出 飞沫、渗漏和容器破裂 产生气溶胶、听力受损、皮炎 产生

气溶胶、喷溅和溢出 产生气溶胶、直接接触污染

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六、暴露的潜在后果

暴露以后，临床症状的轻重取决于病原微生物的致病力和机体的 抵抗力 不同属、种、亚种、型的病原微生物，甚至不同株的病原微生 物，其致病性各异 同时还取决于所感染病原微生物的数量，当大量病原微生物侵袭 人体时，潜伏期一般较短，而病情则较为严重；反之，则潜伏期 较长而病情较轻，或不发病 不同个体被传染后，可产生各种不同的结局，最轻的不出现任何 症状、最重的发生严重型临床疾病而死亡

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七、拟进行的实验操作

应预先确定拟进行的实验项目，以及实验操作 中可能产生气溶胶的实验步骤，在处理病原微 生物的感染性材料时是否使用可能产生病原微 生物气溶胶的搅拌机、离心机、匀浆机、振荡 机、超声波粉碎仪和混合仪等设备

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可产生各种严重程度微生物 气溶胶的实验室操作

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涉及动物的病原微生物实验

动物实验室涉及病原微生物，需要考虑的因素包括： 正常传播途径，使用的容量和浓度，接种途径，能否 和以何种途径被排出。关于动物实验室中使用的动 物，需要考虑的因素包括：动物的自然特性，亦即动 物的攻击性和抓咬倾向性，自然存在的体内外寄生 虫，易感的动物疾病，播散过敏原的可能性等。对使 用野外捕捉的野生动物应考虑潜伏感染的可能性。

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可能会扩大的宿主范围和重组DNA操作

所有基因技术重组DNA技术涉及到组合不同来源的遗传信 息，从而创造自然界以前可能从未存在过的遗传修饰生物 体（GMOs） 。如果这些生物体可能具有不可预测的不良 性状，一旦从实验室逸出将带来生物学危害。涉及到构建 或使用GMOs的实验应首先进行生物安全评估。与该生物 体有关的病原特性和所有潜在危害可能都是新型的，没有 确定的。供体生物的特性、将要转移的DNA序列的性质、 受体生物的特性以及环境特性等都需要进行评估

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八、对实验人员的要求

熟悉微生物危害程度分类等 熟悉所操作的病原微生物学特性 熟悉和掌握相关操作技能（包括仪器设备） 掌握个人防护要求等生物安全知识 掌握意外或事故的处理 健康监护（预防接种）

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九、能否进行有效的预防或治疗

应收集拟操作的病原微生物的相关治疗与预防措施资料 确定是否有有效的抗生素、抗病毒药物、化学药物和抗血清 等治疗药物和其他与该疾病有效的治疗措施 是否有针对

该传染病的疫苗 同时应考虑该疾病是否有典型的体征和可靠的诊断试剂，以 用于疾病监测，在查出可能感染时能及时进行有效的隔离与 预防 还应考虑 “当地”是否有条件进行上述有效的预防或治疗。

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危害评估的主要原则

在进行已知病原危害评估时，原则上一般从四个方 面考虑进行： 危险因子的鉴定 暴露因素评估 剂量反应评估 危害程度鉴定结论

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未知病原微生物危害评估

未知病原微生物的危害级别评估也是根据危害评估原则和程序，在

评估中获得的上述临床和流行病学资料等，参照我国《实验室生物安 全通用要求》（GB19489-2008）、《病原微生物实验室生物安全管理 条例》、我国《人类传播的病原微生物分类目录》和WHO《实验室生物 安全手册》（第三版，2004）等，将未知病原微生物归为相应的类别。 这种划分应当随着获得资料的增加随时进行调整。

在信息不全的情况下，建议采取保守的方法，至少采取 BSL-2及以上防护水平

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得出评估结论的主要步骤

针对实验环节，明确危害来源和危害因素 固有风险的评估（不采用有效控制措施产生危害的可能性 和严重程度） 残余风险评估（采用控制措施后仍存在的风险因素：很好/ 合理/不足） 残余风险的确定（同时分析固有风险和现有风险控制措施： 高度/中度/低度）

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病原微生物危害评估结论

1.病原微生物危害分类评估 2.病原微生物操作的实验室防护水平和措施 已知和未知病原微生物操作的实验室防护水平和措施 一般原则 实验室检测(SOP) 分离培养(开展与否） 对操作人群特定的要求 样品和废弃物的处置 3.消毒、感染控制与医疗监测方案 所有涉及未知病原微生物操作的工作人员必须具 有较高的专业知识背景、丰富的生物安全实验室工作经 验、较强的工作能力、较强的个人心理素质以及较好的 健康状态和免疫状况。

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病原微生物生物危害评估的报告

病原微生物的资料（危害程度分类、生物安全实验室级别要求） 微生物背景资料（一般生物学特性、在环境中的稳定性、致病 性和感染剂量 、传播途径及暴露后果、宿主范围、预防诊断和 治疗） 实验活动（检测方法/使用仪器）及其危险性分析与预防措施 工作人员素质要求（技术和健康） 评估结果和结论

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病原微生物危害分类及其对应的 实验室防护水平

病原微生物的危害分类是确定实验室生物安全水平的重 要参考指标之一 但病原微生物危害分类与实验室生

物安全水平的关系是相对 应而非“等同”的。 在确定所从事特定工作的生物安全水平时，应根据危害评估 结果来进行专业判断，而不应单纯根据所使用病原微生物所 属的某一危害程度分类来机械地确定所需的实验室生物 全水平

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安

病原微生物危害评估的用途

确定生物安全防护水平。根据评估的结果，确保实验室 的空间、设施与设备能满足所从事工作的需要 依据病原微生物危害评估结果制定微生物操作、仪器设 备使用的操作程序与管理规程；微生物保藏、运输灭活、 销毁程序；潜在危害分析与意外事故处理程序人员培训、 个人防护及健康保障与监督程序 生物危害评估中包含大量相关微生物以及引起相关疾病 的背景信息，是所有工作人员学习的参考资料 评价病原微生物实验室生物安全状况的依据

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病原微生物实验活动危害的再评估

危害评估是一种 动态发展的工作

尤其是对开展 未知病原微生物或 新的病原微生物 的实验活动， 或发生了实验室事故

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实验室意外事故

实验室 感染事故 实验 活动事故

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自然灾害 其他人为因素

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意外事故定义‐实验活动事故

实验人员的损伤（意外注射、割伤和擦伤） 容器破碎及感染性物质的溢出 意外吸入有潜在危险的材料 有潜在危险的气溶胶的释放(在生物安全柜内除外) 离心机内装有潜在感染性物质的离心管（密封和发生破裂) 有毒有害化学品发生溢出或漏洒 因仪器设备或各种管线年久失修、老化损坏酿 发的设备设施事故

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意外事故定义‐实验室感染事故

实验室操作人员出现与实验室病原微生物相关的临 床症状、体征或者疾病 实验室操作人员出现的临床症状、体征或者疾病尚 不能排除实验室感染 实验操作不当或者其他原因造成非实验室人员感染 或突发公共卫生事件发生等实验室病原微生物泄漏

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意外事故定义‐自然灾害和其他人为因素

自然灾害（火灾、水灾、地震等） 人为对实验室设备、设施的破坏 因心理失常者的恶作剧而引发的侵害事故(如恶意 散播病毒,删除和修改实验数据资料等)； 因犯罪分子的行为而引发的设备设施或者菌(毒)种、 有毒有害化学物品被盗事故； 因敌对分子的阴谋而引发的破坏事故和失密事故

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常见的生物安全事故

菌毒种或传染性样品外溢在台面、地面和其他表面 皮肤刺伤 离心管发生破裂 运输过程中的事故（包装损坏、菌毒种遗失

等）

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相关概念和定义

预警：引导人类行为为防止对环境和公众健康产生威胁的 一种方法，是在情况尚不完全明确的情况下，采取的促进 和调整预防行为和在健康威胁之前采取的措施。（预警监 测） 预案：是事件发生前制定的应对方案 应急：在发生突发事件时，能够在短时间内配备人力、物 质和能源，迅速采取措，把损失减少到最低限度的措施或 体系

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实验室意外事故应急预案‐管理原则

明确实验室生物安全差错、事故定义 （一般/重大差错；一般/严重/重大差错） 事故危害评估:明确致病性病原微生物等级鉴定及明确处于 危险的个体/人群和高危险区域的地点，如实验室、储藏室 和动物房 事故责任：明确责任人员及其责任，如实验室生物安全管 理部门、实验室负责人、生物安全员、地方卫生部门、临 床医生、微生物学家、兽医学家、流行病学家以及消防等 部门

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实验室意外事故应急预案‐应对原则

明确实验室生物安全差错/事故处理原则（条例扩展） 1.立即封闭被病原微生物污染的实验室或者可能造成 病 2.原微生物扩散的场所 3.开展流行病学调查和进行事故生物安全评估 4.对病人进行隔离治疗，对相关人员进行医学检查，对密切接触者进 行医学观察 5.进行现场消毒

明确实验室生物安全事故（差错）报告原则（条例扩展）

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实验室意外事故应急预案‐应急准备

应急操作规范

应急物资储备

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实验室意外事故应急预案‐应急程序

在设施内应在显著位置张贴电话号码及地址 列出免疫血清、疫苗、药品、特殊仪器和物资的来源 列出应急装备的供应，如防护服、消毒剂、化学和生物学 的溢出处理盒、清除污染的器材物品 明确能接受暴露或感染人员进行治疗和隔离的单位及暴露 或感染人员的转移路线 实验室不同意外事故等级处理和清除污染程序

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实验室意外事故应急预案‐应急程序

实验室不同意外事故等级处理和清除污染程序 人员和动物从现场的紧急撤离 人员暴露和受伤的紧急医疗处理 暴露人员的医疗监护和临床处理 防备自然灾害，如火灾、洪水、地震和爆炸 事故危害评估和调查程序 事故报告和记录程序

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实验室意外事故应急预案－事故报告和登记

事故等级的划分（差错、事故） 事故差错的报告原则（报告、处理、评估 1.危险程度 评估 2.处理效果评估） 实验室事故差错的记录和登记

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生物安

全应急预案

差错/事故定义 紧急处理方案（意外暴露的处理和清除、人员的紧急 撤离、医疗处理和监护、流行病学调查） 安全事故的报告和登记 安全事故的检测 对危害因子职业暴露后的预防和治疗

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生物安全实验室应急演练

刺伤、切割伤或擦伤 （潜在）感染性物质的食入或吸入 （潜在）感染性气溶胶的释放 容器破损及（潜在）感染性物质溢出 未装可封闭离心桶的离心机内盛有（潜在）感染性物 质的离心管发生破损 在可封闭的离心桶（安全杯）内离心管发生破损 火灾和自然灾害

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