生物气溶胶

摘 要

气溶胶科学作为一门新兴的科学发展迅速，而生物气溶胶作为气溶胶的一种，广泛应用于环境、医学、军事和恐怖与反恐中。本文重点介绍了生物气溶胶——生物战剂在国际反恐中的应用。生物气溶胶致病性大，传染性强、污染面积大、成本低，尤其是使用生物气溶胶造成心理恐慌，特别适用于恐怖组织。对于反恐来说，生物了解气溶胶的释放和检测就显得极为重要。

关键词：气溶胶、生物恐怖、气溶胶检测

Abstract

Aerosol science is a new science whose development is rapid, and biological aerosol as a kind of aerosol are widely used in environment, medicine, military and terrorist and terror. This paper introduces the biological aerosols in the international law of application. Biological aerosol are pathogenic big, strong, large area pollution infectious, low cost, especially to use biological aerosols can cause psychological panic, which is particularly applicable to terrorist organizations. For anti-terrorism, biological aerosols detection appears extremely important, sampling, concentration measurement.

Key Words: Aerosol, Biological terrorism, Aerosol testing

一、 生物气溶胶的概念

气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点，其大小为10-3cm～10-7cm，分散介质为气体。根据分散相的成分可以分为天然气溶胶、生物气溶胶、工业化气溶胶和食用气溶胶。天然气溶胶，云、雾、霭、烟、海盐等。生物气溶胶，微粒中含有微生物或生物大分子等生物物质的称为生物气溶胶（bioaerosol），其中含有微生物的称为微生物气溶胶。工业化气溶胶，有杀虫剂、消毒剂和卫生消毒剂、洗涤剂和清洁剂、蜡、油漆和发胶。 食用气溶胶， 搅拌过的奶油。

生物气溶胶所含的成分相当复杂，有的气溶胶甚至含有几十种元素，主要有微生物，如酵母菌、细菌、病毒等。气溶胶粒子可以通过呼吸道，侵入人体，对人体健康造成危害。气溶胶影响人体健康最甚者，应属呼吸方面，而粒径大小不同，对呼吸系统的沉积行为也不同，如可呼吸性与不可呼吸性粒径的分界在5 u m左右；但生物气溶胶因为具有生物性，一旦与人体组织或器官接触，便或多或少会对人体健康造成影响，所以，不同粒径大小的生物气溶胶均对人体健康构成威胁[1]。

二、生物气溶胶（生物战剂）的分类

按生物战剂的性质分类，可分为（1）细菌，包括：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、霍乱弧菌、马鼻疽杆菌、野兔热杆菌、布鲁氏杆菌、军团杆菌等。（2）病毒，包括:：黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、天花病毒、森林脑炎病毒、登革热病毒、拉沙热病毒、裂谷热病毒等。（3）立克次体，如斑疹伤寒立克次体和Q热立克次体等。（4）衣原体，如鸟疫(鹦鹉热)衣原体等。（5）毒素：如肉毒杆菌毒素、葡萄球菌肠毒素等。（6）真菌：如球孢子菌、组织胞浆菌等#。其中最危险的产品有：(a)炭疽杆(BacillusAntbracis)或炭疽(anthrax)，尺寸范围1—10“m，具有可吸入性、耐药性及致命性；(b)天花病毒(small-pox virus)，致命性弱于炭疽但极易传染。(c)肉毒杆菌毒素,来源于一种专性厌氧、革兰氏阳性、可生成孢子的土壤细菌肉毒梭状芽孢杆菌。肉毒是迄今所知毒性最强的毒素。（d）葡萄球菌内毒素B，对过摄食和吸入而传播，但这种气溶胶制剂除非大量摄食或吸入，罕有致使效果。（e）产气英膜梭菌毒素，作为战争和恐怖行动的武器之一，也可能以气溶胶的形式被有效地大量扩散。从理论上讲，大剂量的毒素可迅速使军队和居民致残，致死率不明。（f）蓖麻毒蛋白，从蓖麻子中提取的细胞毒性蛋白，可污染

食物和水源，也可以以气溶胶形式被吸入，恐怖袭击时需要有大量的蓖麻毒蛋白，才能达到扩散毒害的目的[2, 3]。

三、生物气溶胶（生物战剂）的特点

生物气溶胶的特点：（1）致病性强，传染性大，生物战剂多数为烈性传染性致病微生物，少量即可使人患病。传染性大，在缺乏防护、人员密集、平时卫生条件差的地区，极易传播、蔓延，引起传染病流行。（2）污染面积大，危害时间长，直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区,杀伤范围可达数百至数千平方公里。在适当条件下， 有些生物战剂存活时间长，不易被侦察发现。例如炭疽芽胞具有很强的生命力，可数十年不死，即使已经死亡多年的朽尸，也可成为传染源。其芽胞可以在土壤中存400年之久，极难根除。（3）成本低，有人将生物武器形容为廉价的原子弹。据有关资料显示，以1969年联合国化学生物战专家组统计的数据，当时每平方公里导致50%死亡率的成本，传统武器为2 000美元，核武器为800美元，化学武器600美元，而生物武器仅为1美元。（4）生物武器的局限性，易受气象、地形等多种因素的影响，烈日、雨雪、大风均能影响生物武器作用的发挥。生物武器使用时难以控制，使用不当可危及使用者本身。生物战剂进入人体到发病均有一段潜伏期，短则几小时，长则一周以上，在此期间采取措施，可减轻其危害[4]。

四、生物气溶胶的危害

由于空气成为最佳媒介，使得生物气溶胶的机动性很大，对其引发的病症也难以捉摸。以类鼻疽(假单胞菌引起的人类与动物的共患病，临床表现多样化，大多伴有多处化脓性病灶)为例，就并非单纯的区域性问题，已超过30个国家发现此种疾病。另外，目前令人闻之色变的埃博拉病毒属于呼吸道飞沫传染，也属于生物气溶胶。据美国的调查发现，室内生物气溶胶是造成过敏性鼻炎及哮喘的主凶，人口中大约3％一5％有此症状。而对大多数澳洲人来说，生物气溶胶导致的哮喘是影响健康的主要问题，近年来其患病率及死亡率较过去十年高出很多，且明显分布在大都会及其近郊。另外，气溶胶还会引发过敏性鼻炎，导致混合性鼻塞、鼻痒、流鼻水及分泌物过多。若长期鼻塞，对眼睛有刺激感，则可能已受细菌感染至上呼吸道了。支气管哮喘其症状为周期性、反复性的支气管收缩及分泌物过多，造成不同程度的呼吸急促或咳嗽，并且容易被细菌二次感染，衍

生为支气管炎。还有一种是过敏性肺炎，肺泡被引起炎症的细胞占据或破坏，若病情持续，将导致肺痨，并使得呼吸功能失调。而星期一症候群其症状也相当复杂，常发生于一天或数天的不上班后，再重新回到工作环境的时候。若工作环境的人数大于三人，症状有可能会互相传染，包括气喘、咳嗽、发烧、肌肉酸痛。这种类似流行性感冒的症状会维持数小时，通常隔天仍会重复这一症状，其将随着暴露天数的增加而逐渐缓和，长期会导致慢性支气管炎及肺痨[5]。

经历过恐怖事情后，有些人对恐怖和无望产生情感反应，对恐怖事件在肉体上和心理上的反应程度取决于是否会发展成恐怖性神经症或恐惧症。这种病人反应将持续并可致残。恐惧症可以在恐怖事件后立即出现，也可在数周或数月后出现。青少年心身尚处于发育时期，心理脆弱，更易造成损害。

常见心理障碍有：抑郁发作，焦虑障碍，谵妄与躁狂状态，器质性精神障碍，精神活性物质致精神障碍，过度换气综合征，自杀行为。抑郁发作包括抑郁、抑郁一狂躁等一组精神障碍。可以出现广泛心境紊乱、精神运动功能失调；自主神经功能紊乱的症状，抑郁和情绪高涨是心境障碍情感内容，常有反复发作。发作的表现有兴趣丧失、无愉快感，精力减退或疲乏感，精神运动性迟滞或激越，自我评价过低、自责，或有内疚感，联想困难或自觉思考能力下降，反复出现自杀意念或有自杀、自残行为。睡眠障碍，如失眠、早醒，或睡眠过多，食欲降低或体重明显减轻[6,7]。

五、生物气溶胶的应用

20世纪60年代以后，苏联等国先后发展出气溶胶的投送方式。生物武器的投送才达到了化学武器的投送水平。80年代后，尽管生物武器的投送手段并没有发生突破，但伊拉克对投送平台做了大规模的探索——利用导弹、火箭、炮弹、无人机等运载工具进行撒播，但没有投入实际应用。近来生物气溶胶越来越多的地用于生物恐怖，用飞机、军舰、炮弹播撒微生物气溶胶的方式进行生物战，使用致病性微生物或毒素等作为恐怖袭击武器，通过一定的途径散布致病性细菌、病毒，造成烈性传染病的暴发、流行，导致人群失能和死亡，引发社会动荡。

六、生物气溶胶的释放

用于生物恐怖主义的病原菌的感染途径主要有3种。细菌可以附着在食物上进入肠遭，形成肠性感染；细菌飘浮在空气中，吸入肺部形成吸入性感染；手或

身体外部接触到细菌后形成接触渗透性感染。皮肤性感染的死亡率只有30％，而吸入性的死亡率非常高。

所以说，生物气溶胶的释放也就是气溶胶的释放，包括化学手榴弹、枪榴弹 、化学喷枪发展到利用飞机、直升机、战车投放或布洒此类战剂，或是利用轻型火箭筒、小型火箭 、迫击炮、火炮等武器来递送和施放此类毒剂弹药。

1.喷撒型，喷撒型是借助外力将毒液和气体喷撒出去的一种武器，由于喷撒剂的不同，喷撒器可分为液体喷撒器和气体喷撒器。

液体喷撒式武器的作用原理是，借用一种外来压力将溶解于溶液的试剂喷撒出去，使它形成毒剂气溶胶，较早出出的喷撒式武器有德国的TRGG刺激剂喷射器，该喷射器是由压力刺激剂瓶、携行架和喷射枪3大部分组成。许多国家还研制了各种各样的袖珍式喷射哭器，形状五花八门，有的像香水瓶，有的像钢笔。

气体式喷撒器是把氟利昂、氮气、二氧化碳和二氧化碳等气体混合在一起，用压力喷入大气中形成气溶胶毒云，这种武器造价昂贵，现在很少采用。

2.投掷型，投掷型武器是种手投式武器，常见的是控暴手榴弹和投掷瓶两类。控暴手榴弹是当今世界上使用最普遍的一种控暴武器，它又可以分为燃烧型、爆炸型和非燃非爆型三类。燃烧型手榴弹是采用燃烧方式将刺激剂分散到空气中去的一种武器，最早的燃烧型手榴弹是美国的M7催泪手榴弹，它的结构与普通手榴弹的基本相同，是由引信、弹体和主装药三大部分组成。爆炸型控暴手榴弹是采用爆炸方式将刺激剂分散到空气中的一种武器。爆炸型控暴手榴弹与燃烧型的不同之处是主装药是炸药与刺激剂的混合物。巴西图潘化学公司研制和生产的GL—303CN或CS催泪弹是一种典型的爆炸型武器。为了适用于一些易燃物质的地方及密封场所，许多国家还研制了一些非爆非燃型控暴手榴弹。

发射型，发射型警用刺激性控暴武器主要有刺激性枪弹和刺激性榴弹两类。

七、生物气溶胶的采样和检测

生物气溶胶采样不仅要考虑采集效率，更要考虑采样过程对微生物的损伤、采样介质对微生物存活的影响、样品是否易于保存等因素。根据采样器的工作原理，结合采样介质等因素做为分类标准。当前生物气溶腔采样器大致分为7个大类，每一大类中又可分为若干种。主要有①液体式采样器(冲击式采样器、喷雾式采样器)、②固体式采样器(筛孔式撞击采样器、狭缝式撞击采样器)、③过滤式采样器(不溶性滤材、可溶性滤材)、④沉降式采样器(自然沉降式采样器、热沉降

式采样器和静电沉降式采样器)、⑤离心式采样器、⑥光散射采样器、⑦大容量采样器。

外军生物战剂侦察系统的研制和装备都较早，美军在这方面一直处于国际领先地位，不仅技术领先，而且部队装备也是较为系统的．美军目前拥有三种生物战剂侦察系统：核化生狐式侦察车、生物综合检测系统和联合生物点检测系统。M93AI狐式侦察车是以装甲车为载体的一种高速度、高度机动的核化生侦察系统，它可以在全站场范围内机动侦察，并通过全球定位系统和数字通讯系统与指挥部联系，报告战场核化生的污染情况．这种侦察车主要装备有核化检测和报警设备、生物采样设备、气象监测系统、位置导航系统和数字通讯系统，整个侦察车的操作由3个人完成。

JSLNBCS是一种综合性的NBC侦察车，其主要功能是核化气溶胶的侦察．对生物战剂气溶胶有一定的侦察能力，但不尽如人意。

生物综合检测系统(BIDS)是由美国陆军部研制的一种机动生物战剂侦察、检测和鉴定系统，总体来说，BIDS是由五个部分组成：(1)车辆；(2)掩体；(3)辅助设备；(4)能源；(5)生物检测设备(紫外荧光生物粒子计数器、生物采样器、流式细胞仪和阙值工作站等)。

我们通过联合攻关，研制出了配套的激光粒子分析仪、大流量空气微生物采样器、气溶胶粒子分离浓缩器、免疫金标检测试剂盒、系统控制软件等关键技术和装备。

在研制出的设备和软件的基础上，根据生物防护只标的不同和实际需要，进一步研制开发出机动性能好的生物侦察车，固定式生物气溶胶实时侦察报警系统。生物气溶胶监测技术和装备的研制，突破了网外在牛物粒予监测技术和设备队我}l；4的封锁，填补了我国在生物气溶胶监测技术和装备方面的空白[8]。

近年来，我国国家和军队高度重视生物防御工作，全面加强了规划预案、应急机制、科学研究、专业力量建设等工作，应急管理和处置体系进一步完善，预案编制工作明显加强，专业技术装备与物资储备初具规模，应急科学研究取得重要进展，国家和军队应对生物恐怖等突发事件的综合能力明显增强，但与生物威胁的严峻形势相比，还存在一些薄弱环节，与发达国家的部署相比，还存在明显的差距，需要重点加强建设的有以下几个方面。建立生物危害预警机制和评估系统、建立生物危害预警机制和评估系统、建立特需药品、装备的储备和动用机制、加强反生物恐怖特种专业力量建设、加强生物防御相关技术与装备研发、加强日

常安全防范与培训演练[9]。

References:

[1]. 浅谈常见生物恐怖因子类型及释放方式.

[2]. 蒋铭敏与武士华, 现代生物战剂的主要种类和几种重要战剂的危害. 人民军医, 2002(11): 第627-629页.

[3]. Settles, G.S.与王柏懿, 流体力学与国土安全. 力学进展, 2007(4): 第614-627页.

[4]. 魏晓青与王玉民, 生物恐怖的现实威胁与医学对策. 军事医学科学院院刊, 2008(3): 第281-283页.

[5]. 虹雨, 生物气溶胶:室内看不见的污染. 环境, 2003(7): 第30页.

[6]. 生物恐怖心理障碍与处理.

[7]．A ustralia FE．Engineered mouse virus spurs bioweapon fears．Science，2001，291(5504)：585．

[8]. 孙振海, 生物气溶胶采集技术简介, in 第九届全国气溶胶会议暨第三届海峡两岸气溶胶技术研讨会2007: 中国广东广州. 第 359页.

[9]. 生物气溶胶侦察技术和装备的研制与定型.