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卫生微生物学第六章生物战剂伤害的防护四川大学华西公共卫生学院张朝武学习目的•了解生物危害研究的历史与现状。•熟悉生物危害战剂的种类与特征、危害与防护、研究的意义与前景。•掌握生物战剂伤害防护相关术语。第一节生物战剂的历史与现状一、生物危害概述•Althoughmorethan150nationshavesignedthe1975BiologicalandToxinWeaponsConvention(BTWC),whichbansthedevelopment,production,stockpiling,acquisition,andretentionofbiologicalweapons,•虽然已有150多个国家于1975年签署了关于禁止发展、生产、储存、获得及保留生物武器的生物和毒素武器的协议(BTWC)，•7manycountriesarebelievedtobeviolatingthetermsofthisagreement.•Someestimateslistasmanyas60nationswithbiologicalweaponscapabilities.•但是，相信至少有7个国家已违反了该协议的条款。•估计有60个国家有生产生物武器的能力。•Stockpilesofvariousbiologicalagentsarebelievedtobeinthepossessionofseveralnationsandterroristorganizationsthatwouldhavemotivestoharminculpablemassandobtainuglypurpose.•相信有一些国家和生物组织拥有各种生物战剂的大量储备,其动机是危害无辜的群众，以达到其险恶目的。生物危害（biologicalharm）•17、18世纪，天花是欧洲最严重的传染病，死亡人数高达1.5亿。19世纪中叶，中国福建等地天花流行，病死率超过50%。天花预防我国最早种人痘琴纳发明种牛痘防天花•公元6世纪，第一次世界鼠疫大流行,持续近60年，高峰期每天死亡万人，总数近1亿人，后不断。•乾隆年间，云南鼠疫流行，师道南作《死鼠行》：东死鼠，西死鼠，人见死鼠如目虎。鼠死不几日，人死如拆堵。……人死满地人烟倒，人骨渐披风吹老。•1817～1823年，霍乱第一次世界性大流行,……今天,我国规定霍乱为甲类传染病。•1510年，英国发生有案可查的世界上第一次流感。至今,流感仍危害全人类。•今天新老传染病不断威胁人类：结核、疟疾、登革热、伤寒、炭疽、梅毒、病毒性肝炎、军团菌病、西尼罗河病毒感染、SARS-CoV感染、艾滋病（AcquiredImmuneDeficiencySyndrome）、狂犬病（rabies）、人感染高致病性禽流感、牛海绵状脑病（BovineSpongiformEncephalopathy--BSE）等。历史记载多次使用生物武器•1364年，鞑靼人围攻卡法城时，将死于鼠疫的士兵尸体投入城内。•1763年，英军驻北美总司令以天花患者污染用品传播天花。二战中，日本甲级战犯石井四郎领导的731部队•在中国东北的范平县，731建立了一个由150座建筑物和5000名研究人员构成的细菌战大本营。二、生物危害的后果和影响•大量人员伤亡•主要的影响：–（一）心理恐慌–（二）危及生存及社会崩溃–（三）军队严重减员及战斗力锐减–（四）促进相关防治的发展（五）促进国际合作，共御生物危害•国际卫生条约（InternationalSanitaryConvention,1892）•世界卫生组织(WorldHealthOrganization,WHO)•已消灭天花•正在努力根除脊髓灰质炎等三、生物战剂与生物恐怖（一）生物战剂（概念）•生物战剂（biologicalagent）•生物武器（biologicalweapons）•生物战（biologicalwarfare）•Biologicalwarfare(BW),alsoknownasgermwarfare,istheuseofpathogenssuchasviruses,bacteria,otherdisease-causingagents,orthetoxinsproducedbythemasbiologicalweapons(orbioweapons).•生物战又称为细菌战，是使用病原体，如细菌、病毒及其他引起疾病的制剂，或所产毒素，他们被称作生物武器。•BWisamilitarytechniquethatcanbeusedbynation-statesornon-nationalgroups.Inthelattercase,orifanation-stateusesitclandestinely,itmayalsobeconsideredbioterrorism.•生物武器是一种军用技术，可被国家或非国家集团使用。后者，或许一个国家秘密地使用它，也可能认为它是生物恐怖活动。1.生物战剂使用重大历史事件•一战期间，德国用马鼻疽和炭疽菌•二战期间，日本军国主义“731部队”和“100部队”，在我国东北生产鼠疫、霍乱、伤寒和炭疽等石井式陶瓷细菌弹。以我国同胞作为细菌战剂的试验对象，杀死3000多人。2.生物战剂的研究与发展•二战期间，生物武器的主要制造国•1952年，美国在朝鲜北部和我国东北地区多次投掷细菌战剂•美、苏1972年签订《禁止细菌（生物）及毒素武器的发展、生产及储存以及销毁这类武器的公约》(二)生物恐怖（bioterrorism）•1995年日本恐怖组织奥姆真理教正在进行一项生物武器研究计划•“9.11”事件后，美国发生了邮寄“炭疽白粉”事件•现代科技高速发展,存在生产新生物战剂的潜在危险，防护更加困难炭疽杆菌基因工程技术第二节生物战剂的种类一、生物武器的产生和发展•生物武器使用早在微生物发现之前（一）生物武器的发展阶段隐蔽阶段发展阶段初始阶段（二）生物战剂种类、性能及施放方式1.生物战剂种类•六大类28种微生物及其毒素类：按危害作用分致死性与失能性传染性与非传染性长潜伏期与短潜伏期2.生物战剂的生物学特性•繁殖力强•传染性强•危害时间长•发现与防治困难•稳定性较差3.生物战剂施放方式及使用条件喷雾、喷粉型生物弹药动物、昆虫弹药爆炸型生物弹药生物战剂施放火箭筒弹药各种爆炸性弹药机载弹药坦克用弹药末敏炸弹航弹动物及昆虫弹药生物武器施放系统•飞机低空施放•战舰施放•飞机投掷航弹•榴弹炮•导弹发射等直升、轰炸、无人机航母、战舰导弹发射榴弹发射器及炮喷雾喷粉机示意图喷雾喷粉机飞机喷粉飞机播撒生物战剂玩具生物战剂电子炸弹生物战剂侵入人体的主要途径：消化道皮肤黏膜呼吸道途径二、生物战剂的基本要求和技术（一）对生物战剂的具体要求•毒力强•剂量低•稳定性好•储存及形成气溶胶后仍能维持生物活性及毒力（二）生物战剂的基因技术•基因重组•修饰改造•DNA重组转入•提高培养技术•多肽合成与纯化•基因工程（geneticengineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。人类基因组草图一分子生物学最基本的结构利用基因工程技术生产基因武器（三）生物战剂的微生物和毒素•病毒——黄热病病毒、脑炎病毒、天花病毒、埃博拉病毒等13种天花病毒非洲绿猴与埃博拉埃博拉病毒•衣原体——鸟疫衣原体1种•立克次体——斑疹伤寒立克次体、Q热立克次体等3种•细菌——鼠疫耶尔森菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌芽胞等7种炭疽弹腺鼠疫（颈部淋巴结炎）鼠疫耶尔森杆菌•真菌——粗球孢子菌、荚膜组织胞浆菌•毒素——肉毒毒素、葡萄球菌肠毒素•其他生物毒素：蓖麻毒素第三节生物战剂的危害一、生物战剂伤害的特点（一）侵入途径•消化道•皮肤及黏膜•呼吸道（二）生物战剂效应1.源强的影响以人体半数致死剂量（HLD50）或人体半数发病剂量（HID50）表示2.气溶胶回收率活存微生物气溶胶百分率3.气溶胶的衰亡率气溶胶的k值——每分钟活存微生物衰亡的率二、生物战剂危害的流行病学特征（一）生物战剂所致传染病的特点1.流行过程异常传染源难找传播途径改变人群免疫水平低2.流行特征异常地区分布异常流行季节异常职业分布异常流行形式异常(二)生物战中的流调内容1.本底资料调查自然地理经济地理医学地理流行概况医学昆虫及动物2.可疑迹象调查•空情•地情•虫情•疫情(潜伏期_见教材表6-2)•生物战剂伤害的临床表现3.施放方法的影响点线源多点源第四节生物战剂的防护及研究前景一、生物战剂的防护•（一）防护原则1.预防为主•防护知识宣传教育生物安全标志•2.专业技术保证•3.综合防治•4.充分发挥技术优势（二）防护技术1.物理防护物理防护呼吸道体表集体工程2.免疫防护被动免疫存在问题主动免疫免疫防护3.综合性防护措施4.组织措施隔离患者人员消毒去污染环境卫生与消杀二、生物战剂防护的研究前景•(一)新生物战剂可能增加•(二)施放手段不断完善•(三)控制能力可能增强(四)危害性大战剂的改进•鼠疫耶氏菌•埃博拉病毒等•人类免疫缺陷病毒•SARS-CoV等•生物毒素战剂•基因武器(geneweapons)：生物工程技术易实现预防和应对措施研究个人防护服防护面罩严格防护绝对防护穿隔离衣•Today,technologycansupportthedetectionandidentificationofbiologicalagentsintimetopretreatpatientsbeforetheonsetofsymptoms.Inthefuture,greateremphasiswillbeplacedondetect-to-warn—thatis,•当今，从技术上能及时检测和鉴定生物战剂，在感染者症状出现之前预先处理患者。未来，更多重点将放在检测到预警方面，即•thedetectionofanagentcloudintimetoalterairmovementwithinabuilding,treattheairbeforeitreachestheoccupants,orallowpersonneltoprotectthemselveswithphysicalbarrierstothehazards.•及时检测某一生物战剂，改变空气运动，在一建筑内改变空气流动方向，在居住者到达前处理好空气，或者允许专业人员用物理屏障保护他们免于伤害。生物战剂侦查监测设备