疾控中心P3实验室（生物安全防护三级实验室）主要用于处理高致病性病原微生物（如结核分枝杆菌、SARS-CoV-2等），其核心设计目标是通过负压系统和多层级安全防护，防止病原微生物外泄，保护实验人员、环境及公众健康。

一、负压系统设计：核心是“定向气流控制”

负压系统是P3实验室防止污染扩散的核心技术，通过控制各区域压力梯度，确保气流从低风险区（清洁区）向高风险区（污染区）单向流动，避免污染空气反向扩散。其设计需满足以下关键要求：

1.压力梯度与分区控制

• P3实验室需严格划分功能区域，从外到内依次为：清洁区（如办公室、休息室）→半污染区（如缓冲间、更衣区）→污染区（如核心实验区、生物安全柜操作区），各区压力依次降低，形成“梯度负压”。

• 相邻区域的压差需≥10Pa（依据GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范》），且污染区相对于室外大气压的负压需≥20Pa；

• 核心实验区的负压需最高，确保即使门短暂开启，气流也只会从外部流入实验区，而非污染空气外泄。

2.气流组织设计

• 为避免气流短路或死角，需通过送排风系统精准控制气流方向和速度：

• 送风：清洁空气从清洁区、半污染区顶部高效过滤器（HEPA）送入，确保送风洁净

• 全室换气次数需≥12次/h，且排风量必须大于送风量，以维持稳定负压。

3.排风净化与安全保障

• 排出的污染空气必须经过严格净化，防止污染室外环境：

• 排风系统需串联两级HEPA过滤器，确保病原微生物被完全截留；

• 过滤器需具备“在线检测”功能，当阻力超标时报警，提示更换；更换时需先消毒，避免操作过程中泄漏；

• 排风机需设置备用电源，确保停电时负压不中断；风机需耐腐蚀、易消毒，避免内部滋生微生物。

4.监测与控制系统

• 需实时监控负压状态，确保异常时及时干预：

• 各区域安装压差传感器，数据实时传输至中央控制系统，显示压力值及趋势；

• 当压差偏离设定值时，系统自动声光报警，并联动调节送排风量；

• 核心区域需设置“紧急停机”按钮，发生泄漏时可快速关闭送排风，避免扩散。

二、安全防护设计：多层屏障协同

负压系统是“第一道防线”，但需与物理屏障、个人防护、操作规范等协同，形成“多层防护体系”。

1.物理屏障：阻断直接接触

• 围护结构：墙面、地面、天花板需采用无缝、耐化学腐蚀、易消毒的材料（如环氧树脂、不锈钢板），阴阳角做圆弧处理，避免积污；所有贯穿孔需密封，防止漏气；

• 屏障门与缓冲间：污染区与半污染区之间需设“气闸室”（缓冲间），形成双重隔离；门需为自动关闭式，且不可同时开启两侧门，减少空气交换；观察窗需采用双层防冲击玻璃，密封良好；

• 生物安全柜（BSC）：核心实验操作需在Ⅱ级或Ⅲ级生物安全柜内进行，其内部为负压（相对于实验区），确保操作时产生的气溶胶不泄漏到室内。

2.个人防护装备（PPE）：保护实验人员

• 实验人员需按“从外到内”顺序穿戴专用防护装备，形成个体屏障：

• 基础装备：连体防护服）、N95及以上级别respirato）、护目镜、双层手套、防水靴套；

• 特殊要求：防护服需在半污染区穿戴，袖口、脚踝处收紧；离开污染区前，需在缓冲间按“从污染到清洁”顺序脱卸，并对防护服表面消毒。

3.消毒与废弃物处理：切断传播链

• 空间消毒：实验结束后，污染区需用紫外线（≥30分钟）或化学熏蒸消毒；生物安全柜、实验台等表面用含氯消毒剂擦拭；

• 废弃物处理：实验产生的污染废弃物需装入双层专用生物安全袋，先在实验室高压蒸汽灭菌器灭菌，再按医疗废物处理；

• 废水处理：实验室排水需经专用管道进入污水处理系统，通过“消毒+过滤”处理，达标后排放。

4.管理体系：规范操作与应急

• 人员准入：需通过生物安全培训并考核合格，严禁未经授权人员进入；

• 操作规范：制定标准化SOP（如样本传递、离心操作、泄漏处理流程），避免违规操作导致风险；

• 应急机制：配备应急消毒物资，制定暴露后处理流程；定期开展演练，确保应急响应高效。

三、标准与规范依据

P3实验室的设计需严格遵循国内及国际标准，主要包括：

• 中国：GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范》、GB19489-2008《实验室生物安全通用要求》；

• 国际：WHO《实验室生物安全手册》（第4版）、美国CDC/NIH《生物安全手册》（第5版）。

综上，P3实验室的负压系统通过“定向气流+梯度负压”控制污染扩散，而安全防护设计则通过物理屏障、个人防护、消毒管理等多层措施，形成“预防-控制-应急”的完整体系，最终实现对高致病性病原微生物的安全管控。