范慶典，畢 波

(武警學(xué)院 a.研究生隊(duì)； b.消防指揮系，河北 廊坊 065000)

0 引言

現(xiàn)如今，社會(huì)發(fā)展的同時(shí)也伴隨著各類事故的發(fā)生，美國(guó)生物實(shí)驗(yàn)室事故、H2N2流感病毒樣本風(fēng)波、“炭疽郵件”等事件使人們清醒地認(rèn)識(shí)到生物事故已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)不容忽視的問(wèn)題。這其中危害最為嚴(yán)重、影響最為廣泛的當(dāng)屬生物恐怖襲擊事件。生物恐怖襲擊是指將病毒、病菌等病原體或其產(chǎn)物(如肉毒毒素)釋放在媒介中，或直接接觸傷口誘導(dǎo)人體、動(dòng)植物發(fā)生病變、死亡，從而達(dá)到某種經(jīng)濟(jì)、政治或宗教目的的活動(dòng)[1]。2001年“炭疽郵件”事件發(fā)生后，美國(guó)加強(qiáng)了對(duì)生物恐怖襲擊的防控，并在2003年建立了生物監(jiān)測(cè)計(jì)劃[2]，同時(shí)其相關(guān)部門還著手對(duì)恐怖襲擊微生物病原體的研究，用于疫苗的生產(chǎn)[3]。在國(guó)內(nèi)，有大量學(xué)者就恐怖襲擊所用的病原體的擴(kuò)散特性做了深入研究，分析認(rèn)為風(fēng)速、風(fēng)向?qū)Χ舅卦谙嘛L(fēng)向、建筑物不同壁面的分布情況有一定的影響[4-7]。此外，路旁綠化帶葉片的吸附作用[8]、天橋、高架橋的阻擋作用[9]、事故附近的溫度場(chǎng)[10-11]和相對(duì)濕度[12-13]對(duì)其分布也具有較大影響。公安部基于此類研究制定了一系列應(yīng)急處置措施，提出了中國(guó)政府防范生物恐怖危機(jī)的組織管理體系、法律保障機(jī)制、公共管理對(duì)策以及危機(jī)后的重建工作等建議[14]。本文則借助EIAproA軟件中的AERMOD和SCREEN3兩種氣溶膠擴(kuò)散模型分別模擬肉毒毒素氣溶膠在火車站室外廣場(chǎng)釋放數(shù)小時(shí)后的擴(kuò)散情況，結(jié)合其毒性特性，進(jìn)而評(píng)估人員危害程度，并借助評(píng)估結(jié)果作出合理的應(yīng)急處置措施。

1 軟件模擬

1.1 參數(shù)設(shè)定

1.1.1 肉毒毒素的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

經(jīng)查閱文獻(xiàn)可得到肉毒毒素基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其無(wú)系統(tǒng)致死量、吸入半數(shù)致死劑量LD50和吸入致死劑量LD100分別為≤2.54 ng·kg-1、3 ng·kg-1和13 ng·kg-1[15-17]。現(xiàn)設(shè)定火車站室外廣場(chǎng)人員平均體重為75 kg，則其致死劑量為0.975 μg、半數(shù)致死劑量為0.225 μg，當(dāng)人員吸入肉毒毒素劑量小于0.190 5 μg時(shí)無(wú)中毒現(xiàn)象。以人每分鐘平均吸氣7.5 L計(jì)算[18]，則1 h吸入空氣為0.45 m3，經(jīng)換算，1 h內(nèi)無(wú)系統(tǒng)致死濃度、半數(shù)致死濃度、致死濃度分別為：≤0.4 μg·m-3、0.5 μg·m-3、2.17 μg·m-3。

1.1.2 釋放源數(shù)據(jù)

釋放源的具體數(shù)據(jù)以市面上銷售的德國(guó)Topas SAG-410型氣溶膠發(fā)生器的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，此類氣溶膠發(fā)生裝置的具體參數(shù)：煙筒出口內(nèi)徑為0.15 m、輸入煙氣流量為5 m3·h-1、出口煙氣密度為0.1 kg·m-3，氣溶膠的排放強(qiáng)度為0.5 kg·h-1。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定氣溶膠中肉毒毒素的含量約為1%，即其釋放強(qiáng)度為5 g·h-1。

1.1.3 氣象數(shù)據(jù)

表1所示地面氣象數(shù)據(jù)由中國(guó)氣象局網(wǎng)站獲得，表示北京往年冬季氣象數(shù)據(jù)平均值。

現(xiàn)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)如表2所示，設(shè)定火車站人員的平均身高約為175 cm，通過(guò)中國(guó)氣象局網(wǎng)站查詢和事故現(xiàn)場(chǎng)測(cè)取獲得冬季北京地區(qū)距地面約1.75 m處的氣象數(shù)據(jù)，并取其平均水值。

表2 現(xiàn)場(chǎng)氣象數(shù)據(jù)

1.2 模擬計(jì)算

1.2.1 SCREEN3模型的模擬計(jì)算

由SCREEN3模型計(jì)算得出肉毒毒素濃度隨釋放源下風(fēng)方向距離的變化數(shù)據(jù)。其中，下風(fēng)方向160 m和400 m處肉毒毒素的濃度值分別與其致死濃度2.17 μg·m-3和半數(shù)致死濃度0.5 μg·m-3接近；450 m處的濃度值略小于無(wú)系統(tǒng)致死濃度0.4 μg·m-3。將肉毒毒素濃度隨釋放源下風(fēng)方向距離的變化數(shù)據(jù)制成肉毒毒素濃度-距離曲線，如圖1所示。圖1表明肉毒毒素濃度在釋放源100 m范圍內(nèi)的變化較快，之后緩慢降低。綜合分析圖形，得出在距釋放源160 m處，肉毒毒素的濃度為2.25 μg·m-3，人員處于致死濃度中；400 m處的濃度為0.43 μg·m-3，人員處于半數(shù)致死濃度中；距釋放源450 m以外的人員相對(duì)安全。

圖1 肉毒毒素濃度-距離曲線

1.2.2 AERMOD模型的模擬計(jì)算

與SCREEN3模型只能計(jì)算釋放源下風(fēng)向肉毒毒素濃度分布情況不同，AERMOD模型可以較為準(zhǔn)確地計(jì)算釋放點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)一些點(diǎn)的濃度值和變化情況。通過(guò)模型模擬，得出圖2所示的釋放源周圍預(yù)測(cè)點(diǎn)處的毒素濃度值(μg·m-3)。

圖2 預(yù)測(cè)點(diǎn)的肉毒毒素濃度

借助Surfer8軟件處理上述數(shù)據(jù)，做出肉毒毒素濃度等值線，如圖3所示(藍(lán)色曲線表示致死濃度，綠色曲線表示半致死濃度，紅色曲線表示無(wú)系統(tǒng)致死濃度)，在圖中標(biāo)出了風(fēng)向標(biāo)和方向標(biāo)?？梢钥闯鰸舛戎?.17 μg·m-3的最遠(yuǎn)作用距離約為150 m；半致死濃度最遠(yuǎn)作用距離約為550 m；下風(fēng)向670 m外為肉毒毒素?zé)o致死作用濃度區(qū)域。

圖3 下風(fēng)向濃度等值線

如表3所示，由于SCREEN3模型和AERMOD模型適用范圍不同，因此兩種模型計(jì)算的結(jié)果存在差異。為更大程度地減少人員傷亡，現(xiàn)將警戒區(qū)域、半致死區(qū)域、致死區(qū)域分別取為半徑670 m、450 m和160 m的圓環(huán)或圓形區(qū)域。圖4中標(biāo)出了肉毒毒素各濃度值的作用范圍(箭頭指向表示人員疏散方向)，并分別用A、B、C、D表示致死區(qū)域、半致死區(qū)域、警戒區(qū)域和安全區(qū)域，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定人員疏散方向和洗消區(qū)域。

表3 兩種模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比

圖4 應(yīng)急處置圖

2 人員危害分析

2.1 確定評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

將前面得到的肉毒毒素具體毒性數(shù)據(jù)作為人員危害的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，即不致死濃度、半數(shù)致死濃度、致死濃度分別為：≤0.4 μg·m-3、0.5 μg·m-3、2.17 μg·m-3。

2.2 人員危害評(píng)估

人員危害程度主要取決于其所處環(huán)境毒素的濃度大小和停留時(shí)間長(zhǎng)短，濃度越大、作用時(shí)間越長(zhǎng)，人員受到的損傷越嚴(yán)重。結(jié)合圖4分析得出，人員在區(qū)域A內(nèi)停留1 h的致死率為100%；人員在區(qū)域B滯留1 h的致死率大于50%，且越接近釋放點(diǎn)，致死可能性越大；C區(qū)的邊界為警戒線，該區(qū)域使人致死的可能性低于50%；區(qū)域D污染物濃度較低，人員相對(duì)安全，但當(dāng)毒物在人體中的積累量大于0.225 μg時(shí)，同樣可使人員致死，由此可知D區(qū)人員同樣不適宜在含有肉毒毒素的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間停留。因此，恐怖襲擊發(fā)生后要求處置人員必須迅速實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)警戒、確定釋放源位置、疏散醫(yī)治人員，盡可能減少人員暴露時(shí)間，以降低對(duì)毒物的吸收。

3 處置措施

恐怖襲擊發(fā)生后，為使救援人員能以最快的速度、最短的時(shí)間、最小的消耗、最高的效率將人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響降到最低，在現(xiàn)場(chǎng)處置此類事故時(shí)必須要有一套完整的處置程序進(jìn)行參考，主要步驟包括：現(xiàn)場(chǎng)偵檢、警戒、人員防護(hù)、人員疏散、受傷群眾的緊急醫(yī)治、人員及現(xiàn)場(chǎng)的洗消等。在處置過(guò)程中，通常是多個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行的。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)偵檢

處置人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)迅速成立偵檢小組，在做好人員防護(hù)的基礎(chǔ)上，迅速前往事故中心確定釋放源位置并關(guān)閉釋放裝置，同時(shí)在A區(qū)采集空氣和物體表面樣品，使用BTA或UPT進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速偵檢，并及時(shí)把結(jié)果報(bào)告上級(jí)，為后面的處置提供參考。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)警戒

一旦有類似生物恐怖襲擊或生物劑泄漏事件發(fā)生，要迅速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施警戒。如圖4所示，以釋放源為圓心，將半徑670 m的圓作為警戒區(qū)域?？紤]火車站附近交通復(fù)雜、人流量大、肉毒毒素氣溶膠難控制等特點(diǎn)，需在警戒區(qū)設(shè)置明顯的警戒標(biāo)志，并實(shí)施交通管制。

3.3 人員防護(hù)

為防止人員持續(xù)吸入肉毒毒素氣溶膠，應(yīng)將其集中在室內(nèi)，控制外出。此外，處置人員在從上風(fēng)向進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施救援之前，應(yīng)在以下幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)：(1)肉毒毒素可通過(guò)呼吸道和傷口侵入人體，因此處置人員必須做好呼吸道和皮膚的防護(hù)，進(jìn)入A、B區(qū)域前需佩戴空氣呼吸器或高效微?？諝膺^(guò)濾防護(hù)面具，C區(qū)處置人員應(yīng)佩戴過(guò)濾式防護(hù)面罩。同時(shí)，處置人員必須著生物防護(hù)服，并禁止在襲擊現(xiàn)場(chǎng)坐臥，防止沾染毒素或劃破防護(hù)服。(2)禁止人員在事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)食或飲水，防止肉毒毒素污染食物和水源從而經(jīng)消化道侵入人體。(3)為進(jìn)一步確保處置人員安全，在其進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前應(yīng)注射多價(jià)的肉毒毒素類疫苗，進(jìn)行免疫防護(hù)，這是最為行之有效的特異免疫措施。

3.4 人員疏散

首先，應(yīng)急人員應(yīng)明確進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的路線，選擇交通便利、人員稀少的道路進(jìn)入。如圖4所示，可以沿著釋放源附近的公路進(jìn)入，縮短途中時(shí)間。同時(shí)要積極引導(dǎo)人員疏散，防止擁擠、踩踏；對(duì)于受傷不能自行疏散群眾，處置人員要積極協(xié)助，進(jìn)行攙扶或者馱背，做到既快又穩(wěn)。其次，明確疏散方向和路徑，結(jié)合肉毒毒素濃度等值圖確定人員疏散方向?yàn)閭?cè)上風(fēng)向。同時(shí)，火車站人員眾多、人員情緒激動(dòng)，為防止諸如踩踏事故、車禍等次生災(zāi)害發(fā)生，應(yīng)盡量選擇平坦、寬闊、車輛稀少的道路作為疏散路徑。最后，確定人員疏散的先后順序，處置人員在進(jìn)入中心地帶疏散A區(qū)人員之前，應(yīng)先指導(dǎo)B區(qū)人員疏散、洗消，防止交叉污染。外圍處置人員對(duì)被疏散的群眾進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)注意肉毒毒素致病性具有數(shù)小時(shí)的潛伏期，因此需對(duì)群眾進(jìn)行留院觀察或緊急治療。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)洗消

首先，建立洗消站，洗消站的位置應(yīng)選擇在釋放源上風(fēng)向、交通便利、水源充足、位于疏散路線上、危險(xiǎn)區(qū)與安全區(qū)的交界處[19]。如圖4所示，將洗消區(qū)1、2、3按以上原則分別設(shè)置在操場(chǎng)、公園廣場(chǎng)和路口，合理利用市政管網(wǎng)中的水源，結(jié)合肉毒毒素耐酸、不耐熱、不耐堿的特點(diǎn)[20]，對(duì)物品、建筑設(shè)施、儀器等進(jìn)行有針對(duì)性的洗消。其次，確定人員洗消的先后次序。由于A、B區(qū)域毒素濃度更高，要用大量溫的堿性溶液對(duì)A、B區(qū)內(nèi)人員進(jìn)行徹底地淋浴、搓洗，尤其注意對(duì)口鼻、指甲、頭發(fā)、耳蝸等顆粒容易沉積的部位著重洗消。C區(qū)人員，可以用溫堿性溶液或清水淋浴沖洗。最后，系統(tǒng)地對(duì)建筑物、地面進(jìn)行洗消。用“三合二”、84消毒液等堿性溶液對(duì)A區(qū)建筑物噴霧，隨后再用清水沖刷，防止腐蝕；統(tǒng)一焚燒各區(qū)域人員的衣物；用1%的NaOH溶液或1%的NaClO溶液對(duì)耐熱、防水的貴重物品煮沸10 min[21]，適當(dāng)延長(zhǎng)A區(qū)物品的處理時(shí)間；用堿性溶液擦洗精密儀器。此外，在終止毒素的釋放、控制毒素?cái)U(kuò)散的同時(shí)，充分利用肉毒毒素氣溶膠在環(huán)境中毒性逐漸衰減的自然衰減特性，使其毒性逐漸消退。

3.6 緊急醫(yī)治

利用評(píng)估結(jié)果，采取科學(xué)有效的醫(yī)療措施。對(duì)中毒患者來(lái)說(shuō)，最高效的特異性治療方法就是使用抗毒素，因此要盡可能快的進(jìn)行以抗毒素為主、以支持療法為輔的醫(yī)療救治。對(duì)A區(qū)人員率先給予救助，首先對(duì)感染人員進(jìn)行皮下測(cè)試，若注射部位出現(xiàn)異常現(xiàn)象如浸潤(rùn)、紅腫，特別是那些類似偽足或有瘙癢感者，注射治療時(shí)必須采用脫敏療法，防止發(fā)生過(guò)敏；如果局部反應(yīng)特別嚴(yán)重或伴有全身癥狀，應(yīng)慎重考慮使用抗毒素；檢測(cè)無(wú)過(guò)敏反應(yīng)后，迅速對(duì)A區(qū)人員注射1 000 U單位的多價(jià)馬血清抗毒素；不能馬上給予特異性抗血清的，可先使用氯丙嗪川楝素緩解中毒癥狀；對(duì)于在恐怖襲擊期間進(jìn)食或飲水的人員，應(yīng)立即使用醫(yī)用活性炭洗胃。對(duì)于嬰兒中毒，主要以輸液、基于大量維生素B復(fù)合物進(jìn)行支持療法，以防出現(xiàn)過(guò)敏反應(yīng)或血清病[22-23]。

4 結(jié)論

本文借助EIAproA軟件的SCREEN3模型和AERMOD模型，通過(guò)設(shè)定相關(guān)參數(shù)，模擬得出火車站廣場(chǎng)肉毒毒素氣溶膠分布情況。綜合兩種模型模擬的結(jié)果，將現(xiàn)場(chǎng)劃分為A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，即致死區(qū)、半數(shù)致死區(qū)、警戒區(qū)和相對(duì)安全區(qū)，各個(gè)區(qū)域的邊界距釋放源的最遠(yuǎn)距離分別為160 m、550 m、670 m，670 m以外的區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)，其中A、B區(qū)人員傷亡最為嚴(yán)重。結(jié)合人員傷亡情況，制定相應(yīng)措施。首先實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)警戒，確定疏散方向；其次在疏散路線上選擇操場(chǎng)、公園廣場(chǎng)、交通路口等區(qū)域設(shè)置洗消站。最后針對(duì)受傷群眾提供相應(yīng)的洗消和醫(yī)治措施，對(duì)傷勢(shì)較重的人員第一時(shí)間疏散、洗消和治療。通過(guò)本文的研究能夠確保人員密集場(chǎng)所發(fā)生恐怖襲擊或者生物劑泄漏時(shí)，有章可循，做到快速應(yīng)對(duì)、處置有序，最大限度減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。