生物盾计划：美国国土安全与生物恐怖防备

2004年7月21日，美国总统布什为生物盾计划签署法案，它提供了新的工具以改善医疗对策，保护美国人民免受化学、生物、放射性或核武器的攻击。

生物盾项目是一项全面的工作，它适当涉及了一些其他联邦机构，以开发和利用现代化的、有效的药物和疫苗，以防止核化生武器的袭击。该计划的核心是尽快开发应对生物恐怖袭击所需的下一代药物、疫苗、设备;建立国家战略储备，当遭受生物、化学、放射性武器的恐怖袭击时，能保障迅速向全国提供安全、有效、数量足够的药物、疫苗和医疗设备。

如今，诸如DNA重组技术、免疫学、分子结构工程、基因组学、蛋白质组学等方面的科研突破，正在保护着人类免受传统疾病和恐怖袭击所带来疾病的威胁。生物盾项目带来的突破与创新，也可能解决其他一些疾病的治疗，能够加强整体的生物技术水平，这些也是该项目的重要的溢出效应。

4．8．1　生物恐怖袭击与防备

生物恐怖袭击是指故意释放病毒、细菌或其他微生物（生物制剂）用来引起人、动物或植物的疾病或死亡［7］。这些试剂通常在自然界中被发现，但它们可能被改变从而增加引起疾病的能力，或增强其对现有药物的抵抗力，或增加其在环境中的扩散能力。生物制剂可以通过空气、水或食物传播。由于生物制剂难以被检测到，同时有可能在一段时间内不具有致病性，因此很可能被恐怖分子加以利用。

根据其传播能力的强弱和致病能力的严重程度，生物恐怖制剂可分为三类，A类生物制剂被认为风险最高，C类生物制剂被视为新兴疾病的威胁。

A类：这一级别的生物制剂包括微生物或毒素，对公众和国家安全构成的风险最高，原因如下：

（1）从人到人，传染性强;

（2）具有较高的致死率，并有潜在的、重大的公共卫生影响;

（3）可能引起公众的恐慌和社会混乱;

（4）需要专项的公共卫生准备工作和措施。

B类：这一级别的生物制剂具有仅次于A类的风险，原因如下：

（1）较强的传染性;

（2）发病率和致死率相对于A类较低;

（3）它们需要特定的增强疾病预防控制中心的实验室能力和加强疾病监测。

C类：这一级别的生物制剂包括了新出现的以及可以预见的可能会在公众中传播的病原体，其构成的风险排在第三位，原因如下：

（1）较强的有效性;

（2）易于生产和传播;

（3）具有潜在的高发病率和高死亡率，可能会对公众健康造成重大影响。

美国联邦、州和地方卫生当局（美国疾病控制和预防中心等）经常进行监视生物恐怖事件。如果发生生物恐怖袭击时，当地卫生机构会迅速向医学界报告，以采取及时有针对性的预防措施。

以下一些疾病威胁因为其传染性和致病性而需要时刻保持警惕：

（1）皮肤炭疽;

（2）吸入性炭疽;

（3）天花;

（4）病毒性出血热;

（5）肉毒中毒。

4．8．2　生物监测

生物监测，作为美国国土安全部（DHS）的环境监测计划，自2003年初以来已在很多城市成功运行。该环境监测预警系统能够在空气中检测到微量的生物物质，从而提供相关信息，以协助公共卫生专家确定检测到的物质是来自人为的生物恐怖事件，还是天然存在的微量元素。生物监测信息可以使美国联邦、州和地方官员能够更迅速地确定相应的应急响应、医疗保健和后果处理对策。

生物监测的目标是：

（1）提供生物袭击的预警，尽快识别生物制剂，从而尽可能减少受影响的区域;

（2）协助建立法医证据，包括生物袭击的来源、性质以及危害程度，协助法庭查明肇事者;

（3）确定生物袭击影响的空间范围，以及哪些人群已经遭受袭击。(www.xing528.com)

生物监测可以做到：

（1）在其致病前，快速识别可能生物制剂的释放;

（2）低误报率;

（3）可在无人值守状态下长期工作;

（4）可同时发现多个威胁。

不过值得一提的是，尽管生物监测系统如今已经具有了无与伦比的性能，但该系统的操作仍将会非常昂贵。

4．8．2．1　自主病原体检测系统（APDS）

APDS的形状像是车轮上的邮箱，被称为生物恐怖事件的“烟雾探测器”。它可以装备在如机场和地铁一类的交通设置上。APDS由美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开发，在生物恐怖主义战争中发挥着重要的作用。它一刻不停地检测着空气中的病原体和毒素。

APDS在如今而言，就相当于为地下矿工们测试致命的二氧化碳气体的金丝雀。区别在于，APDS能够同时测试大量的细菌、病毒和毒素。APDS还具有完全自动化的工作能力，系统能够持续地收集空气样本，然后加以分析并进行结果解释。在没有人力介入和维修的状态下，能够连续工作一个星期。

当在空气中检测到致命物体时，APDS单元将会向公共卫生当局发送一个无声警报，并带有详细的数据。然后，公共卫生当局即可根据情报下令疏散，并开始针对性治疗接触到有毒生物制剂的群众。

APDS的前身是生物气溶胶防卫与信息系统（BASIS）。BASIS是由美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室共同开发。

通过气溶胶进行攻击，是一名恐怖分子可能使用的扩散生物制剂的方法之一。事实上，2001年的炭疽热邮件事件等，就是通过这种方式传播致命物质。需要有一种自动化的系统以有效的方式来应对这些威胁，连续监测空气，快速分析样品，没有误报，并能够检测多种生物制剂。

APDS就是专为满足这种需要而设计的。它可以监控空气中三种类型的生物威胁制剂：细菌、病毒和毒素。该系统可以在浓度很低时检测到生物制剂，而传统的系统只有当空气中微粒的总数高过某个值时才能检测到生物制剂。这种自动化的系统降低了成本、人员配置，但需要手动分析样品。

当前的系统被配置为能够同时测试11种生物制剂，在不改变仪器的情况下，能够扩展到同时检测100种生物制剂。鉴于恐怖分子可能释放的病原体数量，能够检测和分析大量种类生物制剂的能力是至关重要的。APDS还能够在1小时内确认生物制剂的种类，这一能力远强于与其对比的系统所需的长达4～20小时。迅速得到正确结果的能力对处理紧急事件也是非常关键的。

4．8．2．2　生物气溶胶防卫与信息系统（BASIS）

生物监测，作为BASIS的衍生物，现已在美国国土安全部的主持下部署在全国各大城市。与APDS一样，BASIS也可以检测空气中的生物制剂，并可以持续采样，一旦发生生物袭击，可以提供早期警告。

BASIS是一项检测处理综合技术。也就是说，它在设计上能够做到快速、准确地检测和定位被释放的生物气溶胶，并做出有效应对。

BASIS是专为室内或者室外引人注目的目标和其他可能遭受恐怖袭击的目标而设计的。其在“9·11”恐怖袭击后一个月内首次部署，后来也被部署在犹他州盐湖城，用于2002年冬季奥运会的安防。在奥运会期间，BASIS运行了35天，在体育场馆、城市地区、交通枢纽等地方对2　200个空气样本进行了分析。

BASIS包括三个主要组成部分：气溶胶收集硬件负责不断地收集生物气溶胶，标记时间，并存储样品。移动的试验场能够分析样本的DNA，然后在半天以内识别有威胁的生物特征，同时其虚警率几乎为零。最后，BASIS团队设计的控制软件完成集成的功能。

4．8．3　预防系统

恐怖活动导致美国的学校、写字楼等公共场所遭受生化或放射性（CBR）威胁的脆弱性程度被提升。特别值得关注的是建筑物的供暖、通风和空调系统（HVAC），这些很有可能成为恐怖分子投放有害污染物的切入点。

在建筑物的空气环境中，空气过滤和空气净化系统可以去除各种污染物。一个特定的过滤器的设计或空气清洁介质的有效性将取决于污染物的性质。空气过滤是指从空气中除去气溶胶污染物;空气净化是指从空气中除去气体或蒸汽。空气中的污染物包括了气体、蒸汽或气溶胶（小颗粒固体和液体）。吸附剂能够收集气体和蒸汽，但不能吸附气溶胶;相反，微粒过滤器能够过滤气溶胶，却不能过滤气体和蒸汽。一个给定的吸附剂的吸附能力，取决于气体或蒸汽的特性和其他相关因素;而颗粒过滤器的效率取决于颗粒的大小，以及HVAC系统中使用的过滤器种类。

空气微粒过滤器分为机械过滤器和静电过滤器。虽然两者之间有很大的性能差异，但两者都是用纤维作为介质，广泛应用于HVAC系统中，用于除去空气中包括生物材料在内的颗粒。纤维过滤器是由在垂直于空气流方向的大量纤维积聚而成。这些纤维的尺寸范围从直径小于1μm到大于50μm。过滤器的堆积密度的范围可以从1%到30%。纤维是由棉、玻璃纤维、聚酯、聚丙烯或许多其他材料制成。

不同设计的纤维过滤器用于多种应用。在平板过滤器中，所有的介质都在同一平面上。此设计使得过滤面的速率与介质的速率大体相同。折叠过滤器通过采用附加的过滤介质降低空气流的速率。这使得在给定一个压力降的条件下，可以提高过滤器的工作效率。袋式过滤器，是空气流经过滤介质构造的或小或大的口袋。这些过滤器可以包括一个单一的口袋，或是具有多个口袋。口袋数量的增加可以增加过滤介质的表面积。

四种不同的收集机制控制了空气微粒过滤器的性能：惯性碰撞、拦截、扩散、静电吸引力。前三种机制主要适用于机械过滤器，其过滤效能主要受到颗粒大小的影响。

（1）惯性碰撞：空气流中的颗粒在通过纤维附近时，脱离了空气流轨道，就会与纤维发生惯性碰撞。

（2）拦截：空气流中较大的颗粒会与纤维发生撞击，从而被纤维拦截。

（3）扩散：粒子的布朗运动会导致颗粒与纤维的接触。

（4）静电吸引力：在机械过滤中起到的作用不大。与纤维接触后，较小的颗粒由于微弱的静电作用力而被保留在纤维上。

机械过滤器经过一段时间负载以后，其收集效率会下降，反映的压降通常会增加。最终，所增加的压降会明显地抑制气流，因此必须更换过滤器。出于这个原因，机械过滤器的压降必须经常被监测，它会表明何时该更换过滤器。