Biohazard Preventive Medicine 9787802450608

439 59 109MB

Chinese Pages 267 Year 2008

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD FILE

Polecaj historie

Biohazard Preventive Medicine
 9787802450608

Table of contents :
封面......Page 1
书名......Page 3
版权......Page 4
前言......Page 5
目录......Page 8
1......Page 10
2......Page 11
3......Page 12
4......Page 13
5......Page 14
6......Page 15
7......Page 16
8......Page 17
9......Page 18
10......Page 19
11......Page 20
12......Page 21
13......Page 22
14......Page 23
15......Page 24
16......Page 25
17......Page 26
18......Page 27
19......Page 28
20......Page 29
21......Page 30
22......Page 31
23......Page 32
24......Page 33
25......Page 34
26......Page 35
27......Page 36
28......Page 37
29......Page 38
30......Page 39
31......Page 40
32......Page 41
33......Page 42
34......Page 43
35......Page 44
36......Page 45
37......Page 46
38......Page 47
39......Page 48
40......Page 49
41......Page 50
42......Page 51
43......Page 52
44......Page 53
45......Page 54
46......Page 55
47......Page 56
48......Page 57
49......Page 58
50......Page 59
51......Page 60
52......Page 61
53......Page 62
54......Page 63
55......Page 64
56......Page 65
57......Page 66
58......Page 67
59......Page 68
60......Page 69
61......Page 70
62......Page 71
63......Page 72
64......Page 73
65......Page 74
66......Page 75
67......Page 76
68......Page 77
69......Page 78
70......Page 79
71......Page 80
72......Page 81
73......Page 82
74......Page 83
75......Page 84
76......Page 85
77......Page 86
78......Page 87
79......Page 88
80......Page 89
81......Page 90
82......Page 91
83......Page 92
84......Page 93
85......Page 94
86......Page 95
87......Page 96
88......Page 97
89......Page 98
90......Page 99
91......Page 100
92......Page 101
93......Page 102
94......Page 103
95......Page 104
96......Page 105
97......Page 106
98......Page 107
99......Page 108
100......Page 109
101......Page 110
102......Page 111
103......Page 112
104......Page 113
105......Page 114
106......Page 115
107......Page 116
108......Page 117
109......Page 118
110......Page 119
111......Page 120
112......Page 121
113......Page 122
114......Page 123
115......Page 124
116......Page 125
117......Page 126
118......Page 127
119......Page 128
120......Page 129
121......Page 130
122......Page 131
123......Page 132
124......Page 133
125......Page 134
126......Page 135
127......Page 136
128......Page 137
129......Page 138
130......Page 139
131......Page 140
132......Page 141
133......Page 142
134......Page 143
135......Page 144
136......Page 145
137......Page 146
138......Page 147
139......Page 148
140......Page 149
141......Page 150
142......Page 151
143......Page 152
144......Page 153
145......Page 154
146......Page 155
147......Page 156
148......Page 157
149......Page 158
150......Page 159
151......Page 160
152......Page 161
153......Page 162
154......Page 163
155......Page 164
156......Page 165
157......Page 166
158......Page 167
159......Page 168
160......Page 169
161......Page 170
162......Page 171
163......Page 172
164......Page 173
165......Page 174
166......Page 175
167......Page 176
168......Page 177
169......Page 178
170......Page 179
171......Page 180
172......Page 181
173......Page 182
174......Page 183
175......Page 184
176......Page 185
177......Page 186
178......Page 187
179......Page 188
180......Page 189
181......Page 190
182......Page 191
183......Page 192
184......Page 193
185......Page 194
186......Page 195
187......Page 196
188......Page 197
189......Page 198
190......Page 199
191......Page 200
192......Page 201
193......Page 202
194......Page 203
195......Page 204
196......Page 205
197......Page 206
198......Page 207
199......Page 208
200......Page 209
201......Page 210
202......Page 211
203......Page 212
204......Page 213
205......Page 214
206......Page 215
207......Page 216
208......Page 217
209......Page 218
210......Page 219
211......Page 220
212......Page 221
213......Page 222
214......Page 223
215......Page 224
216......Page 225
217......Page 226
218......Page 227
219......Page 228
220......Page 229
221......Page 230
222......Page 231
223......Page 232
224......Page 233
225......Page 234
226......Page 235
227......Page 236
228......Page 237
229......Page 238
230......Page 239
231......Page 240
232......Page 241
233......Page 242
234......Page 243
235......Page 244
236......Page 245
237......Page 246
238......Page 247
239......Page 248
240......Page 249
241......Page 250
242......Page 251
243......Page 252
244......Page 253
245......Page 254
246......Page 255
247......Page 256
248......Page 257
249......Page 258
250......Page 259
251......Page 260
252......Page 261
253......Page 262
254......Page 263
255......Page 264
256......Page 265
257......Page 266

Citation preview





I

屋穸a

f

盖咖

,,

责任编辑©

孙宇

封面设计0

马凌

吕连婷

拿 ,

ISBN 978-7-80245-060-8

9117 8 7 8 0 2114 5 0 6 0 8

ISBN tJ78-7-8()245 — ()()() — 8/1义·1()54 定价:如.()0元



5,

、夏

本书的编写工作得到了病原微生物生物安全国家重点实验室的支持

·r·

学 巳口

,. ,. ., I

杨瑞艘 (按姓氏笔画排序) 孔军辉 王松俊 王景林 宋亚军 李劲松 李钟铎 杨瑞艘 张文福 赵彤言 郭安凤 郭晓霞 曹务春 温博海 端 青 翟俊辉

«

j ··



军事医学科学出版社 .北京. 、



` . , ' ,. t 牛 . . 俨, l · · _, '· .. l , j

编 者

主编



图书在版编目(CIP) 数据 防生物危害医学/杨瑞艘主编. —北京:军事医学科学 出版社,2008 . 2 ISBN 978 - 7 - 80245 - 060 - 8 I.防... II杨... N. R827.2

皿生物战损伤—医学院校 一教材





中国版本图书馆CIP 数据核字 (2008) 第 020322 号 、

传网 印 发

出 版:军事医学科学出版社 地 址:北京市海淀区太平路27 号 . 邮 编:100850 联系电话:发行部: (010) 63801284, 63800294 编辑部: (010) 66884418, 66884402 转 6213, 6216, 6315 真:( 010) 63801284 址: http: //www. mmsp. en 装:河北天普润印刷厂 行:新华书店

开印 字 版 印 定

本:889mm x 1194mm 张: 16.75

1/16

数:405千字 次: 2008年3 月第 1 版 次: 2008 年 3 月第 1 次 价:30.00 元

本社图书凡缺、 损、 倒、 脱页者,本社发行部负责调换







内容提要 ,

防生物危害医学是针对生物战、生物恐怖和突发公共卫生事件的侦查、检 验、消除、防护和治疗的医学研究。 本教材笫二章介绍了生物战的历史回顾与发 展趋势,笫四章介绍了生物威胁的历史,其他章节分别叙述了生物战和生物恐怖 袭击的影响、侦查、检验、污染的消除、物理和免疫防护等方面的内容。 教材最后 附录介绍了生物武器所致疾病的特点、诊断和治疗。



_

《研究生教学丛书》编委会 任

王玉民

副主任

张永祥

徐天昊

李含滨



王福庄

高杰英

张学敏

胡良平

各白 一曰 一、1V 生

、` 葛',田 已 德

士 刁天一口 白

赵东升



王立生

陈肖华

郑晓飞

彭瑞云

于晓枕

朱玲玲

李君文

钱令嘉

杨瑞援

赵彤言

秦鄂德

曹务春

丁日高





郑建全

宫泽辉

梅兴国

谢剑讳

徐新喜







辛金刚

王兴龙

艾辉胜

张伟卒

尉承泽

杜永莉

























《研究生教学丛书》序





在科学技术日新月异,中华民族奥运梦圆之际,这套凝聚了军事医学科学院专家教 授、研究生导师和研究生教育工作者多年心血的《研究生教学丛书》面世了。 相信这套丛 书的陆续出版,将成为研究生理论课程学习的良师益友,为提高研究生教育质量发挥积 极的推动作用。 军事医学科学院是全军最高层次的多学科综合性医学科研机构,主要从事军事医 学部队疾病预防控制以及相关基础医学、生物高技术和新药研发等研究,拥有国家生物 医学分析中心等 30余个跨学科研究中心和重点专业实验室,先后承担完成国家、军队多 项重大科研课题,荣获包括国家科技进步特等奖在内的 1 500 多项科技成果奖励;现有生 物学、基础医学、药学、公共卫生与预防医学、兽医学5个 一 级博士学位授权学科,24个博 士、31个硕士二级学位授权学科,研究生导师537名,其中两院院士8名,具备雄厚的师 资力量和良好的研究生培养条件,为国家、军队培养和输送了 一 大批高层次科技人才,被 喻为培养军事医学人才的摇篮。 一 军事医学科学院研究生教育工作始终坚持质量笫 的原则,特别是近几年来,着眼 新时期军事医学人才需求,不断深化研究生教学改革,优化课程设置, 进 一 步提高了研究 生的综合素质和创新能力。 作为教学改革的重要内容,教材建设不仅是教学工作的基础 环节,更是影响教学质量的关键因素,为不断提高研究生教材质量,我院设立专项资助基 金,组织了 一 批不仅在科研领域颇有建树,同时具备丰富教学经验的专家教授编写了本 套系列教材。 本套丛书兼顾了不同层次读者的需求,既面向科技发展前沿,又体现军事 医学科学院特色,力求基础性、系统性、科学性、前沿性的统 一 ,不仅适合在校研究生学 习,也可作为高等院校或科研机构专业人员工作或学习的参考书。 “桃李不言,下自成 一 一 蹊。“我相信,经过军事医学科学院 批又 批专家教授的辛勤耕耘和不懈努力,《研究生 教学丛书》必将结出更为丰硕的果实,引领更多的莘莘学子走进科学的殿堂,为军队乃至 国家的医学科研事业做出积极贡献。

军事医学科学院院长



二00八年二月二十日



录 l

第一 章

总论............................................................................................. 杨瑞酸 (1)

第二章 生物战历史回顾与发展趋势………………………...………....…..……… 李劲松 (3) 第一节 原始的生物攻击..................................................................................... (3) 第二节

现代生物武器的发展和研制史.......................................……... …...............( 4)

第三章 生物武器与生物战......................................................................... 杨瑞酸 (9)

第四章 生物威胁........................................................................... 王松俊杨瑞酸 (14) 第一节 生物威胁的现状 .................................................................................( 14) 第二节

第三节

第四 节 第五节

第五章

用于生物恐怖袭击的病原 .....................................................................( 18) 生物恐怖袭击的方式 ...........................................................................( 19)

生物恐怖事件及其特点 ........................................................................( 20) 新出现传染病的威胁 ...........................................................................( 25)

目 录

生物战剂气溶胶的生物学特征 ……………………………………………... 李劲松 (26)

第六章 生物战对医疗体系的影响 ……………………………………………………宋亚军(36) 第一节 生物武器攻击的影响 .........................:.................................................( 36)

第二节 第三节

生物袭击流行病学调查概述 ……...…·· ·…...…….........………...……………·,.• (50) 生物袭击流行病学调查的内容 ...............………... ……… ......…......…·•· • • ··• • (52)

第七章 生物袭击的流行病学调查 ……………………………………………………曹务春 (49) 第一节 生物袭击的危害特点 ...........................................................................( 49)

第 四节

第八章

第 九章

一 一 . 一 一

第三节

医疗 体系应进行的准备 .......................................….............................. (39) 生物武器攻击之后医疗体系应具备的能力 ………………………………………… (41)

第 二节

生物袭击的流行病学调查方法 ...…..…·……………………..…· …...…………… (56)

生物战的仪器侦察 ...............…...….........….........….........…......… 李劲松 (65) 微生物的检验 、 鉴定与溯源技术

……………………… … …………………

杨瑞酸 (68)

第十章 细菌性战剂的特性与检验鉴定 ………………………………………宋亚军端青 (79) 第一节 细菌性生物战剂的检验鉴定方法 …………...……………………………………… (79) 第二节 主要细菌性生物战剂的特性 ............ ………...……… ... …...…... …......…·····• (85)

第十一章 立克次体性战剂的特性与检验鉴定 …………………………………... 温博海 (97) 第一节 贝氏柯克斯体 ...................�......................................•. •· � ·•· ·• · ··· •· •• •· •·· • ·· (97) 第二节 立氏立克次体..............................................................•• • · •·· •· ·•.· •• ·•• · •· • (101) 第三节

第十二章

普氏立克次体...........................................................• · • ···· ·· • ··· ·• · ••· ·•• ·· · (103)

病毒性战剂的特性与检验鉴定………………………… ·…………….. 李钟铎 (107)

竺叨心侃吩'如,如你如,加«“

岛"-塾夕乙叨石歹忽竺

第十三章 第十四章

) 、`丿 2 4 2 2 l l ) 8 2 1

主要参考资料· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (232) 附录:生物武器所致疾病的特点、诊断与治疗………………………………………翟俊辉 (234)



2

( ( (

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

展 发 来 未 的 学 医 法 物 生 微

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

� � 务 任 的 学 医 法 物 生 微

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

� � 展 发 的 学 医 法 物 生 微

毒素性战剂的特性与检验鉴定…………………………………………王景林 (114) 微生物法医学........................................................................杨瑞魏 (122) 第一节 第二节 第 三节 第十五章 生物危害的物理防护...............................................................李劲松(130) 第十六章 生物危害的免疫防护...............................................................李劲松(133) 第十七章 生物技术发展对生物战的影响…………………………………翟俊辉宋亚军(145) 第一节基因武器·························································································· (146) 第二节人类基因组计划与生物战····································································· (149) 第三节现代生物技术对生物武器攻防的影响…...………………………...……………… (152) 第四节生物信息学、因特网与生物战防御.........................................................( 157) 第十八章 媒介生物采样监测和控制………………………………………赵彤言郭晓霞 (160) 第一节媒介生物在生防和新发传染病中的重要性………………………………………… (160) 第二节媒介采样和监测················································································· (161) 第三节媒介控制··························································•··························•···· (165) 第十九章 生物战剂污染的洗消.......................................……...............…张文福 (176) 第一节消毒的任务与原则............................................................................... (176) 第二节人员与各类物品的消毒方法················································..•················ (179) 第三节美军的洗消装备与产品·························•·······················•· ······················ (185) 第二十章 生物军控..............................................................................王松俊(188) 第二十 一 章 生物武器核查与监督…………………………………………………郭安凤 (193) 第 一节生物核查与监督的基本问题····························· • ··········.-.····• ··················· (193) 第二节进攻性生物武器计划的可能指征......................................................…··· (197) 第三节对目前有关生物核查与监督措施或机制的分析…………………………………… (199) 第四节联合国对伊拉克的生物核查与监控….........…......…...…...…………......…… 第二十二章 生物恐怖袭击时的心理问题与对策 ………………………………孔军辉::::: 第 一节心理应激与影响.................................................................................( 205) 第二节生物恐怖袭击时的心理疏导与治疗......………...…............…..................… (211) 第二十三章 生物安全问题.....................................................................杨瑞颓 (218) 第 一节生物安全的概念与原则...........·..............·.....·......•...................·.........·..· (218) 第二节微生物实验室的安全与管理····························· • ···································· (220) 第三节生物安全防护设备···········································•·································· (222) 第四节实验室生物安全水平··········································································· (225) 第五节其他生物安全相关问题························...······..······..······························•· (230)





4



噬 ` 4

第一章

l

防生物危害医学(protective medicine against biological threats)是生物武器 医学防护学 的拓展, 在学科分类上属于军事医学与特种医学。 生物武器医学防护学主要是针对生物武器伤害的军事医学 研究, 而防生物危害医学是针对生物战、生物恐怖和突发公共卫生事件的侦查、检验、消除、防护 和治疗的医学研究。



生物恐怖问题由来巳久, 但直到美国 9·11" 事件后的炭疽芽抱恐怖事件才引起世人的广泛 关注。 恐怖主义(terrorism)是全球安全的严重威胁已经成为共识, 但还没有形成全球统 一 公认的 一



非法对人和财产使用暴行以胁迫或强迫政府、 平民或相关部门来达 " 到政治或社会目的的行为 。 生物恐怖主义(bioterrorism)是指使用生物手段实现上述目的的行为。

定义。 如果



般认为, 恐怖主义指

定要给生物恐怖进行定义, 那么



故意使用微生物导致敏感人群患病或使用微生物毒素导致

敏感人群中毒, 威胁人类健康、引起社会的广泛恐慌或威胁社会安全与安定, 以达到政治或信仰目 的的行为



都可以归类为生物恐怖范畴。 恐怖袭击动机、方式和方法差异很大, 但共同的特征是导

致人员伤害, 造成人群和社会的极度恐慌, 以达到恐怖分子的目的。 上面的定义只是限定在针对人



章 总



类本身的生物恐怖, 此外, 生物恐怖还可以以植物和动物为袭击对象。 在此, 我们只讨论对人类的 生物恐怖。 生物恐怖袭击(bioterrorism attack)是生物恐怖主义的具体体现与行动。 另外, 我们还要注意区分下面 几个概念 : 生物袭击 (biological attack)、 生物事件 (biological incidence) 、生物犯罪(biocrime)和生物战(biological warfare)。 生物战是指应用生物武器来完成 军事目的的行动。 生物恐怖的概念更加宽泛, 使用的生物制剂更加广泛。 生物战往往是国家行为, 而生物恐怖 一 般为恐怖组织和个人的行为。 而生物恐怖不一 定是用生物武器进行的活动,它的规模 可能很小, 使用的手段多样。 我们常常碰到的生物袭击、生物事件和生物犯罪都是包括了生物恐怖 与生物战的广义上的概念, 不同场合下特定意义不同。 另外下面几个与生物战相关的重要概念也需要正确理解: 生物战剂(biological agent):在战争中用来伤害人、 畜或毁坏农作物的致病微生物及其所产生 的毒素成为生物战剂。 生物武器(biological weapon):装有生物战剂的各种释放装置成为生物武器。 生物战 (biological warfare):应用生 物武器完 成军事 目的的 行动成为 生 物 战, 又称细菌战 (bacteriological warfare)。 生物战剂气溶胶(biological agent aerosol):固体或液体微粒悬浮于空气中形成的胶体系统称为 气溶胶。 固体微粒悬浮千空气中形成的胶体系统称为烟, 液体微粒悬浮于空气中形成的胶体系统称 为雾。 气溶胶的粒谱范围通常在0.01 -50µm。 媒介生物(vector):生物学上专 一 地或机械地把致病微生物从 一 个机体传播给另 一 个机体的生 物称为媒介生物。 它们主要为节肢动物, 如蚊、婢等。

/

竺伊饥m,“”/分I祝儿函泌妞

G

忍哑竺竺史竺'勿切'”“如如

恐怖袭击通常是要达到民族主义或分离主义目的、 报复和复仇行为、 抗议政府政策和维护动物 权利等。但随着时间的推移,其目的也有所不同:1975 年到 1989年主要的目的是抗议政府的政策; 1

990年以后主要变成民族主义和分离主义以及报复和复仇等; 1 993 年由于奥姆真理教问题,邪教

教义也成为一 个重要动机。 恐怖活动大致可以分为三类:恐怖事件、 犯罪事件和政府组织的暗杀。 恐怖事件必须有 一 个组 织或个人密谋利用暴力来达到政治、 理想或宗教目的;而犯罪事件则是指折磨、 谋杀或其他非政治 性目的;政府组织的暗杀通常是指为了某种目的而针对单个人所采取的恐怖活动。 恐怖分子组织大 致有三类: 一是针对单个问题的组织,如反对堕胎组织和动物保护组织;二是民族主义者和种族隔 离组织,如车臣反政府组织、库尔德工人党等;三是邪教组织,如奥姆真理教。 美蒙特利研究所不扩散研究中心 (Monterey institute's center for nonproliferation studies) 根据公 开发表信息编撰了 一个恐怖事件的数据库,其中 记录了自1900年以来发生的生物、 化学、 放射和 核武器袭击等恐怖事件。 从这个数据库中可以看出 一 些规律:恐怖事件的类型通常有密谋获得或使 用,企图获得、拥有、威胁使用,确实使用和谎称拥有生物剂等几大类。 在记录的 415个恐怖事件 中,151

件信息翔实,具有明显的可比性。 这

151个事件涉及



使用









威胁使用 ,但是都没

有造成大范围的伤亡,其中,33 件属于生物恐怖范畴。1985 年,恐怖事件达到一个高峰; 恐怖事件数量也达到





个峰值;1998年在 确实使用



1

995 年

事件这 一 项达到 一 个高峰;2001 年美国炭

疽芽抱邮件恐怖事件标志着生物恐怖袭击成为现实,2004年 2月美国的



葩麻邮件



再次向世人

发出警示,生物恐怖袭击的威胁没有远去,其趋势逐渐增加。 生物战的历史悠久,早在14世纪就被军队用来攻击敌方,请参考第二章对生物战历史的详细 描述,第四章对生物恐怖威胁的历史也进行了详尽的描述。 通过学习历史,以史为鉴,会使我们认 识到常见的生物袭击方式,对我们制定防护措施具有重要的指导意义。

2

本教材的其他章节分别叙述了生物战和生物恐怖袭击的影响、 侦查、检验、 污染的消除、 物理 和免疫防护等方面的内容。 这些内容就是防生物危害医学的主要研究任务与内容,我们可以总结为 "

侦、检、 消、防、治







侦、检、消、 防、 救、 诊、治







五字







七字



方针,来代表

防生物危害医学的主要研究内容。 其详细内容请参见各章的描述,本教材中没有叙述治疗的有关 内容。

(杨瑞酸)

第二农 3

生物战历史回顾与发展趋势 “

历史上,人类在使用自身发明的技术造福人类的同时,也在用其毁灭自身。当代使用 武 ” 器化 的生物毒素(如肉毒毒素和葩麻毒素) 的尝试是从石器时代南美土著人在箭上使用的毒 物(如箭毒)和从两栖动物中提取的毒素得到启发 的。从古至今,污染物(能贮藏并传播疾病 的物品)就曾被有意用来传播感染性疾病。研究生物战历史受到如下几个因素的困扰:中对生 @为达到宣传目的而指控对手进行生物攻击; @围绕在生物武器计划周围的神秘性。尽管如 此,回顾其历史起源表明发展生物武器的尝试贯穿于整个历史并将持续到未来。

原始的生物攻击

11 世纪时,北宋末年刘真人就有肺痀由虫引起之说。意大利 Fracastoro (1483 - 1553 年)认为 传染病的传播有直接、间接和通过空气等几种途径。奥地利 Plenciz (1705 - 1786 年)主张传染病

的病因是活的物体,每种传染病由独特的活物体所引起。18 世纪清乾隆年间,我国师道南在《天 愚集》鼠死行篇中写道:“东死鼠,西死鼠,人见死鼠如见虎,死鼠不几日,人死如蚚堵,昼死人

莫问数,日色惨淡愁云护,三人行未十步多,忽死两人横截·…..“生动地描述了当时鼠疫猖獗流行 的可怕、凄惨景况,同时也正确地指出了鼠疫与鼠的关系。 开始认识到传染病对军队的潜在危害来源于最初用污物、尸体、动物腐尸和其他污染物作为武 器攻击敌方。早在古代这些污染物就被用于污染军队的水井、水库和其他水源以及攻击平民。从拿 破仑时代到 20 世纪,使用污染物直接攻击人的行为 一 直持续着。在 60 年代早期, Vet Cong 人仍用

排泄物涂抹棍棒就是 一个证据。 一 个最早记载使用污染物攻击人群的尝试表明,生物战可引起复杂的流行病学问题。在 14 世 纪围攻 Kaffa(今天的 Feodossia、Ukraine ) 战斗中,进攻方 Tatar 军队感染了 一 场鼠疫流行,于是 Tatar 人试图将他们的不幸转嫁给对方,将病死的尸体抛扔入久攻不下城池内,从而引发了 一 场流行 性鼠疫。鼠疫在守城军队中的暴发流行使得 Tatar 人顺利占领了 Kaffa。 18 世纪天花作为 一 种生物武器被用来对付土著美洲人。在法国和印第安人的战争中 (1754 -



岛,伊4加,沪ff, Ci)但如厂%.

生物 战 历 史 回 顾 与 发 展 趋 势

一 第 节

第 二章

物攻击指控的难以确证;@缺乏有关指控或尝试生物攻击的可靠的微生物学和流行病学数据;

- 岛立%-二三二 “



年)北美的英军指挥官 Je伍ey Amherst 建议使用天花来 消除 土著印第安部落对英国人的敌 对行为。 1763 年 6 月 24 日, Amherst 的一 个下属 Ecuyer 上校将来 自天花感染过的医院的毯子和手 1767

帕交给了土著美洲人, 引起了俄亥俄河谷的士著美洲部落天花流行。 两次早期生物攻击的尝试都表明, 将自然产生的疾病流行与指控的或尝试的生物攻击区别开来 是困难的。 这个问题的困难还在 于出于宣传目的将自然疾病流行归结于指控的生物攻击。 真正的生 物武器从发展到战场使用主要有启蒙阶段、 发展和使用阶段、 完善和使用阶段、 基因武器的发展阶 段等4个历史发展阶段。

一代生物武器的发展和研 第 19



阶段:实验微生物学时期和生物武器研制的启蒙阶段(1900 -1925年)

世纪 , 德国微生物学家郭霍 (Robert Koch,

1 84 3

- 1910 年)创用固体培养基, 使有可能

将细菌从环境或病人排泄物等标本中分离出成为纯培养, 便千对各种细菌分别研究。 同时他又创 用了染色方法和实验动物感染, 为发现各种传染病的病原体提供了有利的条件。

19

世纪后 30 年,

大多数传染病的病原体是由郭霍和在他带动下的一批学者发现并分离出的。 有可靠的证据显示, 德国是最早研制和使用生物武器的国家。 在第一次世界大战期间进行了一 场野心勃勃的生物战计划, 生物武器的攻击方式为派遣间谍或特务撒播, 传播范围较小、 杀伤力不 4

大, 常用手段是秘密地感染同盟国的中立贸易伙伴的家畜和喂养的动物 , 然后出口到 同盟国军队 中。 1916 年从德国驻罗马尼亚公使馆收缴的细菌培养物在 Bucharest 细菌学和病理学研 究所鉴定 为炭疽杆菌和鼻疽假单胞菌。 在 1 91 7 年美索不达米亚 (Mesopotam i a) , 德 国 特工将 鼻疽假 单胞菌接 种到 4 5 000 头骡子上, 重者死亡 , 轻者丧失劳动力 , 大大地削弱了部队的 战斗力。 在 法国感染法国骑兵的马匹, 将感染了炭疽杆 菌和鼻疽假单胞菌的阿根廷家畜故意出口到 一 1 91 191 2 7 次世界大战期间 , 德 8 多匹骡子死亡。 在 美国第 年间引起 00 果从 盟军 中 , 结 国人试图将 污 染的供食用 的动物和感染的马有意出口到美国。

第二阶段:生物武器研制和发展使用阶段 (1930,-.,J 1945年) 生物武器研制和发展使用 , 主要 由当时几个工业发达国家 在进行, 即德国、 日本、 英国和美 国。 生物武器的攻击方面与第 一阶段相比, 也已经有了较大的改进, 主要用飞机投放和撒布带菌昆 虫、 动物等, 污染面积大、 杀伤效应较大。 一

个在德国的波琛, 一个在波兰的波兹南。 德国研究过的 生物战剂有鼠疫耶尔森氏菌(以后简称鼠疫杆菌)、 霍乱弧菌、 斑疹伤寒和黄热病毒。 研究过用带菌 昆虫攻击家畜和农作物, 也曾用细菌弹人为释放病菌, 使苏军战俘营发生斑疹伤寒。 1945 年的 5 月, 德国战术性使用生物武器污染被围攻的 Bohemia 西北部的 一个大型水库。 令人讥讽的是疫苗和血清学 德国在这个阶段曾建立2个研制机构:

测试的组合使用曾作为一种生物防护手段用来对付纳粹分子。 由于德国军队采用外裴氏反应诊断斑疹 伤寒以避免其在该地区的流行, 结果在被占领的波兰某地 , 医生使用被福尔马林杀死的 OX- 19 变形 杆菌作为疫苗接种当地居民, 使其斑疹伤寒测试为假阳性从而逃脱被驱逐到集中营的厄运。 日本至 1932 年占领中国东北后, 在 Shiro Ishii (193 2 - 1942) 和 Kitano Misaji (1942.":" 1945)

赢怀

领导下进行了生物武器研究并 一直持续到第二次世界大战结束。 当时日军在我国设有4支生物武器 ” ” 研制、生产部队 :哈尔滨附近平房车站的生物战研究机构 731 部队 , 长春的生物战研究机构 ” ” ” “ ” ” "100部队 , 南京的 荣 字1 644 部队和广州的 波 字8604 部队。”731 部队 是日本生物武器 发展计划的研究中心, 是 一支拥有150幢房子 , 5个卫星营地和 1支超过 3000名科学家和技术人员 的部队。 他们用炭疽芽抱杆菌(以下简称炭疽杆菌)、 脑膜炎奈瑟氏球菌、 志贺氏菌、霍乱弧菌和 鼠疫杆菌等病原体感染犯人。 日军研究过的生物战剂有:鼠疫杆菌、霍乱弧菌、伤寒沙门氏和炭疽 杆菌等。 从 19 32 年到 194 5年在日本生物武器计划中至少有1 0 000犯人死千实验感染或实验后被处 死。 另外,“1 00部队 专门研制杀伤家畜和农作物的生物战剂。 从 1 9 4 0 - 1 9 4 5年, 日军在我国 的浙江、 湖南、 河南、 河北 等地使 用 过生物 武器, 使宁

5



波、 常德等地区 发生鼠疫流行, 先后 有700多人 感 染 发 病, 至 少 1 1 个中国城市受 到生 物战 剂的 攻击。 攻击 的特点是用纯培养的 炭 疽 杆 菌、 霍 乱 弧 菌、 志贺氏菌 和沙门氏菌以及鼠 疫 杆菌污染水源和食物。 细菌培养物还直接从飞机上向居住区投掷和喷洒。 同盟国也发展了生物武器以对付德国可能的生物攻击, 英国于19 34 年开始秘密开展生物武器 防护研究, 如疫苗、抗血清、诊断技术等。 19 39 年, 英国开始进行进攻性生物武器的研制。 1942 年, 英国在靠近苏格兰海岸的 Gruinar d 岛上进行了武器化的炭疽芽抱炸弹威力试验, 以羊作为实验

犹他州的达格威试验场和阿肯色州的陆军红松崖兵工厂等, 并利用国内的许多研究机构和大学进行 生物武器的研究。 美国从 1941 - 194 5年间, 在生物武器研究上取得 了 2 项重大突破: 一 是通过 “气雾室计划



搞清了各种气溶胶生物战剂的最佳存活条件和感染致病计量;二是生物战剂的大规

模冷冻干燥技术的建立, 从而为生物武器的实战应用提供了可行性。 美军在这期间研究过的生物战 剂有:炭疽杆菌、鼠疫杆菌、 土拉杆菌、布氏杆菌、类鼻疽杆菌、 洛杉矶斑疹伤寒立克次体、 鹦鹉 热衣原体、厌酷球抱子菌、黄热病毒、登革病毒和裂谷热病毒等。

第三阶段:现代微生物学时期与生物武器系统研究和使用阶段(1945 -1980年) 在生物武器发展的第三阶段, 美国研制、生产和储备了大量生物武器, 使美国成为世界头号生 物武器大国。 在朝鲜战争期间( 19 50 - 19 53), 美国制定了生物武器快速发展计划, 在Pin e Bluff Ark建立了 一家新的有着足够安全保护措施的生产实验室, 技术的进步使微生物的大规模发酵、浓

生物战 历史 回顾与 发展趋势

究了肉毒毒素战剂, 并成功地用肉毒毒素杀死了德军驻捷克的总管。 美国是从 194 1年开始研制生物武器的, 生物武器研究基地设在马里兰州的狄特里克堡(De­ trick), 是美国最大的生物武器研制基地。 此外, 美国还建立了大规模的野外实验场和生产厂, 如

第 二章

对象。 经多次实验获得成功, 实验羊全部被杀死。 24 年后的检验证明, Gruinard 岛仍被炭疽芽抱严 重污染。 炭疽芽抱 一 直存活到 19 86年该岛用福尔马林和海水进行消毒处理为止。 此外, 英国还研

缩和贮藏成为可能, 19 54 年开始了生物武器生产。 另外, 在 19 53年还开展了 一 项反生物战措施的 研究, 包括对疫苗、抗血清、治疗试剂的研究来保护军队免受可能的生物攻击。 美国在朝鲜战争期间进行过生物战。 在朝鲜北部和我国东北地区多次投掷带菌昆虫、 动物和杂 物等, 携带的生物战剂有:鼠疫杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌、伤寒沙门氏以及脑炎病毒等, 造成疾 病流行, 多人死亡。 实际上美军还对中朝军民使用了天花病毒战剂, 造成天花的爆发流行, 在短短 的 3个月内患天花的病人达到 3 500多例。 此外, 美军还在巨济岛等战俘营 内进行了野蛮的生物战 剂人体试验, 在 12 5 000多名受试者中, 有1 4 00多人患病严重。 4 3年到 1 969 年间,Detrick要塞共发生 4 56起实验室感染,在 1 00万工作时间中感染率低千 19 10起。 其实验室感染的感染率在当时国家安全委员会制定的标准内并低于其他实验室的报道。 在这 些实验室感染中有3 例死亡。 2 名死于19 51 年和 1958年的炭疽热, 1 名死于19 64 年的病毒性脑炎,



竺"fl/,.%”,fl”“/ %如l,“/ %1'.',“

岛吨竺巴沪-7祝产亟--

_/

实验室感染的死亡率也低于当时其他实验室。 在生产和测试部门有48例实验室感染但无 一 人死亡, 安全计划包括开发和使用新疫苗以及采取工程安全措施。 到60年代末, 美军发展的生物武器库包括许多致病细菌、 毒素和真菌性作物致病剂(表1 -1), 后者可直接导致庄稼减产和荒芜。 另外, 在秘密活动中使用的生物战剂有中央情报局研制的眼镜蛇 毒素, 蛉蚌毒素和其他毒素, 所有上述研制和使用的生物武器均在1 972年销毁。 表1-1

美军武器化和贮藏的生物武器(于i971-1973年销毁}

致死性生物武器米

5型链球菌肠毒素

炭疽杆菌

委内瑞拉马脑炎病毒

肉毒毒素

抗庄稼生产的生物战剂

土拉杆菌

稻米枯萎剂

失能性生物武器米

黑麦干锈剂

猪布氏菌

小麦干锈剂

伯纳特氏柯克斯氏体 米:已装配成生物武器 70年代后期,

美国加强了生物武器的研制工作, 主要是生物战剂种类增多, 除细菌外, 还有病 毒和立克次体等。 同时改进了生物战剂释放技术, 利用气溶胶发生器和布洒器喷洒生物战剂气溶

。 』 \中包言::::;:;二二二::;二二了:�:有7

胶, 大大增强了生物武器的破坏作用。 目前美军至少储存10种生物战剂和6种生物毒素战剂, 其 个 年在斯维德洛夫斯克发生

l

生物武器研究中心, 可以用常规武器和气溶胶发生器撒播生物战剂。 1979 一起炭疽芽抱气溶胶泄漏事故, 造成下风向上千人死亡, 引起国际社会的关注。

在生物武器发展的第三阶段中, 另一特点是生物武器在地区局部战争中的使用和拥有生物武器 6

8 年两伊战争中, 伊拉克对伊朗使用了化学和生物武器, 据联合国专家调查首次 的国家在增多。19 4 证实伊拉克对伊朗使用了生物战剂 (黄雨T



毒素)和化学战剂的攻击, 有5 000多名伊朗士兵受

伤, 病死率为15%。1990年海湾战争最终没有发生生物战, 但交战双方都作了生物战的充分准备。 伊拉克从

70年代末开始研制生物武器,

到1 991年4月被美军



沙漠风暴行动



摧毁而被迫停止。

在这十多年的期间, 设在巴格达南部的Salman Pak地区的生物战研究和生产机构曾研究过的生物战 剂和武器系统见表1 -2。 表1-2 战剂

实验室研究

' V ' V ' V ' V

肉毒毒素 炭疽杆菌 枯草杆菌 黄曲霉毒素 产气荚膜梭菌 小麦黑粉菌



葩麻毒素 单端抱菌素 Enterovirus - 70

轮状病毒 驼疮病毒 苏云金杆菌

v/ V v v v' V v v .

生产

' V ' V

v/ v v v' V

V

'

伊拉克研究过的主要战剂 储存

v/

v V

'

装填

现场试验

武器化

v/

v v v

' V

v v

V/

' V ' V

v V

/

v

早在海湾战争前, 就有了对伊拉克使用生物武器的指控。 如库尔德人宣称:在两伊战争早期, 伊拉克即对他们使用了霍乱弧菌、 伤寒沙门氏菌、 真菌毒素或黄雨武器;在1988年9月伊拉克用 伤寒炸弹袭击了苏莱曼尼亚市;在1989年中期, 伊拉克秘密部队使用生物战剂使库尔德难民营的 . 食物染毒, 导致该难民营所在的土耳其境内马尔丁地区野兔热病、 鼠疫、 伤寒和霍乱的流行, 造成 700人死亡, 4 000人受伤。 还有人指控伊拉克在距巴格达以南1 00km处的阿尔·撒尔曼曾对约1 00

7

名伊朗战俘使用化学和生物战剂进行人体试验。 从以上事实中可以看出, 从1945 -198 年 0 这段时间内, 人类对各种致病微生物的病原学、 致 病机制和生物学特性的研究有了很大的进步, 对这些病原微生物有了深刻的认识。 正是这些研究方 法、 技术和研究成果, 促进了生物武器研究的快速发展, 不仅研究的生物战剂种类大大增多, 而且 对这些战剂的生物学特性, 尤其是这些战剂气溶胶生物学特性研究的很深入。 同 时在生物战剂侦 检、 防护等领域也取得了很大的进步, 如单克隆抗体、 核酸探针和PCR技术等用于生物战剂的诊 断, 多种战剂疫苗的研制等。 另一 方面, 随着其他学科领域的发展, 在生物战剂释放技术方面也有 了较大的进步。 如微生物冻干技术的发展, 使生物战剂的储存、 干粉气溶胶撒播攻击成为现实;飞 行器和导弹技术的快速发展, 生物武器的攻击方式也有多种方式, 不仅可以用飞机撒播生物战剂, 也可以用导弹进行生物战剂的攻击。 这些都表明, 生物武器的发展与其相关基础学科和技术的发展

第四阶段:分子生物学发展与基因武器的出现和研制阶段(1980~现在)

J. D. Watson和F. H. Crick两人在1953年提出的DNA分子双螺旋结构模型在分子生物学发展上

人在1993年共获年度诺贝尔化学奖。 正是由于这些重大研究成果, 使遗传工程技术取得了突破性 进展。 1984年美国国会技术评价办公室给生物技术下了2个定义。 第一个是即广义的定义, 指任何使 用活的生物体或其 一部分生产或改进特定用途的产品, 改良动植物品种或研制微生物的技术, 包括 传统的和新的生物技术。 第二个即狭义的定义, 专指新的生物技术如DNA重组技术、 细胞融合技 术和新的生物加工技术。 并指明除另作说明外, 生物技术通常指的是新的生物技术。

生物 战 历史 回 顾 与 发 展 趋 势

具有划时代的贡献, 为分子生物学和分子遗传学的发展奠定了基础, 两人在1962年获得了医学诺 贝尔奖。 美国Cetus公司人类遗传室的Kary Mullis根据生物体内DNA复制的某些特点, 在1985年 发明了在体外对特定DNA序列进行快速扩增的 一 项新技术, 即聚合 酶链反应(polymerase chain re­ ” “ action, PCR)技术;加拿大籍英国科学家Michael Smith发明了 核甘酸基因定点诱变 方法, 两

第 二章

密切相关, 反之, 从这些相关学科和技术的发展, 也可以窥视出生物武器的发展进程。

目前, DNA重组技术和其他生物技术已被广泛地用千可能作为生物战剂的细菌、 病毒、 立克次 体、 毒素等方面的研究。 例如, 对5 0多种毒素结构基因已进行了克隆和序列测定。 目前还有一些研究:鼠疫杆菌和肉毒毒素在弱毒株炭疽杆菌中的表达及其作为综合多价活疫苗 的评价, 布鲁氏菌保护性抗原的鉴定、 在瘦病毒中的表达及其在预防动物和人布鲁氏菌病中的作用 等。 以上这些研究虽然是防御性的研究, 但是只要将其中的毒力因子或受体菌株换 一 下, 立刻就成 为进攻性生物武器研究了。 我们不应该忘记, 由千生物技术的通用性, 很难保证在战时这些技术不



会被滥用, 所以我们应当提高警惕。 1991年美国国防年会报告了用基因工程研究出血热病毒干粉生物剂, 用于低飞巡航导弹喷雾袭 击。 同年, 美国还报道了用基因工程技术改变流感病毒神经氨酸酶活性, 可以提高其感染性。 有消息称:俄罗斯已经研究将委内瑞拉马脑炎病毒的基因, 克隆到天花病毒中加以表达。 由于 委马病毒的致死率高, 天花病毒的感染性强, 且可以通过气溶胶的形式进行传播感染。 因而, 可能 研制出一种致死率高和感染性强的新型生物战剂, 它可能是一 种典型的基因武器。 前苏联还研究了



_

竺1,』加吵”,“/ %但如, 9/i:t;,“

峦必吓纷妇

7

蛇毒和其他神经毒素基因在流感病毒和细菌中的表达。 国外在研究病毒致病的分子机制及病毒毒力决定簇的确定时发现, 婢传播脑炎病毒(TBE) 登革 - 4(DEN)嵌合体非编码区突变, 导致高度减毒;TBE3' - 非编码区缺失突变导致毒力下降4 个数量级;当TBE的包膜糖蛋白单 一 氨基酸改变, 可使其神经侵染力和神经毒力丧失。 这些研究所 用的靶子都是生物战剂, 这些研究结果可能被用千改构病毒战剂。 另外, 有许多病毒被改构成基因 表达载体, 如症病毒、 腺病毒、 Sindbis 病毒等。 反之, 如果插入毒力基因, 就有可能成为一 种新的 改构病毒战剂。 其实,从 一 些新兴的分子生物学技术诞生那天起, 许多科学家、 军事分析家和 一 些和平研究机 构就开始担心这些技术会被滥用。 在1997年的英国医学会年会报告中, 一 位英国医生预言十年之 内可能会制造出





基因武器 。 该报告还特别指出以日新月异的生物技术为支撑, 未来几年内可能

会造出针对某 一 特定种族和人群的生物武器。 而这种针对性的生物武器的基础是各个种族之间基因

\ 嘈

的差异, 例如在美国, 囊性纤维化是 一 种十分常见的疾病, 而在亚洲国家这种疾病就十分罕见, 造 成这种差异的内在机制就是其基因组的差异。 由于人类基因组计划的飞速进展, 越来越多疾病和基 因的关系被确定,越来越多的基因得到定位。 人们既然能够找出人群之中这种基因的差异, 就有可 能据此造出具有人群和种族针对性的新式武器。 基因武器与其他现代化武器比较, 除不易防御和被伤害后难治疗等特点以外, 还有成本低、 易

』二芦。言元大建了二言勹言, :二芦,,芦 8

0 争发生巨大的变化。 首先, 战争的固有概念将发生变化。 敌对双方再不是依靠使用大规模硬杀伤武 器, 进行流血拼杀摧毁 一 支军队、 一座城镇去夺取胜利, 而可能在战前使用生物武器, 使对方人体 组织及生活环境破坏, 导致一个民族、 一个国家丧失战斗力, 在不流血中被征服。 除上述生物高技术对基因武器的发展的影响外, 人类基因组计划、 基因组多样性计划和微生物 基因组计划的实施, 对遗传生物武器 (genetic weapons) 的发展也同样具有重要的意义。 (李劲松) .

. ,

,:第三章

:生物武器与生物战 9

本章主要介绍生物武器的要求及生物武器发展的必要条件, 旨在帮助有关人员了解生物武 器的特点, 以利今后生物武器核查中掌握相关背景知识, 更好地实施生物武器核查。

、 -

生物武器的构成

尽管多种病原和毒素可以引起人类疾病和中毒, 但是, 仅有极少数可用于生物武器。 表3 -1 列举了经典生物战剂, 某些可能适用千小范围或暗杀使用。 而作为大规模使用的病原或毒素必须符 合下述条件:心可以方便地大量生产; @在可施放量范围内可以造成人死亡或失能;@高传染性 (毒素除外);@产生合适大小粒子的气溶胶; @易千播撒; @在生产后的储存、 武器化和施放后等 条件下稳定, 且保持毒力;@敌方敏感而已方有有效的防护手段。 表3-1 战剂类别

细菌

病毒

毒素

生物武器与生物战

二 、 理想生物战剂的条件

第三章

生物武器一般由战剂、 弹体、 施放装置、推进装置、 定时装置和爆破装置等组成。 如果由安装 在交通装置上的喷雾器施放, 则要简单得多, 但个人防护设备是必不可少的。 如果用巡航导弹施 放, 则需要定向与定位装置。

可能的生物战剂

战剂(俗名)

所致疾病

炭疽芽抱杆菌(炭疽杆菌)

炭疽

鼠疫耶尔森氏菌(鼠疫杆菌)

鼠疫

土拉弗朗西丝氏菌(土拉杆菌)

土拉热,野兔热

布鲁氏杆菌

布鲁氏菌病

天花病毒

天花

马脑炎病毒

脑炎

沙粒病毒,布尼亚病毒,丝状病毒,黄病毒

出血热

葡萄球菌肠毒素B

中毒

葩麻毒素

中毒

肉毒毒素

中毒

l, . 易于生产

许多细菌可以用现代发酵技术大量生产, 病毒也可以用现代病毒培养技术获得大量生产。 某些 毒素, 如葩麻毒素来源广泛, 提取工艺成熟, 大量生产也是没有问题的。 尽管目前还有许多病原生 长缓慢, 滴度不高, 某些毒素在自然界存在有限, 但是将来可以用现代生物技术加以解决。 要想大 竺伊饥e.nfl”,"』少/妞如幼“'纱

,,可--..:等--- 岛

伊- 饥



_

' , “' 如必7“加纱/

量 使用毒素作为大规模杀伤性武器, 必须成吨生产才能 达到目的。 2. 致死和失能 根据战剂的 作用效果, 可以分为失能 战剂 和 致死性战剂, 前者会使 敌方部队丧失战斗力, 增加 敌方卫勤保障负担;后者直接杀伤敌方部队。委内瑞拉马脑炎(VEE)病毒就是典型的失能性战 剂, 炭疽杆菌、 鼠疫杆菌、 埃博拉 出血热病毒、 马尔堡出血热病毒 和克里米亚-刚果出血热病毒都 是致死性战剂。 人感染生物战剂后都要经过一 定的潜伏期才能发病, 战术 使用往往选择潜伏期短的生物战剂, 但是作为恐怖、 暗杀活动等使用时往往选择潜伏期较长的生物战剂。 3. 粒度大小合适的气溶胶 生物战剂可以通过多种途径感染人:心 吸入 途径:以气溶胶 吸入 感染;@经口途径:通过污 染食物或水食入感染;@侵入 途径:通过注射感染;@皮肤途径:经皮肤吸收感染。其中, 吸入途 径在生物战防护时最重要。理想战剂气溶胶粒子应符合下述条件:心可以随风飘移较长距离;@可以被 污染区人群吸入肺深部。气溶胶粒子直径为 1~ 5 µm时可以满足上述条件。这种小粒子气溶胶肉眼看不 见, 如果没有战场远程侦察系统, 很难发现这种气溶胶云团。较大的粒子在施放后会很快沉降于地面, 即使吸入, 也会被上呼吸道防御系统排出。 4. 易于播撒 理想战剂应当用现成设备(如工业喷雾器)易于在 大气中播撒。这种设备可以安装在 飞机、 轮 船或汽车等交通工具上, 或者在固定地点进行播撒。生物战剂播撒如果发生在 一 相对密闭建筑内, 则对人员伤害会更大。除施放出合适大小气溶胶粒子外, 生物战剂最好干燥状态下施放, 因为这会 使战剂 随风飘散得更远。 5. 稳定性问题 10

生产的生物战剂无论是大量储存, 还是装填武器都必须相当稳定。在生产、 储存、 转运和施放 过程中保持活性和毒力。炭疽芽抱能够耐受干燥、 高温、 紫外 线辐射等物理因素, 在环境中可以存 一 50 年, 是 种较为理想的战剂。但即使是炭疽芽抱, 在强紫外辐射(强阳光)条件下也易 活至少 于降解。 6. 敏感性问题 理想战剂还要 满足对敌方敏感, 而已方有免疫力的要求。因为 战剂施放后, 会随风飘散, 如果在施 放后突然风向改变, 使战剂飘向己方, 而已方又没有免疫力, 则会对己方非常不利。

三、 施放方法 生物战剂可以以湿态或干燥状态施放。如上述, 干燥施放 较好, 但是战剂的干燥需要复杂的技 术。战剂的施放可以通过喷雾器、 爆炸装置和人 为污染食物和水源。最常见的方式是气溶胶施放。 将喷雾器 安装在交通工具上进行气溶胶施放是较好的手段。其施放路径会形成 一 条线状污染 带, 称之为线源 (line source) 施放。这种手段 一 般逆风行驶进行施放, 感染下 风向 一 定范围内的 人群。 污染范围取决于风速、 风向、 气象条件、 地形和植被及战剂自身特性等因素。稳定的 战剂 (如炭疽芽抱)可以污染下风向2 00k m的范围。197 0 年WHO出版物中就明确阐述了生物武器的可 能影响。据估计,

50k g气溶胶化的 炭疽芽抱如被飞机于理想气象条件下 喷洒在 一居民区的上风2 k m

处时, 如该区居民有 50万人, 且未经任何防 护, 芽抱可飞行2 0km 以上, 使22万人死亡或失能。 也就是说生物云团所经之处近 一 半的人受到感染。假如喷洒土拉杆菌, 死亡或失能数量会达到 1 5. 5 万人。因此, 只要在 理想气象条件下将某些生物战剂用作攻击性武器, 就能引起大量人员的伤亡。假定



在发展中国家由飞机逆风施放50kg战剂千2km范围(该范围有50万 人口), 推测其损伤程度列千 表3-2 。 另 一 种气溶胶施放手段是点 源 (point source) 施放, 即将施放装置固定在 一定位置进行施 放。 有的是将生物炸弹投放到 一 个固定目标后进行施放, 生物炸弹 一 般为球形。 其他施放方式包括爆炸式施放(一般效果不明显)、陆地或海上地雷、管式炸弹及其他装置。秘密武 器(clandestine )指那些恐怖组织或特种部队用于施放生物战剂的工具, 如经皮注射式武器或 污染食品或 水源的武器。 通过昆虫(跳蛋、蚊虫等) 作为载体施放也是手段之一 。 生物战剂用作武器时有某些共同特点。 它们能以1~l0µm大小的颗粒通过气溶胶施放, 这种粒子可 在(某些天气的)空气中悬浮数小时, 如被吸入可穿透至远端细支气管和末端肺泡。 表3-2 下风向范围(km)

裂谷热

生物战剂造成的损伤程度 损伤程度

1

400

35000

婢传脑炎

1

9500

35000

伤寒

5

19000

85000

布鲁氏菌病

10

500

100000

Q热

>20

150

125000

土拉热

>20

30000

125000

炭疽

>20

95000

125000

生物战剂 施放后可以通过消化道、呼吸道和皮肤伤口侵入人体, 导致疾病的发生。 (1)消化道途径:人或动物通过食用战剂污染的水或食品而感染发病, 只造成局部的点状或线 状伤害区。 (2) 皮肤途径: 一 种是直接穿透皮肤进入人体,这样的皮肤侵袭只能造成个别人员的伤害;另 一

种是通过媒介昆虫的叮咬将战剂输入人体。 (3) 呼吸道途径:微生物气溶胶通过呼吸道途径使人、 畜感染。 这是当代生物战中广泛使用的



种生物战剂施放方法。

生物武器与生物战

失能

第三章

死亡

_

战剂所致疾病

11

四、 生物武器伤害的特点及其影响因素 (



)生物武器伤害的特点

(1)面积效应大 一 种武器的面积效应是指单位重量的武器所造成的有效杀伤范围, 从理论上说, 在各种武器中 生物武器的面积效应最大, 这是由于多数生物武器都是活的微生物, 进入人体后可以繁殖, 而引起 发病。 根据联合国《化学和生物武器及其可能的使用效果》 (1969 年) 一 书指出, 一 架 B -52 战略 轰炸机所载的核、 化学核生物武器对全无防护的人群进行假定的袭击, 所造成的有效杀伤面积为: 百万吨级的核武器300km气15吨神经毒剂化学武器为核武器的1/5, 10吨生物武器为核武器的300 多倍。 (2) 危害时间长

由于气象、 植被、 战剂 种类和地物等因素的影响, 生物战剂气溶胶对地面人、 畜的危害时间差 异很大。



般说来, 白天 2 小时左右, 夜间和阴天为 8 小时左右。 在特定条件下某些病原体可长期

乙,

疫“',饥",fJ,作“?如九.吵勿“'砂

岛,笠_云云歹心石茂乙了7 存活,如霍乱弧菌在 20� 水中能存活 40 天以上,Q热立克次氏体在金属、 玻璃或木材表面能存活 数周之久。 炭疽芽抱在阴暗潮湿的土壤中甚至能存活数十年。 有些生物战剂施放后能被当地的媒介 携带传播, 在条件合适时,有些战剂病原体甚至能够扎根形成新疫源地,长期危害环境、 动物与人 类。如西尼罗河病毒由鸟类带到美国加州后形成疫源地,病迅速扩展到美国大部分地区。 (3)具有传染性 具有传染性的生物战剂能够在人体或动物体内繁殖,造成病原体的数量扩大, 传播到新的地 区。 例如, 历史上流行的流感、 霍乱、 鼠疫等疾病,能在短时间内传播到其他地区。 2003 年流行的 急性呼吸系统综合征在短时间内就传播到世界各地,造成了社会巨大的恐慌。 (4) 生物专 一性 生物战剂职能使人、 畜和农作物等生物致病, 对没有生命的其他生活、 生产资料及武器装备没 有破坏作用。 这一特点在军事上具有极大的优势, 因为袭击成功后,攻击 一 方可以立即使用占领区 内的 一 切物资和生产资料。 (5)渗透性 理论上,生物战剂气溶胶可疑随着空气流动进入 一 切不密闭的, 没有空气过滤设备的工事、 车 辆、 舰艇和建筑内部,造成那里的人员伤亡, (6)难千防护,便于突然袭击 生物战剂气溶胶是无色、 无味、 看不见、 摸不着的,人们即使身处充满战剂气溶胶的环境中也 无法察觉到所受到的伤害。 正常人每分钟呼吸 10 L 的空气,即使空气中战剂气溶胶浓度很低,呼吸 数分钟后也有感染的可能。 人肺泡表面积约为 100 平方米, 远比人体表面积大,而且肺泡壁与毛细 管壁之间仅隔着1微米厚的两层细胞,肺泡中的气溶胶粒子很容易进入血液, 故很多生物战剂气溶 胶的呼吸道感染剂量远比消化道剂量小。 12

防毒面具虽然能够有效阻止生物战气溶胶进入呼吸道,但是防毒面具的携带要在有效生物气溶 胶报警后 才能进行, 因此,防毒面具防护效能除其本身的物理特性外, 主要取决于生物报警是否及 时。如果实施突然袭击,受攻击方没法及时防护,同样会造成严重伤害。 (二)生物战剂的影响 不同生物战剂特性不同,如上述战剂的分类中所述,有些战剂潜伏期长, 有些潜伏期短;有些 导致致死,有些导致失能;有些对环境抵抗力强,有些抵抗力弱。 因此,战剂的选择是根据不同目 的选择的。 (三)气象条件的影响 生物战剂气溶胶释放的条件比较苛刻,必须在合适的气象条件下才能达到 较好的效果, 一 般说 来,如果要使生物战剂气溶胶在目标区形成大面积覆盖,而且在一 定时间内保持有效浓度,必须满 足如下条件: (1) 近地面层大气必须稳定:即离地面 0.5m 高处的气温低千或等于地面 4m 处的气温, 这种 状态气象学上称为逆增 (inversion) 或中性 (neutral) 。如果 0.5m 处的气温高于 4m 处,下面的热 空气就会上升,上面的冷空气下降,形成对流。 这种不稳定态叫做递减 (lapse) ,多见千晴朗的白 天。 生物战剂气溶胶在递减条件下会迅速被稀释,从而不能保持有效浓度。 (2) 必须有 一 定的风速: 理想的风速使 3~6m/s。 风速过小, 气溶胶 云团不能形成大面积覆

盖;而风速过大,则空气与地面摩擦力增大,形成许多浪涡,气溶胶可被迅速稀释。 (3) 风向比较稳定:风向稳定,生物战剂气溶胶才能向攻击目标飘移。如果风向改变,气溶胶云团 就会飘离目标,如果施放后,风向突然转为反方向,就有可能危及施放者自己的安全。

(4) 没有强烈的日光:日光中的紫外线对生物战剂有强烈的杀伤作用, 因此, 施放生物战剂气 溶胶以黄昏、 黎明、 夜晚或阴天效果最佳。 (5) 没有降水:因为雨、 雪对生物战剂有明显的清除作用, 使气溶胶浓度迅速下降。 另外, 各种社会因素对生物武器的最终效应也有明显的影响。 实际上, 生物战是人为制造传染 病流行的过程。 人民群众的文化、科技和对反生物战防护的训练水平、 平时对反生物战的准备、 组 织体系的完备程度等诸多因素都会影响到生物战的最终效应。 (四)地理环境的影响

3 一, l

地形、 地面粗糙度和植被均影响生物战剂的施放效果。

五、 生物武器的优缺点

1. 优点

(1)对敏感人群的致死和失能作用;

第 三章

(2) 在环境和人体内可以繁殖, 造成的伤害呈持续性; (3) 对同等杀伤规模, 其生产成本比核武器、 化学武器和常规武器低; (4) 造成的传染病或中毒与地方流行病不易区分; (5) 实时检测生物战剂困难; (6) 某些战剂在施放后要经过一定的潜伏期才发病, 造成收集证据困难; (7) 生物杀伤专一性, 对环境、 建筑等破坏小, 甚至无破坏性; (8) 敌方心理压力大, 作战效能高。 2 . 缺点

生 物 武 器与 生 物 战

(1)防护措施不当, 对己方也有伤害;

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

受环境因素影响大, 如风力和风向等; 温度、 阳光、 干燥气候等对战剂存活影响较大; 某些战剂对环境的污染, 如炭疽芽抱, 会使污染地区长期不适于人居住; 攻击后, 己方人员进入会引起二次气溶胶产生, 造成新的感染; 生物武器攻击后的效应很难评价; 某些战剂发病的潜伏期较长, 限制了战术使用; 公众厌恶生物武器的使用, 遭致舆论强烈谴责。 (杨瑞酸)

竺,饥,"If/“', 9如1,,幼貂“'g

囡 竺笠如竺竺-三秘“三



四 第 牛 `飞$尸凌心



_ Bj

生物威胁的现

:r,\x.I ..

状 ,

`

,..,'



t,

'



t

沁'

心.





.、}“:::义:岱

儿飞, ,···.·.

,六

,,

'1妞

J

,I



, '' ....,• ";. ', I. .. .·、-,'. : `沪"-,.





~'`

. ' .. ·.,、心 d: 尽t.心t

.

\11 \ \ \ \ \\,

从新军事革命对生物武器发展的影响看, 随着正在发生的新一 轮军事技术革命的深入, 未来战 争更加可能出现在敌对双方军事力量悬殊的情况下, 弱国以生物武器与强国相抗衡的局面。 从世界军事环境看, 20 世纪9 0年代以来发生的战争、 武装冲突、 恐怖事件, 其技术含量、 烈 度和频度都超过了80年代。 生物武器的潜在威胁增大的观点已为绝大多数国家所认同, 一些国家 巳采取相应对策。

11

从科学技术发展看, 拥有生物技术能力和制药工业基础的国家都具备发展生物武器的能力。 由 于近年来生物技术的迅速发展, 基因武器等已成为理论和现实可能。



从世界范围内大量新发传染病看, 新的传染病病原体很可能被谬用作新的生物战剂, 并且可能 被用以混淆和掩盖实际的生物战研究。



_

生物武器的潜在威胁在增大

一些国家可能仍在研究和发展生物武器。 被怀疑有生物武器进攻性研究计划的国家增多。 生物 技术的发展增大了生物武器的潜在威胁。 生物武器进攻性研究与防御性研究很难区分。 新军事技术 革命加剧了未来战场的生物武器威胁。 各国权威专家普遍对生物战表示担心。 美国国会1994年《核化生武器及其威胁》调查报告称:“从大量技术扩散、 技术多样性和使用 可能性等方面看, 生物武器的威胁已经增大。” 1. 一些国家可能仍在研究和发展生物武器 伊拉克在1991年海湾战争中装备了并威胁将使用生物武器。 叶利钦1992年公开承认, 俄罗斯到1992年仍没有真正停止研制生物武器。 1992年叛逃到美国的俄罗斯生物武器专家披露, 俄仍在发展基因工程生物战剂。 2.被怀疑有生物武器进攻性研究计划的国家增多 法国1995年技术评估报告、 美国核防护局1996年研究报告、 美国中央情报局1996年《武器 扩散威胁》报告、 美军1996年《未来战争》研究报告等称,2 0 世纪9 0年代与80年代相比, 被怀 疑有生物战计划的国家(地区)增加了 一 倍, 俄罗斯、 叙利亚、伊拉克、伊朗、 利比亚、 朝鲜、 以 色列、 埃及、 古巴、 台湾、 罗马尼亚、 保加利亚、 巴基斯坦、 印度和南非等均可能拥 有生物战 计划。

.,

3. 生物技术发展增大了生物武器潜在威胁 “ 美 、 英 、 俄 、 德、 瑞士、 瑞典等国1996年递交的政府专家报告称: 基因工程生物战剂的潜 ” 在威胁增大, “种族基因武器在理论上是完全可能的, 但其发展是否会超过其理论可行性, 目 ” 前还不清楚 。“毒素基因武器的理论可能性在增大。 天然的毒素是由动物、 植物、 微生物、 藻 类等 产生, 而随着生物技术的发展, 现在巳经完成了20多种具有潜在 军事价值的毒素的基因克 " 隆和表达 。 虽然到目前为止还没有关于用基因工程技术增强天然毒素毒性的事实报道, 但许多 “ 国家政府专家1996年科学技术报告都认为: 理论上, 通过基因重组发展混合型毒素生物战剂的 ”

可能性在不断增大, 何况可供军事选择的天然毒素巳经很多。 一 种 俄已用基因工程方法研制出 俄罗斯科学家1996年透露,





超级炭疽毒素 。 美国防部1999

15

年有报道称, 以色列正在研究针对阿拉伯人的人种基因武器。1997年 7月有报道称, 英国已组织了 由军事专家、 遗传学家、 生物学家和律师组成的小 组, 研究种族灭绝性基因武器的 可能性及其 对策。 4. 生物武器进攻性与防御性研究很难区分 《公约》允许为防御性目的而进行的研究, 但事实上, 进攻性和防御性研究的界限很难界定。 “

英国1990年《防止生物军备竞赛》报告称: 对美军 80年代的300多项生物研究项目分析, ” 很难分清其是进攻性还是防御性目的。 5 . 新军事革命加剧了未来战场的生物武器威胁 由于美国 等率先进入新军事革命的发达国家在高技术常规武器方面占有绝对优势, 使得 一些弱 小国家可能采取以化学生物武器与之抗衡的策略。 美国国会技术评估办公室1997年《大规模杀伤性武器扩散:危险评估》报告称, 由于新军事技 术革命的不均衡性, 生物武器可能被一些不发达国家看成是最经济有效的大规模杀伤性武器, 甚至

霄章 乌威 胁

可用以与核武器抗衡。 6. 各国权威专家对生物武器威胁普遍表示担心 “ ” 英国 化学生物武器防护权威顾问肯顿1995年称: 生物战的威胁并未消除。 澳大利亚科学技术组织三防主任克龙1996年称:“对生物战暴发的可能性日益担心。” 美 军埃奇伍德研究发展与工程中心化学生物防护司令部顾问华德士博士1998年称:



生物武器

已成为对美国 最主要的战略威胁 。” 7. 生物武器扩散加剧、 控制困难 美国国会技术评估办公室(OTA) 1997年发表的《大规模杀伤性武器扩散: 危险评估》报告 提出了3个主要观点:第一 , 虽然仅少数国家致力于发展生物武器, 但主要集中在世界上的 一 些不 稳定地区, 如中东、 南亚、 朝鲜半岛。第二, 大规模杀伤性武器的扩散使所有国家都面临着 危险, 尤其是美国 。第三, 苏联解体加剧了生物扩散。 美国 中央情报局1997年的《化学生物威胁》报告称, 世界上大约 有400家公司生产能用以制 造化学和生物战剂的两用设备。 澳大利亚25国集团已经正式通过控制生物细菌、 病毒、 毒素和两 用设备的出口法令 。 报告详细介绍了制造化学和生物武器战剂所必用的两用设备的各种型号, 如发 酵罐、 离心分离机、 冷冻干燥机、 活微生物密闭设备等 , 并介绍了生产这类设备的许多公司。 认可 了可能非法设备的准则。 在生物武器方面, 潜在非法设备可能包括:100升左右的发酵罐、 特殊密 闭设备, 以及生物战剂和毒素的侦检分析系统。 尽管如此, 防止生物武器专家、 技术和设备的扩散 是非常困难的。



竺e,%”,?'”“/ Ci)如如厂妳¥I







多夕竺-已饥必劝忽~一一一 7

二、 一些国家可能仍在继续生物武器研究 俄罗斯 1992 年俄罗斯总统叶利钦公开承认俄直到 1992 年仍没有停止研制生物武器。叶利钦 称:“虽然总统 已经下达了禁止生物武器研究与发展的命令,但可能还没有到执行层。” 1992 和 199

3年俄罗斯叛逃的生物武器专家披露,俄正在发展基因工程生物战剂(如用基因工程改造的出

血热病毒和鼠疫杆菌等)。经改造的菌(毒)株对多种抗生素具有抗性并且现有疫苗对其无保护作 用。1994年叛逃的俄罗斯生物学家称,直到 1994年俄仍未停止生物武器研究。199 5年法国评估报 告称,俄罗斯可能仍保持着某些生物武器的生产设施。现在还缺乏足够的证据和理由肯定俄罗斯 1994年后真正停止了其生物武器研制计划。1992 年叛逃到美国的苏联(俄罗斯) 生物武器计划主 要负责人阿立贝克称:“9 0年代初,由于西方掌握越来越多的关千苏联生物武器研究的信息,并不 断施加压力,1992 年叶利钦下令停止生物武器研究并销毁现有生物武器。但是否真正停止仍有疑 问。必须继续关注苏联(俄罗斯) 的生物武器问题,原因有三: 一 是苏联(俄罗斯) 的许多生物 武器设施还未处于国际社会的监督之下;二是俄罗斯仍隐瞒其生物武器研究与发展规模,甚至仍在 继续苏联生物战计划的部分内容;三是俄科学家发表的报告中有许多研究工作仍具有双重性,甚至 ”

就是进攻性研究。 美国 199 0年英国出版的《防止生物军备竞赛》称:“对美军 300多项生物研究项目分析,很 难分清其是进攻性还是防御性目的。其相关研究经费80年代以来一直在增加,1985年达最高值, 此后一 直保持在较高强度。军方还建议建立 一 个利用生物技术研究高毒性或致死性微生物的实验 室。“ 海军生物学实验室主任 David Kingsburg 曾指责说:"该实验室及美陆军传染病医学研究所都在 从事与生物战剂有关的任务,我们在接触生物武器,如同在触动核按纽,这是我所想象中最危险的 ” 一 事情之 。 16

“美国防部生物技术计划中可能的进攻性应用研究项目包括:使疫苗无效的生物战剂、诊断困 难的生物战剂、超级毒素、生物战剂气溶胶施放、生物战剂的生物媒介、新生物战剂、耐药生物战 剂、生化(激素) 武器、增加毒素生产能力等。其中,微胶囊化、生物战剂和毒素气溶胶化用以评 估进攻可能和防护工具的效果、气溶胶施放数学模型、气溶胶免疫方法、药物及神经毒抗毒剂的气 溶胶施放、工业化规模生物生产设备、百万份数量的疫苗贮存、昆虫媒介等都很可能与进攻性目的 ”

有关 。 ”可能的进攻性发展的活动包括:有进攻性生物武器计划的政策分析,有研究与发展生物武器 的详细预算准备,有研究与发展预算表决,有研究与发展的人员补充,有研究机构和基金合同研究 的组织,有生物战剂研究项目的选择,有生物战剂发展项目的选择,有发展机构的选择,有大规模 战剂生产技术的发展,有目标脆弱性研究,有武器载体或媒介研究项目选择,有战法使用理论的发 展,有生物战进攻队员的技术训练(是其训练大纲的一部分),有生物战模拟演习(训练大纲的 一 ”

部分) 。 伊拉克

1991

年海湾战争中,伊拉克装备了生物弹药并威胁将使用生物武器,尽管最终没有使

用生物武器,但已经产生了巨大的军事效应,使多国部队的战争准备最成倍增加,并带来极大的战 场心理恐惧。199 3年被西方策反的伊拉克生物专家向英国报界披露,伊拉克从 1983年就开始发展和 试验生物战剂,解决了与生物战剂武器化及装备部署有关的技术难题(这些情报后来也得到了伊拉克 官方的证实)。为对付美国的军事打击,伊拉克 199 0年8月投入 1 亿美元用于生物武楛进攻性研究并 着手贮存生物战剂。1996 年联合国特委会化学生物武楛核查小组发现伊拉克生物武摇研究资料,其 研究的生物战剂包括肉毒毒素、黄曲霉毒素、炭疽杆菌、产气荚膜梭菌、腹泻病毒、骆驼痐病毒

等, 生物战剂武器系统包括火箭、 导弹、航弹的弹头以及飞机喷雾罐。1998年初, 因为大规模杀伤 性武器(尤其是生物武器)的核查问题(直接导火线)而导致新一轮海湾危机。1998年末, 终因 “



旷日待久的核查与反核查(及其背后的制裁与反制裁)而再次发生武装冲突( 沙漠之狐 )。 印度 印度具有发展生物武器的能力, 并可能拥有生物战计划(美国、英国、法国等西方国家 在1990 -1996年的评估报告中多次提出怀疑)。 印度不仅拒签核禁试条约,而且公然于1998年5 月连续进行了5次地下核试验, 其辩护词显然视中国为敌。 印度曾极力否认其拥有化学武器及相关 研究计划, 但当1997年4月《化武公约》开始生效并实施核查时, 印度马上于6月宣布其拥有化 学武器。 鉴千中印在麦氏线以南印占区的领土之争, 对印度的生物战能力不能掉以轻心。 日本

日本是生物战老手, 其生物战能力当然已远不止第二次世界大战时的水平。 日本内阁成

17

员中军国主义思想仍然存在,1998年5月竟将台湾列入其防务范围。 我们对日本发展生物武器仍应 保持防备。 台湾 台湾在20世纪70年代试图发展生物武器没有得到美国的同意和支持, 但不能排除台湾 发展生物武器的可能(西方国家、包括美国都怀疑台湾拥有生物战计划)。1994年台岛有记者提出 怀疑, 位于台北县的



国防科学院的预防医学研究所



可能在从事生物武器研究。

其他 1995年法国评估报告称,12个国家正试图获得生产生物武器的能力, 其中伊朗、伊拉 克、利比亚、 巴基斯坦、叙利亚、朝鲜、埃及、印度被怀疑有研究计划。1996年美国核防护局的公 开研究报告称, 一些国家如伊朗、伊拉克、利比亚和朝鲜都可能拥有生物战或生物恐怖计划。

三、 从美军的生物战防护策略与动向看其对生物威胁的判断



益是抑制敌方生物武器的使用和扩散, 增强作战部队的信心。 为加强战备, 强化生物武器医学防护

生 物 威

的研究,鼓励发展、批准、生产和储存生物防护疫苗的研究, 重视生物侦检技术与装备发展, 美国



美军认为, 生物战防护研究的直接效益是能减少甚至避免受生物战攻击后引起的减员, 间接效

计划2006年前研制出理想的生物战综合侦察检测系统, 其确定了疫苗需求评估程序和免疫接种政 策, 制订了免疫防护计划, 随时准备实施军事部署, 加强了疫苗研究和防护器材的生产、贮备, 新 编了适合各类人员使用的《防护教育训练手册》, 增加了防生物武器袭击的训练科目, 计划1997~ 2003年投入3亿美元用于国民的化学生物防护教育训练, 密切注视化学和生物武器相关技术、设 备、原材料以及专家的扩散, 加强防生物战的未来策略研究, 尤其强调防生物战的情报(谍报) 研究。 1993年, 新版《作战纲要》更充分强调作好核化生环境下作战的准备。 ”



1994年, 将 核化生武器的防护能力 列为未来十大军事能力之一。 “ ” 1994年, 将 化学和生物武器的防护技术 列为国防关键技术。 1994年, 专门针对大规模杀伤性武器环境下作战编印了新版《陆军野战手册》。 “

1995年, 国防部高级研究计划局局长莱恩表示, 未来将关注的新领域是生物战, 试图尽快增 ”

加可吸收到这个集体的专家 。 1997年第2季度, 美国防部批准了 一 项旨在加强防生物战疫苗的研制、生产、贮存的重要 合同。 1997年11月公布的国防预算中, 将今后5年内化学生物防护经费将增加到10亿美元。 “





1998年, 国防部高级研究计划局将 生物战防护 列为优先任务。 1998年4月10 日, 克林顿在华盛顿主持召开了由一些科学家、外政顾问和内阁成员参加的 基因工程与生物武器



圆桌会议, 主要讨论了生物技术进展及其对生物武器威胁的影响, 尤其是 竺伊坊;,",,“', 如必必貂“'砂

, ““如叩/ 医心广广- 勿 ”e 空元透已俨

确定威胁评估以及美国将如何应付特殊情况。 白笘 武器的影响这 一 问题非常关注, 在1998年1月致国会的报告中曾谈到关于强化生物武器公约的途 径, 并建议美国需要建立 一 个国际监察系统以对付生物武器威胁问题。克林顿总统认为, 圆桌会议 为他和国家的这些首席科学家直接讨论基因工程和生物技术带来的发展机遇和对国家安全的挑战提 供了机会, 全面概要地了解基因工程和生物技术可能被用于生物武器的威胁对他来说非常重要, 并 已决定安排时间全面扼要地了解情况, 然后讨论这一问题。 国防部长科恩、 司法部长Reno、 卫生与 人类服务部长Shalala、中情局局长Tenet、 国家安全 顾问伯格 、 参联会副主席Podesta、 副国防部长 Hamre、 副国务卿Holum、 参联会副主席Ralston 将军、 国家安全副顾问Steinberg、 国家安全副顾问 Kerrick少将、 美国科学家联合会化学与生物计划负责人兼执行主席琼斯、 纽约州立大学环境科学研 究教授, 以及部分基因工程和生物武器首席科学家参加了圆桌会议。 1998年5月, 克林顿发布总统令, 增加防生物战疫苗和抗生素贮备, 以 应付可能发生的生

美元的防生物战疫苗研制生产合同。 1998年第四季度, 美军开始实施军队全员接种炭疽疫苗的免疫计划。

w” \ J \\

\\\\\\ 1

物战。 1998年5月22日, 白宫新闻办公室发布《准备对付生物武器袭击》通告。 1998年11月, 美国防部生物防护联合规划办公室与美国公司签订了一项为期10年、 总额8亿

1999年1月22日, 克林顿对美国科学委员会表示, 建议国会再增加28亿多美元用于对付化学

和生物恐怖。 1999年9月, 克林顿发布总统令, 加强对特殊军事部署人员的军事医学保障, 尤其是针对化学 和生物战的特殊军用药物的使用权的审批政策。 1999年, 美国防部长《国防报告》强调, 美军必须具备核化生防护能力;准备核化生环境下 作战的装备与训练;美国防部正在修订反核化生联合作战的条令。 面临新的国际政治、 经济和军事环境, 生物威胁已不仅局限千生物战, 还包括生物恐怖、 生物 事故、 生物灾难、 新发传染病、烈性传染病等对军事行动、 国家安全、 社会稳定、 经济发展、 国民 生存与健康带来的威胁。

用于生物恐怖袭击的病 美国疾病预防控制中心(CDC)按照生物恐怖病原的致病性、 危害程度, 将生物恐怖病原分成 3类: A类:致病性强, 播散后可导致国家安全隐患。 这些病原具有如下特征:心容易播撒, 可导致 人与人间的传播;@致死率高, 并对卫生系统造成严重影响;@可导致社会动荡;@需要医疗卫生 系统的特殊准备才能应付。 这些病原包括:心天花病毒;@炭疽芽抱杆菌;@鼠疫杆菌;@肉毒毒 素;@土拉杆菌;@艾博拉病毒;@马尔堡病毒;@拉沙热病毒;@胡宁病毒等出血热病毒。 B类:致病性比甲类病原弱, 这些病原具有如下特征:心相对容易播撒;@发病率中等, 致死 率不高;@需要专业实验室检测与诊断。 这些病原包括:心贝氏柯克斯体;@布鲁杆菌;@类鼻疽

宜 Gi

伯克霍尔德菌;@委内瑞拉马脑炎病毒;@东方马脑炎病毒;@西方马脑炎病毒;@葩麻毒素;@ 产气荚膜梭菌e毒素;@金黄色葡萄球菌肠毒素B。 下面这些病原是水源或食源性肠道传染病病原体, 也可以用于生物恐怖, 但不如上述病原危害 大:心沙门氏菌; @痢疾志贺氏菌; @大 肠杆菌0157: H7;@霍乱弧菌; @微小隐形抱子菌 (Cryptosporidiu.m paroum)



C类:该类病原包括新出现的病原, 这些病原可通过生物工程改构后用于大规模施放。 这些病 原具有如下特点:来源方便;容易生产与播撒;具有潜在的高致病性与致死率;对人类健康影响较 大。 这些病原包括:心立百(尼帕) 病毒;@汉滩病毒; @婢传出血热病毒; @婢传脑炎病毒; @黄热病毒;@多重耐药结核分枝杆菌。

-4

二P

19

生物恐怖袭击的方式 第四章

一、 袭击的对象 生物恐怖袭击损害的对象是人、 动物和植物。



二、 袭击的方式 根据感染途径可以将施放方式分为气溶胶施放和污染食物、 水源施放, 前者通过呼吸道感染,

威 胁

后者通过消化道感染。 最常见的, 也是危害最大的施放方式是气溶胶施放。 根据施放后影响程度分为大规模和小规模生物恐怖袭击。 这里所指的规模主要指施放生物剂污 染的范围和受袭目标人群的范围。 {—)大规模生物恐怖 (1)气溶胶施放 心将喷雾器安装在交通工具上进行气溶胶施放是较好的手段;@点源施放是 另



种施放手段, 即将施放装置固定在 (2) 污染空调系统



定位置进行施放。

如果将生物恐怖病原干粉施放于空调系统入口处, 病原体气溶胶就会随空

调风污染整栋大楼, 所有楼内人员都有可能被感染, 这种方式施放的生物恐怖虽然楼内污染程度最 高, 但楼外不能排除没有污染, 而且还给洗消带来非常大的麻烦。 (3) 污染水源

污染水和(或) 食品源也是常见的生物恐怖手段, 这种污染首先是感染接触

者, 但某些病原可以导致人-人间的继发传播, 同时, 这种方式会引起社会的巨大恐慌。 (4) 大型公共场所施放

社会恐慌。 (5) 人体



炸弹



在公共场所, 如大型商场、 地铁和集会场所施放也会造成严重危害与

如果恐怖分子个人或集体故意感染呼吸道传播的烈性病原(如天花、 鼠

疫等病原), 在潜伏期旅行到目的国家或特定场所进行人体



炸弹



式传播, 也同样会造成社会的

极度恐慌。 (二)其他规模的生物恐怖袭击 (1)针对少数人或个人的恐怖 只针对少数人或个人, 使用的手段可能是信封邮寄、扎针、 小



岛叩饥",'f/“',饥I妞如?如," _t,;

“”0)化”3红«纱 .

型喷雾器施放、 污染食品或饮用水等。 (2)局部释放 可能通过各种手段施放在报复对象的办公场所、 家庭等局部, 以达到恐怖报复 的目的。

三、 生物恐怖病原施放状态 生物病原体可以以湿态或干燥状态施放。干燥施放较好, 但是病原体的干燥需要复杂的技术。

y

四节

生物恐怖事件及其特点

一、 生物恐怖事件 1995 年, 日本奥姆真理教在日本东京地铁施放了化学神经毒剂沙林, 12 人死于这次事件。类

似的事件暴露出大众对生物、 化学、 放射和核恐怖缺乏足够的防范意识和常识。蒙特利研究所不扩 散研究中心 (Monterey institute's center for nonproliferation studies) 根据公开发表信息编撰了一 个恐 怖事件的数据库, 其中记录了自 1900 年以来发生的生物、 化学、 放射和核武器等恐怖事件。从这 个数据库中我们可以看出这些恐怖事件的一些规律。 大部分的恐怖事件都属于化学和生物恐怖活动。恐怖活动大致可以分为3类:恐怖事件、 犯罪 事件和政府组织的暗杀。恐怖事件必须有 一个组织或个人密谋利用暴力来达到政治、 理想或宗教目 20

的;而犯罪事件则是指折磨、 谋杀或其他非政治性目的;政府组织的暗杀通常是指为了某种目的而 针对单个人所采取的恐怖活动。恐怖分子组织大致有3类。 一 是针对单个问题的组织, 如反对堕胎 组织和动物保护组织;二是民族主义者和种族隔离组织, 如车臣反政府组织、 库尔德工人党和斯里 兰卡猛虎组织等;三是邪教组织如奥姆真理教。 事件的类型通常有密谋获得或使用、 企图获得、 拥有、 威胁使用、 确实使用和谎称拥有生物剂 等几大类。在数据库所记录的 415 个事件中, 151 件信息翔实, 具有明显的可比性。这 151 个事件 均涉及到



使用









威胁使用 , 但是都没有造成大范围的伤亡, 在这 151 例事件中有 33 件属于

生物恐怖的范畴。 年



1985 年, 这些恐怖事件达到 一 个高峰;由千奥姆真理教事件, 1995 年也达到 一 个峰值;1998

确实使用



这 一 项又达到 一个高峰。这说明, 生物恐怖的趋势是逐渐增加的。

袭击的目标通常随时间而变化。通过分析数据库数据可以看出普通民众和标志性建筑或组织是 最经常遭到袭击的目标。 恐怖事件的动机通常是达到民族主义或分离主义目的、 报复和复仇行为、 抗议政府政策和维护 动物权利等。随着时间的推移目的也有所不同, 1975 年到 1989 年主要的目的是抗议政府的政策, 1990 年以后主要变成民族主义和分离主义以及报复和复仇等, 1993 年由于奥姆真理教问题, 邪教

组织也成为一 个重要动机。 下面就几个具有代表性的事件进行简单介绍。 1. 前苏联的违约 1979 年 4 月在位于前苏联的 Sverdlovsk (今俄罗斯的 Ekaterinhurg) 的 一 个

y ` ` ` ·

军事微生物研究所下风方向 4 km处的狭窄地带暴发了一 人类 炭疽流行, 在距流行区 50 km处也 起 有家畜因炭疽而死亡。 直到199 2年叶利钦总统才承认该研究所参与了一 项攻击性生物武器计划。 这次炭疽流行是 因为1979年4月3 日早晨空气过滤器没有工作 致使炭疽芽抱意外逃溢所致。 叶 利钦在同年表示将终止进 攻性生物武器的研究 和发展, 但其 生物武器计划削减到什么程度仍不 清楚。 2 . 伊拉克的生物武器计划

伊拉克的生物战计划从2

0

世纪7 0年代末开始探索, 于198 5年

正式开始。 到1991年4月 沙漠风暴行动停火时, 伊拉克科学家们调查研究了可能进行生物战的5 株细菌、 1 株真菌、 5种病毒 和 4种毒素。 另外,2种细菌(枯草杆菌和苏云金芽抱杆菌)已作 9

为生物战模拟剂进行了研究。 他们大约生产了8 000 升炭疽芽抱杆菌液, 每毫升细胞数为1 0 , 其中6 000 升用于装填武器, 剩余的贮存在AlHakam; 199 0年在 Al Hakam生产了34 0 升梭菌芽

21

抱液, 但伊拉克人声称未企图将梭菌芽抱用于生物武器的发展;千1989年在 Salmak Pak开始生 产黄曲霉素, 实际产量约为2 2 00 升液体, 不知有多 少这种毒素装填了武器;伊拉克人用从美国 引进的肉毒梭菌在Al Hakam和Al Manal于1989年与199 0年间 生产了2万升肉毒毒素液, 其浓 度与类型不明。 其中,1. 2万升用于现场实验或装填了 弹头, 未使用的毒素贮存 于Al Hakam; Pak生产了约1 0 升浓缩葩麻毒素液, 一 些用于动物实验, 一些用于装填了大 1989年间在Salmak 炮炮弹, 而剩余的下落不明。 在199 0年他们生产了2 00枚R-4 00 生物弹, 其中1 00枚装填了肉 毒毒素, 50枚装填了炭疽,7枚装填了黄曲霉素, 这些生物弹头部署在 2 个发射点, 准备随时 使用。 3. 潜水艇事件

1984年11月3 0 日, 在大西洋某地 一 美军三叉潜水艇浮上水面向其联络处发

出了可疑肉毒中毒的求救信息。 进一 步调查证实从地方订购的感恩节食品罐装橘汁被人为地污染了 肉毒毒素。 事发24小时后, 一恐怖组织声称与此次破坏行动有关。 此次生物攻击 事件涉及两艘潜 水艇和Bangor潜水艇基地,3天内潜水艇上感染的13人中1 0人死亡,Bangor基地感染的50人中





复 生



4 0人死亡 。 4. 日本奥姆真理教的生物武器计划

199 5年3月,恐怖组织奥姆真理教在日本东京地铁施放了

化学神经毒剂沙林,警察突击搜查了这个组织的实验室, 发现其正在从事一项原始的生物武器计划。 他们被指控正在开展炭疽杆菌、 肉毒毒素和贝氏柯克斯体的研究。 这个恐怖组织 被查获的生物武器库 有肉毒毒素和装有气溶胶化装置的喷洒罐。 这些信徒被指控用炭疽杆菌和肉毒毒素在日本进行了多起 不成功的生物攻击, 并在1992年派其成员去扎伊尔寻找埃博拉病毒以发展其生物武器计划。 5.

污染色拉事件 1984年9月末,Rajneeshees教徒在美国俄勒冈州的一 家餐馆制造了用鼠伤

寒沙门氏菌故意污染色拉的事件。 这次伤寒暴发至少涉及7 51人。 虽然流行病学分析、 实验室化验 起有 意的生物攻击, 但直到198 5年一个恐怖分子承认后这一结论 结果和官方的调查均证明这是 一 才得到最后确定。 6. 甜点污染事件 1996年1 0月 2 9 日到1 0月1 日, 在美国德克萨斯州医疗中心发生了一起12 名实验室工作人员患急性胃肠炎的事件, 他们都吃了休息室内的甜点。 经 实验室 调查证明, 此次暴 发是 痢疾杆菌2型污染食品所致。 细菌很可能来自该医疗中心保藏的痢疾杆菌2型。 从患者粪便和 剩余食品分离的细菌与实验室保藏株不能用脉冲场凝胶电泳区分。 另外, 痢疾杆菌2型在德州极少 发生, 所以该事件被认为是人为污染所致。 7. 生物暗杀 Reinhard Heydrich于1941年 被Paul Fildes领导的生物研究组用特意改装的英国 一 号反坦 克 手榴弹暗杀。 该手榴弹的上三分之 装有肉毒毒素。 按其当时伤情不至于致死, 但 73 Heydrich因昏迷而死亡, 其症状和体征与肉毒毒素中毒一样。 另2起生物暗杀事件发生千1978年,

竺吵心加",”“/, 如叱“ Wi叩,也

岛吨红蜘 屯一竺召匹婖«“-/

2 个保加利亚叛国者 (Vladimir Kostov 和 Georgi M arkov) 先后被一特殊改装的雨伞式武器暗杀。 在雨 伞顶端有装填葩麻素的微型子弹。 Markov 因被击中腿部而中毒身亡, 而 Kostov 因击中时衣服的遮掩

使子弹未能深入皮层, 而幸免于难。 8. 地下天气 (weather underground)

“地下天气



是美国 1970 年的一个组织, 他们的目的是

反对美国帝国主义和越南战争, 袭击的具体目标是美国的民众, 通过这样的行动来证明美国政府的 无能。 他们通过同性恋者或勒索的方法从底特律堡获得了化学和生物战剂, 并打算将其投放至城市 饮用水系统中。 9. R. I. S. E. 事件 1972 年, 美国的儿名大学 生受到生态威胁论以及 60 年代毒品滥用的影响, 准备消灭所有的人类以防止自然的毁灭, 选取几个人作为精英再重新开始人类新的文明。 开始时他 们准备消灭整个人类, 后来局限在佐治亚州附近的5个州。 他们已经制备了8种微生物病原体, 包

\\\\\\\\\\\ . 22

括伤寒、 白喉和脑膜炎等病原体, 准备用飞机喷洒气溶胶和污染城市饮用水的方法实施攻击。 后来 因细菌培养物被发现而终止其计划, 2个主犯逃亡古巴。 10. 红军梦想 1980 年, 几个马克思主义者准备攻击西德政府和商业官员, 在法国巴黎的 一个

地下室里他们声称获得了肉毒毒素。 后来资料证明这可能是一 则虚假的报道。 11. 明尼苏达爱国者委员会 1991 年, 一些抗税分子和右翼爱国分子组成明尼苏达爱国者委员

会, 准备用葩麻毒素进行恐怖活动。 目标是美国高层官员和立法会成员, 后来由于联邦调查局的介 入使该活动没有得逞。 在这次事件中, 4人被捕。 12. 哈里斯事件 1998 年, Larry Wayne Harris 警告美国人关注伊拉克的生物威胁, 并想在美国 单独分出 一个白人居住区。

Harris

明显是 一 个白人至上主义者, 他获得了鼠疫和炭疽(疫苗株)

菌, 威胁美国联邦官员说他拥有鼠疫病原, 并计划用喷洒农药的飞机来播散这些病原。 由于 Harris 在公开场合反复声称要攻击联邦官员 而被联邦调查局逮捕。 “ 13. 炭疽邮件事件 美国 9 • 11" 恐怖事件后, 炭疽芽抱恐怖首先在美国成为现实(表 4 -1, 图 4 -1) , 在这次事件中, 证实百余人感染, 22 人发病, 5 人死亡。 炭疽恐慌在世界各地蔓延(陆

续发生炭疽菌疑案的国家包括加拿大、 法国、 德国、 英国、 瑞典、 奥地利、 波兰、 日本、 墨西哥、

以色列和新西兰等)。数十个国家声称发现有可疑粉末的邮件, 这其中有混淆视听的、 有鱼目混珠 的, 也有杯弓蛇影、反应过敏的。 表4-1 区

美国



9 · 11" 恐怖事件后炭疽恐怖导致人感染情况统计

病例数及类型

初发日期

病死数

2001-10-04

1 1

例数

吸入

2

2

[email protected]

1

7

2001-10-12

新泽西州

5

2

3

2001 -10-18

马里兰州

3

3

2001- IO -22

弗吉尼亚州

2

2

2001-10-21

宾夕法尼亚州

1

康奈提格州等

1

1

合计

22

11

佛罗里达州 纽约市

@)疑似病例

皮肤

1

2001-10-19 2001-1 J -21

11

I,

。 。 。 2

1 5

m” ”“E



6, L , F”“`,“凡`` 心叩^ 江“;' ,j

, 中N',AL汜.谷,e?孔尸

书.如

A

`



二二-r 一节二

沁舟t,心 “m ” “ “ , 5 '

f



|t



q

江'�-''



` ?· -

l

U

'- ,

I,



4上J

以8,,吵

匕 气气; 芦

N8c TV

'

占.,

” “ Pt心A 阮 . 曾 ,知 斗一己心儿肛Joii ·)

23

3吁仄仔汪人

2

图4 -1 2001年的



炭疽信件



14. 范麻毒素事件 2003年元月, 英 国伦敦郊区查获恐怖组织的葩麻毒 素、 原料及生产设施。 2004年2月2日, 白色粉末邮件再现美国国会。 而后, 此类信件时有发现。 检验表明, 白色粉末是 致命的鹿麻毒素, 没有迹象显示它已经对人造成了损害(图4-2)。

第四章 生物威胁

, Ar

A

"页. OOl



图4 -2

2004年



苞麻信件



15.2起未成功的生物威胁 1995年, 美国明尼苏达州一个武装团伙的2名成员因拥有葩麻素 而被判有罪。 有些毒素由他们自己生产, 准备报复当地政府官员。 1996年, 一个与极端团体组织有 联系的俄亥俄州人利用邮政系统轻易地获得了可引起腹股沟淋巴结炎的鼠疫杆菌培养物。 下面列出了1940 -2004年间针对人类发动的生物战/生物恐怖事件: .1940~1941年,日本人在我国 发动的生物战; .1950~1952年, 美国人在朝鲜战争中使用了鼠疫、 炭疽等生物武器; .1957~1963年, 巴西MatoGrosso发生的针对印第安土著人的天花、 流感、 麻疹和结核攻击 (通过赠送污染的礼品); .1981年, 英国 PortonDown, " Dark Harvest Commandos" 从以前污染生物战剂的地方取土壤污 染PortonDown; .198 4年, 美国Oregon, Rajneeshee邪教用沙门氏菌污染色拉, 导致751人发病; .1989年, Namibia的Windhoek附近, 南非政府的民间合作局(CCB)用霍乱弧菌污染难民营

竺lfl/ /)如吵'“”,,,分(幼,,,,.如i/%1?”@



岛吁如吁一二元石互~-

的水源; .91 90~91 93年,日本东京,Aum SHinrikyo邪教针对美国和其他设施释放了9次炭疽芽抱, 没有造成伤害; .2OOl年,通过信件释放炭疽芽抱,导致22人发病,5 人死亡, 10 286人接受预防性治疗。 上述事例提示,我们必须面对现实,不要认为生物战的预防与已无关。 各国不仅要加强生物危 害预防性研究,还要及时交流其研究成果与经验。 华盛顿B'nai B'rith犹太 人服务组织大楼内发生的 一非计划反应能力测试表明,城市对生物恐怖主义活动的对策严重不足。 91 97年4月14日,在该 组织收发室发现了一 装有发臭平板的纸袋,并标有炭疽样的术语。 警察、 秘密服务官员和联邦调查 局封锁了现场,并隔离楼内100多位雇员达8个多小时,尽管最后证实这是 一 骗局,但这反映了参 与救护人员缺乏这方面的知识与基础培训。

二、 生物恐怖的特点 .1 潜在性 由于生物技术的普及和进步,生物恐怖可能性逐渐加大。 对于非生物专业的人来说, 生物剂的 获得可能非常艰难。 它不会像看菜谱做菜那样简单,需要技术和科学知识。 但是生物剂的获得也远 非想象的那样不可逾越。 全世界大约有1 500个左右的菌种库,并且有数不清的研究机构和自然资 源,可以提供微生物或毒素物质。 商业化培养基和发酵罐到处都可以买到,而且生物生产设施日益 趋向小型化,简单并且价格便宜。 生物恐怖分子不一定要遵守十分严格的生产条件,获得的生物剂 也不 一 定十分纯净,只要具备 一定的传染性或侵袭性即可。 所以生物恐怖的潜在性不容忽视,并且 随着生物技术的进步这种威胁性会越来越大。 2. 散发性

24

到目前为止,生物技术还没有达到人人都能掌握的地步,所以生物恐怖具有散发性的特点。 生 物恐怖并不具有大范围发生的特点,这是由于生物技术和生物剂的特点所决定。 散发性其 一 体现在 地域范围,即生物恐怖的发生在地点上具有散发特点;其二体现在时间上,生物恐怖发生的时间也 具有不集中性。 3. 隐蔽性 生物恐怖具有相当大的隐蔽性。枪支、 弹药、 炸弹等这些常规武器可以用 一 些办法检查到,但 是生物恐怖材料就不容易被侦测到。 它可以放在食物中、 饮料中、 手提包中,甚至可以放在信封中 邮寄,用常规手段无法检查到。 4. 突发性 生物恐怖的隐蔽性决定了生物恐怖具有突发的特点,恐怖分子可以在任意地点、 任意时间进行 生物恐怖活动,而且不需要太多的重型武器装备或炸药。 这种突发性决定了生物恐怖非常难以在第 一时间进行预防和控制。 5. 协同性 生物恐怖活动与其他恐怖活动具有协同性, 即从事炸弹爆炸事件的极端分子也可能会进行生物 恐怖活动。 因为恐怖事件的目的动机通常是达到民族主义或分离主义目的、 报复和复仇行为、 抗议 政府政策和邪教等,所以为了达到这些目的,他们会寻求各种手段来进行恐怖活动,其中也包括生 物恐怖。 所有手段只是为了达到目的,因此只要有条件,恐怖分子都会采用。 日本奥姆真理教就是 如此。 由于化学剂较容易获得,所以他们就首先使用;同时他们也寻求发展生物剂,为的是达到他 们的目的。

6. 欺骗性

生物恐怖往往具有欺骗性。 很多有关生物恐怖的消息是从恐怖分子那里传出来并没有得到证 实, 或者是恐怖分子散布的谣言。恐怖分子是利用了大众的恐惧心理, 来对政府或报复对象进行敲 诈和欺骗, 以借此达到目的。 有的欺骗没有任何根据, 有的使用生物剂疫苗株来冒充剧毒株进行欺 骗。 后者这种做法足以让我们深思, 既然可以弄到生物剂疫苗株, 那么获得真正的生物剂也并不是 十分遥远的事情了。 生物恐怖的以上特点, 决定了生物恐怖事件较难预防。但是; 在事件发生之后采取快速有效的 应急措施和对策还是可以弥补的。

` " `"

五节

,

:',;

25

新出现传染病的威胁

生物威胁

死亡人数的 32. 7% , 其中大多数为儿童, 可见传染病仍是人类的主要死亡原因。 近 20 年来, 在世 界范围内, 人类传染病出现了 一 些新的变化: 一 些古老的传染病或是由千传播到新的地区, 或是由 于抗药性等原因重新抬头, 发病率明显上升;此外出现了 一 系列新的传染病。 所谓新出现传染病 (emerging infectious diseases, EID) 是指过去从未出现过的传染病, 如艾滋病、 爱博拉出血热和大 肠杆菌 0157: H7 引起的出血性肠炎等, 或是已基本控制又重新出现的一 些传染病的突变株 引起的疾 病, 如肺鼠疫和霍乱等。 美国 CDC 的 Satcher 博士在 1995 年新创刊的《 Emerging Infectious Diseases 》

第四章

目前, 传染病仍是世界上发病率最高, 引起人类失能和死亡的主要原因。 1990 年 WHO 的报告 称, 最常见的对人类危害的 48 种疾病中, 有 40 种属于传染病和寄生虫病, 占发病总人数的 85% 。 在 1995 年度 WHO 的报告中, 全世界死亡的 5 200 万人中, 至少有 1 700 万人是死于传染病, 占总

杂志创刊号上, 撰文列出了自 1973 年以来鉴定的主要传染病或病原体, 共计 22 种。 从以下目前疾病流行与演化的4个特点, 可以看出自然生物危害也是有增无减:第 一 , 以人类 免疫缺陷病毒 (HIV) 为代表的长潜伏期传染病的出现, 这就使得对微生物群何时迁移至以前从未 感染过这种微生物地区的监测显得非常重要。但是, 这种监测还不足以提供发现危害病原的机会和 使我们及时作出应对。 目前技术的发展使得我们能够在人类开发 一 处女地之前就可以对这 一 地区进 行病原学调查, 并提供预防和干预措施。第二, 由于我们对环境的开发导致了动物疫源性疾病的暴 发。 20 世纪 70 年代埃及 Aswan 大坝和塞内加尔 Diama 大坝的修建破坏了生态环境, 导致了传播症 疾的蚊虫和血吸虫病媒介的滋生, 并引发了这些疾病的流行。 在美国和欧淤I由于森林化并放养了感 染婢的鹿, 使莱姆病在当地流行。 目前已经证实丝状病毒和爱博拉 (Ebola) 病毒是通过动物传播 的。第三, 由千交通和国际旅行的便利, 使得一个在潜伏期的患者在数小时或数天内到达 一个从前 没有过这种疾病的地区。 当地医生不认识这种外来的具有高度传染性的疾病, 这种误诊会导致灾难 性疾病的流行。 一 旦当地微生物学家和流行病学家也不认识这种流行病, 更谈不上卫生部门对此病 有防疫预案, 这会更加加重疾病对当地人群的危害。第四, 常见病原菌的抗生素抗性和依赖株的出 现也是经典传染病死灰复燃的重要因素, 微生物的这种突变和适应性大大削弱了我们对付传染病的 最有效工具的威力。 (王松俊杨瑞颓)

汤",历m尔 'tt, OJ但如i/幼/;“'砂 r

-- - - ---

r_

,“一—丁

『一一-'\,



,一

___ 岛笠二勿切笠位',勿切如%皿 _

—__二7

___-_-· _ _ _ __~~、



Rj第

特 的生物学 剂气溶胶 飞]生物战 戛 一、 概述

\\\\\\\\\\\ 26

l.概念 气溶胶(aerosol):固体或液体微粒悬浮在空气中所形成的胶体系统。 生物战剂气溶胶(biolog­ ical agent aerosol):以人工方式将生物战剂分散到空气中所形成的胶体系统。 生物战剂气溶胶具有2 个特性:心物理学特性。 如粒子的凝并、沉降、 撞击等。 @生物学特性。 存活和衰亡。 广义的概念应包括微生物气溶胶中的微生物与外界环境的关系和微生物与机体的关系(即感 染)2个方面。 在微生物气溶胶形成(或发生) 、 空气 传播和感染过程中, 感染性微生物气溶胶的 感染和传播疾病的能力依赖于它们的存活如何(复制能力)和保持感染性(引起感染的能力) 。 存 活力是感染的前提条件。 2.微生物的衰亡过程 毒力和感染力的消失, 生长中发生变异, 丧失繁殖力, 失去抗原性。 3.研究微生物气溶胶存活的意义 微生物气溶胶的存活对生物武器的杀伤效应的影响;在呼吸道传染病的预防和控制上有重要 意义。 二、 生物战剂气溶胶存活的研究内容 —

( )存活的概念 存活(survival):是指单个微生物是否具有生长和繁殖能力。 对细菌而言, 是指生成菌落的能力。 对病毒和立克次体而言, 是指细胞培养时形成空斑的能力和产生细胞病变的能力。 存活率:是指微生物形成气溶胶后, 瞬时(0秒)的活微生物气溶胶浓度N。与t时间(分钟) 后, 活微生物气溶胶总浓度凡的百分比。 存活力(viability) 和感染力(infectivity) : 存活力:指微生物的生长繁殖能力。 感染力:指微生物在宿主体内生长繁殖并使宿主发病的能力。 (二)生物战剂气溶胶存活的表示方法 微生物气溶胶存活的表达方法有: 回收 率、 存活率、 衰亡率、 衰亡常数、 分钟衰亡率和半 衰期。 回收率(nominal recovery, NR):是指单位容积的采样空气中活微生物数与喷雾空气中活微生

物数的百分比 。 NR% = B I A(100%) NR% = BIA x100% 采样液微生物数(个/ml) X 采样液量(ml) B= 采样流量 (Umin)(喷雾时间 (min) A= 喷雾液微生物数(个/ml) X 喷出量 (mVmin) x 喷雾时间 (min) 喷雾流量 (Umin) X 喷雾时间 (min) 回收率表示在特定条件下, 不同时间剩余的活微生物数, 能相对表示存活, 计算简便。 其缺点 是不能区分微生物气溶胶的物理衰亡和生物衰亡, 难以反映真实情况。 存活率 (percent survival, PS) :

27

绝对存活率:是指单位容积采样液中的活微生物数与应有的微生物总数(死亡微生物数+活微 生物数)的比值的百分率。前者用活菌计数测定, 后者用示踪剂测定。 PS%=

单位容量采样液中活微生物数 x100% 单位容量采样液中应有微生物总数 (CW)

第五章

C CW=�N l N N = 单位容量喷雾液中示踪剂数 C。 = 单位容量喷雾液中活菌数

相对存活率:是指t分钟的存活率与 0 分钟的存活率比值的百分率。 所谓 0 分钟是指喷雾开始 就采样。 N x100% 相对存活率= 二 N



N。:微生物形成气溶胶瞬时(0分钟 )的活微生物数 N t : t时间(分钟)时活微生物数 衰亡常数(或称K常数):引用化学反应中的K常数, 来表示微生物气溶胶的衰亡速度, 可以 确切表示实际的死亡速度、 衰亡规律等。 K =

2.303

生物战剂气溶胶的生物学特征

N 1= 单位容量采样液中示踪剂

C log C



C。: 0分钟时空气微生物的浓度 c t : t时间空气微生物的浓度 k常数的大小表示微生物衰亡的程度:K值越大, 微生物的衰亡越快, 存活越低; k值越小, 衰亡越慢, 存活越高。 K常数的主要优点是能反映微生物气溶胶的衰亡规律, 从公式中可以求出不 同时间空气中的微生物数量, 并与其他试验结果进行比较。 分钟衰亡率

(minute decay rate)

MDR (% / min) = lOOK





l l

妥叩“如',fl'叩,,勿妞位;, 沈“四 l

l

如心劝穸竺气了

半数衰亡时间 (Period of Half - life) :指微生物数量衰减到 一 半所需要的 时间, 用 t l /2表示。 tl/2

= 0. 693/ K

衰亡率 (Decay Rate) DR = 1 -存活 率 总衰亡率 (TDR) =物理衰亡率 (PDR)

\I

28

+生物衰亡率 (BDR)

(三) 生物战剂气溶胶存活的研究设备 (1) 研究设备的特点 用不锈钢制成;严格密闭;保持适当的负压, 严禁正压;排出空气要用高效滤材过滤;备有消 毒设备;气溶胶的发生和采样在特制的操作箱内进行。 (2)研究设备类型 静态气溶胶室:气雾室内的空气和气溶胶粒子不与外界交流, 气溶胶粒子在室内保持静置状 态。 如各种气雾室、 气溶胶转鼓, 能控制温度、 湿度、 光照等综合环境因素。 它至少有3个孔, 即 进气孔、 出气孔和测定压力的孔。 主要用千微生物气溶胶对慢衰亡期的研究, 如环境因素的影响。 动态气溶胶管道:气溶胶在管道内保持流动状态。 这类装置最有 代表的是: Henderson 装置, 此外, 还有 ATA 和 DATA (双管重叠式气溶胶传送装置)。 这类装置主要用于观察微生物气溶胶的 快衰亡过程、 温度变化及干燥速度对 微生物气溶胶存活的影响、 喷雾器特制对粒子大小及数量的影 响、起始微生物气溶胶的感染性和采样器的评价等。 一 一 6 ay 5 英国人 M 19 年提出的 种研究微生物气溶胶存活的新方法。 用 种幼蜘蛛 微丝技术:由 的细丝(直径为0. 5µm)在金属框上缠绕50圈, 再把微生物气溶胶粒子粘附在细丝上, 在试验条 件下暴露 一 段时间, 洗下粘附的粒子, 测定存活情况。 1980 年, 苏联人改进了 May 的方法, 用直 径为4~6µm的玻璃丝代替蜘蛛丝, 研究微生物气溶胶存活。 用大肠杆菌和土拉杆菌测试结果与常 规方法结果一 致。 这种方法设备大、 要求高、 使用不便, 因此, 没有广泛被采用。 (四)生物战剂气溶胶存活的测定方法 (1)采样 采样是微生物气溶胶存活研究中必不可少的 一个重要环节, 各种计算存活的方法都是基于对 采 样的气溶胶进行分析测定的结果, 因此, 必须有 一个好的采样器。 常用的采样器有 AGI 采样器、 Andersen 采样器。 (2) 示踪剂测定法 是一种间接测定方法, 用只有物理衰亡而无生物死亡的物质示踪微生物, 已广泛用于存活率的测定。 32 物理示踪剂:用放射性同位素(如 p、35S)标记微生物, 然后对采集的样品分别作生物测定和 同位素测定。 此法敏感 , 测定快速,但耗费大。 化学示踪剂:主要用各种染料和荧光物质来标记微生物, 再以采集的样品分别作生物测定和化 学测定。 最常用的有荧光素钠、 罗丹明B。 此法敏感性高, 使用方便, 最常用。 生物示踪剂:主要用在气溶胶状态下很稳定的细菌芽抱作为示踪剂, 常用的有枯草芽抱黑色变 种。 也是较为常用的方法。 (3) 直接测定法 有光散射法和微丝技术。 方法先进,但受条件限制, 还不能普遍使用。

三、 影响生物战剂气溶胶存活的因素 由于大气扩散等因素, 生物气溶胶能远距离传播。 生物气溶胶虽然可以传播很远,但是要引起

磐?

感染并发生疾病, 还要取决于微生物气溶胶的存活力和其他因素, 特别是对敏感宿主动物保持感染 性的能力。 由于微生物气溶胶暴露在开放的空气环境中, 脱水作用、 暴露与辐射、 氧气和污染物等 等, 这些因素对大多数微生物的存活力有很大的影响, 甚至是危险的。 影响微生物气溶胶存活的因 素主要有以下几点: ( 一 )生物因素 (1)微生物种株间的差异 微生物自身特性的差异对其在空气中的存活有很大的影响。 不同种属的微生物, 甚至同 一 种属 但不同株的微生物, 在空气中的存活也各不相同。 细菌在空气的存活一般是:芽抱>繁殖体, 革兰阳性细菌>革兰阴性细菌。细菌生长期对存活

29

有明显的影响, 稳定期>对数生长期。 同种微生物气溶胶存活差异也大, 如在8株口蹄疫病毒气溶胶存活率中, A 株较0株和C株高 10倍;鼠疫杆菌长杆状气溶胶存活率高于鼠疫杆菌短杆状。 病毒中以脑膜炎病毒的存活率最低。 微生物的组成成分对存活率的影响:对大肠杆菌气溶胶存活率研究表明: 心菌壁内蛋白组份之间的关系:B蛋白和pSAso质粒能明显提高存活率。 @菌体内的环丙烧酸含量增加和棕桐酸/棕桐油酸含量比例增高能提高存活率。 @菌体内的脂质有保护细菌免受空气氧化的作用, 脂质含量高,抗氧化活性(

A OA

)增高, 提

高存活率。 (2)培养条件的影响(表5 -1) 表5-1

不同培养基中培养黄大肠杆菌气溶胶衰亡系数(相对湿度90%)

培 养基

气溶胶分钟衰亡率k (%/min)

厌氧培养

13. 1

试管培养

8.8

琼脂培养

3.4

通气培养

2.8

另外, 不同温度对微生物气溶胶的存活率也有影响。 如在室温 48小时培养的土拉弗氏菌气溶 胶回收率比37°C 24 小时培养的土拉弗氏菌高3倍(5.8%比1.8%)。 (二)气溶胶技术操作的影响

第 五 章







[征特

(1)气溶胶发生技术的影响 将液体分散成气溶胶粒子需要能量, 来克服液体分子间的内聚力, 断裂化学键, 形成新的界 面。 雾化过程中的切削、 撞击和振荡等机械力的作用, 克服了液体分子之间的内聚力, 断裂化学 键, 因此, 可能损伤和杀灭微生物, 损伤的微生物对环境因素的抵抗力下降。 不同微生物对雾化的 耐受力不同, 芽抱比繁殖体的耐受力强。 可见喷雾器的种类、 喷雾压力、 喷雾气体的种类和喷雾介 质都对存活率有不同程度的影响。 2 Rosebury(19 47)报道:喷雾压力在1. 5 0 kg/cm 以内时, 回收率随喷雾压力增加而增加, 超过 此限度, 回收率则下降。 回流喷雾器在一定范围内能增加回收率。 Wright等(1958), 用回流喷雾 器分散肺炎支原体5 分钟, 可使存活率提高10倍。 这是菌团块和菌链被打断的结果。 (2)气溶胶采样技术的影响 采样过程中由于采样气流的高速撞击作用, 影响微生物的存活。 一般来说, 采样器类型对微生 竺伊饥 “',如, 如但如/?/i&,切

等 茹^'气`一三三.“",,了 物气溶胶存活的测定有影响, 液体和固体撞击采样器比过滤式采样器对微生物的损伤小, 利千存 活。 采样介质、 采样流速和采样时间对微生物气溶胶存活率的测定有影响。 在实际操作时, 研究人 员可以选择最佳的采样方法, 尽量减少采样过程中对微生物气溶胶的影响。 (3) 生物战剂喷雾悬液介质的影响

喷雾悬液中的有机物质和无机物质对微生物气溶胶的存活率也有影响, 它们作用的大小受空气 的温湿度影响。 心无机物:氯化物、 磷酸盐等金属盐能使微生物气溶胶存活率下降, 特别是在低浓度时。例如: 1 % NaCl制成的黏性沙雷氏菌悬液喷雾后的衰亡率比用5%和10% NaCl高。 @有机物:有机物能稳定微生物气溶胶的存活。 例如:甘油和硫脉对微粒 中的微生物有保护 作用。 无机物和有机物混合时, 它们的作用可以相互抵消。 (三)环境因素的影响 环境因素的影响是研究微生物气溶胶存活的重点。 环境因素包括: 温度、 湿度、 辐射、 氧气和 大气污染物等。 这些因素是通过对 一 些微生物自身组成成分中的敏感靶分子的作用, 引起微生物存 活能力的丢失, 导致微生物气溶胶的存活力的下降。 例如微生物气溶胶的脱水率引起的存活能力丢 失超过UV辐射的作用, 所以, 脱水作用对不稳定分子的破坏大于对最稳定 分子的破坏。 相 反, UV辐射可能破坏这些组分。 环境因 素最可能作用的靶分子见表 5 -2。 表5-2 环境因素

30

环境因素最可能作用的靶分子 最可能作用的靶分子

相对湿度和温度

膜磷脂, 蛋白质

氧气

磷脂, 蛋白质

臭氧

磷脂, 蛋白质

开放空气因素(臭氧+烯经)

磷脂, 蛋白质, 核酸

丫射线, X射线, UV

磷脂, 蛋白质, 核酸

(1) 相对湿度的影响

许多生物材料具有吸湿性, 并在水吸收等温线处表现滞后现象。 在微生物气溶胶发生后, 水转 移率(脱水和吸水)取决于占优势的相对湿度(RH), 但由于滞后作用, 平衡水容量(水/生物材 。 实际上,在给定RH时, 在较高的平衡水容 料, g)依赖千水流方向(例如, 水进入或流出粒子) 量下储存量导致脱水大于吸收。 微生物气溶胶对相对湿度是敏感的。 相对湿度影响微生物气溶胶存活的程度, 受微生物的种 株、 生态条件等因素影响。 相对湿度对微生物气溶胶影响程度从小到大依次为: 心芽抱一革兰阳性菌一革兰阴性菌; @类脂病毒, 低湿稳定, 高湿差;非类脂病毒, 低湿存活差, 高湿存活稳定。 流感病毒(含类脂体的病毒)在低湿下比在高湿下存活好, 故这类病毒易在冬季流行传播。 脊髓灰质炎病毒(不含类脂体的病毒)在高湿下比在低湿存活好, 故这类病毒易在夏季流行 传播。 一般而言, 不同剂型的微生物气溶胶对湿度反应也不相同, 高湿利于液体微生物气溶胶存活, 低湿有利于干粉气溶胶存活。 Cox 认为这是由于2种剂型气溶胶的分散方式不同而气溶胶粒子在空 气中失水、 得水方向不同所造成的。

(2) 温度的影响

低温有利于微生物气溶胶的存活, 衰亡率低;高温则相反。研究表明:在0屯以下, 存活受温 度影响不大, 而在0屯以上, 气溶胶的衰亡随温度升高而增加。 Ehrlich系统地观察了温度 (-40 -49屯)对黏质沙雷氏菌、 大肠杆菌、 土拉杆菌和枯草芽抱 在气溶胶中存活的影响。 发现黏质沙雷氏和大肠杆菌的存活与温度有密切关系, 在 - l8~24t, 存 活比较稳定;在29~49t, 衰亡率随温度升高而增加。两者呈直线相关。土拉杆菌也类似, 但对温 度反应程度更敏感, 而枯草芽抱气溶胶的存活在较宽的温度范围内(-18 -49°C)都不受影响, 十 分稳定。 病毒气溶胶受温度的影响与细菌相似, 委内瑞拉马脑炎病毒粉剂气溶胶比液体气溶胶对温度变

31

化反应有较好的耐受性。 (3) 日光辐射的影响 1878年, Downs 证实日光能杀死培养基上生长的细菌;1936年, Wells报道日光 能杀死流感病

毒气溶胶。许多研究人员用天然日光和模拟日光, 观察了多种细菌和病毒气溶胶的存活。 日光辐射中影响微生物气溶胶存活的最大因素是辐射强度和波长。

结果发现气溶胶的衰亡率与光强成正比, 与RH成反比, 土拉杆菌比鼠疫杆菌更明显。在同样光强 照射下, 粉剂土拉杆菌气溶胶在低湿(RH 2 90%)下, 粉剂气溶胶的衰亡率比液体气溶胶高。 Berendt用模拟日光光强548 mcaV (cm • min), 观察了2种湿度下委内瑞拉马脑炎病毒气溶胶的存活。RH=30%时, 非光照组1 小时的存活率为 90%, 而光照组仅为 0. 02%; RH= 60%时, 非光照组的存活率为78%, 而光照组的存活率仅为 0.006%, 两者相差数千倍至1万多倍, 可见日光有很强的杀病毒作用。 @波长:地面上太阳光谱的波长在2 900 -2 8000A之间。 当太阳 高度角