Биологическая разведка и контроль
Цели и задачи биологической разведки и контроля
В настоящее время основным источником получения объективных данных о биологической обстановке является система биологической разведки, включающая в себя две подсистемы – неспецифическую биологическую разведку (НБР), приоритет в проведении которой принадлежит подразделениям РХБ разведки формирований МЧС России, и специфическую индикацию (СИ) – являющуюся прерогативой медицинской и санитарно-ветеринарной служб.
Первоочередная задача, возлагаемая на подсистему НБР, сводится к своевременному установлению факта биологического заражения и решается организацией системы наблюдения за обстановкой с использованием автоматических сигнализаторов (АСП, АСП-12, АСП-13), объединенных в локальную сеть.
Срабатывание автоматических сигнализаторов является побудителем к применению индивидуальных и коллективных средств защиты и автоматическому началу отбора представительных проб аэрозоля для нужд СИ.
Ограниченность получаемой от автоматических сигнализаторов информации не позволяет комплексно использовать весь арсенал средств биологической защиты, поэтому для обоснованного принятия решений на дальнейшее использование средств защиты, проведение экстренной профилактики и специальной обработки необходимо располагать данными о групповой (типовой) принадлежности возбудителей инфекционных болезней и бактериальных токсинов, источником получения которых служат мероприятия СИ.
|
|
|
Вторая задача НБР заключается в оценке масштабов и границ района БЗ и решается методом прогнозирования с использованием первичной информации от подсистемы НБР и результатов СИ.
Биологический контроль проводится на заключительном этапе биологической разведки с целью определения методами СИ и микробиологического анализа заражения населения, зданий, сооружений, техники, продовольствия, фуража и других объектов для осуществления мероприятий по ликвидации последствий биологического заражения.
Специфическая индикация и биологический контроль выполняются в санитарно-эпидемиологических учреждениях (СЭУ) медицинской и санитарно-ветеринарной служб.
Технические средства биологической разведки и контроля
Автоматический сигнализатор АСП (рис.2.51) предназначен для непрерывного контроля атмосферного воздуха с целью обнаружения в нем аэрозолей спецпримесей.
В настоящее время автоматические сигнализаторы АСП входят в состав специального оборудования наземных и воздушных комплексов РХБ разведки (БРДМ-2рхб, РХМ-4-01, УАЗ-469рхб, Ми-24Р).
Рис. 2.51. Автоматический сигнализатор для обнаружения аэрозолей
|
|
|
специальных примесей АСП
Функционирование автоматического сигнализатора АСП по прямому назначению предусматривает использование комплекта индикаторных средств (КИС СП). Одна заправка комплектом КИС СП обеспечивает работу прибора в течение 6 ч. При температуре анализируемого воздуха выше +5 °С АСП заправляется летним КИС СП, при температуре +5…-20 °С – зимним. Один КИС СП рассчитан на четыре заправки датчика.
Принцип действия автоматического сигнализатора АСП основан на поэтапном выполнении операций, объединенных в технологическую цепь анализа. Циклограмма работы прибора включает отбор и осаждение пробы, проведение аналитической реакции и регистрацию аналитического эффекта.
Пробоотборная система датчика представлена рабочим сепаратором. При прокачивании через сепаратор воздух приобретает вращательное движение и за счет центробежной силы на его внутренней поверхности происходит осаждение аэрозоля спецпримеси. Время отбора пробы занимает 120±15 с, при этом через датчик за одну минуту прокачивается 130…225 л воздуха.
Следующий этап технологической цепи сводится к индикаторной обработке пробы. Длительность цикла подачи реактива составляет 50…75 с со временем удержания дозы (1,4±0,2 мл) 11±4 с.
|
|
|
Сущность аналитической реакции заключается в том, что ионы металлов переменной валентности, таких как железо, медь или марганец, а также некоторых их комплексов в водных щелочных растворах катализируют реакцию окисления люминола (5-амино-2,3-дигидро-1,4-фталгидразида) перекисью водорода, которая сопровождается выделением кванта света.
Продукт реакций 3-аминофталат образуется в электронно-возбужденном состоянии и переходит в основное состояние с испусканием кванта света.
Носителями каталитической активности в биологических системах являются металлсодержащие тетрапиррольные циклы, входящие в состав некоторых белков.
Несмотря на различия в химическом составе, каталитически активные системы, входящие в состав спецпримесей, инициируют реакцию окисления люминола. Тем не менее, содержание каталитически активных веществ в спецпримесях убывает в ряду:
вирусы > риккетсии > вегетативные формы бактерий >
>бактериальные токсины > споровые формы бактерий.
Вспышка хемилюминесценции лежит в голубой области оптического спектра с максимумом 430 нм.
Необходимо отметить, что многие вещества небиологической природы (окислители, восстановители, ионы металлов переходной валентности) также способны катализировать реакцию окисления люминола. Однако скорость инициирования хемилюминесцентной люминольной реакции данными веществами выше по сравнению с каталитически активными биологическими системами, поэтому для обеспечения избирательности начальную часть хемилюминесцентной реакции не регистрируют (рис. 2.52).
|
|
|
Автоматический сигнализатор при анализе атмосферного воздуха обеспечивает обнаружение аэрозолей всех групп БПА за исключением бактериальных спор и токсинов с быстродействием 120 с и порогом чувствительности, мг×л-1:
| жидких рецептур вирусов и риккетсий ……………............. | 3·10-4; |
| сухих рецептур вирусов и риккетсий …………………….... | 5·10-3; |
| жидких и сухих рецептур вегетативных форм бактерий …. | 5·10-3. |
При отрицательных температурах анализируемого воздуха, когда автоматический сигнализатор заправлен зимним КИС СП, порог чувствительности снижается на порядок.
Каталитическая активность спецпримесей на основе споровых форм бактерий и бактериальных токсинов не обеспечивает их определения автоматическим сигнализатором АСП в первичных облаках.
Рис. 2.52. Зависимость максимума люминесценции от природы
каталитического центра
АСП осуществляет неспецифическое обнаружение биологического аэрозоля, т.е. определяет, что в воздухе есть биологическое заражение, но чем именно не определяет. Пробы необходимо отправлять в лаборатории для дальнейшего исследования
Избирательность – в присутствии больших концентраций мешающих примесей, обладающих окислительно-восстановительными свойствами, возможно появление ложных срабатываний.
При срабатывании АСП выдает звуковой и световой сигнал «ОПАСНО» и автоматически проводит отбор проб аэрозоля в сепаратор-пробоотборник. Во время отбора пробы и замены сепаратора с отобранной пробой на новый из состава ЗИП автоматический сигнализатор АСП не выполняет своей функции по прямому назначению.
Время подготовки автоматического сигнализатора АСП к работе (с учетом времени приготовления реактивов) в летних условиях составляет не более 40 мин, в зимних условиях – не более 2 ч.
Время непрерывной работы автоматического сигнализатора АСП без перезарядки реактивом составляет не менее 6 ч, с перезарядкой, которая проводится за 5 мин, – не менее 20 ч.
Масса датчика - 45 кг при габаритных размерах 615 х 366 х 386 мм.
В состав некоторых вариантов поставки входит преобразователь напряжения массой 3 кг при габаритных размерах 262 х 185 х 112 мм.
Конструкция корпуса датчика обеспечивает защиту электромеханических и оптических узлов и блоков от проникновения влаги, пыли и дегазирующих рецептур с плотностью орошения 0,5 л/м2 при многократном (не менее четырех раз) воздействии.
Сигнализатор АСП поставляется в следующем комплекте:
датчик АСП;
комплект индикаторных средств (КИС СП) зимний и летний;
комплект запасных частей, инструменты и принадлежности (ЗИП);
соединительные кабели;
сигнал звуковой безрупорный С314Г;
комплект эксплуатационных документов.
В состав некоторых вариантов поставки дополнительно входит преобразователь напряжения.
Сигнализатор для обнаружения аэрозоля биологических средств и токсинов автоматический АСП-12 (рис.2.53).На смену автоматическому сигнализатору для обнаружения аэрозолей специальных примесей АСП в 1990 году в МО РФ принят на снабжение сигнализатор для обнаружения аэрозоля биологических средств и токсинов автоматический АСП-12.
Автоматический сигнализатор АСП-12 исполняется в двух вариантах: бортовом (АСП-12Б) – предназначенном для эксплуатации в составе наземных и воздушных комплексов РХБ разведки и стационарном (АСП-12С), устанавливаемом в специальных фортификационных сооружениях.
Автоматический сигнализатор АСП-12 предназначен для непрерывного контроля атмосферного воздуха с целью обнаружения в нем биологического аэрозоля.
При наличии в контролируемом воздухе биологического аэрозоля выше порога чувствительности автоматического сигнализатора АСП-12 на табло цифроиндикатора датчика выдается световой сигнал обнаружения (ОБ) и электрический – на включение устройства пробоотбора аэрозоля автоматического (УПАА – в настоящее время не комплектуется). Для оперативности сбора информации автоматический сигнализатор АСП-12 имеет устройство для сопряжения с аппаратурой передачи данных «Дон-0».
 |
Рис. 2.53. Сигнализатор для обнаружения аэрозоля биологических средств
и токсинов автоматический АСП-12
В основу принципа действия автоматического сигнализатора АСП-12 заложена технологическая цепь, включающая отбор и накопление биологического аэрозоля на подложке, люминесцентно-цитохимическое окрашивание пробы, измерение аналитического эффекта и выдачу сигнала срабатывания.
Пробоотборная система датчика позволяет осаждать на подложку (полимерную ленту) твердые и жидкие аэрозольные частицы размером 1…10 мкм в виде пятна 4…5 мм.
Для удаления легколетучих, часто люминесцирующих веществ небиологической природы участок ленты с находящейся на ней пробой прогревается. Проба облучается возбуждающим светом, регистрируется интенсивность ее собственной люминесценции и сигнал запоминается.
Следующий этап технологической цепи сводится к индикаторной обработке пробы. Сущность аналитической реакции заключается во взаимодействии специального флуоресцирующего красителя – зонда, который, являясь малофлуоресцирующим в воде и кристаллическом состоянии органическим веществом, в малополярных растворителях или при нековалентном «связывании» с некоторыми белками, мембранами клеток и липопротеинами увеличивают квантовый выход флуоресценции.
В качестве флуоресцентного зонда в автоматической сигнализаторе АСП-12 используется 8-анилино-1-нафталиносульфонат магния (1,8-АНС).
Физико-химический процесс, заложенный в основу аналитической реакции, сводится к взаимодействию 1,8-АНС с мембранами клеток и гидрофобными участками белков, которое сопровождается увеличением квантового выхода флуоресценции зонда.
Оценка интенсивности люминесценции исходной пробы до и после ее флуорохромирования положительно сказалась на повышении избирательности в отношении фоновых сильно люминесцирующих мешающих примесей (дымы, продукты сгорания карбюраторных и дизельных двигателей и т.д.) (рис. 2.54).
 |
Рис. 2.54. Гистограмма сигнала, регистрируемого датчиком АСП-12:
1 – проба, содержащая БПА; 2 – проба, содержащая люминесцирующие примеси; 3 – проба, содержащая нелюминесцирующие примеси; 4 – проба, содержащая БПА и люминесцирующие примеси; 5 – проба, содержащая БПА и нелюминесцирующие примеси
Подобный алгоритм обеспечивает элементарную адаптацию прибора к конкретным условиям проведения неспецифической биологической разведки.
Автоматический сигнализатор АСП-12, осуществляя непрерывный контроль атмосферного воздуха, обеспечивает обнаружение аэрозоля всех групп БПА с быстродействием 60 с и порогом чувствительности, мг×л-1:
| жидких рецептур вирусов и риккетсий ………….…....... | (2…5)·10-5; |
| сухих рецептур вирусов и риккетсий ..…………….…… | (2…5)·10-4; |
| жидких и сухих рецептур вегетативных и споровых форм бактерий ……………...……………………………. | (2…5)·10-4; |
| бактериальных токсинов ………………………………… | 5·10-3. |
Присутствие в анализируемом воздухе больших концентраций (> 0,1 мг/л) частиц почвенной пыли и маскирующих дымов может приводить к снижению порога чувствительности прибора в 5...6 раз.
Специфичность автоматического сигнализатора АСП-12 – неспецифическое обнаружение биологического аэрозоля.
Избирательность – вероятность появления ложных срабатываний не превышает 5·10-3.
Автоматический сигнализатор АСП-12 обеспечивает требуемые параметры и характеристики после заправки КСЧ и включения через 30 мин. Время непрерывной работы с одной заправкой КСЧ составляет 48 ч. Допускается работа прибора с перерывами в течение 4-х суток при суммарном времени функционирования не более 48 ч.
Требуемая вероятность безотказной работы составляет 0,95; наработка на отказ – 500 ч при среднем ресурсе 5·10-3 ч.
Срок хранения – 8 лет с периодической заменой комплектующих изделий, ресурс который ниже требуемого.
Конструкция корпуса датчика и блока ВЗУ обеспечивает защиту электромеханических и оптических узлов и блоков от проникновения влаги, пыли и дегазирующих рецептур с плотностью орошения 0,5 л/м2 при четырехкратном воздействии.
Автоматический сигнализатор неспецифической индикации аэрозолей биологических средств и токсинов АСП-13 (рис.2.55)предназначен для непрерывного контроля атмосферного воздуха с целью обнаружения в нем белковых аэрозолей как естественного, так и антропогенного происхождения.
При наличии в воздухе биологического аэрозоля выше установленного порога чувствительности на пульте управления датчика выдается сигнал обнаружения и электрический – на включение пробоотборного устройства автоматического. Для оперативности сбора информации автоматический сигнализатор АСП-13 имеет устройство для сопряжения с аппаратурой передачи данных «Дон-0».
Автоматический сигнализатор АСП-13 поставляется в двух вариантах: бортовом АСП-13Б – предназначенном для эксплуатации в составе наземных комплексов РХБ разведки и стационарном АСП-13С – для специальных фортификационных сооружений.
Рис. 2.55. Автоматический сигнализатор неспецифической индикации
аэрозоля биологических средств и токсинов АСП-13
Технологическая цепь работы прибора включает постоянный отбор анализируемого воздуха, формирование ламинарного потока, измерение величины сигналов люминесценции от каждой аэрозольной частицы на двух длинах волн (λ1 330 ... 370 нм и λ2 420 ... 450 нм) и рассеяния на длине волны возбуждения (λr 240... 270 нм) и выдачу сигнала срабатывания.
Воздухозаборное устройство обеспечивает отбор воздуха с преимущественным содержанием аэрозоля респирабельной фракции и аэродинамическую фокусировку частиц в измерительном объеме. Для исключения искажения потока анализируемого воздуха, соосно ему подается чистый (освобожденный от аэрозоля) воздух, который, имея цилиндрическую конфигурацию, охватывает поток пробы.
Сущность регистрации аналитического эффекта заключается в измерении величины сигналов рассеяния (Ir) и люминесценции (Il1, Il2) на двух длинах волн. При этом отклики частиц аэрозоля, имеющие близкие соотношения Il1,l2/Ir, группируются в отдельные области (кластеры).
Область распределений регистрируемых параметров, свойственная биологическому аэрозолю, выделяется как индикационная. Аэрозольные частицы, не содержащие в своем составе люминесцирующих веществ, или имеющие нехарактерные соотношения Iλ1,2/Ir, не участвуют в формировании индикационного сигнала.
Автоматический сигнализатор АСП-13 обеспечивает обнаружение биологического аэрозоля с порогом чувствительности (1…50) 10-6 мг·л-1. Быстродействие автоматического сигнализатора АСП-13 «плавающее» и в зависимости от концентрации биологического аэрозоля составляет 2…120 с.
Специфичность – неспецифическое обнаружение биологического аэрозоля.
Избирательность – вероятность появления ложных срабатываний не превышает 5·10-4.
Время подготовки и выхода автоматического сигнализатора АСП-13 на рабочий режим составляет не более 30 мин.
Время непрерывной работы автоматического сигнализатора АСП-13 без регулировки и настройки не менее 24 ч.
Объемный расход воздуха, отбираемого на анализ, – 20 л·мин-1.
Масса оптико-механического блока датчика не превышает 39 кг при габаритных размерах 594 х 409 х 652 мм, пульта управления – 0,8 кг.
Срок хранения – 10 лет, назначенный срок эксплуатации – 5 лет. Средняя наработка на отказ не менее 1000 ч.
Конструкция корпуса датчика и блока ВЗУ обеспечивает защиту электромеханических и оптических узлов и блоков от проникновения влаги, пыли и дегазирующих рецептур с плотностью орошения 0,5 л/м2 при четырехкратном воздействии.
Комплект для определения биологических средств в пробах КСП-11(рис. 2.56)предназначен для экспресс-анализа макропроб, отобранных из объектов окружающей.
В основу принципа действия комплекта КСП-11 положен капельный метод с использованием качественных колориметрических реакций, направленных на выявление аминокислот и ферментативной активности спецпримесей. Появляющийся аналитический эффект регистрируется визуально.
Присутствие БПА в анализируемой пробе устанавливается путем сопоставления результатов десяти параллельно проведенных тестов. Взятый в отдельности положительный результат каждого из десяти тестов не обладает достаточной информативностью для причисления пробы к БПА. Поэтому принимают положительное решение о присутствии в пробе белка при одновременном получении трех и более положительных результатов анализа.
 |
Рис. 2.56. Комплект для определения биологических средств в пробах КСП-11
Работа с комплектом КСП-11 осуществляется одним оператором (химиком-лаборантом). Время подготовки комплекта КСП-11 к работе составляет 15...20 мин, время анализа одной пробы не превышает 3…5 мин при температуре окружающей среды 15…35 °С и относительной влажности 45…75 %. Запас реактивов в комплекте КСП-11 обеспечивает проведение анализа 50 проб.
Комплект средств для анализа проб КСАП (рис. 2.57) предназначен для определения групповой принадлежности БПА при предварительном анализе проб, отобранных на биологическое заражение.
 |
Рис. 2.57. Комплект средств для анализа проб КСАП
В основу принципа действия комплекта КСАП положены тест-системы, основанные на постановке капельных колориметрических реакций.
Присутствие БПА в анализируемой пробе устанавливается по комплексу характерных аналитических эффектов (развивающихся окрасок) в тестах.
Реакции индикации проводятся на полосках хроматографической бумаги, пропитанной соответствующими реактивами. На каждую полоску наносят каплю смачивающего раствора, каплю анализируемой пробы и наблюдают аналитический (колориметрический) эффект.
Для стандартизации условий проведения реакций в состав комплекта введены реактивы проверки, которые в соответствующих концентрациях дают такой же аналитический эффект, как и при взаимодействии соответствующей группы микроорганизмов с индикаторными бумагами.
Вывод о присутствии в пробе конкретной таксономической группы БПА делают по соответствующему набору положительных и отрицательных реакций индикаторных средств, входящих в состав КСАП, сравнением полученных результатов тестов с табл. 2.12.
Таблица 2.12
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1922; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!