通风橱和层流柜

1. 通风橱

1. 用途
   1. 当某种材料会产生有害蒸气、烟雾或空气中的颗粒物（例如细硅粉）或挥发性致癌物（例如苯）时，应使用通风橱。
2. 操作原理
   1. 空气从通风橱的开口面（即用户操作区域）被吸入，并通过排风系统排出。空气持续向内流动，可防止有害蒸气、烟雾和颗粒物从通风橱开口逸出，从而保障用户及其他实验室工作人员的安全。
3. 面部气流速度必须足够高，以确保通风橱的有效性。若气流速度过低，有害烟雾、蒸气或颗粒物可能从通风橱开口向用户方向逸出。造成气流速度偏低的一个原因是通风橱开口处的可调节窗（称为窗扇）过高。通常通风橱会配备低气流速度报警装置和窗扇高度报警装置。典型的气流速度范围为 0.41 至 0.51 m/s（依据 ANSI/AIHA/ASSE Z9.5 标准）。通风橱应明确标示窗扇的最大安全工作高度。
4. 通风橱的安全使用需遵守若干规则。
   1. 切勿将头部伸入通风橱内部，因为将头部伸入其中可能导致暴露于有害物质。通风橱仅在正确使用时才能有效保护用户免受化学物质暴露。仅允许用户的双臂进入通风橱内操作。无论通风橱提供何种保护，均应始终佩戴适当的个人防护装备（PPE）。如不清楚应使用何种PPE，请咨询所在机构的环境健康与安全（EHS）办公室以获取建议。
   2. 操作时应始终保持窗扇处于或低于最大安全高度。
   3. 不使用时应关闭窗扇。关闭窗扇有助于为所有实验室人员提供更安全的工作环境。此外，不当使用通风橱将导致巨大的能源消耗。将窗扇高度维持在最低非工作状态水平可提高能源利用效率。
   4. 不得将通风橱用作化学品储存空间。化学品应储存在适当位置（如易燃品柜），仅在需要时才将其带入通风橱。
   5. 所有材料应放置在距离通风橱开口边缘至少 6 英寸（约 15 厘米）的内部区域。若在距离边缘 6 英寸范围内进行操作，蒸气、烟雾和颗粒物更易逸出。
   6. 正如良好的实验室台面管理原则适用于常规实验台操作，同样也应应用于通风橱内的操作。
5. 应定期对通风橱进行维护，以确保其安全运行。维护内容应包括报警装置测试以及在设计运行窗扇位置下进行气流速度测试。多种因素可能影响气流速度，包括通风橱所在房间内的气流模式以及排风出口处的障碍物。若在设计运行窗扇位置下测得气流速度偏低，应降低窗扇高度直至气流速度达到要求值。许多现代通风橱配备有实时监测气流速度的气流速度监测器。若窗扇已降至无法有效开展实验操作的高度，则应停止使用，直至查明并解决根本问题。
6. 通风橱的类型变体
   1. 存在多种更专业化的通风橱类型，可能在实际中遇到。这些类型包括高氯酸通风橱、放射性同位素通风橱、无管道通风橱等。有关这些通风橱的具体要求，可参考 ANSI/AIHA/ASSE Z9.5 标准文件获取更多信息。

2. 层流柜

1. 用途
   1. 当需要无颗粒或生物污染物的洁净环境时，可使用层流罩。常见的应用包括组织培养或半导体晶圆的操作。层流罩可防止空气中的污染物进入工作区域。空气的层流（相对于湍流）可最大限度地减少柜内样品之间的交叉污染。
2. 空气经高效过滤器（HEPA）过滤后，吹过工作区并朝向操作者方向流出。持续向外的洁净气流可维持无污染的工作环境。部分层流罩配备有紫外C波段（UV-C）灯，用于在使用前对工作区进行消毒。
3. 层流罩分为两种类型：水平层流和垂直层流（ 图1）。水平层流罩将洁净空气从柜体后部水平吹向操作者；而垂直层流罩则将洁净空气从柜体顶部垂直吹向工作区底部，气流撞击底部后转为水平方向流向操作者。垂直层流罩在使用时需将前窗拉下，水平层流罩则无前窗结构。两种类型的层流罩各有优缺点。

图1．水平和垂直层流罩的示意图。

水平层流罩
优点	缺点
操作者的手/手套通常位于柜内物品的下风向，因此污染较少	气流直接吹向操作者面部
气流扰动较小	工作台面上的大型物品可能阻碍洁净空气流动，降低净化效果
垂直层流罩
优点	缺点
气流不会吹向操作者面部	无法将手和手臂置于物品上方操作
工作区物品之间的交叉污染较少	气流扰动增加

表1. 水平与垂直层流罩的优缺点。

4. 确保有效使用层流柜的提示。
   1. 操作时应始终注意，切勿将物品放置在可能引起交叉污染的物品下游，这一点在处理生物样本时尤为重要。
   2. 尽量减少柜内杂乱。柜内物品越多，越容易发生污染；大型物品还可能干扰气流。
   3. 在将手部/手套及任何物品放入柜内之前，必须确保其表面无污染。
   4. 所有物品必须放置在距柜体开口边缘至少15厘米（6英寸）以外的位置。距离边缘15厘米以内的区域空气更易与外部空气混合，因此该区域内的物体更易受到污染。
   5. 应定期对层流柜进行维护，以确保其安全运行。维护内容应包括检查并更换高效微粒空气（HEPA）过滤器、检查柜体是否存在泄漏，以及检测气流速度。应通过检测穿过过滤器的颗粒数量来验证HEPA过滤器的完整性，该过滤器应能去除99.97%或更高比例的0.3 µm颗粒。若气流速度过低，柜体将无法有效阻止污染物进入；若气流速度过高，则气流会变得紊乱，增加污染风险。