为深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想,全面落实党的十九大和十九届二中、三中、四中全会精神,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室响应科技部、中央宣传部、卫生健康委、中国科协号召,于8月23日至29日举办2020年全国科技活动周,以微信公众号推送形式展示科学技术对战胜疫情的重要支撑作用和系列成果,展示科学普及在引导人民群众科学识疫、科学防疫中发挥的重要作用。
科技战疫
科技是战胜疫情的关键法宝。自新冠肺炎疫情发生以来,环境模拟与污染控制国家重点联合实验室同合作单位一起承担了国务院部署的“新型冠状病毒传播与环境的关系及风险防控”科技攻关任务,针对新冠病毒在环境介质中的监测、传播、风险评估和阻控等重点问题开展了紧急科研攻关。系统识别了病毒在复杂环境条件下的传播风险,确定了关键风险源及其传播途径与范围;提出了风险控制技术策略和应急措施,研发和筛选了风险阻控的关键技术与装备;强化了环境应急技术研发和成果应用,为坚决遏制疫情蔓延势头提供了科技支撑和战略咨询。
建立了环境介质中新冠病毒样品采集和富集浓缩检测系列方法
建立了水、气、固、土等不同环境介质中新冠病毒的样品采集-富集浓缩-核酸定量检测的标准方法,编制了《环境样品新型冠状病毒富集浓缩通用技术规范》并报送生态环境部,为准确研判新冠病毒在疫区各类环境介质中的赋存浓度和传播风险提供了基础方法。
针对污水样品成分复杂、新冠病毒含量低的特点,开发了水样病毒快速富集浓缩方法,显著提高了新冠病毒富集倍数;针对污水样品富含干扰物、影响核酸检测精度的技术难题,优化了新冠病毒RNA提取方法和引物探针,提高了针对环境样品的核酸检测精度,达到国际先进水平,实现了污水中新冠病毒的快速精准检测。
(污水病毒富集浓缩及核酸定量检测流程)
针对空气流动性强、采样风险高的技术难题,开发了空气病毒样品现场自动采样机器人。该机器人可以在医疗环境及公共场所进行全自动程序化扫描式的气溶胶样品采集,操作人员无需进入高风险区域,通过指令机器人采集任何指定区域气溶胶样品,并进行样品安全运输,在降低工作人员暴露风险的前提下,实现了气溶胶样品中新冠病毒的现场快速检测。
(采样机器人(左)及行走作业中(右上)、病毒现场快速检测系统(右下[W用1]))
赴武汉疫区开展环境介质中新冠病毒样品采集和检测
新冠肺炎疫情期间,在武汉一线疫区现场开展不同环境介质的样本采集和新冠病毒检测分析工作。采样地点涵盖7个定点医疗机构、13个排水系统、9个受纳湖泊水体、15个饮用水源地,累计采集各类气、水、土壤、固废等环境样品1000余份,全面揭示了新冠病毒在定点医院、方舱医院、居民生活区、市政排水管网等室内环境与周边外环境中的分布与残存浓度,为系统诊断新冠病毒的环境传播风险以及疫情防控决策提供了重要依据。
(武汉疫区环境介质中病毒样品采样点分布)
(武汉疫区环境介质中病毒样品采集现场与检测)
城市排水系统新冠病毒传播风险及阻控措施
通过对武汉疫区城市排水系统中排污口、管网泵站、污水处理厂入口、收纳水体等关键节点的系统性采样和检测工作,全面分析了城市排水系统沿程污水和污泥中的新冠病毒核酸载量和分布特征,发现定点医院和方舱医院等机构的排放污水经消毒处理后新冠病毒核酸未检出,但水处理设施中的化粪池和生化池污泥中存在新冠病毒富集浓缩的可能。针对上述高风险节点,提出了相应的消毒改进措施,切实降低了新冠病毒在排水系统中残存浓度和传播风险。
通过改进污水样品的病毒富集浓缩和检测方法,进一步提高病毒核酸的检测精度,并针对北京市疫情期间的城市排水系统关键节点进行了连续采样,进一步解析新冠病毒在排水系统中的残存信息,可为疫情的发生、发展提供相关支撑信息。
(城市排水系统病毒传播风险示意图)
空气介质中新冠病毒传播风险及阻控措施
针对新冠病毒在空气中的传播风险,采集了医院、方舱、隔离酒店等室内外空气和物品表面样品以及新冠肺炎患者呼出气样品,开展了样品病毒核酸分析和感染活性培养实验,确认空气中的飞沫是主要传播途径,并指出在新冠病毒感染者聚集的密闭和半密闭空间里存在气溶胶传播的风险,而口罩、通风、空气净化等措施可降低空气传播风险。实验室进而研发了空气净化设备,采用H13等级HEPA滤网对微生物高效拦截,利用紫外线或臭氧原位杀灭,末端采用自主知识产权催化剂分解残留臭氧,耦合各项技术的优势,对空气中噬菌体病毒和H1N1流感病毒的单位小时去除率优于99.99%。可应用于密闭空间空气中微生物的高效杀灭。
(新冠病毒气溶胶传播的关键问题与答案)
(臭氧增强紫外杀菌消毒空气净化器)
为疫情防控、复工复产决策提供了科技与管理支撑
结合专业优势,累计向国务院等提交专报10份,其中,《关于做好农村疫情防控、抓好春耕备耕的建议》等3份专报获国务院领导批示并对疫情防控提供了科技与管理支撑。编制指南2项,《重大疫情期间城市排水与污水处理系统运行管理指南(试行)》和《重大疫情期间农村生活垃圾应急处理技术指南(试行)》,已由住房和城乡建设部颁布。指南为重大疫情期间城市排水与污水处理系统以及农村生活垃圾应急处理从业人员的安全防护提供了指导。
实验室简介
环境模拟与污染控制国家重点实验室是我国环境领域最早建设的国家重点实验室,依托于清华大学、中国科学院生态环境研究中心、北京大学和北京师范大学,1989年经国家计委批准立项,1991年开始建设,1995年通过验收,向国内外开放。在2015年评估中获得优秀成绩。
实验室一直瞄准环境领域科技前沿、面向国家重大需求,承担了数千项国家环境领域的重要科研任务,充分发挥联合实验室多学科交叉融合的优势,通过协同创新,取得了一批原创性重大理论及技术突破。近5年,以第一单位累积获得国家自然科学/技术发明/科技进步二等奖12项,在国家科技发展、生态环保相关重大战略实施以及国家安全保障中发挥了重要的科技支撑。有力地支撑了四个分室环境学科的发展,在第四轮学科评估中获得2个A+、2个A的优异成绩。构建了多层次产学研合作平台,成效显著,成果转化经济效益明显,有力地促进了环保领域龙头企业创新能力提升。人才队伍持续优化,拥有一大批高层次创新人才和高水平国际化创新团队,在国家重大环保咨询及科技规划中发挥重要智库作用,国际影响力持续提升。