引言

人类辅助生殖技术是20世纪70年代兴起的解决生育障碍的有效治疗技术和手段。以体外受精-胚胎移植技术（in vitro fertilization-embryo transfer，IVF-ET）为代表的辅助生殖医学经历了30多年的发展，一直是以出生结局作为判断其安全性的标准，缺少严格的临床试验验证而被直接用于人类^[1]。体外受精（in vitro fertilization，IVF）是在生命形成的最关键阶段（受精和胚胎早期发育阶段）且最易受外界影响的时期，对人配子/胚胎进行大量的体外非生理性操作的过程。实验室的空气质量和洁净环境控制对出生结局影响很大，但是国际和国内都缺乏IVF实验室空气质量的安全阈值及设定标准，同时还缺少IVF实验室设计、建立和运行的空气质量和洁净环境控制标准，各实验室条件及洁净度水平参差不齐，这可能是导致不同实验室间的卵子/胚胎利用率以及妊娠结局存在差异的原因之一^[2]。在体内，配子和胚胎处于一个无光、恒温、恒湿、低氧的环境，在受到母体自然保护的环境下生长发育。但是在体外，配子/胚胎自身不具备任何屏障和保护功能，暴露于IVF实验室时，面临温湿度、渗透压、pH等变化的应激，特别是空气中挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）和尘埃粒子超过阈值时可能会对胚胎的发育及着床潜能造成不可逆的损伤。最近研究表明，对体外受精（IVF）实验室实行空气质量控制和洁净环境控制对改善妊娠结局至关重要，即在气体集中系统安装高效空气过滤器，空气微粒过滤器和挥发性有机物（VOC）过滤器，然后将过滤后的空气输送到IVF实验室和相关的临界区域。

Cohen等^[3]在1997年的一篇论文中描述了他们最早发现当搬迁入新IVF实验室，他们的成功率会明显降低，其主要原因为高浓度VOCs。同时他还发现实验室邻近的办公室更换乙烯地板时也会严重影响IVF成功率。大量使用粘合剂会严重污染IVF实验室空气质量。Boone WR等^[4]的研究表明VOCs超过1ppm时可直接引起胚胎毒性，导致小鼠胚胎质量下降、人胚胎无法发育至囊胚，当VOCs不超过0.5ppm时虽然胚胎能发育到囊胚，但会影响妊娠率、增加自然流产率。Khoudja RY等^[1]2013年通过采用在实验室空气净化系统加装VOCs过滤装置，降低实验室内空气中VOCs的含量。结果表明，空气中VOCs含量降低后受精率、卵裂率、囊胚形成率、临床妊娠率以及胚胎种植率都显著提高。

尘埃颗粒的多寡是衡量空气洁净程度的重要指标之一。洁净度指洁净空气中空气含尘粒（包括微生物）数量多少的程度。参照美国联邦标准209E中洁净室的等级标准，国标GB 50073-2013 《洁净厂房设计规范》规定了空气洁净度的四个等级，每一等级都对每立方米空气中直径大于等于0.5μm的尘埃粒子数量做了严格的规定^[5]。

目前，国内IVF实验室空气洁净度要求均按卫生部《人类辅助生殖技术规范》 ^[6]（卫科教发[2003]176号文件）规定执行。通常IVF实验室如取精室、更衣室、气瓶室等区域为十万级层流；胚胎培养室，包括精液处理室、取卵室、移植室、冷冻实验室为万级层流。配子/胚胎操作区域为百级层流。

VOCs的定义有多种形式，美国ASTM D3960- 98标准将VOCs定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物，美国联邦环保署（EPA）将VOCs定义为除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。WHO则对VOCs的定义为熔点低于室温而沸点在50~260℃之间的挥发性有机化合物的总称。VOCs按其化学结构可分为烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的VOCs有300多种。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI）、二异氰甲苯酯等。VOCs是室内常见的空气污染来源，除甲醛外，绝大多数VOCs一般都不溶于水而易溶于有机溶剂。甲醛也属于挥发性有机化合物，但甲醛易溶于水，与其他挥发性有机化合物有所不同，室内来源广泛，释放浓度也高。因此，常把甲醛与其他挥发性有机化合物分别阐述。除甲醛外，绝大多数挥发性有机化合物一般都不溶于水而易溶于有机溶剂。在室内它们各自的浓度往往不是很高，但是若干个VOCs共同存在于室内空气中时，其联合作用就不可忽视了。由于它们种类多，单个组分的浓度低，常用总VOCs（TVOCs）表示室内挥发性有机化合物总量。TVOCs是衡量室内空气质量的一项重要指标。

本研究通过对全国各地区具有代表性辅助生殖中心实验室的洁净室内总挥发性有机化合物浓度、尘埃粒子以及微生物等技术指标的检测，分析检测方法的适用性并对结果及超标原因进行分析，为辅助生殖实验室洁净间的建立、验收和运行提供参考。

1 检测项目与内容 1.1 检测范围与项目

为考察“人类辅助生殖实验室洁净室一般要求”标准草案中各项指标所采用方法的适用性和可行性，本研究选取了华北、华中、华南和西北不同区域的9家医院的人类辅助生殖实验室洁净室受控环境进行分析与评价。采样点为各实验室洁净环境中的“胚胎培养室”“精液处理室”，采样时间为上午十点和下午四点各一次。同时对各实验室的室外进风口处进行采样比对。

本文分别进行了14个项目的检验，选取了其中的尘埃数、浮游菌数、甲醛、TVOC、苯、臭氧和氡浓度等对辅助生殖实验室室内空气质量及环境洁净度有影响的主要指标的检验情况，及所采用方法的适用性和可行性等进行重点讨论。

1.2 检测标准与原理

由于目前缺乏辅助生殖实验室洁净及受控环境的专属标准，本文参考借鉴了检测医院手术部、民用建筑、公共场所等相关标准进行检验，以考察这些方法是否适用于检测辅助生殖实验室。参考引用的标准分别是GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》、GB 50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》、GB/T 18883-2002《室内空气质量》、GB/T 18204.2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分:化学污染物》 ^[7]等，借鉴这些标准中的相关测试方法对辅助生殖实验室的尘埃数、浮游菌数、甲醛、TVOC、苯、臭氧和氡浓度等进行检验。具体项目对应的检验标准和检验方法见表 1。

1.3 主要仪器和试剂

本研究使用的主要仪器和试剂详见表 2和表 3。

2 结果与讨论 2.1 方法的适用性情况

上述方法中尘埃数、浮游菌数或沉降菌数采用的是最新版GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准中引用的方法，该方法适用于洁净度等级为5级（相当于100级）的手术室对于尘埃数、浮游菌数或沉降菌数等洁净度指标的检验，用于辅助生殖实验室的千级和万级的洁净度等级下测试是可行的。同时医药工业洁净室（区）对于悬浮粒子、浮游菌和沉降菌的测试方法也适用于几项指标的检验^[8-10]。

对于化学污染物的测试，苯、TVOC所采用的方法是热解吸气相色谱法与国际标准如ISO 16000- 6:2004、ISO 16017-1:2000等采用的方法原理和设备一致；甲醛、臭氧和空气中氡浓度等采用的是GB/T 18883-2002、GB/T 18204.2-2014和GB 50325-2010中的方法，也是目前室内空气质量检验方面采用最多的方法。上述几种方法适用性具体介绍如下。

2.1.1 苯和TVOC的检验方法适用性分析

本法适用于浓度范围为0.5μg·m^-3~100 mg·m^-3之间的空气中的TVOC和苯的测定；采样量为10 L时，检测下限为0.5μg·m^-3；线性范围为0~10⁶；精密度：根据待测物的不同，在吸附管上加入10μg的标准溶液，Tenax TA的相对标准差范围为0.4~2.8^[11]。

2.1.2 空气中氡浓度检验方法适用性介绍

该测试采用基于"空气中氡浓度的闪烁瓶测量方法"的测量原理和要求的环境氡浓度测试仪进行测试。该测试仪的灵敏度:≥0.68cpm·(Bq·m^-3) ^-1; 本底计数率:≤0.3cpm; 测量范围环境空气氡:(3~100000)Bq·m^-3可以满足测试需求。

2.1.3 甲醛检验方法适用性介绍

本法灵敏度为2.8μg HCHO/吸光度。本法最低检测质量为0.056μg甲醛，当采气体积为10 L时，测量范围0.01~0.15 mg·m^-3。当甲醛含量为0.1μg·5mL^-1、0.6μg·5mL^-1、1.5μg·5mL^-1时，本法重复测定的变异系数为5%、5%、3%；当甲醛含量为0.4~1.0μg·5mL^-1时，样品加标回收率为93%~101%^[7]。

2.1.4 臭氧检验方法适用性介绍

本标准的测定环境空气中臭氧浓度范围是0.003~2 mg·m^-3；精密度：置信水平为95%时，方法的重复性精密度小于±5%；准确度：方法的准确度优于测量浓度的±4%^[12]。

2.2 检验结果

本文针对9家被检医院辅助生殖实验室胚胎培养室和精液处理室的4种化学污染物、1种放射性污染物，尘埃粒子数和浮游菌数的测试结果和污染物趋势和规律成因进行分析。尘埃数和浮游菌数反应的是洁净间的基本指标；苯、TVOC、甲醛是室内装修最有可能引入的常见污染物；空气中氡浓度有可能由室内装修带入，也会由外部环境释放引起；臭氧是室外大气中常见的污染物质之一，对辅助生殖实验室有一定的影响；上述化学和放射性污染物在IVF实验室的日常监测中常被忽视。

2.2.1 IVF实验室空气中甲醛含量测试结果

甲醛的数值见图 1，IVF实验室甲醛测试指标目前无安全阈值，测试的9家医院均检验到了甲醛，参考GB 50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》Ⅰ类民用建筑医院的要求，甲醛浓度限值为≤0.08 mg·m^-3，按照此限值分析有两家医院甲醛含量超标。

2.2.2 IVF实验室空气中苯含量测试结果

苯含量见图 2，IVF实验室苯测试指标目前无安全阈值，测试的9家医院有3家检验到了苯。其中医院1的检验结果为胚胎培养室上下午均为0.0004 mg·m^-3；精液处理室上午0.0006 mg·m^-3，下午0.0003 mg·m^-3；室外进风口处0.0006 mg·m^-3。该院采样时是通过增加采样体积的方式拓展了检测下限范围。其余6家医院测试结果均低于方法的最低检出限，判定为未检出苯。参考GB 50333-2013 《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求，苯浓度限值为≤0.09 mg·m^-3，按照此限值分析有一家医院苯含量超标。

2.2.3 IVF实验室空气中TVOC含量测试结果

TVOC含量测试结果见图 3，IVF实验室TVOC测试指标目前无安全阈值，测试的9家医院均检验到了TVOC，参考GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求，TVOC浓度限值为≤ 0.5 mg·m^-3，按照此限值分析9家医院的TVOC含量均未超标。

2.2.4 IVF实验室空气中臭氧含量测试结果

臭氧含量测试结果见图 4，IVF实验室臭氧的测试指标目前无安全阈值，测试的9家医院均检验到了臭氧，参考GB/T 18883-2002《室内空气质量》标准的要求，臭氧的浓度限值为≤0.16 mg·m^-3，按照此限值分析2家医院的臭氧含量超标。

2.2.5 IVF实验室空气中氡含量测试结果

氡含量测试结果见图 5，IVF实验室氡的测试指标目前无安全阈值，测试的9家医院均检验到了氡，参考GB 50325-2010《民用建筑工程室内环境污染控制规范》标准Ⅰ类民用建筑医院的要求的要求，氡的浓度限值为≤200 Bq·m^-3，按照此限值分析9家医院的氡含量均合格。

2.2.6 胚胎培养室空气中尘埃粒子测试结果

胚胎培养室空气中0.5μm尘埃粒子含量测试结果见图 6，胚胎培养室空气中5.0μm尘埃粒子含量测试结果见图 7；IVF实验室尘埃粒子的测试指标参考GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求：胚胎培养室为千级区域，该区域≥0.5μm尘埃粒子限值为≤35200粒·m^-3，按照此限值计算有3家医院超过了该限值。该区域≥5.0μm尘埃粒子≤293粒·m^-3，按照此限值计算有8家医院超过了该限制，其中医院1未报送该数据。

2.2.7 精液处理室空气中尘埃粒子测试结果

精液处理室空气中0.5μm尘埃粒子含量测试结果见图 8，精液处理室空气中5.0μm尘埃粒子含量测试结果见图 9；IVF实验室尘埃粒子的测试指标参考GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求：精液处理室为万级区域，该区域≥0.5μm尘埃粒子限值为≤352000粒·m^-3，按照此限值计算有9家医院全部合格。该区域≥5.0μm尘埃粒子≤2930粒·m^-3，按照此限值计算有4家医院超过了该限制，其中医院1未报送该数据。

2.2.8 胚胎培养室空气中浮游菌数测试结果

胚胎培养室空气中浮游菌含量测试结果见图 10；胚胎培养室为千级区域，若测试指标参考GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求，该区域浮游菌数限值为≤25 cfu·m^-3，按照此限值计算有6家医院超过了该限制，其中医院1检验沉降菌非浮游菌未纳入统计。

2.2.9 精液处理室空气中浮游菌数测试结果

精液处理室空气中浮游菌含量测试结果见图 11；精液处理室为万级区域，IVF实验室浮游菌的测试指标若参考GB 50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》标准的要求，该区域浮游菌数限值为≤75 cfu·m^-3，按照此要求有2家医院超过了该限制，其中医院1检验沉降菌非浮游菌未纳入统计。

2.3 分析与讨论 2.3.1 IVF实验室空气中甲醛含量测试结果分析

甲醛在我国有毒化学品优先控制名单上居第二位^[13]，已被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质。检验结果分析表明被测9家医院均检验出了甲醛，分析原因其来源包括室外渗透、室内大气化学反应和室内排放（如建筑装修、医用耗材试剂等）。室外渗透造成甲醛浓度偏高情况包括医院3和医院4，医院3是相邻IVF实验室区域在进行装修，医院4是室外进风口处浓度高导致扩散至实验室受控区域。其他医院测出甲醛可能是由于室内大气化学反应或室内排放（如建筑装修、医用耗材试剂等）原因共同造成的。对于室内大气化学反应是由于乙醇（酒精）在部分IVF实验室仍然作为消毒剂在使用，挥发到空气中的乙醇与·OH反应生成乙醛^[14]，乙醛对酚试剂分光光度法测定甲醛含量有一定的干扰导致甲醛测试值偏高是这部分医院均检验出甲醛的原因之一。

2.3.2 IVF实验室空气中苯含量测试结果分析

苯作为国际癌症研究中心列出致癌物质^[15]，受到严格的管控。从本次测试结果分析，测试的9家医院中有3家检验出含苯，其中只有1家医院苯浓度超标，其他两家均未超标。超标的医院据测后回访表明该院相邻IVF实验室的办公区域在检验前进行了装修，通过室外渗透影响到了IVF实验区。介于苯的危害性国家在装修装饰材料中严格控制苯的使用，所以从检验结果中可以看出三分之二的医院都未检测出苯。说明在苯管控方面起到了一定成效。

2.3.3 IVF实验室空气中TVOC含量测试结果分析

TVOC（Total Volatile Organic Compounds）总挥发性有机化合物，利用Tenax GC或Tenax TA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物^[7]。从检验数据分析发现九家医院IVF实验室均检测出了含有TVOC。其来源包括室内排放，如CO₂培养箱的隔热层材料等，另一个可能的污染源是IVF实验室净化系统空调机组、静压箱和管道内衬用的隔热材料和吸引材料，这些材料都是挥发性有机化合物的散发源。

2.3.4 IVF实验室空气中臭氧含量测试结果分析

近地面的臭氧是主要的大气污染物之一，是造成城市光化学污染的主要原因之一^[16]。臭氧具有腐蚀性，其对人体健康的危害与臭氧浓度和人体暴露在环境中的时间息息相关^[17]。从检验数据分析发现九家医院IVF实验室均检测出了含有臭氧。来源分为室外渗透和室内产生，其中室内产生的主要原因是紫外杀菌灯和紫外空气消毒装置开启产生的臭氧。

2.3.5 IVF实验室空气中氡含量测试结果分析

氡是一种无色、无嗅、无味的惰性气体，具有放射性。国际癌症研究机构（IARC）已确认是产生肺癌的重要原因之一。美国环保局已将氡列为最危险的致癌因子^[18]。氡气的主要来源有建筑材料中析出氡；房屋地基和土壤中析出氡；由通风从室外空气中进入室内。本次测试的9家医院IVF实验空气中氡浓度均低于国家标准，平均值不到国家室内空气质量标准限值的十分之一。说明对该类物质控制比较严格，基本上没有氡污染现象的发生。

3 结论与展望 3.1 结论

中国食品药品检定研究院联合北京市医疗器械检验所对全国运行良好的生殖中心进行了摸底测试，制定了统一的标准操作规程。本文针对第一次摸底中委托北京市医疗器械检验所检测的9家医院的辅助生殖实验室数据进行了分析，初步得出了IVF实验室室内空气中洁净度、化学污染物和放射性污染物浓度的大致情况，对检测这些污染物所引用的标准方法适用性进行了考查。上述方法基本能满足辅助生殖实验室空气中各类污染物测试要求，但也出现了个别医院的个别指标超出所参考的医院手术部、民用建筑、公共场所等相关标准的要求，所以辅助生殖实验室空气质量及洁净指标安全阈值的设立还需要大数据的支持并结合临床实际。

3.2 展望

下一步我们还将对上述方法进行实验室间比对，并结合临床数据和辅助生殖实验室空气质量和洁净度测试数据考察相关指标的安全阈值。同时继续加强相关标准的基础性研究，加快标准的制修订进程，尽快形成统一的标准和检测体系。此外，还应该增加对检验检测基础设施和技术设备的投入，逐步规范检验检测行为，建立人类辅助生殖实验室洁净室和相关受控环境检验标准，为质量控制和质量保证提供支撑。