生物战剂气溶胶对人体的侵袭系指微生物气溶胶主要通过呼吸道被吸入而使人感染发病。成人每天大约要吸入104升空气，悬浮在空气中的各种气溶胶微粒也随之吸入。吸入的气溶胶粒子由于沉着、撞击、扩散等效应而沉降在呼吸道的不同部位，见图。一般情况下，10μm以上的
粒径对总沉着和肺泡沉着的影响
粒子几乎全部沉着在鼻咽部，5～10μm粒子大部分沉着在气管和支气管壁，很少到达肺泡，3μm左右的粒子60%以上沉着在肺泡管和肺泡中。由于呼吸道粘膜纤毛层的不断运动，沉着在呼吸道的粒子不断被输送到喉部而被咳出或吞入胃中，沉着在喉头以上部位的粒子一般经10～20分钟即被排出。沉着在肺泡中的粒子排出的速度较慢，因为肺泡上皮没有纤毛。沉着在肺泡壁上的粒子一部分由吞噬细胞运送到向上运动的粘液层中，一部分穿过肺泡壁进入淋巴和血液，被白细胞吞噬。
因此，只有沉着在肺泡管和肺泡中的小于5μm的微生物气溶胶粒子才能侵入机体引起感染。但这些粒子除受到纤毛运动和吞噬细胞的清除作用外，还受到呼吸道粘膜分泌的溶菌酶、干扰素和IgA等的对抗作用。因而，正常人体虽经常吸入各种微生物，而肺泡中却基本上保持无菌状态。致病微生物有的能分泌抑制纤毛运动的物质，有的能产生粘液分解酶，有些病毒能损伤纤毛细胞。由于这些作用它们才能在粘膜表面或细胞内繁殖，引起病变。
生物战剂气溶胶对机体的感染力通常以感染剂量表示，感染力越强，感染剂量越小。感染剂量常用以下两种方法表示：
第一种表示方法是半数致死浓度(LCt50或LNt50)或半数感染浓度(ICt00或INt50)：是使半数受试者死亡或发生感染的气溶胶浓度与暴露时间的乘积。浓度(C或N)以每升空气中含有多少个感染单位或多少个菌体表示，暴露时间以分钟为单位。只要Ct值相等，不论是高浓度短时间还是低浓度长时间，同体重的同种动物所接受的剂量基本上是一致的。如已知某种生物战剂对人的LCt50值，又测得某地区该战剂气溶胶的浓度，即能估计大约有多少人发病或死亡。
第二种表示方法是吸入剂量： 即动物或人实际吸入的小于5μm的微生物气溶胶中的感染单位数。公式为：
D=(A)(W)(C)(t)
其中D=吸入的菌落或空斑形成单位(pfu)数
A=呼吸量(每分钟L/gm体重)
W=人或动物体重(gm)
C=气溶胶浓度〔菌落数或pfu数/L(空气)〕
t=暴露于气溶胶的时间
各种动物的呼吸量不同，对它们的感染剂量亦不同(见表1)。
表1 人和实验动物的呼吸量
| 呼吸量(每分钟L/gm体重) | |
| 人 大白鼠 小鼠 豚鼠 家兔 猴 狗 绵羊 | 0.00013 0.00069 0.00110 0.00051 0.00033 0.00029 0.00018 0.00016 |
生物战剂气溶胶除主要通过呼吸道侵入人体外，还能通过眼结膜、破伤皮肤和粘膜或污染的水源、食物和手指等经消化道侵入人体。
生物战剂气溶胶的感染剂量受到许多因素的影响，因而它的波动范围较大。
(1) 生物战剂种类的影响： 不同的致病微生物对人和动物的感染剂量不同。根据人体实验，1μm气溶胶粒子的土拉杆菌，人只要吸入25个到50个菌体就能致病，而炭疽芽胞则至少需要2×104个。同一种菌的不同菌株由于毒力不同，感染剂量也不同。表2为几种生物战剂对人的呼吸道半数感染剂量的估计值。
表2 几种生物战剂对人的呼吸道半数感染剂量
| 战剂名称 | 剂量 |
| 委马病毒 森林脑炎病毒 黄热病病毒 流感病毒 普氏立克次体 立氏立克次体 贝氏柯克体 土拉杆菌 鼠疫杆菌 布氏杆菌 炭疽杆菌 | 1～102MICLD50(小白鼠脑内半数致死量) 104TCID50 (组织培养半数感染量) 104 EID50 (鸡胚半数感染量) 104EID50 (鸡胚半数感染量) 5×103 EID50 (鸡胚半数感染量) 5×103EID50 (鸡胚半数感染量) 102细胞 2.5×102细胞 3×103细胞 104细胞 2×104～105细胞 |
(2) 气溶胶粒子大小： 实验证明，气溶胶粒子在呼吸道中的沉着部位主要决定于粒子大小，而沉着部位与是否发病、病变的类型和感染剂量都有直接关系。沉着在上呼吸道中的大粒子很快被排出，就不能致病。一定条件下，即使致病，临床类型也不尽相同，例如，18μm的土拉杆菌气溶胶主要引起局部淋巴腺炎，而小于5μm的粒子则引起肺炎。委内瑞拉马脑炎病毒对豚鼠的半数致死剂量，气溶胶粒子为8.3～13μm时比0.3～1.5μm时大1.4×104倍; 1μm气溶胶对豚鼠和恒河猴的剂量比较接近，而22μm的气溶胶对恒河猴的剂量仅为豚鼠的剂量的2.5%。这是因为猴的鼻咽腔曲折较少而且用口呼吸，大粒子比较容易到达下呼吸道。
表3 土拉杆菌气溶胶粒子大小与剂量的关系
| 粒子直径(μm) | 半数致死剂量(菌数) | |
| 豚 鼠 | 恒河猴 | |
| 1 6.5～6.9 11.5～12.0 19～22 | 2.5 <6.4×103 <1.96×104 <1.7×105 | 17.3 2.4×102 5.5×102 3.75×103 |
(3) 微生物气溶胶的胶龄： 胶龄是微生物气溶胶颗粒喷出后在空中悬浮的时间。胶龄越长，气溶胶粒子中微生物死亡越多，活存微生物的致病力也随之减低。实验结果表明，土拉杆菌气溶胶的胶龄从60分钟到180分钟，感染剂量就增大60多倍。有些微生物气溶胶常先丧失致病力，后丧失活力，这种现象称为致病力与生物活性解离。因此，发现空气中存在活的致病微生物还不能肯定它是否致病。
(4) 宿主机体的生理状态及所处环境： 呼吸的快慢和深浅与吸入剂量直接相关，呼吸慢而深时，吸入的气溶胶粒子比快而浅明显增多。吸气和呼气之间的间隔从2秒增加到12秒时，气溶胶粒子在呼吸道的滞留率增加20～60%。此外，机体处于寒冷、缺氧、饥饿等情况下，对微生物气溶胶的抵抗力明显下降。将一组50只小鼠放在3℃的环境中，以链球菌气溶胶攻击，与放在22℃环境中的对照组比较，前者发病时间提前，累积死亡率增高，血液中5-羟色胺增高，而5-羟色胺具有降低纤毛运动及使肺毛细血管收缩等作用。把小鼠置于相当3，000米高空的缺氧条件下，能显著降低肺炎杆菌对小鼠的感染剂量。此外，吸烟、酒精中毒和空气中的有害化学成分也能明显降低呼吸道对微生物的清除功能，从而降低感染剂量。
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