冬季猪舍内气载微生物、粉尘浓度日变化及新风系统对其的影响

黄藏宇　徐子伟

摘要：為了解冬季猪舍空气中有害物质日变化情况，2011年2—3月，检测1 d内猪舍内气载有害物质浓度以及运行新风系统后短时间内其浓度变化，探究冬季封闭猪舍内空气中气载有害物质浓度的日变化规律以及新风系统对猪舍微环境的影响。结果表明，冬季猪舍内1 d内粉尘浓度高峰期出现在7：00～  9：00，最小值出现在19：00。气载需氧菌数和气载大肠杆菌数都呈现早晚高、中午低的趋势。运行新风系统后短时间猪舍内气载需氧菌、气载大肠杆菌浓度变化并不明显，而粉尘含量逐渐降低，3 h降到最低值，0.3 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降幅为67.65%、67.31%、67.86%、71.43%和72.84%（P<0.05），1.5 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降幅为60.87%、61.05%、61.90%、62.76%和60.90%（P<0.05）。新风系统在短时间内可有效降低封闭猪舍内粉尘浓度，但对气载微生物在短时间内降低效果不明显。

关键词：猪舍;气载微生物;粉尘;日变化;新风系统;冬季

中图分类号：S828         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）22-0158-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.038           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Diurnal variation of airborne microorganism and dust concentration

in winter piggery and effects of fresh air system on them

HUANG Cang-yu1，XU Zi-wei2

（1.Hubei Key Laboratory of Animal Embryo Engineering and Molecular Breeding/Institute of Animal Husbandry and Veterinary，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan 430064，China;2.Institute of Animal Husbandry and Veterinary，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China）

Abstract： In order to understand the changes of harmful substances in the air of the piggery in one day in winter， the airborne airborne air in the ordinary closed piggery was explored by detecting the concentration of harmful substances in the piggery in the winter day and the concentration change in the short time after running the fresh air system. The daily variation of the concentration of harmful substances and the impact of the fresh air system on the micro-environment of the piggery. The results showed that the peak concentration of dust within one day in the closed piggery appeared between 7：00 and 9：00， and the minimum appeared at 19：00. The number of airborne aerobic bacteria and the number of airborne E. coli showed a trend of high early and late， low at noon. After running the fresh air system， the concentration of airborne aerobic bacteria and airborne E. coli in the piggery was not obvious， but the dust content gradually decreased， and reached the lowest value at 3 h. The concentration of PM1， PM2.5， RESP， PM10， and TSP at 0.3 m decreased by 67.65%，67.31%，67.86%，71.43% and 72.84% （P<0.05）. The concentration of PM1，PM2.5，RESP，PM10 and TSP at 1.5 m decreased by 60.87%， 61.05%，61.90%，62.76% and 60.90%（P<0.05）. The fresh air system can effectively reduce the dust concentration in the closed piggery in a short time， but the effect of reducing the airborne microorganisms in a short time was not obvious.

key words： piggery; airborne microorganism; daily change; fresh air system; winter

近年来，随着畜牧业集约化、规模化发展，尤其是大群体、高密度饲养的日益增加，猪舍内空气中高浓度的有害物质严重威胁着猪群健康与生产性能[1-4]。而空气中需氧细菌浓度和大肠杆菌浓度可以反映猪舍的卫生情况和相关疾病的流行情况[5，6]。封闭畜舍空气中有害物质的来源、分布状况、控制措施以及对生产性能和畜产品品质的影响等方面的问题已成为家畜环境研究中的热点[7-10]，但有关封闭猪舍中冬季空气质量日变化的研究较少。在猪舍内安装新风系统净化系统可明显降低舍内粉尘、各种有害气体及病原微生物浓度，从而改善猪舍内空气质量。刘滨疆等[11]研究发现空间电场净化系统在寒冷封闭畜禽舍应用可使舍内粉尘降低70%～94%，气载需氧菌总数降低50%～93%，有害气体的去除率可达40%。本试验旨在研究冬季封闭猪舍内气载微生物及粉尘浓度1 d内变化情况及运行新风系统后短时间内对猪舍内空气环境的影响，了解猪舍空气中气载微生物及粉尘的分布和变化规律，为有效控制封闭猪舍内空气环境质量提供理论依据。

1  材料与方法

1.1  主要仪器与试剂

新风系统;TSI 9555型风速仪、TSI 8533粉尘仪购自美国TSI有限公司;Andersen-6级撞击式空气微生物样品收集器，购自北京先能有限公司;双人双面净化工作台，购自苏州净化设备有限公司;DGG-9070BD型电热恒温鼓风干燥箱，购自上海森信实验仪器有限公司;MDF-U5411型低温冰箱、MLS-3780型高压灭菌锅，购自日本SANYO公司;GRP-9080型隔水式恒温培养箱、GNP-9160型隔水式恒温培养箱，购自上海精宏实验设备有限公司;微量移液器，购自Eppendorf公司;1810B/SZ93型双蒸水机，购自上海和杰科技有限公司。

伊红美兰培养基、普通营养琼脂培养基，购自青岛海博微生物试剂有限公司;制霉菌素，购自北京索莱宝科技有限公司。

1.2  饲养管理

2011年2月19日，試验在海宁科技牧场仔猪舍进行，猪舍为封闭式猪舍，坐北朝南双列式结构，长25 m，跨度10 m，高3 m，装有一套新风系统;自然光照，饲养有40日龄左右的杜×长×大三元杂交断奶仔猪180头，随机分于12个栏，每栏15头。试验前10 d对猪舍进行消毒处理，转入猪群后预试验10 d，3月1日仔猪适应环境后正式开始试验，试验期为15 d。每栏1个料槽、2个鸭嘴式饮水器;饲喂颗粒料，自由采食和饮水。清洁和消毒工作按猪场常规管理进行。每日08：00与17：00左右人工清粪各1次，9：00左右饲养员添料，保持舍内清洁卫生，试验仔猪自由采食、饮水，免疫程序按常规进行。

1.3  试验方法

1.3.1  确定封闭猪舍内气载有害物质日变化规律  于3月9日、3月12日、3月15日的7：00、9：00、11：00、13：00、15：00、17：00、19：00 7个时间点测定猪舍内粉尘、气载需氧菌和气载大肠杆菌浓度。采用自然沉降法采集细菌样品;采用国际标准Andersen-6级撞击式空气微生物采样器采集样品。采样点选择在猪舍的正中间，采样高度分为0.3和1.5 m。每个采样点设置6个重复。每次测量时记录当时的气象数据，计算3 d的平均值（表1）。

1.3.2  确定运行新风系统后封闭猪舍内气载有害物质日变化规律  于3月1日、3月3日、3月5日的9：00准时运行新风系统，分别于9：00、10：00、11：00、12：00、13：00、14：00 6个时间点测定猪舍内粉尘、气载需氧菌和气载大肠杆菌浓度。采用自然沉降法采集细菌样品;采用国际标准Andersen-6级撞击式空气微生物采样器采集样品。采样点选择在猪舍的正中间，采样高度分为0.3和1.5 m。同样，每个采样点设置6个重复。每次测量时记录当时的气象数据，计算3 d的平均值，详见表2。

1.4  数据统计

气载细菌含量均用中间值（Median）表示，其他试验数据均以平均数±标准差（x±s）表示，采用SPSS 17.0软件进行独立样本t检验统计分析。

2  结果与分析

2.1  封闭猪舍内粉尘浓度日变化规律

2.1.1  封闭猪舍内粉尘含量日变化  图1结果显示，0.3 m处猪舍内粉尘总浓度波动范围是1.517～3.633 mg/m3，PM1浓度范围为0.579～1.114 mg/m3，PM2.5浓度范围为0.591～1.114 mg/m3，呼吸性粉尘（RESP）浓度范围是0.633～1.212 mg/m3，PM10浓度范围是0.961～1.895 mg/m3。0.3 m处PM1、PM2.5和RESP的的日变化类型为“一降不起”型，最高值都出现在7：00，19：00出现最低值。而粉尘总量（TSP）和PM10的日变化为“单峰”型，在9：00出现最高值。

图2结果显示，1.5 m处粉尘总浓度波动范围是2.228～3.585 mg/m3，PM1浓度范围是0.694～1.060 mg/m3，PM2.5浓度范围是0.715～1.153 mg/m3，RESP浓度范围是0.805～1.253 mg/m3，PM10浓度范围是1.442～2.115 mg/m3。1.5 m处PM1.0、PM2.5、RESP和PM10的日变化都为“一峰一谷”型，最低值都出现在19：00，PM1.0、PM2.5、RESP和PM10的最高值出现在7：00。粉尘总量日变化为“双峰”型，在9：00出现最高值，逐渐下降至11：00形成低谷，之后缓慢回升于17：00出现第二个峰值，最低值出在19：00。

2.1.2  封闭猪舍内气载需氧菌日变化规律  于1 d内不同时间点对猪舍内细菌总数进行测定，结果（图3）表明，封闭猪舍内气载需氧菌含量较高，在29.80×104～45.14×104 CFU/m3范围内波动。0.3 m处气载需氧菌浓度比1.5 m处气载需氧菌总数略低，0.3 m处气载需氧菌数日变化呈早晚高、中午低的趋势。其最低值出现在13：00（33.95×104 CFU/m3），最高值出现在7：00（42.42×104 CFU/m3）。1.5 m处气载需氧菌总数的日变化呈现相似的趋势，其低值出现在11：00，浓度高峰出现在17：00。

2.1.3  封闭猪舍内气载大肠杆菌日变化规律  于1 d内不同时间点对猪舍内气载大肠杆菌数进行测定。由试验结果（图4）可知，封闭猪舍内气载大肠杆菌数含量较少，这主要由于气载大肠杆菌是粪原菌，在空气中含量低。比较0.3和1.5 m处气载大肠杆菌数，发现0.3和1.5 m处气载大肠杆菌浓度相近。观测不同时间点气载大肠杆菌数，发现0.3 m处气载大肠杆菌最大值出现在7：00（315 CFU/m3），最低值出现在11：00～15：00（0 CFU/m3），日变化同样呈早晚高、中午低的趋势。1.5 m处气载大肠杆菌浓度也呈现相似的趋势。

2.2  运行新风系统后短时间对封闭猪舍内气载有害物质的影响

2.2.1  运行新风系统后短时间内封闭猪舍内粉尘含量的变化  图5、图6结果表明，开启新风系统对猪舍内粉尘含量有明显的降低效果。开启新风系统后，猪舍内粉尘含量呈“V”字形变化。从开启前至开启后3 h粉尘含量逐渐降低，在开启后3 h（12：00）时出现最低值形成低谷，随后粉尘含量小幅回升，但还是低于开启前粉尘浓度。

开启新风系统前，猪舍内0.3、1.5 m处粉尘总浓度分别为4.05和3.35 mg/m3，其中0.3 m处PM1、PM2.5、RESP和PM10的浓度为1.02、1.04、1.12和2.03 mg/m3，1.5 m处PM1、PM2.5、RESP和PM10的浓度为0.92、0.95、1.05和1.96 mg/m3。由试验结果可知，0.3和1.5 m处粉尘浓度差异较小，1.5 m处粉尘浓度比0.3 m处略低。开启新风系统后，0.3、1.5 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP浓度逐渐降低，在开启3 h后达到最低值，0.3 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降至0.33、0.34、0.36、0.58和1.10 mg/m3，与开启前相比降低幅度为67.65%、67.31%、67.86%、71.43%和72.84%（P<0.05）;1.5 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降至0.36、0.37、0.40、0.73和1.31 mg/m3，与开启前相比降低幅度为60.87%、61.05%、61.90%、62.76%和60.90%（P<0.05）。

2.2.2  运行新风系统后短时间内封闭猪舍内气载需氧菌浓度的变化  试验結果（图7）表明，新风系统具有降低猪舍内气载需氧菌浓度的作用。开启新风系统后，猪舍内0.3 m处气载需氧菌浓度呈“W”字形变化。开启后1 h气载需氧菌浓度大幅降低出现最小值（27.40×104 CFU/m3），与开启前相比降低幅度为25.96%，随后气载需氧菌浓度含量小幅回升在开启后2 h（11：00）形成一个高峰，但还是低于开启前气载需氧菌浓度。开启后3 h（12：00）气载需氧菌浓度再次降低，形成第二个低谷，在开启后3～5 h，气载需氧菌浓度再次缓慢升高。而猪舍内1.5 m处气载需氧菌浓度呈“V”字形变化，在开启后1 h（10：00）气载需氧菌浓度降至25.53×104 CFU/m3，降低幅度达39.63%，出现最小值形成低谷，之后气载需氧菌浓度缓慢上升，在开启后5 h（14：00）的气载需氧菌浓度接近于新风系统开启前的猪内气载需氧菌浓度。

2.2.3  运行新风系统后短时间内猪舍内气载大肠杆菌浓度的变化  在开启新风系统前后对猪舍内气载大肠杆菌浓度进行测定。试验结果（图8）表明，封闭猪舍内气载大肠杆菌浓度较低，开启新风系统前0.3、1.5 m处气载大肠杆菌数为79、315 CFU/m3。开启新风系统后气载大肠杆菌浓度降低，其中0.3 m处除在开启后3 h（12：00）检测到大肠杆菌浓度为157 CFU/m3外，在其他时间点均未检测到大肠杆菌;1.5 m处在开启新风系统后1～3 h内（10：00、11：00和12：00）均未检测到大肠杆菌，在开启后4～5 h检测到大肠杆菌浓度均为157 CFU/m3。

3  讨论

猪舍内的粉尘浓度与猪的状态有很大关系，当猪采食或者受到惊吓时，活动增多，猪舍内粉尘含量明显增多;而当猪休息时，猪处于比较安静的状态，舍内粉尘浓度较低[12]。本研究试验期间，封闭式仔猪舍内湿度达78.77%～81.60%，粉尘即时浓度峰值为3.633 mg/m3。08：00～10：00饲养员添料时间，猪舍内粉尘浓度的日高峰正是出现在此阶段。此外，在7：00～9：00舍内0.3 m处粉尘浓度高于1.5 m处，而在9：00～19：00舍内0.3 m处粉尘浓度始终低于1.5 m处，这可能是由于清晨猪群都处于静卧休息状态，故其对0.3 m处粉尘浓度影响较大，而白天猪群的活动造成1.5 m处粉尘浓度增高。封闭猪舍内各项粉尘指标浓度远高于外界环境[13]，若长期处于这种环境中，会引起动物的急慢性支气管炎、慢性肺泡功能障碍、肺泡反应过度及有机粉尘中毒综合症（TDDS），猪场员工长时间处于这种环境也易受到严重的危害。所以要控制猪舍内粉尘浓度就需要给猪创造安静的环境，减少其受惊吓，同时饲喂湿拌料。

方治国等[14]研究表明，北京市的文教区、交通干线和公园绿地夏季空气中细菌浓度一日中在9：00和17：00较高，在13：00较低。司东霞等[15]对聊城大学校园空气中细菌含量检测发现，其浓度呈早晚高，中午低的变化。本试验研究发现猪舍空气中菌落数也呈现相同的变化，猪舍空气中细菌含量早晚较高，中午出现低谷，该结果与方治国等[14]及司东霞等[15]的研究结果一致，但与陈皓文[16]的空气中细菌含量在下午达峰值，上午次之，晨间最低的结论不同。这是由于空气中微生物变化多端，受当时的天气、地形、生态和污染条件影响，中午时刻光照增强，紫外线增强，而紫外线对空气细菌有灭杀的作用，因此舍内细菌含量降低。在本试验中发现舍内0.3 m处微生物浓度略低于1.5 m处，这可能跟采样的位置有关，0.3 m处正好处在两栏栏墙中间，气流相对流动小，所以微生物浓度较低。1.5 m处高于猪栏栏墙高度，由于气流的相对流动，微生物浓度受地面环境影响较大。此外空气中微生物浓度跟室内气象因素影响也有关，所以要有效控制猪舍内微生物浓度需要及时对猪舍进行杀菌消毒，合理通风，给猪营造良好的生活环境，促使其快速生长。

粒径大于10 μm的粉尘绝大部分被滞留在鼻腔和咽喉部位，只有很少部分进入气管和肺部;2～10 μm尘粒大部分滞留在上呼吸道，仅少部分进入肺内;小于2 μm的粉尘粒在肺内的滞留率随粒径的减小而增加，因此粉尘粒径越小，危害性越大。猪舍内0.3和1.5 m处空气中粉尘、气载需氧菌和大肠杆菌检测结果显示猪舍空气中粉尘、含菌量具有随系统工作时间的延长而降低的趋势，最终保持在一定的变化范围内[13]。运行新风系统前0.3 m处空气中粉尘含量略高于1.5 m处空气中粉尘含量，而气载微生物浓度在0.3 m处低于1.5 m处。这可能跟粉尘、微生物气溶胶的性质有关。

4  小结

封闭猪舍内1 d内粉尘浓度高峰期出现在7：00～9：00，最小值出现在19：00;气载需氧菌浓度和气载大肠杆菌浓度都呈现早晚高、中午低的趋势。运行新风系统后短时间猪舍内气载需氧菌、气载大肠杆菌浓度变化并不明显，而粉尘浓度逐渐降低，3 h降到最低值，0.3 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降幅为67.65%、67.31%、67.86%、71.43%和72.84%（P<0.05），1.5 m处PM1、PM2.5、RESP、PM10和TSP的浓度降幅为60.87%、61.05%、61.90%、62.76%和60.90%（P<0.05）。本研究中新风系统在短时间内可有效降低封闭猪舍内粉尘浓度，但对气载微生物在短时间内降低效果不明显。

参考文献：

[1] 银少华，覃  磊，何  涛，等.规模猪场健康养殖的必备要素[J].中国畜牧业，2016（5）：78-79.

[2] 盛清凯，战余铭，李会荣，等.饲料发酵对饲料、猪粪中微量元素形态及粪臭素的影响[J].山东农业科学，2016，48（3）：106-109.

[3] DOUWES J，THORNE P，PEARCE N，et al.Bioaerosol health effects and exposure assessment：Progress and prospects[J].Ann Occup Hyg，2003，47（3）：187-200.

[4] 伍清林，金兰梅，周玲玲，等.規模化猪场舍内外空气质量变化的研究[J].中国畜牧兽医，2012，39（11）：220-224.

[5] 于观留，刘纪园，王  叶，等.冬季大棚养鸭模式中微生物气溶胶对肉鸭应激和生产性能的影响[J].动物营养学报，2015，27（11）：3402-3410.

[6] 李  超，郝海玉，孙玲玉，等.猪舍环境气载微生物监测[J].畜牧兽医学报，2014，45（10）：1684-1692.

[7] 胡凌飞，张  柯，王洪宝，等.北京雾霾天大气颗粒物中微生物气溶胶的浓度及粒谱特征[J].环境科学，2015，36（9）：3144-3149.

[8] 袁  文，柴同杰，苗增民，等.猪舍环境气载需氧菌含量的季节性变化及其健康风险评估[J].西北农林科技大学学报，2010， 38（5）：51-55.

[9] HALLOY D J，KIRSCHVINK N A，et al. A screening method to investigate airway reactivity and acute lung injuries in freely moving pigs[J].The Veterinary Journal，2004，168（3）：276-284.

[10] LI M F，QI J H，ZHANG H D，et al.Concentration and size distribution of bioaerosols in an outdoor environment in Qingdao coastal region[J].Science of the total environment，2011， 409（19）：3812-3819.

[11] 刘滨疆，钱宏光，李旭英，等.空间电场对封闭型畜禽舍空气微生物净化作用的监测[J].中国兽医杂志，2005（8）：20-22.

[12] 黄藏宇，李永明，徐子伟，等.猪舍内不同季节微生物气溶胶含量及其空气动力学分析[J].家畜生态学报，2016，37（11），47-51.

[13] 李永明，徐子伟，黄藏宇.新风系统对寒冷季节密闭猪舍空气质量及仔猪生产性能、血液生化和免疫指标的影响[J].中国畜牧杂志，2013，49（11）：83-87.

[14] 方治国，欧阳志云，胡利峰，等.北京市夏季空气微生物群落结构和生态分布[J].生态学报，2005，25（1）：83-88.

[15] 司东霞，司振书，徐炳荣.聊城大学校园空气细菌的时空分布及空气质量评价[J].中国学校卫生，2007，28（5）：433-434.

[16] 陈皓文.北海市空气微生物含量时空分布[J].广西科学，1998， 5（2）：83-86.