畜牧业职业人群的呼吸防护

孙睿楠，高明石，董建国

（3M中国有限公司，上海200233）

据第三次全国农业普查，我国畜牧业从业人员约1 100万人，其中规模以上职业人群约274万人。随着我国畜牧业朝着产业化、规模化逐步发展，从业人员对职业安全健康的意识和需求与日俱增，同时近年来动物疫情频发，由动物向人类传播疾病的疫情时有发生，不少畜牧业工作者和研究人员对本行业职业人群的个人防护进行了积极的探讨。但由于各种原因，在呼吸防护用品上的建议通常仅以口罩来概括，缺乏针对行业危害特点选择呼吸防护用品的指导与建议。了解畜牧业的呼吸危害特点及各种呼吸防护用品在工作原理、功能及适用场景上的区别，将有助于使用者正确选择产品，并使其发挥应有的功效。

1 畜牧业常见呼吸危害因素

1.1 颗粒物

畜牧业生产环境中可能存在的颗粒物成分复杂，包括如饲料粉尘、动物皮屑和毛屑、抗生素、内毒素、过敏原、养殖场内的垫料、牲畜排泄物产生的颗粒物，以及污染物之间发生化学反应产生的二次颗粒物等。而利用扫描电镜及X射线分析，人们发现从圈舍内收集的颗粒物富含磷、氮、钾、硫、氯等十多种元素。

畜牧业生产环境中颗粒物的浓度差异大。这与很多因素有关，如饲养的动物种类、圈舍建筑结构、饲养模式、通风方式等。Cambra-López等统计了部分已报导的关于养殖场内颗粒物浓度的研究结果，其中Donham等报导的猪舍内可吸入性颗粒物浓度范围为3.2 mg/m3至15.3 mg/m3，Redwine等报导的畜禽舍内可吸入颗粒物浓度范围为0.73 mg/m3至11.39 mg/m3。据欧泽兵对我国京津冀地区的大型家禽养殖场的调查，喂食期间畜禽舍内平均颗粒物浓度可达到64.3 mg/m3。而O′Shaughnessy等报导的在猪舍高压清洗时内毒素的环境浓度超过了34万EU/m3。

畜牧业生产环境中颗粒物的粒径分布具有一定特征。在国内，钟召兵等采用空气微生物采样器分别对鸡舍、猪舍和牛舍空气进行采样，三种畜禽舍内的颗粒物（粒径≤8.2μm）数量占比分别为81.7%、86.8%和78.4%。在国外，Maghirang等报导蛋鸡舍内颗粒物（粒径≤10μm）的数量占比达99%，颗粒物（粒径≤5μm）的数量占比达97%，颗粒物（0.3μm＜粒径＜0.5μm）的数量占比超过40%。Aarnink等报导猪舍内颗粒物（粒径＜5.8μm）的质量占比为29%。

空气中的颗粒物通过呼吸系统进入人体引起疾病和诱发各类健康效应，受到颗粒物的成分、浓度、粒径等多方面因素影响。接触畜牧业生产环境中的各类颗粒物，将可能出现以咳嗽、咳痰、发热、胸闷等症状为主的各类呼吸道炎症、过敏性肺炎、支气管哮喘等。早在18世纪初，Ramazzini就报导过农民由于接触粉尘而罹患呼吸道疾病。据Rylander等报导，从事猪舍工作的员工出现咳嗽、咳痰的比例高达55%，气喘、胸闷的比例高达35%，同时对呼吸道感染的抵抗力低于一般人群，因病休息的员工比例高于平均水平，工龄较短的员工以呼吸道刺激等症状为主，而工龄较长的员工有较高比例出现类似职业性哮喘的症状。大多数情况下上述疾病病程较短，患者可以自愈，因而未引起员工及相关人员的足够重视，但如果不采取必要的措施而反复发病，则有可能导致难以治愈或不可逆的慢性阻塞性肺气肿、弥漫性肺间质纤维化甚至肺功能衰竭。另一方面，国内也有饲育牲畜出现尘肺症状的报导。

1.2 人畜共患病

人畜共患病并非单一病种，而是一类能够在人类和非人类脊椎动物之间传播的疾病的统称。全世界已证实的人畜共患病已逾150种，并且随着科学的发展，这一数量在不断增加。某一种人畜共患病可能存在一种或多种传播途径，研究其传播途径对疫情的防控及职业人群的个人防护具有重要的指导意义。目前人类研究发现，能够以颗粒物的形式在空气中传播的人畜共患病包括：肺结核、口蹄疫、炭疽病、布氏杆菌病、汉坦病毒感染、禽流感、冠状病毒感染等等。对人畜共患病的传播途径的科学研究仍在不断进行中。

对传染性疾病传播途径的研究是一项复杂的科学工作，这需要一定的时间过程，但对职业人群的防护措施是不能等到研究工作结束后再来确定的。因此，医疗行业通常采取在标准预防的基础上建立有针对性的额外预防措施。而畜牧业由于其特殊性，通常无法控制和避免携带病菌的动物向环境空气中排放含有病原体的颗粒物，因此对于畜牧业职业人群，使用呼吸防护用品降低对环境中潜在的含有病原体的颗粒物的接触水平非常重要。

1.3 有毒气体和蒸气

牲畜养殖过程中产生的有毒气体主要有氨气（NH3）、硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）等。除造成牲畜健康水平下降、生产效益下降和周边环境污染外，有毒气体也会对作业人员的健康造成不良影响。例如，氨气对粘膜和中枢神经有刺激作用，吸入氨气可出现鼻咽炎、咳嗽、咳痰、流泪、头痛、眼结膜及呼吸道粘膜充血、水肿等不良反应，严重时可出现肺水肿、惊厥、昏迷甚至死亡。硫化氢对粘膜和神经有强烈刺激作用，除出现呼吸道及眼刺激外，还会麻痹嗅觉神经，使人无法闻到臭味，严重时可出现昏迷、呼吸骤停，造成电击样死亡。另外，对生产场所、器械、车辆及人员所使用的消毒剂也可能产生有毒气体和蒸气。

Blanes-Vidal等对从猪舍收集的沼液样本进行分析，其所散发的恶臭气体中H2S和NH3的几何平均浓度分别为61.1 ppm和25.7 ppm，并且可检测到超过30种挥发性有机化合物（Volatile organic compounds，VOCs），包括醇、醛、酸、酯、酮、芳香烃等多种化学物质。Barrasa等对西班牙31处各类畜牧生产场所进行采样，结果与化学物质的职业接触限值进行对比发现，仅16处场所的NH3浓度、1处场所的CO2浓度低于0.1倍职业接触限值——这被认为是一个预期将不会超标、相对可接受的接触水平。Guarrasi等基于已报导的研究，对畜牧业各工种中H2S浓度采样数据的统计分析发现，尽管大部分工种的加权平均浓度接近或低于美国政府工业卫生学家委员会（American Conference of Governmental Industrial Hygienists，ACGIH）所建议的阈限值（Threshold limit value，TLV）-1ppm，但数据质量并不理想，86%的研究选用定点采样而非个体采样，绝大部分研究仅为短时间采样而非对整个工作班更具代表性的长时间采样，另一方面，统计数据呈现较大的变异性，如在对猪舍进行高压清洗时进行采样，H2S浓度可达97ppm。

1.4 有限空间

有限空间是指封闭或半封闭，与外界相对隔离且出入受到一定限制，作业人员不能长时间在内工作，由于自然通风不良，易造成有毒有害、易燃易爆物质积聚或O2浓度不足的空间场所。畜牧业生产环境中潜在的有限空间如堆肥、污水处理池、管井及泵房、槽罐车辆、沟槽等，可能存在H2S、NH3、CH4、CO等有毒气体高浓度累积或氧气浓度不足的情况，人员在不了解危害程度的情况下盲目进入，可能立即造成昏迷或死亡。由于上述空间内通常存在其他职业危害，人员晕倒还可能造成坠落、淹溺、触电等二次伤害。同时，事故现场的目击者及相关人员可能由于缺乏突发事件处理经验，盲目进入有限空间进行施救，从而导致伤亡扩大。

据周兴藩等统计分析，2014～2015年全国有限空间作业（不含矿井）较大以上中毒与窒息事故47起共造成223人中毒和160人死亡，其中由于H2S中毒、CO中毒和缺氧所导致的事故起数占比分别为53.2%、21.3%和19.2%，其中83%的事故中作业人员未佩戴个人防护用品，83%的事故中存在盲目施救而扩大伤亡情况，初始伤亡49人，因盲目施救导致伤亡人数增加了139人。据应急管理部初步统计，2020年上半年全国发生有限空间作业较大事故20起，死亡62人。2020年7月4日某畜牧业养殖基地在污水泵房检修时发生有限空间事故，造成3人死亡、5人受伤。

针对有限空间作业的安全管理，我国已先后制定多个国家标准、行业标准。近年来，多地陆续制定发布并实施了有关有限空间安全作业的地方标准。但目前暂未了解到有针对畜牧业行业特点的有限空间安全管理规范出台。我国畜牧业生产对象种类多，规模化程度、作业人员受教育水平参差不齐，有限空间形式多样，需要加大力度普及、引导和规范有限空间作业。

2 呼吸防护用品分类

我国目前职业人群常用的口罩主要有一次性使用医用口罩、医用外科口罩、自吸过滤式防颗粒物呼吸器、医用防护口罩等。各类口罩有相应的产品标准，标准规定了该类产品适用的用途与场景，及其性能要求。

一次性使用医用口罩需符合标准YY/T 0969-2013《一次性使用医用口罩》，该标准适用于覆盖使用者的口、鼻及下颌，用于普通医疗环境中佩戴，用于阻隔口腔和鼻腔呼出或喷出污染物的一次性口罩。标准规定了细菌过滤效率（Bacterial filtration efficiency，BFE）、通气阻力、微生物指标等性能要求。

医用外科口罩需符合标准YY 0469-2011《医用外科口罩》，该标准适用于由临床医务人员在有创操作等过程中所佩戴的一次性口罩。标准规定了合成血液穿透、细菌过滤效率（BFE）、颗粒物过滤效率（Particle filtration efficiency，PFE）、压力差、微生物指标等性能要求。

自吸过滤式防颗粒物呼吸器需符合标准GB 2626-2019《呼吸防护 自吸过滤式防颗粒物呼吸器》，该标准适用于防护颗粒物的自吸过滤式呼吸器。标准规定了过滤效率、泄漏性、呼吸阻力等性能要求。

医用防护口罩需符合标准GB 19083-2010《医用防护口罩技术要求》，该标准适用于医疗工作环境下，过滤空气中的颗粒物，阻隔飞沫、血液、体液、分泌物等的自吸过滤式医用防护口罩。标准规定了过滤效率、气流阻力、合成血液穿透、微生物指标、密合性等性能要求。

可以看出，“口罩”是一个笼统的概念，不同的人群佩戴口罩出于不同的目的，不同类别的口罩也有特定的适用环境和场景。一次性使用医用口罩主要用于减少佩戴者自身呼出或喷出的含有细菌微生物的飞沫对外界环境的污染，医用外科口罩在此基础上，增加了对带压含菌液体的抗渗透性。自吸过滤式防颗粒物呼吸器主要用于降低佩戴者对空气中的各类颗粒物的接触水平，医用防护口罩在此基础上，增加了对带压含菌液体的抗渗透性及微生物指标。

除口罩外，常见的呼吸防护用品还包括（见图1）：靠佩戴者呼吸克服部件阻力，用于防护有毒有害气体、蒸气或颗粒物的自吸过滤式防毒面具；借助动力提供气流克服部件阻力的送风过滤式呼吸器；与环境空气隔绝，利用外部洁净空气供给呼吸的隔绝式呼吸器，其中包括供气式呼吸器和携气式呼吸器。

图1 常见的呼吸防护用品分类

值得注意的是，不同类型的呼吸防护用品对佩戴者的预期防护水平也有高低之分。在我国，可以参考标准GB/T 18664-2002《呼吸防护用品的选择、使用与维护》中的指定防护因数（Assigned protection factor，APF）（见表1），它是指一种或一类适宜功能的呼吸防护用品，在适合使用者佩戴且正确使用的前提下，预期能将空气污染物浓度降低的倍数。例如，防颗粒物口罩属于负压式、半面罩型的自吸过滤式呼吸防护用品，它的指定防护因数为10，这意味着在上述前提下，此类呼吸防护用品预期能将对应的空气污染物浓度降低至环境浓度的10%。不同类型的呼吸防护用品，指定防护因数通常不相同。

表1 各类呼吸防护用品的APF

3 呼吸防护用品在畜牧业的选择与应用

3.1 颗粒物的呼吸防护

当前在我国规模化的畜牧业企业中，配备一次性使用医用口罩或医用外科口罩的情况仍较为普遍，在中小规模及个体畜牧养殖户中，不佩戴任何口罩进行作业的情况也十分常见。然而，一次性使用医用口罩与医用外科口罩并非设计用于保护佩戴者减少环境中气溶胶颗粒物的吸入，相应标准对产品的密合性没有要求。气体的流动总是选择阻力最低的方向，佩戴与面部不密合的口罩，携带颗粒物的气流将倾向于通过阻力更低的口罩边缘缝隙进入佩戴者的呼吸区，而不会主动穿透阻力更高的滤棉而被过滤。另外，医用外科口罩产品标准所规定的PFE与自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准所规定的过滤效率在测试方法上也有较大差异，据相关研究，对标注PFE＞95%的医用外科口罩按照美国国家职业安全卫生研究所（National Institute of Occupational Safety and Health，NIOSH）对N95防颗粒物口罩的测试方法进行测试，过滤效率差异较大（53.6%～96.04%）。

在集约化养殖、无害化处理、排泄物处理等过程中，建议使用符合GB 2626-2019标准的防颗粒物口罩或呼吸器的过滤元件对工作场所的颗粒物进行防护，在一些可能产生高浓度颗粒物的工作如喂食、牲畜及饲料的装卸运输、圈舍清洁时，可考虑选用指定防护因数更高，以及同时提供眼面部防护的呼吸器，如可更换式全面罩等。

3.2 人畜共患病的呼吸防护

从预防人畜共患病的角度，对于上述生产环境，同样建议使用符合GB 2626-2019标准的防颗粒物口罩或呼吸器的过滤元件作为基础的呼吸防护，而对于兽医及其他从事动物检疫、对疑似或确诊病畜的解剖、采样、实验等高风险工作人群，应将防颗粒物口罩纳入标准预防措施，并根据风险考虑选择指定防护因数更高的呼吸器，对可能产生血液、体液或分泌物喷溅的操作，需要使用对于带压含菌液体的抗渗透性能经过验证的呼吸器，如符合标准GB 19083-2010的医用防护口罩，或选择能够对液体喷溅提供物理阻隔的呼吸防护用品，如可更换式全面罩搭配特定的过滤元件，或附加具有阻隔功能的辅助防护用品，如防护面屏等。

3.3 有毒气体和蒸气的呼吸防护

防毒面具在规模化畜牧业生产中有广泛的应用，但仍然存在一些较为普遍的问题和误区。

（1）错误选择或随意挑选过滤元件型号。过滤元件内的活性炭对可吸附的气体和蒸气种类有较高的选择性，同一型号的过滤元件对各种化学物质的过滤效果均不相同，一些化学物质无法被活性炭有效吸附，或解吸附速率过快，导致过滤元件使用寿命过短，选择不适用的过滤元件可能导致过滤效果不佳或甚至没有过滤效果。

（2）以异味是否能够接受作为佩戴防毒面具的主要依据。异味是空气中存在污染物的充分非必要条件，CO没有任何气味，当H2S麻痹嗅觉神经后也将闻不到气味。使用者应逐渐转变思维，走出“因为有异味，所以佩戴防毒面具”的逻辑误区。

（3）盲目估计过滤元件的使用寿命。过滤元件的使用寿命受到多种因素的影响，如污染物种类、污染物浓度、环境温湿度、劳动强度等。同一型号的过滤元件在不同使用条件下寿命差异可能极大。

因此，建议首先对生产场所有毒气体与蒸气的种类与浓度进行定性识别和定量评估，应合理选取评估范围，涵盖有代表性、风险较高的季节、时间、工种和工作强度。对需要进行呼吸防护的工作，选择符合标准GB 2890-2009《呼吸防护自吸过滤式防毒面具》（至本文截稿，修订标准GB 2890-202X正在公开征求意见）的防毒面具，根据防毒面具制造商的建议选择正确的过滤元件型号，并根据定量评估数据制定合理的更换周期。

3.4 有限空间

在进行呼吸防护用品的选择前，应先全面识别潜在的有限空间及其中可能存在的污染物种类，并配备相对应的气体检测报警仪器，检测气体种类一般建议包括氧气、可燃气体、硫化氢和一氧化碳。在严格遵守“先通风，再检测，后作业”的原则下，可以选择配备了合适的过滤元件的过滤式呼吸器或隔绝式呼吸器进行呼吸防护。但需注意，标准GB/T 18664-2002指出了立即威胁生命和健康（Immediately Dangerous to Life and Health，IDLH）环境的范围，如有害环境性质未知、缺氧或无法确定是否缺氧、污染物浓度未知或超过IDLH浓度等，在IDLH环境中应选择（1）配全面罩的正压式携气式呼吸器；（2）配备适合的辅助逃生呼吸防护用品的前提下，配全面罩或送气头罩的正压式供气式呼吸器。

4 国外畜牧行业呼吸防护现状

在国外，一些政府机构为畜牧业从业者的个人防护提供了指导建议。例如，美国职业安全健康管理局（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）针对禽流感的职业防护指导中指出，经NIOSH认证的防颗粒物口罩应作为呼吸防护的最低要求。美国疾病预防与控制中心（Center of Disease Control，CDC）针对畜牧业预防甲型流感病毒的临时导则中指出，从业者在可能接触受感染的牲畜时应使用多种个人防护用品以降低受到感染和向外传播的可能性，其中经NIOSH认证的呼吸器是唯一被认可的，在存在呼吸危害的环境中可有效保护使用者的呼吸防护用品。

一些研究学者调查发现，畜牧业从业者使用个人防护用品，尤其是呼吸防护用品的比例非常低。Rabinowitz等调查显示，罗马尼亚生猪养殖场员工仅有8.3%在清洁猪舍时会佩戴口罩。Costa等调查显示，巴西67%的生猪养殖场员工在日常工作中会使用个人防护用品，但仅有2.8%的员工使用呼吸防护用品。Odo等对美国明尼苏达州、威斯康星州和泰国畜牧业的调查发现，员工使用呼吸防护用品的比例也非常低。另一方面，Carpenter等对美国中西部农场调查显示，70%以上的员工在焊接维修作业中会使用防颗粒物呼吸器，然而在圈舍内作业和调配杀虫剂时使用个人防护用品的情况却很罕见。Schenker等对美国加州农场调查显示，93%的员工在使用杀虫剂时会佩戴个人防护用品，但仅有24.4%的员工会在粉尘暴露的工作中佩戴各类口罩超过一半的时间。Rabinowitz等对美国中西部农场调查发现，小型农场（＜500头猪）有40%的员工使用一次性口罩，3%的员工使用防颗粒物口罩，大型农场（＞500头猪）有25%的员工使用一次性口罩，15%的员工使用防颗粒物口罩。Wright等指出，在医疗行业，医务人员在近距离接触疑似受禽流感或流感病毒感染的患者时，以及进行产生气溶胶的操作时应佩戴防颗粒物口罩，而在畜牧行业，兽医在接触疑似受感染的动物时应采取类似的预防措施。

一些研究学者对防颗粒物呼吸器在畜牧业生产环境中的防护效果和水平进行了研究。Doseman等将志愿者分为两组在同等条件下在猪舍环境中进行运动，一组佩戴防颗粒物口罩，一组不佩戴任何口罩，分别测试实验前后志愿者的肺功能水平、白细胞数、鼻腔灌洗液细胞数及促炎性细胞因子水平，结果表明防颗粒物口罩起到了显著的作用。而Sundblad等的研究结果显示佩戴防颗粒物呼吸器可显著降低呼吸道炎症反应，但对于气道反应性的增加与不佩戴呼吸器相比没有显著差异。Lee等对农牧业中的工作场所防护因数（Workplace protection factor，WPF）的研究显示，超过50%的WPF测试结果低于防颗粒物口罩的APF-10，在此环境中使用防颗粒物口罩来进行呼吸防护可能还不够。

5 畜牧业职业健康发展建议

对于企业管理者，职业人群的健康问题不单单关乎员工福祉，也与企业的职业安全健康合规性、生产效益密切相关，随着我国畜牧业逐渐向规模化、工业化发展，这一问题将日益凸显。规模化畜牧企业应逐渐走出“家庭养殖户”式的传统理念，利用工业化的方法进行风险管理，在这方面，传统工业行业有丰富的职业健康管理经验可以借鉴。尽管目前有许多通过工程控制措施降低畜牧业生产环境风险的研究，但在管理措施、个体防护措施方面的研究与讨论仍然十分有限，任何措施都有其特点和局限性，在实际生产管理中“多管齐下”才能切实有效控制风险。企业应建立职业健康管理机构和制度，开展职业卫生评价，定量评估职业危害因素的危害水平，并采取相适应的工程控制、管理和个体防护措施，定期评估风险控制措施的完善水平并根据内外条件的变化不断持续改进。并且，企业应向从业者进行职业危害沟通，确保员工掌握基本的职业健康知识，拥有必要的个人防护意识。对可能直接接触职业危害的人群，应配备相适应的个人防护用品并定期进行使用培训，以确保其掌握相关产品的工作原理及正确的使用、摘戴或穿脱方法。

对于研究人员，探究畜牧业生产环境中职业危害因素的构成及其可能造成的不良健康效应、不同工种的危害水平、颗粒物的粒径分布与组成、季节气候等外界环境条件对危害水平的影响，以及各类风险管理措施对控制职业健康危害的有效性等等，均能对畜牧业的职业健康发展起到非常积极的作用。

我国NY/T 388-1999《畜禽场环境质量标准》及NY/T 1167-2006《畜禽场环境质量及卫生控制规范》规定了相关生产环境中危害因素的职业卫生控制水平，但畜牧业环境中的危害因素成分复杂且差异大，以颗粒物为例，从职业健康角度制定一个统一的、科学的、普适的职业接触限值是非常困难的，因此建议遵循ALARA（As Low As Reasonably Achievable）原则，充分建立包括工程控制、管理措施及个体防护等多重手段控制职业健康风险。