光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍空氣質(zhì)量和豬生產(chǎn)性能的影響＊

寧芳芳，施正香，荊凱凱，武曉紅，趙芙蓉＊

（1.河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河南洛陽(yáng)471003；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083）

豬舍空氣中的污染物主要有有害氣體、微粒和微生物。豬舍空氣質(zhì)量直接影響豬的健康，進(jìn)而影響豬的生產(chǎn)性能［1］。20世紀(jì)70年代光觸媒技術(shù)的興起，在空氣凈化方向開(kāi)啟了一個(gè)新的領(lǐng)域，隨后在醫(yī)學(xué)、建筑、垃圾和污水治理等方面已有廣泛的應(yīng)用。張亞莉等［2］把光觸媒應(yīng)用于醫(yī)學(xué)進(jìn)行了研究，得出其具有殺菌的作用。袁其剛［3］發(fā)現(xiàn)光觸媒技術(shù)具有降低軌道交通車輛車廂微粒濃度和細(xì)菌數(shù)量的作用。李云輝等［4］把光觸媒應(yīng)用于污水治理也有顯著效果。光觸媒空氣凈化器，其原理是根據(jù)觸媒Ti02在紫外線的照射后，發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，激活材料表面吸附氧和水，形成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基和超氧陰離子自由基，把空氣中游離的有害物質(zhì)如有害氣體、有機(jī)物、細(xì)菌及病毒分解成無(wú)害的二氧化碳和水［5－7］。本研究旨在探討采用光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍空氣質(zhì)量及豬生產(chǎn)性能的影響，為其在生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在一幢豬舍中，試驗(yàn)選擇的36頭60日齡育肥豬，平均分成三組，隨機(jī)分在三個(gè)規(guī)格相同的圈欄中，每個(gè)圈欄除了通風(fēng)的窗戶外完全封閉，彼此不影響。每組設(shè)3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)4頭豬。1組作對(duì)照組，不使用空氣凈化器，第2、3組分別在8∶00～20∶00以及20∶00～8∶00使用空氣凈化器。試驗(yàn)組的光觸媒空氣凈化器都安置在豬舍上方正中間處。試驗(yàn)期28d。

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)在洛陽(yáng)市新安縣康泰牧業(yè)有限公司進(jìn)行，飼養(yǎng)密度為2.5m2／頭，試驗(yàn)所用的每個(gè)圈欄規(guī)格為4.50m×6.60m。采用玉米－豆粕型基礎(chǔ)日糧，其代謝能為13.73MJ／kg、粗蛋白為18.83%。

1.3 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.3.1 豬舍空氣中NH3和微粒濃度 NH3和微粒濃度的測(cè)定分兩階段進(jìn)行，第一階段試驗(yàn)連續(xù)測(cè)量一周，在每天的8∶00、14∶00、20∶00進(jìn)行采樣。第二階段連續(xù)測(cè)定3d，在24h內(nèi)每隔2h采樣一次。每個(gè)重復(fù)選定具有代表性的3個(gè)采樣點(diǎn)。

1.3.2 豬舍空氣中微生物數(shù)量 微生物的測(cè)定分別在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行，用平板自然沉降法，測(cè)量豬舍空氣中細(xì)菌總數(shù)。選擇采樣的五點(diǎn)分別位于每個(gè)組的四角和中央，都距離地面1.5m。根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者奧梅梁斯基的細(xì)菌計(jì)算公式如下：

式中：P為每m3空氣中大腸桿菌菌落數(shù)（× 104／m3），N為平皿上的菌落數(shù)（個(gè)），A為平皿面積（cm2），T為平皿暴露時(shí)間（min）。

1.3.3 生長(zhǎng)性能的測(cè)定 分別在試驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)對(duì)試驗(yàn)豬進(jìn)行稱重，并記錄試驗(yàn)過(guò)程中各組的采食量。試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（one－way ANOVA），采用Duncan多重比較的方法，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，P＜ 0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中NH3濃度的影響

光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中NH3濃度的影響見(jiàn)表1和圖1。由表1可知，在第一階段無(wú)論是8∶00、14∶00、20∶00的平均NH3濃度，還是測(cè)定期間總的平均濃度，第2組和第3組均顯著低于第1組（P＜0.05），且第2組NH3濃度在14∶00以及20∶00顯著低于第3組（P＜0.05）。由圖1可知，在第二階段測(cè)定中，第2組和第3組平均NH3濃度始終低于第1組，且第2組平均NH3濃度始終低于第3組。

表1 豬舍空氣中的NH3濃度Table 1 NH3concentration in the air of the piggery mg／m3

圖1 24h內(nèi)的NH3濃度的變化Fig.1 NH3concentration changes within 24h

2.2 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中微粒濃度的影響

光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中微粒濃度的影響見(jiàn)表2和圖2。由表2可知，第一階段無(wú)論是8∶00、14∶00、20∶00的平均微粒濃度，還是測(cè)定期間總的平均濃度，第2組和第3組均顯著低于第1組（P＜0.05），且第2組微粒濃度顯著低于第3組（P＜0.05）。由圖2可知，在第二階段測(cè)定中，第2組和第3組微粒濃度始終低于第1組，且第2組微粒濃度始終比3組呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。

2.3 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中微生物的影響

光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍中微生物數(shù)量的影響見(jiàn)表3。由表3可知，試驗(yàn)前，2組、3組與1組的豬舍空氣中微生物的數(shù)量沒(méi)有顯著差異（P＞0.05）。試驗(yàn)后，豬舍空氣中微生物的數(shù)量2組顯著低于1組（P＜0.05），而其它各組間顯著不差異（P＞0.05）。

表2 豬舍微粒濃度Table 2 Particle concentration in piggery mg／m3

圖2 24h內(nèi)的微粒濃度變化Fig.2 Variation of the particle concentration within 24h

2.4 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬的生產(chǎn)性能的影響

光觸媒空氣凈化器對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響見(jiàn)表4。從表4中可知，采食量各組間無(wú)顯著差異（P＞ 0.05）；與1組的ADG相比，第2組和第3組顯著的提高（P＜0.05）。第2組和第3組的F／G顯著低于第1組（P＜0.05），且第2組的F／G顯著低于第3組（P＜0.05）。

表3 豬舍空氣中微生物數(shù)量Table 3 Quantity of microorganisms in the air of Piggery ×104／m3

3 討 論

3.1 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬舍空氣質(zhì)量的影響

使用光觸媒空氣凈化器的豬舍NH3濃度降低，說(shuō)明光觸媒空氣凈化器發(fā)揮了作用，這可能與光觸媒材料對(duì)NH3有極強(qiáng)的分解能力有關(guān)［8］。并且結(jié)果顯示使用光觸媒空氣凈化器可降低豬舍中的微粒濃度，這與Costa等報(bào)道的結(jié)果相一致［9］。試驗(yàn)結(jié)果還顯示，白天使用光觸媒空氣凈化器比晚上效果更好，這可能是因?yàn)楣庥|媒空氣凈化器安裝的位置較固定，在白天，隨著飼養(yǎng)人群和豬只的不斷移動(dòng)，促進(jìn)了空氣的流動(dòng)，使光觸媒空氣凈化器的作用得到了更好的發(fā)揮。

光觸媒超強(qiáng)的氧化能力可以破壞處在空氣中的細(xì)菌細(xì)胞膜，促使細(xì)菌質(zhì)流失甚至死亡，而且能凝固病毒的蛋白質(zhì)、使病毒的活性受到抑制［10］。使用光觸媒空氣凈化器的2組和3組使微生物的減少率分別達(dá)到55%和30.8%，說(shuō)明光觸媒空氣凈化器能夠有效的減少微生物的數(shù)量。

3.2 光觸媒空氣凈化器對(duì)豬的生產(chǎn)性能的影響

豬在低濃度氨長(zhǎng)期毒害下，動(dòng)物免疫機(jī)能下降，抗病力減弱，在高濃度下，豬的生長(zhǎng)性能和飼料利用率明顯下降［11］。黏附在微粒上的細(xì)菌通過(guò)接觸豬的體表或進(jìn)入呼吸道中引發(fā)豬的某些疾病，而降低豬的生產(chǎn)性能［12］。本研究中，密閉豬舍運(yùn)行光觸媒空氣凈化器后，舍內(nèi)空氣中NH3、微粒和細(xì)菌等有害物質(zhì)含量大幅降低，為豬的健康生長(zhǎng)創(chuàng)造了良好的環(huán)境，使豬的生產(chǎn)性能顯著提高，這與田樹(shù)坤等描述的相同［13］。不論在白天還是晚上使用光觸媒空氣凈化器均能提高豬的生產(chǎn)性能，但白天使用比晚上效果更好，可能是因?yàn)榘滋焓褂霉庥|媒空氣凈化器比晚上使用降低NH3、微粒的濃度和細(xì)菌數(shù)量的效果更好的緣故。

4 結(jié) 論

光觸媒空氣凈化器不僅能夠降低空氣中NH3、微粒濃度和微生物數(shù)量，改善豬舍空氣質(zhì)量，而且可提高豬只生產(chǎn)性能。同時(shí)，光觸媒空氣凈化器在白天使用比晚上效果好。

［1］ 李清勇.豬舍空氣質(zhì)量對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響及控制措施［J］.養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)，2012（1）：16－17.

［2］ 張亞莉，汪能平，孫樹(shù)梅，等.光觸媒涂布醫(yī)院使用中床墊、床褥殺菌效果的研究［J］.南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28（4）：611－613.

［3］ 袁其剛.光觸媒技術(shù)在軌道交通車輛車廂內(nèi)空氣治理中的應(yīng)用［J］.城市軌道交通研究，2014，17（1）：107－110.

［4］ 李云輝，劉曉秋，任 敏，等.磁分離光觸媒的制備及其在污水處理中的應(yīng)用［J］.材料科學(xué)與工藝，2006，14（3）：326－329.

［5］ 閏其年，劉志強(qiáng)，楊景發(fā)，等.一種光觸媒高效空氣凈化器的試驗(yàn)研究［J］.河北大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，31（1）：4－32.

［6］ 單興剛，張國(guó)棟.TiO2光催化空氣凈化研究［J］.化學(xué)工程與裝備，2010（3）：19－22.

［7］ Amy L Linsebigler，Guangquan Lu，John T.Yates Jr.Photocatalysis on TiO2Surfaces：Principles，Mechanisms，and Selected Results［J］.American Chemical Society，1995，95（3）：735－758.

［8］ 卓清松，陳大民，張 合.納米光觸媒降解低濃度氨氣效能檢測(cè)方法開(kāi)發(fā)［J］.過(guò)程工程學(xué)報(bào)，2006，6（2）：253－257.

［9］ Annamaria Costa，Gina Luca Chiarello，Elena Selli，et al.Effects of TiO2based photocatalytic paint on concentrations and emissions of pollutants and on animal performance in a swine weaning unit［J］.Journal of Environmental Management，2012，96（1）：86－90.

［10］ 王宇暉，徐高田.光觸媒技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用［J］.化學(xué)工程師，2004，18（12）：38－41.

［11］ 雷明剛.控制和改善豬舍環(huán)境提高豬只生產(chǎn)性能［J］.中國(guó)豬業(yè)，2013（8）：11－13.

［12］ 劉鶴翔.家畜環(huán)境衛(wèi)生［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2007.

［13］ 田樹(shù)坤，劉興錄，丁國(guó)志.環(huán)境因素對(duì)豬生產(chǎn)性能的影響［J］.遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（2）：18－19.