冬季封閉式肉種雞舍空氣顆粒物、氨氣和二氧化碳分布特點及PM2.5理化特性分析

沈 丹，戴鵬遠(yuǎn)，吳 勝，唐 倩，李春梅(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，南京 210095)

本研究擬通過監(jiān)測冬季肉種雞舍內(nèi)PM、NH3和CO2濃度變化，檢測PM2.5的化學(xué)成分和電鏡觀察，初步分析冬季封閉式肉種雞舍顆粒粉塵和有害氣體的分布特點及雞舍PM2.5的可能來源，為肉種雞舍內(nèi)PM與有害氣體的控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 雞舍基本情況

試驗在江蘇省常州市某肉種雞場進行，監(jiān)測雞舍長60 m、寬14.8 m、檐高3.5 m、脊高4 m，呈東西走向(圖1)。雞舍西側(cè)墻面有寬1.4 m、高1.9 m的大門，有2個濕簾，寬6 m、高1.95 m。南側(cè)墻壁有13扇窗戶，窗寬1.46 m、高0.85 m，北側(cè)墻壁有12扇相同規(guī)格的窗戶，飼養(yǎng)期間處于關(guān)閉狀態(tài)，主要用于采光。雞舍東面墻有4臺大風(fēng)機(青島大牧人，型號：50)，1臺小風(fēng)機(青島大牧人，型號：36)。雞舍采用階梯式籠養(yǎng)方式飼養(yǎng)，乳頭式飲水器提供飲水。舍內(nèi)共有4個A型大架，呈四列五走道，每列雞籠總長52 m、高1.7 m，分為3層，每層32組雞籠，每組含有4個單體雞籠。每列雞籠下方配有傳送帶，雞籠東邊有寬0.44 m的橫向傳送帶，以傳送帶傳送方式清糞。每個走道18個光照用LED燈(規(guī)格型號：AC 220 V/50 Hz 5 W 6 500 K)，間隔3.1 m、燈高2.2 m。試驗期間雞舍內(nèi)飼養(yǎng)57～58周齡優(yōu)矮雞，平均母雞數(shù)5 626只，公雞數(shù)118只。

1.門； 2.二道門； 3.濕簾； 4.雞架； 5.大風(fēng)機； 6.小風(fēng)機； 7.檢測點； 8.飼料間； 9.辦公間1.Door； 2.The second door； 3.Wet-curtain； 4.Chicken frame； 5.Large fan； 6.Small fan；7.Measuring point； 8.Feed room； 9.Office room

圖1 監(jiān)測雞舍平面圖和監(jiān)測位置分布(長度單位為cm)Fig.1 Floor plan of the chicken house with measuring points marked (Unit of length is cm)

1.2 日常管理

雞舍每天4:30-20:30開燈16 h，飼養(yǎng)員每天05:00-5:30喂料1次并檢查雞群，分別在09:30-10:00和14:00-14:30各撿蛋1次，14:30-16:30進行人工輸精。由于冬季舍外溫度低，為保證舍內(nèi)溫度適宜，將西面墻的濕簾用塑料膜和彩條布覆蓋。每天09:00-17:00，飼養(yǎng)員根據(jù)當(dāng)天天氣和氣溫調(diào)節(jié)舍內(nèi)通風(fēng)，雞舍前部溫度高于14 ℃時，通過掀起彩條布增大濕簾暴露面積提高雞舍內(nèi)通風(fēng)量；雞舍前部溫度低于13 ℃時，通過增大擋板遮擋風(fēng)機面積減少舍內(nèi)通風(fēng)。雞舍內(nèi)每2 d通過傳送帶清糞1次，試驗期間清糞時間分別為19和21日07:00以及23和25日05:00。

1.3 儀器與設(shè)備

雞舍內(nèi)顆粒物采集使用BTPM-HS1環(huán)境空氣顆粒物采樣器(丹東百特儀器有限公司)，采樣流量為16.67 L·min-1，每天采樣時間16 h，采樣濾膜為直徑47 mm的石英濾膜(Whatman 公司)，采樣前在馬弗爐中經(jīng)450 ℃高溫處理2 h，采樣前后分別在干燥器中干燥24 h并稱重，-20 ℃保存，用于后期成分分析和電鏡觀察。離子成分分析采用ICS-90離子色譜分析儀(美國戴安公司)，元素采用ICP-MS 7500元素分析儀(安捷倫科技有限公司)，EC、OC采用DRI 2001A ECOC 分析儀(Atmoslytic 公司)，電鏡觀察采用S4800掃描電子顯微鏡(日本日立公司)。顆粒物濃度監(jiān)測采用PC-6A型粉塵濃度監(jiān)測報警儀，購自江蘇省激光研究所有限公司，測量范圍為0.001～10.000 mg·m-3，相對誤差≤10%。NH3和CO2濃度監(jiān)測采用JK40-IV型便攜式多功能監(jiān)測儀，購自深圳市吉順安科技有限公司，監(jiān)測范圍分別為0～100 ppm，0～5 000 ppm，最大允許誤差均為<±3% (F.S)。溫度和相對濕度使用購自中國上海美得時儀器儀表科技有限公司的TH101C型溫濕度表，測量誤差分別為≤±1 ℃和≤ ±5% RH。風(fēng)速和光照分別采用DFA-3型微風(fēng)測量儀(鞍山市鐵東光學(xué)儀表廠)和LX-101型照度計(臺灣路昌電子有限公司)測定。

1.4 監(jiān)測方法

監(jiān)測在2016年12月19日-2016年12月26日進行，每天監(jiān)測時間為05:00-21:00，每2 h時監(jiān)測1次雞舍內(nèi)的溫度、相對濕度、風(fēng)速、光照、PM2.5、PM10、TSP、NH3和CO2濃度。監(jiān)測點分布在舍內(nèi)7個位置和舍外1個位置(圖1)，其中監(jiān)測點前、中、后、南和北高度均為1.2 m，監(jiān)測點上、下高度分別為1.6 和0.7 m，舍外監(jiān)測點距雞舍門6.8 m，高度1.2 m。顆粒物采樣器固定于試驗雞舍中間位置，采樣器進氣口高1.7 m。試驗過程中詳細(xì)記錄雞舍內(nèi)的飼養(yǎng)管理流程。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

將試驗原始數(shù)據(jù)用Excel進行初步整理，再使用GraphPad Prism 5.0進行統(tǒng)計分析。用單因素ANOVA統(tǒng)計分析差異顯著性，P<0.05表示差異顯著，試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean±SEM)”表示。雞舍平面圖由AutoCAD2016軟件繪制。

2 結(jié) 果

2.1 雞舍溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照分析

2.1.1 雞舍不同位置的溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照對比 如表1所示，在監(jiān)測雞舍中，前部距離大門和通風(fēng)口最近，溫度顯著低于其他位置(P<0.05)，而風(fēng)速最高，南、北兩側(cè)靠近采光窗，光照強度最強，后部最弱。

表1雞舍內(nèi)不同位置的溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照對比

Table1Comparisonoftemperature,relativehumidity,airflowspeedandilluminationatdifferentpositionsinthelayerhouse

測試點Monitoringpoint溫度/℃Temperature相對濕度/%Relativehumidity風(fēng)速/(m·s-1)Airflowspeed光照/lxIllumination前Forepart13．44±0．14d60．42±1．38c0．198±0．006A51．69±5．43ab中Middle16．06±0．12a66．57±1．04ab0．166±0．005B54．06±5．75ab后Back14．15±0．19c68．8±0．90ab0．175±0．008AB35．61±2．69b上Upside15．81±0．15a64．48±1．11bc0．159±0．004B56．93±6．18ab下Lowerpart16．24±0．14a65．34±0．88b0．180±0．009AB48．69±5．03ab南South14．63±0．13bc69．93±1．17a0．179±0．006AB71．29±12．19a北North15．19±0．12b70．28±0．99a0．160±0．004B75．24±8．76a

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)大、小寫字母不同分別表示差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05)，所標(biāo)字母相同表示差異不顯著(P> 0.05)。下表同

In the same column, values with different capital letters or lowercases mean significant difference between positions (P<0.01) and (P<0.05). The same as below

2.1.2 雞舍溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照變化 由圖2A可見，隨白天舍外溫度的升高，雞舍內(nèi)溫度也呈逐漸上升趨勢，13:00時達(dá)到最高值(15.72±0.22) ℃，相對濕度在15:00時達(dá)到最低值(62.65±1.82)%。圖2B顯示，09:00時光照強度迅速升高， 13:00時達(dá)到最高值(112.84±9.14)lx，隨后逐漸降低，21:00時雞舍內(nèi)關(guān)燈，光照強度降到最低值2 lx，風(fēng)速變化趨勢與光照強度基本一致，白天逐漸升高，13:00時達(dá)到最高值(0.210±0.011)m·s-1。

圖2 雞舍內(nèi)溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照在05:00-21:00的變化Fig.2 Variation of temperature, relative humidity, airflow speed and illumination at daytime from 05:00 to 21:00 in the chicken house

2.2 雞舍內(nèi)顆粒物分析

2.2.1 雞舍內(nèi)不同位置顆粒物濃度對比 圖3A顯示，不同粒徑的PM濃度在雞舍中的分布均為中、后部顯著高于前部(P<0.05)，上部的PM10和TSP濃度顯著高于下部(P<0.05)，而PM2.5在雞舍的不同高度未表現(xiàn)出顯著差異(圖3B)。不同粒徑的PM濃度在雞舍南、北兩側(cè)及中部均無顯著差異(圖3C)。

2.2.2 雞舍內(nèi)顆粒物濃度變化 PM濃度在早上05:00喂料時最高(圖4)，之后呈逐漸降低趨勢，15:00和19:00時TSP稍有上升，21:00時不同粒徑PM濃度均降至最低。

2.2.3 雞舍內(nèi)不同位置顆粒物濃度比值的對比 與PM濃度的不同位置對比(圖3)不同，圖5顯示，PM2.5/PM10、PM2.5/TSP和PM10/TSP在前、中、后位置沒有顯著性差異，而在雞舍上部顯著低于下部(P<0.05)，南部顯著高于北部(P<0.05)，即相對于雞舍上部和北部，下部和南部的細(xì)顆粒物所占比例較高。

2.2.4 雞舍內(nèi)顆粒物濃度比值的變化 一天中不同時間的PM濃度比值如圖6所示，PM2.5/PM10、PM2.5/TSP和PM10/TSP的比值范圍分別為0.40～0.62、0.15～0.33和0.38～0.52，其中21:00時PM濃度比值高于其他時間段，即21:00雞群處于安靜狀態(tài)時，細(xì)顆粒濃度所占比例升高。

2.2.5 雞舍內(nèi)顆粒物濃度比值頻率分布 試驗雞舍中總體顆粒物比值的百分頻率如圖7所示，PM2.5/TSP比值在0～0.3范圍內(nèi)達(dá)到88.89%，而PM2.5/PM10比值在0.3～0.6范圍內(nèi)達(dá)到88.89%，PM10/TSP比值在0.3～0.6范圍內(nèi)達(dá)到96.43%。

2.2.6 雞舍內(nèi)外顆粒物濃度對比 圖8顯示，試驗雞舍外不同粒徑PM濃度均極顯著低于舍內(nèi)(P<0.001)。

不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下圖同Different letters indicate the significant difference (P<0.05). The same as below

圖3 顆粒物濃度在雞舍不同位置的對比Fig.3 Comparison of particulate matter concentrations at different positions in the chicken house

圖4 雞舍內(nèi)顆粒物濃度在05:00-21:00的變化Fig.4 Variation of particulate matter concentrations at daytime from 05:00 to 21:00 in the chicken house

圖5 顆粒物濃度比值在雞舍不同位置的對比Fig.5 Comparison of particulate matter concentrations ratio at different positions in the chicken house

圖6 雞舍內(nèi)顆粒物濃度比值在05:00-21:00的變化Fig.6 Variation of particulate matter concentrations ratio at daytime from 05:00 to 21:00 in the chicken house

圖7 雞舍內(nèi)顆粒物濃度比值頻率分布Fig.7 Percentage frequency distribution of particulate matter concentrations ratio in the chicken house

*** . P<0.001

圖8 雞舍內(nèi)外不同粒徑顆粒物濃度對比Fig.8 Comparison of different size particulate matter concentrations inside and outside the chicken house

2.2.9 雞舍內(nèi)PM2.5微觀結(jié)構(gòu) 圖9顯示，肉種雞舍中采集到的PM2.5形態(tài)各不相同，它們可能有不同的來源，含不同的成分。圖9A為2 000倍電鏡下PM2.5形態(tài)，圖9B、C均為20 000倍電鏡下PM2.5形態(tài)，圖9D、E為30 000倍，圖9F為50 000倍?？梢婋u舍中采樣16 h時顆粒物密度較大(圖9A)，圖9B、D表面圓潤光滑，呈膠狀，而圖9C、E表面干燥，且圖9E表面粗糙，凹凸不平；圖9F不同于其他形態(tài)，呈現(xiàn)鏈狀。

表2雞舍中PM2.5主要成分含量

Table2ComponentcontentsofPM2.5inthechickenhouse

項目Item最小值/(μg·m-3)Minimumvalue最大值/(μg·m-3)Maximumvalue平均值/(μg·m-3)Mean質(zhì)量百分比/%Masspercentage碳CarbonTC42．3065．7951．24±5．3230．52±0．71OC33．3950．1639．66±3．9923．63±0．40EC8．8015．6311．58±1．446．89±0．45離子IonNa+0．501．010．70±0．110．41±0．03NH+48．9415．1312．64±1．337．57±0．61K+0．632．641．34±0．460．77±0．19Mg2+0．310．400．34±0．020．20±0．01Ca2+2．583．443．07±0．191．89±0．23F-0．190．420．29±0．070．12±0．04Cl-3．079．874．80±1．692．69±0．62NO-317．3632．0027．03±3．2916．31±2．15SO2-410．4616．2714．43±1．348．72±0．88元素ElementNa0．000．080．03±0．030．02±0．02Mg0．030．340．12±0．070．06±0．03Al0．010．030．02±0．000．01±0．01K0．752．021．39±0．310．83±0．18Ca0．220．920．55±0．170．32±0．09Fe0．481．220．88±0．190．53±0．13

TC. 總碳；OC. 有機碳；EC. 元素碳

TC. Total carbon; OC. Organic carbon; EC. Element carbon

表3雞舍中PM2.5水溶性離子間的Pearson相關(guān)系數(shù)

Table3PearsoncorrelationcoefficientsamongwatersolubleionsofPM2.5inthechickenhouse

離子IonNa+NH+4K+Mg2+Ca2+F-Cl-NO-3SO2-4Na+1NH+40．4961K+0．973?0．3611Mg2+0．9450．7040．9151Ca2+0．204-0．4740．158-0．1211F-0．9340．4450．8460．8100．4611Cl-0．952?0．6260．9470．994??-0．1030．7961NO-30．0270．878-0．1300．278-0．5840．0400．1781SO2-40．1830．9410．0250．422-0．5500．1810．3260．988?1

*.P<0.05；**.P<0.01；***.P<0.001。-. 表示負(fù)相關(guān)關(guān)系。下表同

-. Means negative correlation. The same as below

A. 顆粒物(2 000×)；B. 其他顆粒(20 000×)；C. 礦物顆粒(20 000×)；D. 其他顆粒(30 000×)；E. 礦物顆粒(30 000×)；F. 煙塵顆粒(50 000×)A. Particles (2 000×); B. Other particles (20 000×); C. Mineral particles (20 000×); D. Other particles (30 000×); E. Mineral particles (30 000×); F. Smoke dust (50 000×)

圖9 雞舍內(nèi)PM2.5的微觀形貌Fig. 9 Microscopic morphology of PM2.5 in the chicken house

2.2.10 雞舍內(nèi)PM2.5能譜化學(xué)組成圖 圖10中，A～E為雞舍中PM2.5的微觀形貌，a～e為與之對應(yīng)的能譜化學(xué)組成圖，反映各顆粒物中的化學(xué)成分。表4為圖10a～e中顆粒物化學(xué)成分質(zhì)量百分比的量化，表5為圖10a～e中顆粒物化學(xué)成分原子數(shù)百分比的量化。其中C、O和Si元素含量最高，部分顆粒物中含有少量Ca、Na、Cl、K、Zn和P元素。

2.3 雞舍內(nèi)有害氣體濃度

2.3.1 雞舍不同位置有害氣體濃度對比 圖11顯示，雞舍前部有害氣體濃度顯著低于中、后部(P<0.05，圖11A、11D)，而在雞舍的不同高度，NH3與CO2呈現(xiàn)出不同趨勢，下部NH3濃度顯著高于上部(P<0.05，圖11B)，下部CO2濃度顯著低于中部(P<0.05，圖11E)，中、南部CO2濃度顯著低于北部(P<0.05，圖11F)。

2.3.2 雞舍有害氣體濃度變化 NH3與CO2在一天中的變化趨勢并不相同(圖12)，NH3在13:00 時濃度最低，21:00時濃度最高，而 CO2在05:00時濃度最高，隨著白天通風(fēng)的增加逐漸下降，15:00達(dá)到最低濃度值，為了控制溫度降低通風(fēng)后，CO2濃度又出現(xiàn)小幅度回升，直到關(guān)燈后再一次下降。

2.4 雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)相關(guān)性分析

2.4.1 雞舍內(nèi)各環(huán)境參數(shù)間的相關(guān)性 由表6可見，溫度與PM2.5濃度顯著相關(guān)(P<0.01)，與PM10和TSP相關(guān)性卻不顯著，而風(fēng)速正好相反，與PM2.5濃度相關(guān)性不顯著，與PM10和TSP顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。相對濕度與顆粒物濃度存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.001)，CO2與顆粒物濃度和NH3濃度則表現(xiàn)出顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.001)。

2.4.2 雞舍內(nèi)外各環(huán)境參數(shù)間的相關(guān)性 由表7可見，舍內(nèi)的風(fēng)速和CO2濃度受舍外影響并不大，而舍內(nèi)外溫度、相對濕度、光照和顆粒物濃度、NH3濃度表現(xiàn)出顯著地相關(guān)性。

3 討 論

3.1 冬季封閉式雞舍內(nèi)溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照的分布特點

遺傳和環(huán)境是影響蛋雞生產(chǎn)性能的主要因素，而后者的影響相對更大，養(yǎng)殖環(huán)境包括環(huán)境溫度、相對濕度、氣流速度和光照強度等[21]。Dawkins等[22]研究認(rèn)為，相對于飼養(yǎng)密度，養(yǎng)殖環(huán)境條件對雞福利的影響更大。本試驗在冬季進行，雞舍內(nèi)不同位置的平均溫度、相對濕度、風(fēng)速和光照分別為13.44～16.24 ℃、60.42%～70.28%、0.159～0.198 m·s-1、35.61～75.24 lx，不同時間的各因素范圍分別為14.18～15.72 ℃、62.65%～67.82%、0.155～0.210 m·s-1和2.00～112.84 lx；其中溫度和照度均符合中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而相對濕度未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)[23]，也有研究認(rèn)為，相對濕度對動物健康的影響因溫度的不同而不同，且低濕更利于緩和畜禽的高溫或低溫應(yīng)激[24]。吳鵬威等[25]監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，石家莊半開放式雞舍在寒冷季節(jié)的舍內(nèi)溫度為8.9～12.5 ℃，相對濕度為54.3%～67.0%，均低于本試驗雞舍，這與試驗雞舍的地理位置和雞舍結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系，本試驗雞舍位置相對偏南，且封閉式雞舍較半開放式雞舍保溫御寒效果更好。因試驗雞舍有采光窗，白天舍內(nèi)光照受外界影響較大，與王強等[26]的研究一致。

A～E. 試驗雞舍中PM2.5的微觀形貌；a～e. 試驗雞舍中PM2.5的能譜化學(xué)組成圖A-E. Microscopic morphology of PM2.5 in the chicken house; a-e. Energy spectrum diagram of PM2.5 in the chicken house

圖10 雞舍中PM2.5的顯微形貌和能譜化學(xué)組成圖Fig.10 Microscopic morphology and energy spectrum diagram of PM2.5 in the chicken house

表4顆粒物化學(xué)成分質(zhì)量百分比

Table4Masspercentageofparticulatematterchemicalcomposition%

“-”表示未檢測到。下表同

“-”means no detection. The same as below

表5顆粒物化學(xué)成分原子數(shù)百分比

Table5Atomicpercentageofparticulatematterchemicalcomposition%

圖11 有害氣體濃度在雞舍不同位置的對比Fig.11 Comparison of noxious gas concentrations at different positions in the chicken house

監(jiān)測雞舍的前部溫度顯著低于其他位置，相對濕度也是最低，而風(fēng)速是最高的。這是因為江蘇地區(qū)氣候特點為冬季寒冷干燥，冷空氣從舍外進入舍內(nèi)，導(dǎo)致了離進風(fēng)口近的前部溫度和相對濕度偏低，這可能是本試驗中溫度與相對濕度呈正相關(guān)關(guān)系的原因，而這一結(jié)果與其他舍中的研究結(jié)果不一致[27-28]。雞群活動產(chǎn)生熱量，呼吸產(chǎn)生水蒸氣[25]，使雞舍中部的溫度和相對濕度較高，南、北兩側(cè)靠近采光窗，光照強度最強。9:00時飼養(yǎng)員根據(jù)天氣情況適當(dāng)通風(fēng)改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量，溫度稍有下降，之后隨舍外光照增強、溫度升高，舍內(nèi)光照強度和溫度也逐漸上升，同時在13:00時達(dá)到最高值，隨后呈逐漸降低趨勢，這與溫度和光照強度呈正相關(guān)的結(jié)果一致。

圖12 雞舍內(nèi)有害氣體濃度在05:00-21:00的變化Fig.12 Variation of noxious gas concentrations at daytime from 05:00 to 21:00 in the chicken house

3.2 冬季封閉式雞舍內(nèi)顆粒物的分布特點及PM2.5成分分析

3.2.1 顆粒物濃度 本試驗監(jiān)測得到雞舍中不同位置的PM2.5濃度為52.83～69.88 μg·m-3，PM10濃度范圍為106.23～153.50 μg·m-3，TSP濃度范圍為243.83～390.43 μg·m-3，均遠(yuǎn)低于中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和其他蛋雞舍。Nimmermark等[29]監(jiān)測籠養(yǎng)蛋雞舍中TSP濃度為2.3 mg·m-3，Li等[30]用不同方法監(jiān)測蛋雞舍中PM2.5濃度為125 和185 μg·m-3，PM10濃度為902和968 μg·m-3。這些結(jié)果的差異與測量儀器、監(jiān)測時間、雞的品種、日齡、測量時間、雞舍構(gòu)造等都有關(guān)系，且本試驗選擇肉種雞舍作為試驗對象，在日常管理、環(huán)境控制上比一般蛋雞舍要求更高。

雞舍前部的不同粒徑PM濃度均顯著低于中、后部，這是因為經(jīng)風(fēng)機負(fù)壓送風(fēng)，舍外低PM濃度的空氣進入雞舍，將前部PM帶到雞舍中部和后部。在雞舍上部的PM10和TSP濃度顯著高于下部，這與楊選將等[31]監(jiān)測結(jié)果一致，與雞舍內(nèi)部構(gòu)造和氣流方向有關(guān)。試驗雞舍每天只在05:00喂料1次，因間隔時間長，喂料時雞群易出現(xiàn)躁動、搶食等行為，導(dǎo)致PM濃度升高，在21:00時，雞群處于安靜狀態(tài)，各粒徑PM濃度顯著下降。本試驗監(jiān)測結(jié)果與Costa等[32]研究結(jié)果一致，PM濃度與動物活動有直接聯(lián)系，喂料時PM10濃度達(dá)到最大。

低的PM濃度比值表示細(xì)顆粒(PM2.5)所占比例低[33]。與PM濃度的對比結(jié)果和變化趨勢不同，PM濃度比值在雞舍前、中、后位置沒有顯著差異。雞舍上部的PM2.5/PM10、PM2.5/TSP和PM10/TSP均顯著低于下部，表明在雞舍上部PM2.5和PM10的相對含量較少。相對于北部，南部的PM2.5和PM10含量相對更多，這可能與光照有關(guān)，雞舍南側(cè)為向陽側(cè)，碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏纫淮挝廴疚镌谔栕贤饩€照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次氣溶膠[34]，宋宇等[35]研究也表明，日照時間長，氣溫高及光化學(xué)反應(yīng)活躍，是細(xì)顆粒物的重要來源。這與本次監(jiān)測的結(jié)果光照和PM2.5、PM10顯著相關(guān)但與TSP相關(guān)性不顯著一致。但與南、北兩側(cè)的光照沒有顯著差異相悖，是因為雞舍外的南邊種著常綠喬木，遮擋了部分陽光，但投射進雞舍的紫外光可能仍比北邊強一些。雖然21:00時PM濃度顯著下降了，但比值卻顯著升高，即此時PM2.5和PM10所占比例上升，表明雞群安靜時，TSP沉降較快，而PM2.5和PM10粒徑較小，具有長時間懸浮的特點[36]。Li等[30]和Takai等[37]監(jiān)測的蛋雞舍中PM2.5/PM10值分別為0.14和0.11，均小于本試驗結(jié)果。Bonifacio等[33]在開放式牛舍中測得PM2.5/PM10在0～0.3 的百分頻率為45%～59%，PM10/TSP在0～0.4 占到77%，在該牛舍中，PM主要為粗顆粒(PM10和TSP)，相較于開放式牛舍，本試驗雞舍中PM2.5和PM10為主要PM。試驗雞舍內(nèi)PM濃度極顯著高于舍外，表明雞舍是重要的PM貢獻源，與Kaasik和Maasikmets[27]的研究結(jié)果一致。

3.2.2 PM2.5成分 本次監(jiān)測的肉種雞舍內(nèi)PM2.5的主要成分為OC，質(zhì)量濃度為39.66 μg·m-3，達(dá)到PM2.5質(zhì)量的23.63%，OC和EC質(zhì)量濃度均遠(yuǎn)高于葉招蓮等[38]于2016年10-11月在常州地區(qū)檢測的大氣PM2.5中OC和EC的質(zhì)量濃度。這些結(jié)果表明，雞舍內(nèi)PM2.5的OC和EC，除了大氣來源外，還存在其他來源。雞舍內(nèi)PM2.5的能譜化學(xué)組成圖也顯示雞舍內(nèi)PM2.5中C和O含量最高，其次還有Si、Ca等元素，有的顆粒中還含有Na、Cl、K、Zn、P等元素，與Cambra-López等[4]報道的結(jié)果一致。畜舍PM中有機物含量較高，皮膚、羽毛、糞尿、飼料等都是畜禽舍中PM的重要來源，且化學(xué)成分相似，糞中P含量相對更高，皮膚和飼料中含有高百分比的C、O和少量的Si、P、Ca，極少量Cl、Na等[4, 39]。結(jié)合本試驗PM2.5能譜圖和成分分析結(jié)果初步判斷，監(jiān)測的肉種雞舍中PM2.5主要來源于飼料、糞尿、羽毛和皮膚。

表6雞舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)間的Pearson相關(guān)系數(shù)

Table6Pearsoncorrelationcoefficientsamongmicroclimaticvariablesinthechickenhouse

環(huán)境參數(shù)Microclimaticfactor溫度Temperature相對濕度Relativehumidity風(fēng)速Airflowspeed光照IlluminationPM2．5PM10TSPCO2NH3溫度Temperature1相對濕度Relativehumidity0．178???1風(fēng)速Airflowspeed0．204???-0．156???1光照Illumination0．194???-0．307???0．346???1PM2．50．122??-0．253???-0．0400．224???1PM100．064-0．238???-0．120??0．147???0．885???1TSP0．063-0．196???-0．128??0．0840．740???0．952???1CO2-0．174???0．028-0．461???-0．148???0．358???0．482???0．464???1NH3-0．250???-0．106?-0．263???-0．179???-0．0430．0490．0750．120??1

表7雞舍內(nèi)外環(huán)境參數(shù)間的Pearson相關(guān)系數(shù)

Table7Pearsoncorrelationcoefficientsofmicroclimaticvariablesinsideandoutsidethechickenhouse

環(huán)境參數(shù)Microclimaticfactor溫度Temperature濕度Relativehumidity風(fēng)速Airflowspeed光照IlluminationPM2．5PM10TSPCO2NH3相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient0．853???0．883???-0．0100．964???0．825???0．454???0．282?0．2070．849???

掃描電鏡圖清晰地展現(xiàn)了雞舍內(nèi)PM2.5的微觀形態(tài)。相較于Cambra-López等[4]在兔舍的顆粒物掃描電鏡圖，肉種雞舍中顆粒物濃度高很多。本試驗中部分顆粒表面圓潤光滑，呈膠狀(圖9B、9D)，該顆粒中含有較多水分，與雞舍中濕度大的環(huán)境相符。結(jié)合成分分析結(jié)果和陳航宇、趙承美等[44-45]對大氣顆粒物微觀形態(tài)的分析，本試驗中，部分顆粒為形狀比較規(guī)則的礦物顆粒(圖9C)，一般是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)行成的二次顆粒，主要是硫酸鹽和硝酸鹽類，可能是氣體與顆粒物發(fā)生反應(yīng)過程中產(chǎn)生的。還有一些是表面粗糙、形狀不規(guī)則的礦物顆粒(圖9E)，主要來自于地面揚塵，部分來源于飼料和糞便。圖9F中顆粒物為鏈狀，趙承美等[45]指出，鏈狀顆粒物主要為煙塵集合體，可能是來自于養(yǎng)殖場燃燒生活垃圾所產(chǎn)生的煙塵。

3.3 冬季封閉式雞舍內(nèi)有害氣體分布特點

在監(jiān)測雞舍中，NH3在不同位置范圍為0.79～1.29 mg·m-3，在不同時間的平均濃度為0.91～1.06 mg·m-3，與陳峰和何玉書[46]監(jiān)測結(jié)果相近，但Costa等[47]、Koerkamp等[48]在蛋雞舍的監(jiān)測結(jié)果均高于本試驗結(jié)果，這是因為飼養(yǎng)員管理、監(jiān)測儀器的使用、雞的品種日齡等多種因素對NH3濃度均有影響。雞舍前部NH3濃度顯著低于中、后部，因為外界的空氣進入雞舍稀釋了NH3濃度[27]，清糞的傳送帶位于每列雞架的底部，故雞舍下部NH3濃度顯著高于上部。白天NH3濃度隨風(fēng)速的增加而下降，13:00后逐漸上升，可能是因為此時采食幾乎結(jié)束，糞便排放速率增加。05:00時NH3濃度低于21:00，是因為蛋雞在關(guān)燈后進入休息狀態(tài)，新陳代謝減慢[49]。

CO2主要來自動物呼吸，也有少量來源于糞便分解[50]。監(jiān)測雞舍不同位置CO2濃度為1 886.70～2 527.62 mg·m-3，不同時間的平均濃度為1 993.64～3 037.28 mg·m-3，均高于楊選將等[31]監(jiān)測的結(jié)果。試驗雞舍前部的CO2濃度顯著低于中、后部，與PM和NH3結(jié)果相似，中部顯著高于下部，北部顯著高于南部，是因為在高度上，下部風(fēng)速最高，這與風(fēng)機的高度有關(guān)，而北側(cè)的風(fēng)速也低于中部和南側(cè)，雞舍大門在南側(cè)，飼養(yǎng)員進出開門時舍外寒風(fēng)由此進入，這也是南側(cè)溫度略低于北側(cè)的原因之一。為了保溫，夜晚通風(fēng)達(dá)到最低，CO2在舍內(nèi)積累，在早上濃度達(dá)到最高，白天隨通風(fēng)增加在15:00時降到最低，下午雞群排糞增加、通風(fēng)減少，15:00后稍有上升趨勢，21:00雞群安靜后，CO2再次下降。

4 結(jié) 論

4.1各環(huán)境參數(shù)在雞舍中的不同位置存在差異，雞舍前部(進風(fēng)口)空氣質(zhì)量相對雞舍中部和后部(出風(fēng)口)較好。

4.2雞舍內(nèi)飼養(yǎng)員的活動(輸精)和雞群的活動(采食)均會引起顆粒物濃度的上升，而通風(fēng)能夠適當(dāng)?shù)亟档皖w粒物和有害氣體濃度。

4.3試驗雞舍內(nèi)不同粒徑顆粒物(PM2.5、PM10、TSP)濃度均極顯著高于舍外。

4.4肉種雞雞舍內(nèi)PM2.5中OC含量最高，成分分析及電鏡掃描結(jié)果顯示，雞舍PM2.5主要來源于肉雞皮膚、飼料、糞便、地面揚塵和舍外大氣等。

4.5溫度與細(xì)顆粒(PM2.5)正相關(guān)性較強，而風(fēng)速與粗顆粒(PM10、TSP)負(fù)相關(guān)性較強，相對濕度與各粒徑顆粒物濃度均有強負(fù)相關(guān)性。

4.6在封閉式試驗雞舍中，通風(fēng)主要根據(jù)舍內(nèi)溫度改變而改變，所以舍外風(fēng)速對舍內(nèi)影響不大，但舍內(nèi)溫度、相對濕度、光照和PM、NH3濃度顯著地受到舍外影響。

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