豬舍微生物氣溶膠分布特性與調控對策

王懷禹

（南充職業(yè)技術學院，四川 南充 637131）

研究表明，就對畜禽生產(chǎn)力的貢獻率而言，環(huán)境因素占30%～40%，其中空氣環(huán)境尤為重要，它直接關系到豬群的健康。隨著我國養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)豬模式更加趨于集約化、規(guī)模化發(fā)展，而在快速發(fā)展的同時環(huán)境污染問題變得日益突出，尤其是豬舍內的氣溶膠污染作為一種潛在的污染源已經(jīng)引起學者們廣泛關注。越來越多的研究表明，豬舍空氣環(huán)境中微生物氣溶膠與豬群健康關系密切，是豬病發(fā)生和傳播的重要因素。我國養(yǎng)豬規(guī)模化程度越來越高，飼養(yǎng)密度不斷增大，豬舍空氣環(huán)境變得更加惡劣，加強對豬舍空氣中微生物氣溶膠分布特性的研究，可以為集約化規(guī)模養(yǎng)豬業(yè)的疫病防控和健康養(yǎng)殖提供重要試驗依據(jù)，對凈化豬舍空氣環(huán)境，提高豬生產(chǎn)力具有重要的意義。

1 豬舍微生物氣溶膠種類、來源及危害

1.1 豬舍微生物氣溶膠種類

豬舍內微生物氣溶膠是舍內微生物與空氣中單獨懸浮的粉塵粒子或小液滴結合形成的膠體分散體系，其氣溶膠中的微生物包括不具有致病性的菌、致病性菌和條件性致病菌，這些微生物能夠在對其自身有利的條件下附著在空氣中的細微顆粒或小液滴載體上形成微生物氣溶膠。李超等[1]檢測豬舍內氣溶膠含量結果表明，豬舍內氣載細菌含量為0.466×104～2.585×104CFU/m3、氣載真菌含量為0.265×103～1.49×103CFU/m3、氣載內毒素含量為 0.114×103～0.533×103EU/m3。李欣[2]通過檢測豬舍內氣溶膠中病毒含量時，發(fā)現(xiàn)濃度高達 4.41～6.72log10copies/m3，對人和豬健康產(chǎn)生一定影響。根據(jù)這些研究，又可以按照氣溶膠中主要成分的不同，將豬舍微生物氣溶膠分為細菌氣溶膠、真菌氣溶膠、病毒氣溶膠以及內毒素氣溶膠等。

1.2 豬舍微生物氣溶膠來源

豬舍微生物氣溶膠來源較為廣泛，豬本身、糞便、飼料、墊料以及飼養(yǎng)人員的活動、土壤灰塵等都有可能成為氣溶膠的潛在來源，尤其是豬糞便中的養(yǎng)分給微生物的繁殖和傳播提供了基礎，是豬舍氣溶膠微生物的主要來源。較早的研究也表明，豬舍氣溶膠中的微生物主要來源于豬糞便[3]，且豬舍氣溶膠和豬糞便的微生物組成具有極大的相似性[4-5]。Duan等[6]發(fā)現(xiàn)從豬場糞便中分離的大腸桿菌與舍內空氣樣本中分離株相似性達到100%。豬的糞便微生物組成受諸多因素影響，特別是在生長階段。Kim等[7]和Niu等[8]研究表明，豬糞便微生物結構隨豬生長階段變化而變化，保育豬和育肥豬糞便微生物組成差異極大?；谪i糞便和豬舍氣溶膠微生物組成的相似性，因而推測保育豬舍和育肥豬舍氣溶膠微生物組成應該存在差異。此外，Hong等[9]研究發(fā)現(xiàn)，豬舍氣溶膠中四環(huán)素類抗性基因豐度存在顯著差異，與抗生素的使用量和頻次有關。許銘洙等[10]研究也表明，不同豬舍類型微生物組成存在明顯差異，保育舍抗性基因豐度顯著高于育肥舍。在養(yǎng)豬生產(chǎn)中，保育豬抗生素使用量和頻次遠遠高于育肥豬。一些報道稱疫苗的接種也能夠成為微生物氣溶膠的潛在來源，通過滴鼻、噴霧等免疫方式接種活疫苗時，少量疫苗可擴散到空氣中，于空氣中懸浮微粒結合形成微生物氣溶膠。

1.3 豬舍微生物氣溶膠的危害

在封閉式豬舍中，豬排泄物和飼料等霧化形成的氣溶膠可導致飼養(yǎng)人員和豬呼吸道發(fā)生疾病，而氣溶膠中的微生物被認為是引起上述問題的主要原因。豬舍內的顆粒物多為病毒、細菌、放線菌、立克次體等的載體，所形成的微生物氣溶膠隨呼吸可進入豬的肺部和呼吸道，進而引發(fā)呼吸道傳染病的傳播。因此，如果豬長時間存在于微生物濃度很高的環(huán)境中，將對豬健康構成非常大的威脅。事實上豬場很多常見疾病都可以通過氣溶膠傳播，如豬藍耳病、鏈球菌病、豬呼吸道綜合征、豬傳染性胸膜肺炎等疫病。大量研究證實了在豬舍氣溶膠中確實存在大量致病菌或內毒素。Hong等[9]在18棟豬舍中氣溶膠中檢出了大量的彎曲桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌、腸球菌和大腸埃希菌，這些致病菌對人類及豬的健康有著巨大的危害。許銘洙等[10]研究也表明保育舍氣溶膠中彎曲桿菌、大腸埃希菌數(shù)量及內毒素（革蘭氏陰性菌細胞壁的成分）水平顯著高于其他豬舍，而彎曲桿菌豐度與豬的生產(chǎn)性能呈負相關，且在未攝入抗生素的仔豬糞便中大量存在，而大腸埃希菌易導致斷奶仔豬腹瀉，且其豐度與內毒素的水平呈顯著正相關。Kim等[11]研究表明斷奶仔豬糞便菌群中大腸埃希菌的豐度顯著高于其他生長階段的豬只。

由于全封閉式豬舍氣溶膠粒徑小且質量低，易從豬舍轉運至公共區(qū)域，因而豬舍氣溶膠不僅對養(yǎng)豬從業(yè)人員健康存在危害，同時對公共衛(wèi)生也是一大挑戰(zhàn)。近年來由于抗生素在豬生產(chǎn)中大量且不正當?shù)氖褂?，導致大量的細菌對抗生素產(chǎn)生耐藥性，耐藥細菌攜帶有大量的抗生素耐藥基因（ARGs）。殘留的抗生素及ARGs 隨著豬排泄、打噴嚏等行為進入土壤、廢水、空氣等環(huán)境中，引起豬場及周邊環(huán)境空氣中氣溶膠微生物濃度增高，氣溶膠中的抗生素耐藥菌以及耐藥基因將對豬群和人的健康構成威脅[12]。

2 豬舍空氣微生物氣溶膠特性

2.1 豬舍氣溶膠微生物存在的普遍性

大量研究表明，豬舍氣溶膠微生物普遍存在，只是不同類型豬舍氣溶膠微生物濃度存在差異（表1），這可能與豬舍通風方式、季節(jié)、衛(wèi)生狀況、飼養(yǎng)密度、舍內溫濕度、清糞工藝與清糞周期等諸多因素有關。需要說明的是，表1中的數(shù)據(jù)只是針對某地域豬舍某一個季節(jié)某個時段測出的數(shù)據(jù)，如果影響豬舍微生物氣溶膠的任意一個因素發(fā)生變化都可能影響其濃度分布。如黃藏宇等[13]研究發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)仔豬舍內微生物氣溶膠含量有差異，冬季密閉飼養(yǎng)條件下，豬舍內氣載需氧菌和大腸桿菌濃度最高，而在夏季敞開式通風條件下，豬舍內氣載需氧菌和大腸桿菌濃度最低。

2.2 豬舍氣溶膠微生物空氣動力學特性

采用Andersen-6 級撞擊式空氣微生物采樣器分析豬舍氣溶膠微生物空氣動力學特性，即考察豬舍內氣溶膠微生物粒徑分布特點，不同豬舍環(huán)境其研究結果不一樣（表2）。位于Andersen采集器的1、2級（＞4.7μm）的氣溶膠微生物能夠沉積于人和豬的鼻、咽部位；位于在 Andersen采集器的3、4 級（2.1～4.7μm）氣溶膠微生物能夠滲入人和豬呼吸系統(tǒng)較深部（氣管、支氣管甚至細支氣管），這可為某些條件性致病菌的發(fā)病創(chuàng)造條件，繼而引起氣管和支氣管發(fā)炎。Andersen采集器的5、6級的氣溶膠微粒粒徑小（相當于PM2.5），它們能在空氣中飄浮時間較長，能根據(jù)風向傳播到較遠的距離。這類氣溶膠粒徑越小沉積量越大，因而在豬舍內衛(wèi)生環(huán)境差且豬免疫力下降的情況下，它們就能長驅直入人和豬的肺泡，引起下呼吸道感染。

表1 不同類型豬舍氣溶膠微生物濃度 單位：CFU/m3

2.3 豬舍氣溶膠微生物類群多樣性

劉傳德[14]研究發(fā)現(xiàn)，豬舍PM2.5 中的細菌、真菌種類相當豐富，在保育舍、分娩舍、妊娠舍、育肥舍的PM2.5樣品中，分別含有細菌866種、915種、809種、908種；分別含有致病性細菌121種、98種、102種、134種；分別含有真菌227種、277種、333種、316種；分別含有致病性真菌26種、21種、27種、32種。優(yōu)勢菌屬有鞘脂單胞菌屬、假諾卡氏菌屬、乳桿菌屬、諾卡氏菌屬、鏈球菌屬等。其中在分娩舍、保育舍和妊娠舍環(huán)境中鞘脂單胞菌屬相對豐度最高，而育肥舍環(huán)境中乳桿菌屬相對豐度最高。PM2.5中細菌物種豐度最高和最低的分別是育肥舍和妊娠舍。在4種類型豬舍PM2.5中，優(yōu)勢菌屬有念珠菌屬、德巴利酵母屬、鐮刀菌屬、籃狀菌屬、踝節(jié)菌屬、曲霉屬、毛孢子菌屬、隱球菌屬等。各類豬舍菌屬豐度和優(yōu)勢菌屬不一樣，妊娠舍 PM2.5 中真菌物種的豐度最低，保育舍中真菌物種的豐度最高，其中鐮刀菌屬豐度達到13.18%；但黃曲霉菌除保育舍外在育肥舍的相對豐度也是最高的，達到5.3%～5.62%；隱球菌在4種類型豬舍的相對豐度占總真菌種類的 0.37%～1.51%；念珠菌在4種類型豬舍的相對豐度占 2.75%～19.08%。許銘洙等[18]研究發(fā)現(xiàn)，與保育舍相比，育肥舍氣溶膠微生物組中厚壁菌門、乳酸桿菌屬、羅伊氏乳桿菌和約氏乳桿菌豐度顯著提高（P＜0.05），而擬桿菌門、梭菌屬和普雷沃氏菌屬豐度顯著降低（P＜0.05）。劉建偉等[19]研究發(fā)現(xiàn)，妊娠舍、保育舍和生長育肥舍中檢出了芽胞桿菌、假單孢菌、葡萄球菌、不動桿菌、短桿菌和棒狀桿菌，其中優(yōu)勢異養(yǎng)細菌為芽胞桿菌和假單孢菌，優(yōu)勢真菌為曲霉和毛霉。上述研究表明不同豬舍類型細菌微生物組成具有多樣性特點。

表2 豬舍微生物氣溶膠粒度分布 %

表3 常用微生物氣溶膠減排技術

2.4 豬舍氣溶膠微生物與環(huán)境因素的相關性

黃凱等[15]研究表明，不同粒徑顆粒物之間顯著相關（P＜0.05），總懸浮顆粒物（TSP ）與總細菌濃度以及不同粒徑細菌氣溶膠濃度均顯著相關（P＜0.05），PM10、PM4和PM2.5都分別與總細菌濃度以及粒徑大于1.1 μm細菌氣溶膠濃度顯著相關（P ＜0.05）。張喜慶[16]研究發(fā)現(xiàn)，豬舍內氣載需氧菌濃度與PM10、TSP 呈顯著正相關性（P ＜0.05），與CO2和PM2.5 濃度呈極顯著的正相關性（P ＜0.01），而與風速呈顯著的負相關性（P ＜0.05），而真菌濃度與環(huán)境因素無顯著相關性。良好的通風方式可以降低舍內懸浮顆粒物的濃度，同時可以明顯降低舍內氣載需氧菌濃度，改善動物舍內的飼養(yǎng)環(huán)境。

3 豬舍微生物氣溶膠調控對策

目前國內外對養(yǎng)殖場微生物氣溶膠采用的減排技術，主要包括空間電場除塵技術、稀酸噴霧技術、中效過濾技術等，表3總結了目前常用減排技術及優(yōu)缺點。隨著我國養(yǎng)殖業(yè)逐漸向封閉化、集約化發(fā)展，現(xiàn)有的除塵減排技術并不能完全適配現(xiàn)階段我國養(yǎng)豬場，如臭氧凈化技術長期使用會對封閉狀態(tài)舍內豬的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生危害。因此，用于我國規(guī)?；⒓s化養(yǎng)豬場的氣溶膠減排技術仍需進一步優(yōu)化。

除了上述技術手段外，加強常規(guī)性的減排調控也非常必要。如較多的研究表明，加強豬舍通風換氣就是一項必不可少的措施，它是凈化豬舍空氣、減少氣溶膠的主要方法。如康潤敏等[20]研究結果表明，采用“濕簾—風機系統(tǒng)”較自然通風顯著減少妊娠舍內細菌氣溶膠的濃度（P ＜0.05）。因此在生產(chǎn)實踐中，特別是冬季除了特別注意加強通風調控外，還要選擇好通風時間，在注意保暖干燥的同時，還應該注意舍內濕度。在飼喂干粉飼料時，更要注意環(huán)境濕度和通風。另外，合理配制飼料可以從源頭上減少氨氣等有害氣體的釋放量；飼喂微生態(tài)制劑、絲蘭屬提取物等方法也可以改善豬腸道微生態(tài)環(huán)境，減少空氣中有害氣體及腐敗物的排放量。還可以使用生物凈化劑、生物吸附劑、生物發(fā)酵床等生物學方法，推廣生態(tài)環(huán)保養(yǎng)豬。

4 結語

豬舍空氣環(huán)境不斷惡化已經(jīng)成為制約現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的瓶頸之一，其中豬舍內高濃度的粉塵、有害氣體和病原微生物嚴重威脅著豬群的健康，要減少微生物氣溶膠的潛在威脅，就必須從源頭上加強防控，但在實踐中這并沒有引起養(yǎng)豬人的足夠重視，養(yǎng)豬從業(yè)者往往缺少對豬舍環(huán)境微生物氣溶膠的研究和采取有效的防控手段。因此，要保持豬群健康，提高其生產(chǎn)性能，就要了解和掌握微生物氣溶膠的特性、傳播模式，從而有針對性地采取相應的防控措施。