猪舍微生物气溶胶分布特性与调控对策

王怀禹

（南充职业技术学院，四川 南充 637131）

研究表明，就对畜禽生产力的贡献率而言，环境因素占30%～40%，其中空气环境尤为重要，它直接关系到猪群的健康。随着我国养猪业的发展，养猪模式更加趋于集约化、规模化发展，而在快速发展的同时环境污染问题变得日益突出，尤其是猪舍内的气溶胶污染作为一种潜在的污染源已经引起学者们广泛关注。越来越多的研究表明，猪舍空气环境中微生物气溶胶与猪群健康关系密切，是猪病发生和传播的重要因素。我国养猪规模化程度越来越高，饲养密度不断增大，猪舍空气环境变得更加恶劣，加强对猪舍空气中微生物气溶胶分布特性的研究，可以为集约化规模养猪业的疫病防控和健康养殖提供重要试验依据，对净化猪舍空气环境，提高猪生产力具有重要的意义。

1 猪舍微生物气溶胶种类、来源及危害

1.1 猪舍微生物气溶胶种类

猪舍内微生物气溶胶是舍内微生物与空气中单独悬浮的粉尘粒子或小液滴结合形成的胶体分散体系，其气溶胶中的微生物包括不具有致病性的菌、致病性菌和条件性致病菌，这些微生物能够在对其自身有利的条件下附着在空气中的细微颗粒或小液滴载体上形成微生物气溶胶。李超等[1]检测猪舍内气溶胶含量结果表明，猪舍内气载细菌含量为0.466×104～2.585×104CFU/m3、气载真菌含量为0.265×103～1.49×103CFU/m3、气载内毒素含量为 0.114×103～0.533×103EU/m3。李欣[2]通过检测猪舍内气溶胶中病毒含量时，发现浓度高达 4.41～6.72log10copies/m3，对人和猪健康产生一定影响。根据这些研究，又可以按照气溶胶中主要成分的不同，将猪舍微生物气溶胶分为细菌气溶胶、真菌气溶胶、病毒气溶胶以及内毒素气溶胶等。

1.2 猪舍微生物气溶胶来源

猪舍微生物气溶胶来源较为广泛，猪本身、粪便、饲料、垫料以及饲养人员的活动、土壤灰尘等都有可能成为气溶胶的潜在来源，尤其是猪粪便中的养分给微生物的繁殖和传播提供了基础，是猪舍气溶胶微生物的主要来源。较早的研究也表明，猪舍气溶胶中的微生物主要来源于猪粪便[3]，且猪舍气溶胶和猪粪便的微生物组成具有极大的相似性[4-5]。Duan等[6]发现从猪场粪便中分离的大肠杆菌与舍内空气样本中分离株相似性达到100%。猪的粪便微生物组成受诸多因素影响，特别是在生长阶段。Kim等[7]和Niu等[8]研究表明，猪粪便微生物结构随猪生长阶段变化而变化，保育猪和育肥猪粪便微生物组成差异极大。基于猪粪便和猪舍气溶胶微生物组成的相似性，因而推测保育猪舍和育肥猪舍气溶胶微生物组成应该存在差异。此外，Hong等[9]研究发现，猪舍气溶胶中四环素类抗性基因丰度存在显著差异，与抗生素的使用量和频次有关。许铭洙等[10]研究也表明，不同猪舍类型微生物组成存在明显差异，保育舍抗性基因丰度显著高于育肥舍。在养猪生产中，保育猪抗生素使用量和频次远远高于育肥猪。一些报道称疫苗的接种也能够成为微生物气溶胶的潜在来源，通过滴鼻、喷雾等免疫方式接种活疫苗时，少量疫苗可扩散到空气中，于空气中悬浮微粒结合形成微生物气溶胶。

1.3 猪舍微生物气溶胶的危害

在封闭式猪舍中，猪排泄物和饲料等雾化形成的气溶胶可导致饲养人员和猪呼吸道发生疾病，而气溶胶中的微生物被认为是引起上述问题的主要原因。猪舍内的颗粒物多为病毒、细菌、放线菌、立克次体等的载体，所形成的微生物气溶胶随呼吸可进入猪的肺部和呼吸道，进而引发呼吸道传染病的传播。因此，如果猪长时间存在于微生物浓度很高的环境中，将对猪健康构成非常大的威胁。事实上猪场很多常见疾病都可以通过气溶胶传播，如猪蓝耳病、链球菌病、猪呼吸道综合征、猪传染性胸膜肺炎等疫病。大量研究证实了在猪舍气溶胶中确实存在大量致病菌或内毒素。Hong等[9]在18栋猪舍中气溶胶中检出了大量的弯曲杆菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、肠球菌和大肠埃希菌，这些致病菌对人类及猪的健康有着巨大的危害。许铭洙等[10]研究也表明保育舍气溶胶中弯曲杆菌、大肠埃希菌数量及内毒素（革兰氏阴性菌细胞壁的成分）水平显著高于其他猪舍，而弯曲杆菌丰度与猪的生产性能呈负相关，且在未摄入抗生素的仔猪粪便中大量存在，而大肠埃希菌易导致断奶仔猪腹泻，且其丰度与内毒素的水平呈显著正相关。Kim等[11]研究表明断奶仔猪粪便菌群中大肠埃希菌的丰度显著高于其他生长阶段的猪只。

由于全封闭式猪舍气溶胶粒径小且质量低，易从猪舍转运至公共区域，因而猪舍气溶胶不仅对养猪从业人员健康存在危害，同时对公共卫生也是一大挑战。近年来由于抗生素在猪生产中大量且不正当的使用，导致大量的细菌对抗生素产生耐药性，耐药细菌携带有大量的抗生素耐药基因（ARGs）。残留的抗生素及ARGs 随着猪排泄、打喷嚏等行为进入土壤、废水、空气等环境中，引起猪场及周边环境空气中气溶胶微生物浓度增高，气溶胶中的抗生素耐药菌以及耐药基因将对猪群和人的健康构成威胁[12]。

2 猪舍空气微生物气溶胶特性

2.1 猪舍气溶胶微生物存在的普遍性

大量研究表明，猪舍气溶胶微生物普遍存在，只是不同类型猪舍气溶胶微生物浓度存在差异（表1），这可能与猪舍通风方式、季节、卫生状况、饲养密度、舍内温湿度、清粪工艺与清粪周期等诸多因素有关。需要说明的是，表1中的数据只是针对某地域猪舍某一个季节某个时段测出的数据，如果影响猪舍微生物气溶胶的任意一个因素发生变化都可能影响其浓度分布。如黄藏宇等[13]研究发现，不同季节仔猪舍内微生物气溶胶含量有差异，冬季密闭饲养条件下，猪舍内气载需氧菌和大肠杆菌浓度最高，而在夏季敞开式通风条件下，猪舍内气载需氧菌和大肠杆菌浓度最低。

2.2 猪舍气溶胶微生物空气动力学特性

采用Andersen-6 级撞击式空气微生物采样器分析猪舍气溶胶微生物空气动力学特性，即考察猪舍内气溶胶微生物粒径分布特点，不同猪舍环境其研究结果不一样（表2）。位于Andersen采集器的1、2级（＞4.7μm）的气溶胶微生物能够沉积于人和猪的鼻、咽部位；位于在 Andersen采集器的3、4 级（2.1～4.7μm）气溶胶微生物能够渗入人和猪呼吸系统较深部（气管、支气管甚至细支气管），这可为某些条件性致病菌的发病创造条件，继而引起气管和支气管发炎。Andersen采集器的5、6级的气溶胶微粒粒径小（相当于PM2.5），它们能在空气中飘浮时间较长，能根据风向传播到较远的距离。这类气溶胶粒径越小沉积量越大，因而在猪舍内卫生环境差且猪免疫力下降的情况下，它们就能长驱直入人和猪的肺泡，引起下呼吸道感染。

表1 不同类型猪舍气溶胶微生物浓度 单位：CFU/m3

2.3 猪舍气溶胶微生物类群多样性

刘传德[14]研究发现，猪舍PM2.5 中的细菌、真菌种类相当丰富，在保育舍、分娩舍、妊娠舍、育肥舍的PM2.5样品中，分别含有细菌866种、915种、809种、908种；分别含有致病性细菌121种、98种、102种、134种；分别含有真菌227种、277种、333种、316种；分别含有致病性真菌26种、21种、27种、32种。优势菌属有鞘脂单胞菌属、假诺卡氏菌属、乳杆菌属、诺卡氏菌属、链球菌属等。其中在分娩舍、保育舍和妊娠舍环境中鞘脂单胞菌属相对丰度最高，而育肥舍环境中乳杆菌属相对丰度最高。PM2.5中细菌物种丰度最高和最低的分别是育肥舍和妊娠舍。在4种类型猪舍PM2.5中，优势菌属有念珠菌属、德巴利酵母属、镰刀菌属、篮状菌属、踝节菌属、曲霉属、毛孢子菌属、隐球菌属等。各类猪舍菌属丰度和优势菌属不一样，妊娠舍 PM2.5 中真菌物种的丰度最低，保育舍中真菌物种的丰度最高，其中镰刀菌属丰度达到13.18%；但黄曲霉菌除保育舍外在育肥舍的相对丰度也是最高的，达到5.3%～5.62%；隐球菌在4种类型猪舍的相对丰度占总真菌种类的 0.37%～1.51%；念珠菌在4种类型猪舍的相对丰度占 2.75%～19.08%。许铭洙等[18]研究发现，与保育舍相比，育肥舍气溶胶微生物组中厚壁菌门、乳酸杆菌属、罗伊氏乳杆菌和约氏乳杆菌丰度显著提高（P＜0.05），而拟杆菌门、梭菌属和普雷沃氏菌属丰度显著降低（P＜0.05）。刘建伟等[19]研究发现，妊娠舍、保育舍和生长育肥舍中检出了芽胞杆菌、假单孢菌、葡萄球菌、不动杆菌、短杆菌和棒状杆菌，其中优势异养细菌为芽胞杆菌和假单孢菌，优势真菌为曲霉和毛霉。上述研究表明不同猪舍类型细菌微生物组成具有多样性特点。

表2 猪舍微生物气溶胶粒度分布 %

表3 常用微生物气溶胶减排技术

2.4 猪舍气溶胶微生物与环境因素的相关性

黄凯等[15]研究表明，不同粒径颗粒物之间显著相关（P＜0.05），总悬浮颗粒物（TSP ）与总细菌浓度以及不同粒径细菌气溶胶浓度均显著相关（P＜0.05），PM10、PM4和PM2.5都分别与总细菌浓度以及粒径大于1.1 μm细菌气溶胶浓度显著相关（P ＜0.05）。张喜庆[16]研究发现，猪舍内气载需氧菌浓度与PM10、TSP 呈显著正相关性（P ＜0.05），与CO2和PM2.5 浓度呈极显著的正相关性（P ＜0.01），而与风速呈显著的负相关性（P ＜0.05），而真菌浓度与环境因素无显著相关性。良好的通风方式可以降低舍内悬浮颗粒物的浓度，同时可以明显降低舍内气载需氧菌浓度，改善动物舍内的饲养环境。

3 猪舍微生物气溶胶调控对策

目前国内外对养殖场微生物气溶胶采用的减排技术，主要包括空间电场除尘技术、稀酸喷雾技术、中效过滤技术等，表3总结了目前常用减排技术及优缺点。随着我国养殖业逐渐向封闭化、集约化发展，现有的除尘减排技术并不能完全适配现阶段我国养猪场，如臭氧净化技术长期使用会对封闭状态舍内猪的免疫系统产生危害。因此，用于我国规模化、集约化养猪场的气溶胶减排技术仍需进一步优化。

除了上述技术手段外，加强常规性的减排调控也非常必要。如较多的研究表明，加强猪舍通风换气就是一项必不可少的措施，它是净化猪舍空气、减少气溶胶的主要方法。如康润敏等[20]研究结果表明，采用“湿帘—风机系统”较自然通风显著减少妊娠舍内细菌气溶胶的浓度（P ＜0.05）。因此在生产实践中，特别是冬季除了特别注意加强通风调控外，还要选择好通风时间，在注意保暖干燥的同时，还应该注意舍内湿度。在饲喂干粉饲料时，更要注意环境湿度和通风。另外，合理配制饲料可以从源头上减少氨气等有害气体的释放量；饲喂微生态制剂、丝兰属提取物等方法也可以改善猪肠道微生态环境，减少空气中有害气体及腐败物的排放量。还可以使用生物净化剂、生物吸附剂、生物发酵床等生物学方法，推广生态环保养猪。

4 结语

猪舍空气环境不断恶化已经成为制约现代养猪业发展的瓶颈之一，其中猪舍内高浓度的粉尘、有害气体和病原微生物严重威胁着猪群的健康，要减少微生物气溶胶的潜在威胁，就必须从源头上加强防控，但在实践中这并没有引起养猪人的足够重视，养猪从业者往往缺少对猪舍环境微生物气溶胶的研究和采取有效的防控手段。因此，要保持猪群健康，提高其生产性能，就要了解和掌握微生物气溶胶的特性、传播模式，从而有针对性地采取相应的防控措施。