第四章空气中有害气体、微粒和微生物

第四章空气中的有害气体、微粒和微生物学习目的要求掌握空气中有害气体的影响和危害，及如何防止这些危害。了解微粒和微生物对动物影响和危害，掌握消除或减少空气中微粒和微生物的方法。第一节空气中的有害气体一、大气的基本组成1、大气的结构地球表面包围着一层很厚的空气，通常称为大气，厚度大约1000公里，并伴随海拔的升高而逐渐变稀，整个大气分为三层。（1）对流层靠近地面，其厚度在赤道附近为17~18公里，在两极附近为8~9公里，对流层中集中了大约95%的大气含量。一切天气现象和部分空气污染都发生在该层。（2）平流层该层由于强烈的紫外线作用，使氧分子分解为氧原子，再合成为臭氧，因此形成臭氧层。（3）电离层位于平流层之上，气体发生电离，呈现带电状态。2、大气的成分大气是一种无色、无味、无臭的混合气体，其主要成分氮（占78.09%）、氧（20.94%）及惰性气体，称为恒定组分；大气中的二氧化碳、水蒸气、臭氧等的含量随季节、气象要素和人们的生产活动而变化，故称之为可变组分。

可变组分：对地球环境质量的影响很明显。如平流层中臭氧层的存在，能够保护地球上的生物避免强烈紫外线辐射的危害；二氧化碳能使大气平均温度升高，引起“温室效应”。

非洁净组分自然界物质循环中由地面进入大气或者由人类活动排放到大气中，造成环境污染。二、大气污染的原因*自然界的：森林火灾、地震、火山爆发、各种矿藏产生微粒、硫化氢、硫氧化物、异常气体；*人为的：排放有毒有害气体、烟雾、氟化物、SO2、CO、氮氧化合物及甲烷等；*畜牧生产：氨、粪臭素、硫化氢、甲烷、吲哚。三、大气中主要的有害气体1、氟化物（1）来源工业生产是大气中氟化物的主要来源，如磷肥厂和铝厂，主要排放SiF4和HF。一座年产4-5万吨钙镁磷肥高炉，每小时排放含氟废气35000m3，含氟1.5g/m3，排氟量为50kg/h以上。（2）危害途径大气中的氟可以进入土壤和水体，能够在植物和动物体内积聚、富集，并通过呼吸、饮水和采食对人畜造成危害。氟化物是一种累积性的慢性中毒过程。根据世界卫生组织（WHO）报道，全世界可分为富氟区和贫氟区。我国沿海一带大部属人为的富氟区。（3）危害含氟的空气和微粒从呼吸道吸入后，对呼吸道黏膜有强烈的刺激作用；经口腔摄入的含氟微粒，可经消化道吸收，迅速进入血液循环，大约有75%的氟可与血浆蛋白结合，蓄积在牙齿、骨骼及心脏、肺脏、脾脏和肾脏中；氟在家畜体内可影响钙、磷代谢，过量的氟可与钙形成CaF2，引起血钙减少，骨骼变形；血钙的减少还可使甲状腺功能增中，抑制肾小管对磷的吸收，使磷从尿中大量排出；

氟化钙影响牙齿的钙化，使牙齿钙化不全，釉质受损，发生牙齿变形；氟中毒能损害中枢神经系统、内分泌系统心肝及心、肝、肾等，引起生物酶学改变；还可使机体的细胞免疫功能受到抑制。

氟化物对外周T-淋巴细胞的影响组别14d28d42d56d对照组73.170.976.478.5300mg/kg组74.264.041.534.3500mg/kg组80.562.740.633.0

如包钢附近的乡、村，自1968年来因大气中氟污染每年使大群家畜发生氟中毒，羊的发病率达100%，死亡率达60%；1975年在乌拉特前旗有适龄母畜35.8万头，因氟中毒使20.7万头母畜空怀或流产，只有15.1万头产仔，存活10.4万头，繁殖成活率不到30%。

不同种类动物对氟的耐受性质不同，禽类的耐受性最强，其次为猪，反刍家畜最敏感。（4）卫生标准我国大气卫生标准规定，空气中氟的最高允许浓度为0.02mg/m3，日平均为0.007mg/m3

。2、二氧化硫（1）性质无色有刺激性气体，比重1.434，易溶于水，在水中形成亚硫酸。在潮湿、日光及空气微粒的催化下可氧化成三氧化硫，三氧化硫具有很强的吸湿性极易产生硫酸雾或硫酸雨。酸雨——指pH<5.5的降水，能使水质酸化，导致湖泊的水生动植物受害。2023/2/414

目前我国酸雨地理分布主要集中在西南、中南、华东地区，由北向南逐渐增加，西南地区最为严重。据统计，重庆市燃料煤中的含硫量特别高，平均为5%，使城区大气中SO2量大大增加。1994年1月5日重庆市黑雨（blackrain）造成六个区，所有建筑物皆变灰黑色。2023/2/416（2）危害

二氧化硫对家畜的主要危害在于其具有的强烈刺激性和腐蚀作用，主要作用于上呼吸道和眼结膜，在其上形成亚硫酸，造成局部炎症。牛对二氧化硫的反应最为敏感，浓度在30~100mg/L时，表现呼吸困难，口吐白沫，体温上升，尸体解剖时呈现严重的支气管炎、肺水肿等。马和羊有较强的抵抗力，同种家畜中一般幼小家畜较为敏感。（3）卫生标准我国大气卫生标准规定，二氧化硫的最高允许浓度为0.5g/m3，日平均浓度为0.15g/m3

。2023/2/4183、氮氧化物（1）来源

造成大气污染的NOx主要是NO和NO2。氮氧化物主要来源于煤、石油及汽车燃料的燃烧和硝酸、氮肥、油类、染料等生产过程，以及交通车辆排放的尾气。主要成分为一氧化氮，其毒性并不大，但进入大气后氧化为二氧化氮，毒性提高4倍。（2）危害

NO2难溶于水，对眼结膜的呼吸道粘膜的刺激性小，但较易进入肺泡和细支气管等呼吸道深部组织，并在其中转化为亚硝酸和硝酸，对肺组织有刺激和腐蚀作用；亚硝酸进入血液后还可引起高铁血红蛋白症和血管扩张，出现紫绀和呼吸困难。

NO2浓度较低，可引起慢性中毒。

主要表现为家畜呼吸道平滑肌收缩，呼吸阻力加大，鼻咽受到刺激，动脉氧分压降低，胸闷，形成慢性支气管炎和肺水肿。如浓度为0.5ppm，4h后肺泡受影响；浓度为17ppm，10min即可发生呼吸困难，支气管痉挛，引起肺水肿。

NO2浓度高，可引起急性中毒。主要表现为剧烈咳嗽，呼吸困难，喉头水肿，支气管痉挛，肺部收缩，进而昏迷或因窒息死亡。如浓度为60-150ppm，可出现上述症状；

200-700ppm，短时间吸入则会剧烈咳嗽，急性中毒而死。四、畜舍和畜牧场的有害气体1、来源主要来自家畜呼吸、生产过程和有机物分解等时候产生了有害气体。

恶臭物质：NH3、H2S、甲基硫醇、吲哚等几种。

其它有害气体：CO2、挥发性脂肪酸等。

2、产生特点

（1）由于畜牧生产是一个连续过程，其废弃物产生多。如粪便（feces），一头猪平均年产粪尿2.5吨，一个万头猪场每年至少产生粪便1.26万吨；

污水（sewage），一个万头猪场日产污水100-300m3；

垫料（Litter）及畜禽尸体等。（2）与天气、空气温湿度有关

天气晴朗——供氧较多，分解彻底，含C的物质转变为CO2，含N的物质转变为NO2。阴天、潮湿、供氧不足，有机物分解不彻底，产生NH3、H2S等，而且分解慢、有臭味，对人畜有直接影响，影响正常生理功能。(3)舍内有害气体含量的多少还取决于家畜的饲养密度、畜舍地面结构、舍内通风换气状况、粪污清除和舍内管理水平等。3、几种主要有害气体（1）NH3a、性质无色有刺激性臭味的气体，分子量17.03，对空气比重0.596，标准状态下，1mgNH3为1.316ml，极易溶于水呈碱性，形成NH4OH（氨水），0℃可溶9.07g/L水，20℃可溶899g/L水。b、来源

舍外大气中不含NH3，主要来自粪便尿、垫草、饲料等含N有机物分解产生，畜舍中的含量与通风、清洁程度、饲养密度及饲养管理水平等有关。一般6~35ppm，多者达150ppm。因氨主要产于地面，因此畜舍下部氨的浓度要高于上部。C、对畜禽的作用首先，氨可被溶解于呼吸道和眼结膜上，产生碱性刺激（1%NH3溶液的pH值为11.7），使粘膜发炎充血水肿，分泌物增多，重者造成眼灼伤，组织坏死，引起坏死性支气管炎，肺水肿充血，眼失明。

其次，由肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏其输氧能力，引起组织缺氧。

第三、短时间和低浓度NH3可由尿排出

2

NH3+CO2CO（NH2

）2+H2O

可以缓解，但长时间高浓度中毒则不易缓解，可直接刺激体组织，引起碱性化学性灼伤，并可引起中枢神经麻痹，中毒性肝病，心脏损伤等。

第四，使抵抗力和免疫力降低家畜在低浓度氨的长期作用下，机体的抵抗力明显减弱，许多传染病病原菌，如结核杆菌、肺炎球菌、大肠杆菌等对家畜的感染过程极易出现。如5mg/L的氨的长期作用，会使鸡的健康受到影响；20mg/L时，可引起角膜炎、结膜炎、新城疫发病率大大提高。

第五，降低生产力

200ppmNH3，能使猪增重降低17%，饲料利用率下降18%。NH3浓度（ppm）性成熟（达50%产蛋率的日龄）产蛋率%23~26周35~38周0158（22.5周）70.290.952.6172（24.5周）51.286.773.8177（25周）49.283.8氨浓度对鸡生产性能的影响

日本试验：20ppm的氨使6周龄鸡肺水肿；

50ppm氨使鸡对球虫病敏感；

100ppm10周后，使星杂288鸡产蛋率由81%降为62%，将氨浓度降至20ppm，10周后，产蛋恢复由61%上升到81%。美国报道：氨对鸡新城疫（Neweastledisease）有促进作用。

氨的半中毒：又称称慢性中毒，指家畜在低浓度氨的长期作用下，体质变弱，对某些疾病产生敏感，采食量、日增重、生产力都下降。鸡多见发生，常发生于寒冷的季节、厚垫草饲养的密闭鸡舍，空气中氨的浓度可达到75-100mg/L，鸡多半闭着眼，发生结膜炎、角膜炎、眼睑炎等，影响鸡的健康和生产性能；在50mg/L下，猪增重受阻，幼猪增重率减少12%，氨浓度为100-200mg/L，可引起猪咳嗽，丧失食欲，增重率减少30%。d、标准我国无公害养殖标准中规定氨的浓度是：场区＜5mg/m3；猪舍＜20mg/m3；牛舍＜15mg/m3；雏禽舍＜8ppm；成禽舍＜12ppm。

2023/2/436人的感觉：＜10ppm不察觉；

20~30ppm感觉喉有刺激；

50ppm流泪、鼻塞；

70ppm眼强烈刺激、咳嗽；

100ppm眼泪、鼻涕增多。（2）H2Sa、性质和来源无色、易挥发，有臭蛋味的气体，分子量34.09，对空气比重1.19，标准状态下，1mgH2S=0.6497ml，易挥发，易溶于水。

来源于含硫有机物分解：粪尿、垫草、饲料等含硫有机物的厌氧分解；其次是由消化道排出。畜舍含量一般不超过10ppm，高时可超过此数。

硫化氢对金属有较强的腐蚀作用，尤其是在潮湿的条件下，金属器具及设施表面常因腐蚀而变色，可以此判断空气中硫化氢的存在。如空气中硫化氢含量增加时，鸡舍内的铜制器具和电线因生成硫化铜而变成黑色；镀锌的笼具表面有白色硫化锌沉淀；白色油漆表面变成棕色甚至黑色。b、危害主要危害是刺激粘膜，可与粘膜中的钠离子结合生成硫化钠，产生化学刺激与腐蚀作用，引起眼结膜炎，表现流泪、畏光等；同时引起鼻炎、气管炎、咽喉灼伤，以致肺水肿；在血液中的硫化氢能和氧化型细胞色素氧化酶中三价铁结合，使酶失去活性，影响细胞的氧化过程，引起组织缺氧。

长期低浓度硫化氢的作用可使家畜植物性神经紊乱，体质变弱，抗病能力下降，易患胃肠疾病；高浓度可直接抑制呼吸中枢，引起窒息而死亡。如猪在硫化氢浓度是20mg/L时，表现出畏光、丧失食欲，神经质；

50-200mg/L的浓度可使猪突然呕吐，失去知觉，继而因呼吸中枢麻痹而死亡。（3）其它有害气体a、一氧化碳（CO）主要来源：含碳燃料的不完全燃烧；主要危害：可与血红蛋白结合，减少了血细胞的携氧功能，还能抑制氧合血红蛋白的解离与释放，造成机体急性缺氧，中枢神经系统、呼吸系统、循环系统均出现病变。b、二氧化碳（CO2）主要来源：家畜的呼吸。如1头体重100kg的育肥猪，每小时可呼出CO243L；一头体重为600kg、日产奶30kg的奶牛，每小时可呼出200L；1000只母鸡每小时可排出1700L。

换气良好的畜舍，舍内CO2含量也会比大气高出50%；换气不良则要高出10倍以上。

危害：本身无毒，主要可引起缺氧，若长期缺氧，可引起机体生产力下降，体质变弱，对疾病的抵抗力变弱。猪在CO2浓度为2%时，无明显症状；4%时呼吸变深变快；10%出现昏迷；20%出现死亡。主要卫生学意义：表明了畜舍通风状况的空气的污浊程度，常用作监测空气污染的可靠性指标。4、消除畜舍中有害气体的措施（1）畜牧场场址选择和场地规划、建筑物布局；（2）及时清除粪尿污物；（3）注意畜舍的防潮；（4）合理组织通风换气（5）铺加垫料，可吸收有害气体；（6）采用吸收剂（除臭剂），如用过磷酸钙。第二节、空气中的微粒和微生物1、空气中的微粒（1）分类和来源包括空气中的固态或液态的微粒。可分为尘（粒径大于1m的固态微粒）、烟（粒径小于1m的固态微粒）和雾（液态微粒）三种。﹥10m称为降尘（空气中停留4~9小时）﹤10m称为飘尘（空气中停留19~98天）

单位：粒数/cm3或粒/m3或g/m3

尘空气中微粒的来源土壤如地面扬起的尘土等；工、农业生产如排放的烟尘、耕地等；交通运输如排放的尾气等；居民生活如炊烟、油烟等；自然界如火山爆发、森林火灾等：特点：无机尘占2/3~3/4畜禽舍内微尘来源：（1）由舍外进入；（2）饲养管理活动产生。特点：（1）有机尘占比例高，占50%或更高；（2）﹤5m居多，含量在103~106粒/m3。

根据测定：一年产1.2万头猪场，每小时由猪舍排出的尘埃可达2kg，一个年产40万只的养禽厂，每小时可排出29.8kg粉尘。

鸡、猪舍内微粒的主要来源是由于利用低质量的颗粒饲料、散撒饲料或干粉料造成的。通过对蛋鸡舍内微粒样品分析，发现钙含量最高，这与蛋鸡料中钙含量呈正相关。（2）评价指标1、总悬浮颗粒物（TSP）粒径0.1～100m2、可吸入颗粒物（PM10）粒径<10m（3）对畜禽的影响

a引起皮炎或灰尘性眼结膜炎；

b堵塞汗腺、皮脂腺，引起皮肤干裂，影响散热功能；

c可进入呼吸道。降尘（>10m）被鼻腔阻留；飘尘（﹤10m）可进入肺深部，其中粒径>5m可以到达支气管，<5m可到达细支缺管和肺泡。

（a）导致炎症可引起鼻、咽、气管、支气管和肺部的炎症，据调查37%的猪肺炎发生在含尘高的猪舍。（b）导致尘肺病微尘可侵入肺淋巴管，引起淋巴液潴留、结缔组织增生和肺组织坏死等。（c）引起粘膜损伤和呼吸道疾病。

尘埃是微生物的良好载体和庇护所，并可吸附NH3和H2S气体。（4）标准

TSP：场区<2mg/m3；猪舍