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摘 要：封闭式畜禽舍能够有效控制畜禽舍内温度和湿度等环境因子的变化，从而促进畜禽的高效生产，因此在现代畜牧生产中已被广泛使用。但其缺陷在于通风换气效率降低，导致舍内有害气体和微生物气溶胶浓度增高，当畜禽舍内有害气体和微生物气溶胶的浓度增高到一定程度时将会危害工人和动物健康。为科学评估封闭式畜禽舍内微生物气溶胶对人畜的危害，本文综述了封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的分布规律、变化特点及其对动物生产和健康的影响，为封闭式畜禽舍内空气质量预警评估和高效防护提供理论依据。
关键词：封闭式畜禽舍；分布规律；微生物气溶胶；危害
中图分类号：S815 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2017）10-0068-06
随着畜禽生产工业化程度的提高以及饲养密度的增加，现代畜禽养殖生产普遍开始使用能够进行环境控制的全封闭畜禽舍。与传统的半开放半封闭畜禽舍相比，全封闭畜禽舍有利于舍内温度和湿度等环境因子的控制，但与此同时也降低了舍内的通风换气效率，导致畜禽舍内粉尘、微生物、内毒素以及氨气和硫化氢等污染物含量显著提高。畜禽舍内的微生物通过空气气流扩散，与水和粉尘相结合后悬浮于空气中，形成微生物气溶胶[1]。微生物气溶胶中含有粉尘颗粒物、致病性有害微生物及其产生的内毒素。当畜禽舍内微生物气溶胶浓度提高到一定程度时，将会对暴露在该环境中的工人和畜禽健康产生严重危害[2]。为科学评估封闭式畜禽舍内微生物气溶胶对工人和畜禽健康的影响，有必要了解不同封闭式畜禽舍内微生物气溶胶中颗粒物的粒径大小、组成与分布，病原微生物的组成和含量。因此，本文旨在介绍全封闭式畜禽舍（猪舍和鸡舍）内微生物气溶胶的组成特点及其演变规律，从而为畜禽养殖场内的生物安全评估提供依据。
1 封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的定义和组成
封闭式畜禽舍内空气中的主要污染物包括粉尘颗粒、微生物和微生物产生的毒素、以及氨气和硫化氢等有害气体[3]。在现代畜禽养殖场内，舍内空气中的颗粒物通常与细菌、毒素、气体和挥发性有机物等结合后以混合物的形式存在，称之为微生物气溶胶。根据微生物的种类可将微生物气溶胶分为细菌气溶胶、真菌气溶胶和病毒气溶胶等。从畜禽舍内分离到的细菌主要有葡萄球菌、需氧芽孢菌、链球菌和腸杆菌，以及金色葡萄球菌、厌氧芽孢菌、沙门氏菌、致病性大肠杆菌和产气荚膜杆菌等致病菌[4]。畜禽舍内微生物气溶胶颗粒的直径范围大概在 0.5 μm～100 μm，其颗粒大小影响其在动物体内的沉积部位。粒径大于10 μm的粒子主要沉积在鼻腔；粒径在2 μm～5 μm范围的粒子约10%沉积在支气管；粒径在1 μm～2 μm范围的粒子约50%沉积在肺部，且沉积量随粒径变小而增加[5]。气溶胶粒子粒径越小，微生物气溶胶颗粒进入呼吸道的程度就越深。畜禽舍内微生物气溶胶中所含有的细菌来源于畜禽皮肤或消化道、排泄物、垫料、饲料、养殖场周围环境的土壤以及通过空气传播从舍外进入舍内的微生物气溶胶。细胞壁组成和细胞形状是细菌分类的主要依据。细胞壁较厚的革兰氏阳性菌生命力比较顽强，使其能够在生物气溶胶中存活更长时间。与此相反，杆状的革兰阴性菌生命力较弱，因此在生物气溶胶中的存活时间有限[17]。虽然革兰阴性菌在微生物气溶胶中所占比例较小，但包含了大量致病菌和条件性致病菌，是动物群体细菌性疾病的指征。微生物气溶胶中细菌内毒素的主要成分是脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），存在于革兰阴性菌细胞壁的外膜中，只有在细菌死亡发生自溶或黏附在其他细胞时才会释放出来体现其毒性[6]。封闭式畜禽舍内微生物气溶胶中的真菌主要来源于养殖场周边的土壤、灰尘、饲料和垫料，而来源于畜禽自身携带的真菌较少。尽管畜禽舍内微生物气溶胶中高浓度的真菌含量已被证实会影响工人的肺功能，但目前关于畜禽舍内真菌的研究报道依然很少。此外，需要注意寄生虫也是畜禽舍内生物气溶胶中的一种污染物，这一点在家禽舍内微生物气溶胶的研究中体现得更加充分，而家禽尘螨已被证实是导致过敏和哮喘的直接原因。家禽舍内较常见的螨主要包括皮刺螨、禽刺螨、粉尘螨、屋尘螨、鸟疥螨和粗脚粉螨等[7]。
2 封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的分布规律
2.1 封闭式猪舍内微生物气溶胶的分布规律
陈剑波等[8]研究了不同封闭式猪舍内微生物气溶胶的粒度分布规律，结果表明，哺乳猪舍内微生物气溶胶浓度在3.3×103 CFU/m3～ 13.7×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占27.9%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占23.6%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00，最小值出现在11：00和20：00。保育猪舍内微生物气溶胶浓度在4.4×103 CFU/m3～ 8.5×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占37.7%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占16.2%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00，最小值出现在11：00。肥育猪舍内微生物气溶胶浓度在6.9×103 CFU/m3 ～26.6×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占26.9%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占21.1%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00。由此可见，封闭式猪舍内微生物气溶胶浓度关系为肥育猪舍>保育猪舍>哺乳猪舍，且粒子大小以粒径在2.1 μm～ 3.3 μm范围和>7 μm的粒子为主。郑焕强[9]研究指出，封闭式猪舍内微生物气溶胶中需氧菌浓度在3.57×103 CFU/m3～1.49×105 CFU/m3之间，大肠杆菌含量浓度在12 CFU/m3～1 464 CFU/m3 之间。微生物气溶胶粒子空气动力学分析表明，20.32%～51.42%的需氧菌和30.34%～43.21%的大肠杆菌存在于气溶胶粒径>8.5 μm的粒子中，35.16%～55.40%的需氧菌和36.93%和44.64%的大肠杆菌分布在气溶胶粒径在2 μm～6 μm之间的粒子中，仅有11.50%～13.79%的气溶胶颗粒粒径在0.65 μm～2.1 μm之间。李超等[10]对封闭式猪舍中微生物气溶胶含量和微生物构成成分进行监测的结果表明，猪舍微生物气溶胶中需氧菌含量在0.466×104 CFU/m3～2.585×104 CFU/m3 之间；需氧革兰阴性菌含量在0.014×103 CFU/m3 ～0.840×103 CFU/m3之间；厌氧菌含量在0.060×104 CFU/m3～2.025×104 CFU/m3之间；真菌浓度在0.265×103 CFU/m3～1.490×103 CFU/m3之间；内毒素含量在0.114×103 CFU/m3 ～0.533×103 CFU/m3之间。微生物气溶胶中需氧菌主要以肠杆菌属、假单胞菌属和莫拉菌属为主。肠杆菌属以大肠杆菌、成团肠杆菌和克雷伯菌为主；假单胞菌属以嗜麦芽窄食单胞菌、睾酮丛毛单胞菌、少动鞘氨醇单胞菌、施氏假单胞菌为主；莫拉菌属主要是腔隙莫拉菌。空气动力学分析表明，58%的需氧菌分布在粒径>4.7 μm的颗粒中，22%的需氧菌分布在粒径在2.1 μm～4.7 μm的颗粒中，20%的需氧菌分布在粒径在0.6 μm～2.1 μm的颗粒中。与此相似，48%的革兰阴性菌分布在粒径>4.7 μm的颗粒中，39%的革兰阴性菌分布在粒径在2.1 μm～4.7 μm的颗粒中，仅有13%的革兰阴性菌分布在粒径在0.6 μm ～2.1 μm的颗粒中。Thorne等[11]和黄藏宇等[12]研究指出，封闭式猪舍内冬季微生物气溶胶中细菌浓度显著高于夏季时的细菌浓度，原因可能在于夏季的通风强度大于冬季。袁文等[13]研究也表明，封闭式猪舍内微生物气溶胶中需氧菌含量在9.07×104 CFU/m3～28.23×104 CFU/m3之间，且在冬季（25.96×104 CFU/m3）的浓度显著高于夏季（9.38×104 CFU/m3）的浓度，需氧菌主要分布在粒径在2 μm～3 μm的颗粒中。前期利用微生物培养法和变性梯度凝胶电泳结合PCR测序法的研究指出，封闭式猪舍内微生物气溶胶中的革兰氏阳性菌主要包括气球菌属、芽孢杆菌属、微球菌属、链球菌属和葡萄球菌属；革兰阴性菌主要包括莫拉式菌属、肠球菌属和假单胞菌属[14]。 2.2 封闭式鸡舍内微生物气溶胶的分布规律
柴同杰等[15]研究表明，鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌含量在3.12×104 CFU/m3 ～ 9.01×105 CFU/m3之间，而条件性致病菌金黄色葡萄球菌含量在2.0×103 CFU/m3 ～3.3× 104 CFU/m3之间。空气动力学分析表明，38%的需氧菌和58.3%金黄色葡萄球菌气溶胶颗粒粒径>5 μm，22.5%的需氧菌和1.8%的金黄色葡萄球菌气溶胶颗粒粒径在0.65 μm～2.1 μm 之间。张永英等[16]研究表明，全封闭式蛋鸡舍内微生物气溶胶中细菌总数达226 CFU/m3，气溶胶颗粒粒径5 μm以下的颗粒占总量的40.8%。段会勇[17]的研究指出，鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌总数在0.8×105 CFU/m3 ～1.72×105 CFU/m3之间，可吸入需氧菌总数在4.17×104 CFU/m3～9.65×104 CFU/m3之间，可吸入需氧菌和需氧菌总数的含量之比在47.9%～70.2%之间。微生物气溶胶中大肠杆菌含量在15 CFU/m3～81 CFU/m3之间，可吸入大肠杆菌含量在9 CFU/m3～55 CFU/m3之间；肠球菌含量在224 CFU/m3～488 CFU/m3之间，可吸入肠球菌含量在165 CFU/m3～345 CFU/m3之间。空气动力学分析表明，大多数需氧菌、大肠杆菌和肠球菌均分布在粒径<6 μm的微生物气溶胶颗粒中，仅有小部分粒子分布在粒径< 1 μm的颗粒中。钟召兵等[18]研究指出，封闭式鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌浓度在 142 CFU/m3～479 CFU/m3之间（平均287 CFU/m3），葡萄球菌濃度在17 CFU/m3～68 CFU/m3之间（平均34 CFU/m3）。对葡萄球菌菌群组成和含量进行分析后发现，金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌、猪葡萄球菌、头状葡萄球菌、木葡萄球菌、科氏葡萄球菌、肉葡萄球菌分别占24.2%～31.6%、13.2%～19.4%、23.3%～30.1%、9.3%～14.2%、1.7%～9.1%、5.2%～9.7%、2.3%～6.6%、2.3%～4.3%，其中条件性致病菌金黄色葡萄球菌的含量大致在23 CFU/m3～51 CFU/m3之间，且主要来源于鸡粪。空气动力学分析表明，33.9%的需氧菌、42.8%的葡萄球菌和25.4%的金黄色葡萄球菌分布在粒径>8.5 μm的气溶胶颗粒中，该部分颗粒由于粒径较大仅有少部分能进入鼻腔和呼吸道；26.2%需氧菌、22.7%葡萄球菌和36.4%的金黄色葡萄球菌分布在粒径在 3 μm～6 μm之间的气溶胶颗粒中，该部分能直接进入人畜的气管和支气管。此外，鸡舍内微生物气溶胶的浓度和组成受季节变化的影响，微生物气溶胶中需氧菌浓度的变化趋势是夏季（6.8×103 CFU/m3～2.32×103 CFU/m3）>冬季（6.5×104 CFU/m3～2.47×104 CFU/m3）>秋季（5.2×103 CFU/m3～2.35×103 CFU/m3）；微生物气溶胶中葡萄球菌浓度的变化趋势是夏季（3.6×103 CFU/m3～1.57×103 CFU/m3）>秋季（9.4×103 CFU/m3～1.47×103 CFU/m3）>冬季（5.8×103 CFU/m3～1.76×103 CFU/m3）；微生物气溶胶中金黄色葡萄球菌浓度的变化趋势是冬季（8×102 CFU/m3～3.54×102 CFU/m3）>夏季（6×102 CFU/m3～4.34×102 CFU/m3）>秋季（6×102 CFU/m3～4.24×102 CFU/m3）。鸡舍内真菌气溶胶的浓度的季节变化规律与细菌气溶胶的季节变化规律相似，即夏季（1.78× 103 CFU/m3）>秋季（1.43×103 CFU/m3）>冬季（1.31×103 CFU/m3）>春季（1.06×103 CFU/m3）。出现上述现象的主要原因可能在于夏季空气温度和湿度较高，有利于细菌生长，而冬季通风换气效率较低导致温度湿度加大也促进了细菌的生长和繁殖。由此可见，夏季和冬季是防范鸡舍内微生物气溶胶危害的重点季节[19]。随着日龄增加，鸡舍内真菌气溶胶浓度呈现上升的趋势，9日龄、14日龄、30日龄和37日龄时鸡舍内真菌气溶胶的浓度分别为0.11×103 CFU/m3、 0.49×103 CFU/m3、0.46×103 CFU/m3和3.67×103 CFU/m3[20]。对真菌气溶胶进行分离纯化鉴定出鸡舍内真菌气溶胶中优势菌种为黑曲霉、黄曲霉、绳状青霉、链状假丝酵母和芽枝状枝孢菌，共占37.9%。
3 微生物气溶胶对畜禽生长和健康的影响
微生物气溶胶中颗粒物被吸收进入到动物呼吸系统后的代谢过程主要受颗粒物粒径大小的影响，其中粒径大于10 μm的颗粒物主要被阻留在鼻腔，而粒径在5 μm～10 μm的颗粒可通过呼吸系统到达支气管，只有粒径在5 μm以下的颗粒才可进一步到达细支气管和肺泡，而沉积在肺泡内的主要是粒径小于1 μm的颗粒物[5]。对于那些粒径小于0.4 μm的颗粒物，由于能够自由进出肺泡并随呼吸排出体外，在肺泡内的沉积量相对较少。微生物气溶胶中对动物生产和健康影响最大的是那些吸附或滞留在支气管和肺泡的颗粒，这些颗粒主要通过下述途径影响动物生产和健康：（一）随黏液咳出体外或被吞咽后进入消化道；（二）被气管和支气管的纤毛黏液系统以及巨噬细胞清除；（三）被吸收进入血液循环系统；（四）通过淋巴间隙和淋巴结进入血液循环系统；（五）长期滞留在肺泡内引起动物感染甚至传播疾病。微生物气溶胶中颗粒物携带的有毒有害化学物质随颗粒物进行血液循环系统之后会加剧颗粒物对动物呼吸系统和免疫功能的损伤。前期大量研究，封闭式畜禽舍内高浓度的微生物气溶胶会显著增加动物呼吸道疾病的发生概率，并损伤动物生产性能和免疫功能[21-23]。微生物气溶胶的浓度和颗粒物大小与畜禽呼吸道疾病的相关性在前期研究中已经得到证实，但目前关于微生物气溶胶中特定致病性细菌对动物健康影响的研究较少，且缺乏机理研究。 4 缓解有害气体和微生物气溶胶对人畜危害的措施
鉴于封闭式畜禽舍内高浓度的微生物气溶胶对畜禽和工人的危害已经有所报道，因此有必要采取措施缓解微生物气溶胶对人畜的危害，从而为畜禽和工人提供一个健康安全的生存环境和工作环境。缓解微生物气溶胶对人畜危害的途径主要包括以下几个方面：
4.1 加强通风
通风是减少畜禽舍内粉尘、有害气体和有害微生物含量的主要方法[24]。传统的开放式或半开放式畜禽舍以自然通风为主，通风效果容易受到风向、风力、畜禽舍朝向和设计以及周围环境等多种因素的影响，因此可控性较差。现代化的全封闭畜禽舍一般采用负压机械通风系统，通过排气扇等机械设备将畜禽舍内的空气抽出，在封闭式畜禽舍内形成瞬时负压，从而使得舍外空气在舍内外压力差的驱动下通过进气系统进入舍内的通风模式。增加通风效率虽然可以显著降低畜禽舍内生物气溶胶含量，但在气温较低的冬季需要注意调节风速和风量的大小维持舍内温度的稳恒，以免过度通风造成环境温度过低从而影响动物生长性能。
4.2 采用静电吸附和离子吸附装置
通过安装静电吸附和离子吸附装置是降低畜禽舍内生物气溶胶含量的有效措施。通过使用空间电场净化系统可使封闭式畜禽舍内粉尘降低70%～94%、生物气溶胶中需氧菌总数降低50%～93%、有害气体降低40%以上[25]。但现有的空气净化装置能耗较高，尚不可能在畜禽养殖企业中推广使用，因此急需研发能耗较低的生物净化装置用于过滤封闭式畜禽舍内生物气溶胶中的粉尘和有害微生物。
5 展望
畜禽生产过程中的高密度集约化养殖使得封闭式畜禽舍内的微生物气溶胶浓度已显著高于安全水平，在畜禽舍内工作的工人和生存的动物会暴露在微生物气溶胶中所含有的大量细菌和真菌之下，已构成一个潜在的疾病风险。但截至目前，对畜禽舍内微生物区系的组成及其对畜禽健康影响的研究仍然十分有限，原因主要在于以下三点：（一）现代采样仪器设备成本相对较高，使用过程中故障率较高且维修过程烦琐，很难在大部分科研院所中推广使用；（二）普遍还在使用存在缺陷的旧方法来研究和评估微生物气溶胶的含量和质量，而现代分子生物学的分析技术和方法在封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的研究中还未广泛使用；（三）仅少数科研院所和机构感兴趣上述研究。考虑到封闭式畜禽舍内微生物气溶胶对人畜的危害及其潜在的疾病风险，急需建立一套标准的研究方法用于评估封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的生物安全性，为畜禽健康养殖建立生物安全预警系统提供参考数据。制定上述标准时应考虑以下几方面内容：（一）鉴于不同方法测得微生物气溶胶中细菌含量和组成差异较大，因此首先应当在全国范围内建立微生物气溶胶质量和含量测定的标准化方法；（二）根据微生物气溶胶颗粒粒径大小，明确不同颗粒危害动物健康的安全阈值以及不同粒径颗粒危害动物健康的互作效应；（三）筛选出微生物气溶胶中的致病性细菌，明确其危害人畜健康的致病剂量；（四）利用现代分子生物学的技术手段，开展微生物气溶胶影响动物健康的机理研究。只有在标准化微生物气溶胶质量和浓度评定方法以及弄清微生物气溶胶影响畜禽健康机理的基础之上，才能有效监控封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的变化从而建立畜禽舍内空气质量预警系统，最终达到促进畜禽健康高效生产的目的。□□
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随着畜禽生产工业化程度的提高以及饲养密度的增加，现代畜禽养殖生产普遍开始使用能够进行环境控制的全封闭畜禽舍。与传统的半开放半封闭畜禽舍相比，全封闭畜禽舍有利于舍内温度和湿度等环境因子的控制，但与此同时也降低了舍内的通风换气效率，导致畜禽舍内粉尘、微生物、内毒素以及氨气和硫化氢等污染物含量显著提高。畜禽舍内的微生物通过空气气流扩散，与水和粉尘相结合后悬浮于空气中，形成微生物气溶胶[1]。微生物气溶胶中含有粉尘颗粒物、致病性有害微生物及其产生的内毒素。当畜禽舍内微生物气溶胶浓度提高到一定程度时，将会对暴露在该环境中的工人和畜禽健康产生严重危害[2]。为科学评估封闭式畜禽舍内微生物气溶胶对工人和畜禽健康的影响，有必要了解不同封闭式畜禽舍内微生物气溶胶中颗粒物的粒径大小、组成与分布，病原微生物的组成和含量。因此，本文旨在介绍全封闭式畜禽舍（猪舍和鸡舍）内微生物气溶胶的组成特点及其演变规律，从而为畜禽养殖场内的生物安全评估提供依据。
1 封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的定义和组成
封闭式畜禽舍内空气中的主要污染物包括粉尘颗粒、微生物和微生物产生的毒素、以及氨气和硫化氢等有害气体[3]。在现代畜禽养殖场内，舍内空气中的颗粒物通常与细菌、毒素、气体和挥发性有机物等结合后以混合物的形式存在，称之为微生物气溶胶。根据微生物的种类可将微生物气溶胶分为细菌气溶胶、真菌气溶胶和病毒气溶胶等。从畜禽舍内分离到的细菌主要有葡萄球菌、需氧芽孢菌、链球菌和腸杆菌，以及金色葡萄球菌、厌氧芽孢菌、沙门氏菌、致病性大肠杆菌和产气荚膜杆菌等致病菌[4]。畜禽舍内微生物气溶胶颗粒的直径范围大概在 0.5 μm～100 μm，其颗粒大小影响其在动物体内的沉积部位。粒径大于10 μm的粒子主要沉积在鼻腔；粒径在2 μm～5 μm范围的粒子约10%沉积在支气管；粒径在1 μm～2 μm范围的粒子约50%沉积在肺部，且沉积量随粒径变小而增加[5]。气溶胶粒子粒径越小，微生物气溶胶颗粒进入呼吸道的程度就越深。畜禽舍内微生物气溶胶中所含有的细菌来源于畜禽皮肤或消化道、排泄物、垫料、饲料、养殖场周围环境的土壤以及通过空气传播从舍外进入舍内的微生物气溶胶。细胞壁组成和细胞形状是细菌分类的主要依据。细胞壁较厚的革兰氏阳性菌生命力比较顽强，使其能够在生物气溶胶中存活更长时间。与此相反，杆状的革兰阴性菌生命力较弱，因此在生物气溶胶中的存活时间有限[17]。虽然革兰阴性菌在微生物气溶胶中所占比例较小，但包含了大量致病菌和条件性致病菌，是动物群体细菌性疾病的指征。微生物气溶胶中细菌内毒素的主要成分是脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），存在于革兰阴性菌细胞壁的外膜中，只有在细菌死亡发生自溶或黏附在其他细胞时才会释放出来体现其毒性[6]。封闭式畜禽舍内微生物气溶胶中的真菌主要来源于养殖场周边的土壤、灰尘、饲料和垫料，而来源于畜禽自身携带的真菌较少。尽管畜禽舍内微生物气溶胶中高浓度的真菌含量已被证实会影响工人的肺功能，但目前关于畜禽舍内真菌的研究报道依然很少。此外，需要注意寄生虫也是畜禽舍内生物气溶胶中的一种污染物，这一点在家禽舍内微生物气溶胶的研究中体现得更加充分，而家禽尘螨已被证实是导致过敏和哮喘的直接原因。家禽舍内较常见的螨主要包括皮刺螨、禽刺螨、粉尘螨、屋尘螨、鸟疥螨和粗脚粉螨等[7]。
2 封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的分布规律
2.1 封闭式猪舍内微生物气溶胶的分布规律
陈剑波等[8]研究了不同封闭式猪舍内微生物气溶胶的粒度分布规律，结果表明，哺乳猪舍内微生物气溶胶浓度在3.3×103 CFU/m3～ 13.7×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占27.9%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占23.6%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00，最小值出现在11：00和20：00。保育猪舍内微生物气溶胶浓度在4.4×103 CFU/m3～ 8.5×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占37.7%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占16.2%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00，最小值出现在11：00。肥育猪舍内微生物气溶胶浓度在6.9×103 CFU/m3 ～26.6×103 CFU/m3之间，其中粒径>7 μm的粒子占26.9%，粒径在2.1 μm～3.3 μm的粒子占21.1%，微生物气溶胶浓度的最大值出现在15：00。由此可见，封闭式猪舍内微生物气溶胶浓度关系为肥育猪舍>保育猪舍>哺乳猪舍，且粒子大小以粒径在2.1 μm～ 3.3 μm范围和>7 μm的粒子为主。郑焕强[9]研究指出，封闭式猪舍内微生物气溶胶中需氧菌浓度在3.57×103 CFU/m3～1.49×105 CFU/m3之间，大肠杆菌含量浓度在12 CFU/m3～1 464 CFU/m3 之间。微生物气溶胶粒子空气动力学分析表明，20.32%～51.42%的需氧菌和30.34%～43.21%的大肠杆菌存在于气溶胶粒径>8.5 μm的粒子中，35.16%～55.40%的需氧菌和36.93%和44.64%的大肠杆菌分布在气溶胶粒径在2 μm～6 μm之间的粒子中，仅有11.50%～13.79%的气溶胶颗粒粒径在0.65 μm～2.1 μm之间。李超等[10]对封闭式猪舍中微生物气溶胶含量和微生物构成成分进行监测的结果表明，猪舍微生物气溶胶中需氧菌含量在0.466×104 CFU/m3～2.585×104 CFU/m3 之间；需氧革兰阴性菌含量在0.014×103 CFU/m3 ～0.840×103 CFU/m3之间；厌氧菌含量在0.060×104 CFU/m3～2.025×104 CFU/m3之间；真菌浓度在0.265×103 CFU/m3～1.490×103 CFU/m3之间；内毒素含量在0.114×103 CFU/m3 ～0.533×103 CFU/m3之间。微生物气溶胶中需氧菌主要以肠杆菌属、假单胞菌属和莫拉菌属为主。肠杆菌属以大肠杆菌、成团肠杆菌和克雷伯菌为主；假单胞菌属以嗜麦芽窄食单胞菌、睾酮丛毛单胞菌、少动鞘氨醇单胞菌、施氏假单胞菌为主；莫拉菌属主要是腔隙莫拉菌。空气动力学分析表明，58%的需氧菌分布在粒径>4.7 μm的颗粒中，22%的需氧菌分布在粒径在2.1 μm～4.7 μm的颗粒中，20%的需氧菌分布在粒径在0.6 μm～2.1 μm的颗粒中。与此相似，48%的革兰阴性菌分布在粒径>4.7 μm的颗粒中，39%的革兰阴性菌分布在粒径在2.1 μm～4.7 μm的颗粒中，仅有13%的革兰阴性菌分布在粒径在0.6 μm ～2.1 μm的颗粒中。Thorne等[11]和黄藏宇等[12]研究指出，封闭式猪舍内冬季微生物气溶胶中细菌浓度显著高于夏季时的细菌浓度，原因可能在于夏季的通风强度大于冬季。袁文等[13]研究也表明，封闭式猪舍内微生物气溶胶中需氧菌含量在9.07×104 CFU/m3～28.23×104 CFU/m3之间，且在冬季（25.96×104 CFU/m3）的浓度显著高于夏季（9.38×104 CFU/m3）的浓度，需氧菌主要分布在粒径在2 μm～3 μm的颗粒中。前期利用微生物培养法和变性梯度凝胶电泳结合PCR测序法的研究指出，封闭式猪舍内微生物气溶胶中的革兰氏阳性菌主要包括气球菌属、芽孢杆菌属、微球菌属、链球菌属和葡萄球菌属；革兰阴性菌主要包括莫拉式菌属、肠球菌属和假单胞菌属[14]。 2.2 封闭式鸡舍内微生物气溶胶的分布规律
柴同杰等[15]研究表明，鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌含量在3.12×104 CFU/m3 ～ 9.01×105 CFU/m3之间，而条件性致病菌金黄色葡萄球菌含量在2.0×103 CFU/m3 ～3.3× 104 CFU/m3之间。空气动力学分析表明，38%的需氧菌和58.3%金黄色葡萄球菌气溶胶颗粒粒径>5 μm，22.5%的需氧菌和1.8%的金黄色葡萄球菌气溶胶颗粒粒径在0.65 μm～2.1 μm 之间。张永英等[16]研究表明，全封闭式蛋鸡舍内微生物气溶胶中细菌总数达226 CFU/m3，气溶胶颗粒粒径5 μm以下的颗粒占总量的40.8%。段会勇[17]的研究指出，鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌总数在0.8×105 CFU/m3 ～1.72×105 CFU/m3之间，可吸入需氧菌总数在4.17×104 CFU/m3～9.65×104 CFU/m3之间，可吸入需氧菌和需氧菌总数的含量之比在47.9%～70.2%之间。微生物气溶胶中大肠杆菌含量在15 CFU/m3～81 CFU/m3之间，可吸入大肠杆菌含量在9 CFU/m3～55 CFU/m3之间；肠球菌含量在224 CFU/m3～488 CFU/m3之间，可吸入肠球菌含量在165 CFU/m3～345 CFU/m3之间。空气动力学分析表明，大多数需氧菌、大肠杆菌和肠球菌均分布在粒径<6 μm的微生物气溶胶颗粒中，仅有小部分粒子分布在粒径< 1 μm的颗粒中。钟召兵等[18]研究指出，封闭式鸡舍内微生物气溶胶中需氧菌浓度在 142 CFU/m3～479 CFU/m3之间（平均287 CFU/m3），葡萄球菌濃度在17 CFU/m3～68 CFU/m3之间（平均34 CFU/m3）。对葡萄球菌菌群组成和含量进行分析后发现，金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌、猪葡萄球菌、头状葡萄球菌、木葡萄球菌、科氏葡萄球菌、肉葡萄球菌分别占24.2%～31.6%、13.2%～19.4%、23.3%～30.1%、9.3%～14.2%、1.7%～9.1%、5.2%～9.7%、2.3%～6.6%、2.3%～4.3%，其中条件性致病菌金黄色葡萄球菌的含量大致在23 CFU/m3～51 CFU/m3之间，且主要来源于鸡粪。空气动力学分析表明，33.9%的需氧菌、42.8%的葡萄球菌和25.4%的金黄色葡萄球菌分布在粒径>8.5 μm的气溶胶颗粒中，该部分颗粒由于粒径较大仅有少部分能进入鼻腔和呼吸道；26.2%需氧菌、22.7%葡萄球菌和36.4%的金黄色葡萄球菌分布在粒径在 3 μm～6 μm之间的气溶胶颗粒中，该部分能直接进入人畜的气管和支气管。此外，鸡舍内微生物气溶胶的浓度和组成受季节变化的影响，微生物气溶胶中需氧菌浓度的变化趋势是夏季（6.8×103 CFU/m3～2.32×103 CFU/m3）>冬季（6.5×104 CFU/m3～2.47×104 CFU/m3）>秋季（5.2×103 CFU/m3～2.35×103 CFU/m3）；微生物气溶胶中葡萄球菌浓度的变化趋势是夏季（3.6×103 CFU/m3～1.57×103 CFU/m3）>秋季（9.4×103 CFU/m3～1.47×103 CFU/m3）>冬季（5.8×103 CFU/m3～1.76×103 CFU/m3）；微生物气溶胶中金黄色葡萄球菌浓度的变化趋势是冬季（8×102 CFU/m3～3.54×102 CFU/m3）>夏季（6×102 CFU/m3～4.34×102 CFU/m3）>秋季（6×102 CFU/m3～4.24×102 CFU/m3）。鸡舍内真菌气溶胶的浓度的季节变化规律与细菌气溶胶的季节变化规律相似，即夏季（1.78× 103 CFU/m3）>秋季（1.43×103 CFU/m3）>冬季（1.31×103 CFU/m3）>春季（1.06×103 CFU/m3）。出现上述现象的主要原因可能在于夏季空气温度和湿度较高，有利于细菌生长，而冬季通风换气效率较低导致温度湿度加大也促进了细菌的生长和繁殖。由此可见，夏季和冬季是防范鸡舍内微生物气溶胶危害的重点季节[19]。随着日龄增加，鸡舍内真菌气溶胶浓度呈现上升的趋势，9日龄、14日龄、30日龄和37日龄时鸡舍内真菌气溶胶的浓度分别为0.11×103 CFU/m3、 0.49×103 CFU/m3、0.46×103 CFU/m3和3.67×103 CFU/m3[20]。对真菌气溶胶进行分离纯化鉴定出鸡舍内真菌气溶胶中优势菌种为黑曲霉、黄曲霉、绳状青霉、链状假丝酵母和芽枝状枝孢菌，共占37.9%。
3 微生物气溶胶对畜禽生长和健康的影响
微生物气溶胶中颗粒物被吸收进入到动物呼吸系统后的代谢过程主要受颗粒物粒径大小的影响，其中粒径大于10 μm的颗粒物主要被阻留在鼻腔，而粒径在5 μm～10 μm的颗粒可通过呼吸系统到达支气管，只有粒径在5 μm以下的颗粒才可进一步到达细支气管和肺泡，而沉积在肺泡内的主要是粒径小于1 μm的颗粒物[5]。对于那些粒径小于0.4 μm的颗粒物，由于能够自由进出肺泡并随呼吸排出体外，在肺泡内的沉积量相对较少。微生物气溶胶中对动物生产和健康影响最大的是那些吸附或滞留在支气管和肺泡的颗粒，这些颗粒主要通过下述途径影响动物生产和健康：（一）随黏液咳出体外或被吞咽后进入消化道；（二）被气管和支气管的纤毛黏液系统以及巨噬细胞清除；（三）被吸收进入血液循环系统；（四）通过淋巴间隙和淋巴结进入血液循环系统；（五）长期滞留在肺泡内引起动物感染甚至传播疾病。微生物气溶胶中颗粒物携带的有毒有害化学物质随颗粒物进行血液循环系统之后会加剧颗粒物对动物呼吸系统和免疫功能的损伤。前期大量研究，封闭式畜禽舍内高浓度的微生物气溶胶会显著增加动物呼吸道疾病的发生概率，并损伤动物生产性能和免疫功能[21-23]。微生物气溶胶的浓度和颗粒物大小与畜禽呼吸道疾病的相关性在前期研究中已经得到证实，但目前关于微生物气溶胶中特定致病性细菌对动物健康影响的研究较少，且缺乏机理研究。 4 缓解有害气体和微生物气溶胶对人畜危害的措施
鉴于封闭式畜禽舍内高浓度的微生物气溶胶对畜禽和工人的危害已经有所报道，因此有必要采取措施缓解微生物气溶胶对人畜的危害，从而为畜禽和工人提供一个健康安全的生存环境和工作环境。缓解微生物气溶胶对人畜危害的途径主要包括以下几个方面：
4.1 加强通风
通风是减少畜禽舍内粉尘、有害气体和有害微生物含量的主要方法[24]。传统的开放式或半开放式畜禽舍以自然通风为主，通风效果容易受到风向、风力、畜禽舍朝向和设计以及周围环境等多种因素的影响，因此可控性较差。现代化的全封闭畜禽舍一般采用负压机械通风系统，通过排气扇等机械设备将畜禽舍内的空气抽出，在封闭式畜禽舍内形成瞬时负压，从而使得舍外空气在舍内外压力差的驱动下通过进气系统进入舍内的通风模式。增加通风效率虽然可以显著降低畜禽舍内生物气溶胶含量，但在气温较低的冬季需要注意调节风速和风量的大小维持舍内温度的稳恒，以免过度通风造成环境温度过低从而影响动物生长性能。
4.2 采用静电吸附和离子吸附装置
通过安装静电吸附和离子吸附装置是降低畜禽舍内生物气溶胶含量的有效措施。通过使用空间电场净化系统可使封闭式畜禽舍内粉尘降低70%～94%、生物气溶胶中需氧菌总数降低50%～93%、有害气体降低40%以上[25]。但现有的空气净化装置能耗较高，尚不可能在畜禽养殖企业中推广使用，因此急需研发能耗较低的生物净化装置用于过滤封闭式畜禽舍内生物气溶胶中的粉尘和有害微生物。
5 展望
畜禽生产过程中的高密度集约化养殖使得封闭式畜禽舍内的微生物气溶胶浓度已显著高于安全水平，在畜禽舍内工作的工人和生存的动物会暴露在微生物气溶胶中所含有的大量细菌和真菌之下，已构成一个潜在的疾病风险。但截至目前，对畜禽舍内微生物区系的组成及其对畜禽健康影响的研究仍然十分有限，原因主要在于以下三点：（一）现代采样仪器设备成本相对较高，使用过程中故障率较高且维修过程烦琐，很难在大部分科研院所中推广使用；（二）普遍还在使用存在缺陷的旧方法来研究和评估微生物气溶胶的含量和质量，而现代分子生物学的分析技术和方法在封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的研究中还未广泛使用；（三）仅少数科研院所和机构感兴趣上述研究。考虑到封闭式畜禽舍内微生物气溶胶对人畜的危害及其潜在的疾病风险，急需建立一套标准的研究方法用于评估封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的生物安全性，为畜禽健康养殖建立生物安全预警系统提供参考数据。制定上述标准时应考虑以下几方面内容：（一）鉴于不同方法测得微生物气溶胶中细菌含量和组成差异较大，因此首先应当在全国范围内建立微生物气溶胶质量和含量测定的标准化方法；（二）根据微生物气溶胶颗粒粒径大小，明确不同颗粒危害动物健康的安全阈值以及不同粒径颗粒危害动物健康的互作效应；（三）筛选出微生物气溶胶中的致病性细菌，明确其危害人畜健康的致病剂量；（四）利用现代分子生物学的技术手段，开展微生物气溶胶影响动物健康的机理研究。只有在标准化微生物气溶胶质量和浓度评定方法以及弄清微生物气溶胶影响畜禽健康机理的基础之上，才能有效监控封闭式畜禽舍内微生物气溶胶的变化从而建立畜禽舍内空气质量预警系统，最终达到促进畜禽健康高效生产的目的。□□
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