规模化养殖场空气污染特征与呼吸暴露研究

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我国是畜禽养殖大国,养殖的集约化和规模化程度不断提高。大量动物聚集在养殖场的局部空间内,动物体的新陈代谢及大量粪便的产生、堆存等过程,会对养殖场空气造成恶臭污染和抗性基因、条件致病菌等的污染,而养殖场工人则一直处于呼吸暴露的影响之中。研究养殖场空气的污染特征与工人的呼吸暴露情况,对污染治理和风险防范有重要意义,也可以为工人的劳动保护提供依据。因此,对规模化猪场和鸡场内的恶臭物质浓度进行了检测,同时检测了猪场不同区域空气中抗生素抗性基因和条件致病菌基因的种类和浓度,分析工人在不同环境中的污染物暴露情况。论文主要的研究结果如下:  (1)猪场内主要的恶臭污染地点为猪舍和粪便储存池。猪舍内的恶臭物质浓度主要受季节、猪的日龄等的影响,粪便储存池恶臭物质的释放则主要受季节影响。秋冬季节猪舍内恶臭污染程度高于春夏两季,主要恶臭物质为NH3、异戊酸、戊酸、丁酸、甲硫醚、二甲基二硫醚等,浓度分别为1.71~7.45mg·m-3,6~50μg·m-3,3~20μg·m-3,10~11.1μg·m-3,2.18~5.98μg·m-3,0.28~1.04μg·m-3。秋冬季节猪场内臭气浓度为1318~3090,生活区、育肥猪舍内臭气浓度分别是夏季时的32.1倍和7.6倍。  (2)冬季鸡场的恶臭污染主要集中在鸡舍,其他区域的污染程度较轻。鸡场臭气浓度在4.3~81.8之间,鸡舍内臭气浓度是生活区的约17倍。鸡舍内的恶臭物质主要为NH3、二甲基硫醚、二甲基二硫醚、二硫化碳、乙醇等,浓度分别为1.04~2.10mg·m-3,18.26μg·m-3,0.67~1.46μg·m-3,0.21~2.19μg·m-3,1076.29~1667.42μg·m-3,其中二甲基硫醚的恶臭贡献值最高。  (3)秋冬季节养殖场工人在圈舍内具有较高的恶臭物质暴露浓度,工人在鸡舍内NH3的日潜在暴露剂量可达9.15~18.75mg,在猪舍内可达12.77~61.40mg,远高于城市普通居民的暴露水平。秋冬季节鸡场工人在圈舍内的恶臭物质暴露程度要低于猪场工人。秋冬季节猪场中二甲基硫醚、二硫化碳、二甲基二硫醚的日潜在暴露剂量约是鸡场工人的2~3倍。猪场工人的在不同环境中ARGs的日潜在暴露剂量为103~107copies,暴露量也高于普通居民在医院等公共场所的暴露量。  (4)猪场空气、粪便、饮水添加菌剂中含有多种浓度较高的抗性基因和条件致病菌基因。空气样品中目的基因的浓度为104~107copies·m-3,具有较高的生态风险。生活区空气中的抗性基因和条件致病菌可能来自于猪舍。采样48h条件下,多数猪舍内的目的基因浓度高于猪舍外或较为接近。猪粪便是猪场空气中重要的抗生素抗性基因来源,ermB、ermF和tetW的浓度均超过109copies·g-1;饮水添加剂则含有较高浓度的大肠杆菌、葡萄球菌等条件致病菌。使用TSP中流量采样器时,在猪场内采样24h即可满足普通PCR检测要求;在生活区,采样48h的采样效率高于采样24h的效率,而在猪舍外和猪舍内采样24h的效率高于采样48h的效率。
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