光触媒空气净化器对猪舍空气质量和猪生产性能的影响＊

宁芳芳，施正香，荆凯凯，武晓红，赵芙蓉＊

（1.河南科技大学动物科技学院，河南洛阳471003；2.中国农业大学农业部设施农业工程重点实验室，北京100083）

猪舍空气中的污染物主要有有害气体、微粒和微生物。猪舍空气质量直接影响猪的健康，进而影响猪的生产性能［1］。20世纪70年代光触媒技术的兴起，在空气净化方向开启了一个新的领域，随后在医学、建筑、垃圾和污水治理等方面已有广泛的应用。张亚莉等［2］把光触媒应用于医学进行了研究，得出其具有杀菌的作用。袁其刚［3］发现光触媒技术具有降低轨道交通车辆车厢微粒浓度和细菌数量的作用。李云辉等［4］把光触媒应用于污水治理也有显著效果。光触媒空气净化器，其原理是根据触媒Ti02在紫外线的照射后，发生强烈的氧化还原反应，激活材料表面吸附氧和水，形成强氧化性的氢氧自由基和超氧阴离子自由基，把空气中游离的有害物质如有害气体、有机物、细菌及病毒分解成无害的二氧化碳和水［5－7］。本研究旨在探讨采用光触媒空气净化器对猪舍空气质量及猪生产性能的影响，为其在生产中的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

在一幢猪舍中，试验选择的36头60日龄育肥猪，平均分成三组，随机分在三个规格相同的圈栏中，每个圈栏除了通风的窗户外完全封闭，彼此不影响。每组设3个重复，每重复4头猪。1组作对照组，不使用空气净化器，第2、3组分别在8∶00～20∶00以及20∶00～8∶00使用空气净化器。试验组的光触媒空气净化器都安置在猪舍上方正中间处。试验期28d。

1.2 饲养管理

试验在洛阳市新安县康泰牧业有限公司进行，饲养密度为2.5m2／头，试验所用的每个圈栏规格为4.50m×6.60m。采用玉米－豆粕型基础日粮，其代谢能为13.73MJ／kg、粗蛋白为18.83%。

1.3 指标测定与方法

1.3.1 猪舍空气中NH3和微粒浓度 NH3和微粒浓度的测定分两阶段进行，第一阶段试验连续测量一周，在每天的8∶00、14∶00、20∶00进行采样。第二阶段连续测定3d，在24h内每隔2h采样一次。每个重复选定具有代表性的3个采样点。

1.3.2 猪舍空气中微生物数量 微生物的测定分别在试验开始时和试验结束时进行，用平板自然沉降法，测量猪舍空气中细菌总数。选择采样的五点分别位于每个组的四角和中央，都距离地面1.5m。根据苏联学者奥梅梁斯基的细菌计算公式如下：

式中：P为每m3空气中大肠杆菌菌落数（× 104／m3），N为平皿上的菌落数（个），A为平皿面积（cm2），T为平皿暴露时间（min）。

1.3.3 生长性能的测定 分别在试验开始和结束时对试验猪进行称重，并记录试验过程中各组的采食量。试验结束后计算日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和料重比。

1.4 数据分析

所有试验数据应用SPSS 17.0统计软件进行单因素方差分析（one－way ANOVA），采用Duncan多重比较的方法，数据以平均值±标准误表示，P＜ 0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 光触媒空气净化器对猪舍中NH3浓度的影响

光触媒空气净化器对猪舍中NH3浓度的影响见表1和图1。由表1可知，在第一阶段无论是8∶00、14∶00、20∶00的平均NH3浓度，还是测定期间总的平均浓度，第2组和第3组均显著低于第1组（P＜0.05），且第2组NH3浓度在14∶00以及20∶00显著低于第3组（P＜0.05）。由图1可知，在第二阶段测定中，第2组和第3组平均NH3浓度始终低于第1组，且第2组平均NH3浓度始终低于第3组。

表1 猪舍空气中的NH3浓度Table 1 NH3concentration in the air of the piggery mg／m3

图1 24h内的NH3浓度的变化Fig.1 NH3concentration changes within 24h

2.2 光触媒空气净化器对猪舍中微粒浓度的影响

光触媒空气净化器对猪舍中微粒浓度的影响见表2和图2。由表2可知，第一阶段无论是8∶00、14∶00、20∶00的平均微粒浓度，还是测定期间总的平均浓度，第2组和第3组均显著低于第1组（P＜0.05），且第2组微粒浓度显著低于第3组（P＜0.05）。由图2可知，在第二阶段测定中，第2组和第3组微粒浓度始终低于第1组，且第2组微粒浓度始终比3组呈现降低的趋势。

2.3 光触媒空气净化器对猪舍中微生物的影响

光触媒空气净化器对猪舍中微生物数量的影响见表3。由表3可知，试验前，2组、3组与1组的猪舍空气中微生物的数量没有显著差异（P＞0.05）。试验后，猪舍空气中微生物的数量2组显著低于1组（P＜0.05），而其它各组间显著不差异（P＞0.05）。

表2 猪舍微粒浓度Table 2 Particle concentration in piggery mg／m3

图2 24h内的微粒浓度变化Fig.2 Variation of the particle concentration within 24h

2.4 光触媒空气净化器对猪的生产性能的影响

光触媒空气净化器对猪生产性能的影响见表4。从表4中可知，采食量各组间无显著差异（P＞ 0.05）；与1组的ADG相比，第2组和第3组显著的提高（P＜0.05）。第2组和第3组的F／G显著低于第1组（P＜0.05），且第2组的F／G显著低于第3组（P＜0.05）。

表3 猪舍空气中微生物数量Table 3 Quantity of microorganisms in the air of Piggery ×104／m3

3 讨 论

3.1 光触媒空气净化器对猪舍空气质量的影响

使用光触媒空气净化器的猪舍NH3浓度降低，说明光触媒空气净化器发挥了作用，这可能与光触媒材料对NH3有极强的分解能力有关［8］。并且结果显示使用光触媒空气净化器可降低猪舍中的微粒浓度，这与Costa等报道的结果相一致［9］。试验结果还显示，白天使用光触媒空气净化器比晚上效果更好，这可能是因为光触媒空气净化器安装的位置较固定，在白天，随着饲养人群和猪只的不断移动，促进了空气的流动，使光触媒空气净化器的作用得到了更好的发挥。

光触媒超强的氧化能力可以破坏处在空气中的细菌细胞膜，促使细菌质流失甚至死亡，而且能凝固病毒的蛋白质、使病毒的活性受到抑制［10］。使用光触媒空气净化器的2组和3组使微生物的减少率分别达到55%和30.8%，说明光触媒空气净化器能够有效的减少微生物的数量。

3.2 光触媒空气净化器对猪的生产性能的影响

猪在低浓度氨长期毒害下，动物免疫机能下降，抗病力减弱，在高浓度下，猪的生长性能和饲料利用率明显下降［11］。黏附在微粒上的细菌通过接触猪的体表或进入呼吸道中引发猪的某些疾病，而降低猪的生产性能［12］。本研究中，密闭猪舍运行光触媒空气净化器后，舍内空气中NH3、微粒和细菌等有害物质含量大幅降低，为猪的健康生长创造了良好的环境，使猪的生产性能显著提高，这与田树坤等描述的相同［13］。不论在白天还是晚上使用光触媒空气净化器均能提高猪的生产性能，但白天使用比晚上效果更好，可能是因为白天使用光触媒空气净化器比晚上使用降低NH3、微粒的浓度和细菌数量的效果更好的缘故。

4 结 论

光触媒空气净化器不仅能够降低空气中NH3、微粒浓度和微生物数量，改善猪舍空气质量，而且可提高猪只生产性能。同时，光触媒空气净化器在白天使用比晚上效果好。

［1］ 李清勇.猪舍空气质量对猪生产性能的影响及控制措施［J］.养殖技术顾问，2012（1）：16－17.

［2］ 张亚莉，汪能平，孙树梅，等.光触媒涂布医院使用中床垫、床褥杀菌效果的研究［J］.南方医科大学学报，2008，28（4）：611－613.

［3］ 袁其刚.光触媒技术在轨道交通车辆车厢内空气治理中的应用［J］.城市轨道交通研究，2014，17（1）：107－110.

［4］ 李云辉，刘晓秋，任 敏，等.磁分离光触媒的制备及其在污水处理中的应用［J］.材料科学与工艺，2006，14（3）：326－329.

［5］ 闰其年，刘志强，杨景发，等.一种光触媒高效空气净化器的试验研究［J］.河北大学学报，2011，31（1）：4－32.

［6］ 单兴刚，张国栋.TiO2光催化空气净化研究［J］.化学工程与装备，2010（3）：19－22.

［7］ Amy L Linsebigler，Guangquan Lu，John T.Yates Jr.Photocatalysis on TiO2Surfaces：Principles，Mechanisms，and Selected Results［J］.American Chemical Society，1995，95（3）：735－758.

［8］ 卓清松，陈大民，张 合.纳米光触媒降解低浓度氨气效能检测方法开发［J］.过程工程学报，2006，6（2）：253－257.

［9］ Annamaria Costa，Gina Luca Chiarello，Elena Selli，et al.Effects of TiO2based photocatalytic paint on concentrations and emissions of pollutants and on animal performance in a swine weaning unit［J］.Journal of Environmental Management，2012，96（1）：86－90.

［10］ 王宇晖，徐高田.光触媒技术的发展与应用［J］.化学工程师，2004，18（12）：38－41.

［11］ 雷明刚.控制和改善猪舍环境提高猪只生产性能［J］.中国猪业，2013（8）：11－13.

［12］ 刘鹤翔.家畜环境卫生［M］.重庆：重庆大学出版社，2007.

［13］ 田树坤，刘兴录，丁国志.环境因素对猪生产性能的影响［J］.辽宁农业职业技术学院学报，2010，12（2）：18－19.