畜禽养殖场颗粒物污染特征及其危害呼吸道健康的研究进展

随着畜禽养殖集约化程度的提高,高密度饲养引起畜禽养殖场空气质量问题日益突出,特别是养殖舍内环境颗粒物(particulate matter:PM)污染引起的家畜呼吸道健康问题不容忽视。畜禽养殖生产过程中可产生大量PM,已成为大气细颗粒物PM2.5(空气动力学直径小于等于2.5μm)和PM10(空气动力学直径小于等于10μm)的重要来源,影响大气环境空气质量。畜禽养殖场的PM主要来源于饲料、粪便、羽毛、皮屑等,其成分主要是有机物,含有C、H、O、N、S、Ca、Na、Mg、Al和K等多种元素;PM表面还附着细菌、真菌、病毒等多种微生物以及内毒素、氨气、硫化氢等有害物质。畜禽养殖舍PM的产生和释放受到家畜的种类、日龄、活动以及季节等多种因素的影响,鸡舍内PM的浓度高于猪舍,冬季舍内PM的浓度高于夏季。但是,目前缺少标准化设备和标准方法来测量不同类型的畜禽舍PM的浓度和排放水平。畜禽养殖舍PM的成分复杂,具有很强的生物学效应,严重危害家畜的健康和生产。畜禽舍内高浓度PM主要通过以下3种形式影响呼吸道健康,一是PM直接刺激呼吸道,降低机体对呼吸系统疾病的免疫抵制;其次是PM表面附着的多种化合物的刺激;第三种是PM表面的病原性和非病原性微生物的刺激。目前关于PM对呼吸道健康危害机制的研究主要集中在PM对呼吸道的致炎作用,研究发现:PM通过刺激肺泡巨噬细胞产生前炎症因子,继而诱发其它细胞释放炎症因子,引起肺发生炎症反应;另外,PM2.5通过引起肺组织细胞发生氧化应激,激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)活性,上调核转录因子κB(NFκB)和转录激活因子AP-1的表达而诱发肺的炎症;PM2.5也可通过激活模式识别受体Toll样受体TLR2和TLR4的表达,激活NFκB信号通路而导致炎症的发生。也有研究发现,PM2.5在诱导呼吸道炎症的同时,还会激活细胞自噬和核因子相关因子-2(nuclear factor E2-related factor 2,Nrf2)相关信号通路,这为缓解和治疗PM引起细胞损伤提供了靶点。尽管PM危害呼吸道健康的机制研究较多,但是PM成分复杂,并处在不断变化中,因此PM诱导呼吸道损伤的机制也十分复杂,仍需进一步系统深入研究。畜禽养殖生产过程中释放的大量PM严重影响环境空气质量和家畜健康,而PM对环境和家畜健康的危害程度与其组成和浓度密切相关。因此,正确认识畜禽舍PM的形态、大小、组成、浓度水平及其形成排放影响因素,对确定畜禽舍PM的来源和PM的毒性危害具有重要意义。文章就畜禽生产过程中产生的PM的来源、化学组成、浓度、排放、影响因素,以及PM对呼吸道功能的影响及作用机制作一综述,为正确评估PM对畜禽健康生产的影响提供参考依据。

Research Progress on Characteristics of Particulate Matter in Livestock Houses and Its Harmful Effects on Respiratory Tract Health of Livestock and Poultry