Газовый состав воздуха животноводческих помещений

 Газовый состав атмосферного воздуха. Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой), строение которой различно и определяется удаленностью от поверхности земли. В состав атмосферы входят следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера, экзосфера и магнитосфера.

 

 Наиболее плотные воздушные  слои, прилегающие к земной поверхности,  называются тропосферой. Толщина  тропосферы над различными широтами  земного шара и в различные  времена года не одинакова:  в средних широтах она составляет 10-12 км над уровнем моря, на полюсах – от 7 до10 км и над экватором – от 16 до18 км. В тропосфере находиться более 79% общей массы атмосферы.

 

 Стратосфера или средний  слой атмосферы составляет 20% от  всей массы атмосферы.  На высотах  около 40 км стратосфера переходит в мезосферу.

 

 Мезосфера содержит около  5% всей атмосферы. Она простирается  до80 км.

 

 Выше мезосферы находится  ионосфера, границы которой подвержены  колебаниям в зависимости от  времени суток и времени года. Верхняя граница ионосферы колеблется  о 500 до1000 км.

 

 Слой атмосферы, лежащий выше  ионосферы, называется экзосферой. Еще сильнее разреженность в  магнитосфере, для газа здесь  высокая степень ионизации.

 

Атмосферный воздух является физической смесью газов. В нижних слоях атмосферы  он почти одинаков и в нем содержится (по объему): 78,09 % азота, 20,95 кислорода, 0,03 углекислого газа, 0,93 % аргона и др. Такой состав обеспечивает свободное  дыхание и оптимальное использование  кислорода для осуществления  окислительно-восстановительных процессов  в организме.

 

 Особенности газового состава  воздуха помещений. 

 

От атмосферного воздуха газовый  состав закрытых помещений для животных в зависимости от качества строительных материалов, эффективности работы систем вентиляции и навозоудаления, технологии содержания, организации производственных процессов может значительно отличаться повышением содержания углекислого газа и снижением кислорода. В воздухе закрытых помещений содержатся в тех или иных количествах аммиак, сероводород, клоачные газы и другие токсические продукты гниения и брожения органических веществ (индол, скатол и ряд др.).

 

На ухудшение газового состава  воздуха помещений оказывают  влияние и сами животные, выделяя  при дыхании значительное количество углекислого газа и водяных паров. Выдыхаемый воздух, по сравнению с  атмосферным, содержит больше в 100 раз углекислого газа и примерно на 25% меньше кислорода. Травоядные животные выделяют, кроме того, значительное количество метана и водорода.

 

Высокая концентрация вредных газов (аммиака, сероводорода, углекислого  газа и др.) является неблагоприятным  фактором для животных, поэтому, изучение газового состава воздуха животноводческих помещений имеет большое гигиеническое  значение.

 

 

 

Гигиеническое и физиологическое  значение отдельных газов.    

 

     Рассмотрим гигиеническое  значение некоторых газов.

 

 

Азот и его соединения (N2O-закись, NO- окись, NO2 и  N2O4- оксиды азота или  нитрозные газы, N2O3-аотистый ангидрид,  NH3- аммиак, NH2- алифатические амины) входят в состав атмосферного воздуха. Все оксиды и закиси азота, соединяясь с водой, превращаются в азотистую  азотную и др. кислоты. Все эти  соединения составляют «кислотные» дожди. Значение азота (N), как принято считать, заключается лишь в том, что он разбавляет другие газы, особенно кислород. Но его не следует считать индифферентным газом. Попытки в условиях эксперимента заменить азот воздуха водородом закончились тем, что у подопытных животных наступало резкое учащение дыхания и смерть. При очень высоком парциальном давлении азот действует наркотически, может нарушить нервно-мышечную координацию. Кроме того, при соединении оксидов азота и закиси с гемоглобином в крови нарушается снабжение тканей кислорода наступают асфиксии. Нитрозные газы сильно раздражают верхние дыхательные пути и легкие вызывая одышку, цианоз слизистых, расширение сосудов, метгемоглобинимия, повреждение сердечной мышцы и наркотическое состояние.

 

На свиноводческих фермах часто  регистрируется накопление такого газа как – диэтиламин ДЭА. Он является причиной неприятного запаха в свинарниках, нарушает функции органов дыхания, ухудшает морфологический и биохимический состав крови, нарушает работу печени, снижает естественную резистентность и продуктивность.

 

Кислород (О2) — бесцветный газ – важнейшая составная часть воздуха. Без него жизнь животных невозможна, так как благодаря поступлению кислорода в организме осуществляются жизненно важные окислительные процессы.

 

Животные потребляют в среднем  следующие количества кислорода (мл/кг массы): лошадь в состоянии покоя  – 253, во время работы – 1780, корова – 328, овца – 343, свинья – 392, курица – 980. Количество потребляемого кислорода зависит  также от возраста, пола и физиологического состояния организма.

 

Организм животных очень чувствителен к недостатку кислорода, следствием которого является неполное окисление  белков, жиров и углеводов и  в результате этого накопление в  организме органических кислот и  токсических продуктов. При этом нарушается обмен веществ, и возникают различные заболевания.

 

В закрытых животноводческих помещениях при нормальном воздухообмене количество кислорода снижается не более  чем на 0,4… 1%, что физиологического значения не имеет. Недостаток его может  наблюдаться при  длительном пребывании животных в плохо вентилируемых  помещениях и при скученном содержании, при газовом обогреве в сочетании  с плохой вентиляцией.  Допустимое снижение кислорода в помещении 17-18%. При уменьшении содержания кислорода  до 15% у коров углубляется дыхание, ускоряются сердечные сокращения и  ослабляются окислительные процессы: при уменьшении до 6 % наступает асфиксия и смерть. Кислород в чистом виде обладает токсическим действием.

 

Углекислый газ (СО2) – бесцветный газ, без запаха, имеет слабокислый привкус, также является физиологическим возбудителем дыхательного центра, обеспечивает ритмичную работу легких и играет тем самым большую роль в жизни человека и животных. Для нормальной их жизнедеятельности в крови поддерживается необходимое парциальное давление углекислого газа в результате образования его в процессе обмена веществ.

 

В атмосферном воздухе населенных пунктов концентрация углекислого  газа составляет 0,03-0,04%,  в промышленных центрах – до 0,06%, а вблизи предприятий черной металлургии – до 1%.

 

Основной источник накопления углекислого  газа в животноводческих помещениях – сами животные. Так, коровы выделяют около 250-300 гили 114-162 л, свиноматка с  приплодом – около 150 гили 90 л, овца суягная – 23 лСО2 в час. Способствующий фактор к накоплению этого газа в помещении низкая интенсивность воздухообмена. Углекислый газ тяжелее воздуха, поэтому накапливается он в основном снизу помещения.

 

Окись углерода, или угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания топлива, не имеет цвета, слабого запаха, немного напоминающего запах чеснока, без вкуса, горит синеватым пламенем. Плотность его -– 0,967 кг/м3, а масса 1 л –1,16 г.

 

В воздухе животноводческих помещений  окись углерода обнаруживается при  использовании мобильных систем раздачи кормов, уборке помещения, отдельных  систем отопления. В этом случае в  воздухе помещений накапливаются  незначительные количества окиси углерода и при  недостаточном воздухообмене  ее можно обнаружить в течение  часа. Большие концентрации угарного газа могут накапливаться в отапливаемых помещениях для животных (свинарниках, телятниках, птичниках и тепляках) при использовании газового обогрева, а также вследствие неправильной топки или неисправности отопительного  оборудования. Механизм токсического действия угарного газа заключается  в том, что он вытесняет из гемоглобина  эритроцитов кислород и образует стойкое химическое соединение с  ним – карбоксигемоглобин (НвСО). В результате нарушается снабжение тканей, кислородом, быстро развивается аноксемия, снижаются окислительные процессы в организме и накапливаются недоокисленные продукты обмена. Отравление клинически характеризуется нервными симптомами, учащенным дыханием, рвотой судорогами и коматозным состоянием. Через 5-10 мин после вдыхания окиси углерода в помещениях в концентрациях 0,4-0,5 мл в литре животные погибают. Предельно допустимая концентрация окиси углерода в животноводческих помещениях составляет 2 мг/м3.

 

Аммиак (NH3) – газ без цвета, с  резким запахом, сильно раздражающий слизистые  оболочки. Масса 1 л составляет 0,708 г, а плотность при температуре 0 0С – 0,7714 кг/м3 (плотность воздуха 1,2928 кг/м3). Источником образования аммиака  в помещениях для животных служит разложение  различных органических веществ содержащих азот – это  моча, фекалии, загрязненная подстилка. Причём разложение происходит под действием  уреазоактивных бактерий, максимальная активность которых проявляется  в слабощелочной среде (рН 7,8-8,8) при  оптимальной температуре. Особенно много аммиака наблюдается в  конюшнях, свинарниках, телятниках и  птичниках (при напольном содержании птицы), где неудовлетворительно  работает канализация, вентиляция, плохой пол и низкое санитарное состояние  помещения. Наиболее высокая концентрация аммиака наблюдается обычно вблизи пола и в первую очередь в зоне расположения каналов для сбора  навоза и лотков для стока навозной жижи.

 

При низкой температуре и высокой  относительной влажности воздуха  аммиак поглощается подстилкой, холодными  поверхностями пола и стен, а при  повышении температуры происходит обратное явление – аммиак выделяется в воздух.

 

Наличие аммиака является прямым показателям  качества воздушной среды и санитарного  состояния помещений. Повышенное более 10-20 мг/м3 содержание аммиака в животноводческих помещениях оказывает влияние на организм животных, особенно если происходит длительное воздействие на организм.

 

    Аммиак хорошо растворяется  в воде автопоилок, там окисляется  до нитритов и выпивается животными.  Растворяясь в секрете  слизистых  оболочек, раздражает и прижигает  их, открывая, тем самым, ворота  для инфекции в организме и  нарушает также барьерную функцию  легких. При переохлаждении животных  способствует развитию легочных  болезней, замедляет активность  и парализует деятельность мерцательного  эпителия, что затрудняет очистку  слизистых верхних дыхательных  путей от слизи и прилипших  аэрозолей заразного и незаразного  характера. Аммиак, нарушает электро-эффлювиальную  функцию мерцательного эпителия  и в дыхательных путях при  этом не происходит образование  легких отрицательных аэроионов,  активизирующих кислород.

    Проникший в кровь  аммиак соединяется с гемоглобином  эритроцитов и образует щелочной  гематин, тем самым, вызывая  гипоксемию организма. Также постепенно в организме происходит развитие гемолитической анемии.

    Выпотевая из крови  в закрытые полости организма  аммиак, вызывает там воспаления (плевриты, орхиты, метриты, артриты,  менингиты и энцефалиты и др.). Из-за срастания серозных покровов  этих органов нарушается их  функция.

    Особенно пагубное влияние  оказывает аммиак на птиц, так  повышение концентрации выше 10 мг/м3  вызывает слёзотечение, а затем  кератоконьюнктевит (аммиачная слепота)  у цыплят происходит задержка  полового созревания, снижение роста  и развития.

 

    Предельно допустимая концентрация для взрослых животных, кроме птиц 20 мг/м3. Для молодняка животных и птиц концентрация аммиака не должна превышать 10 мг/м3.

 

Сероводород (H2S) – бесцветный летучий  газ с резко выраженным запахом  тухлых яиц. Масса 1 л составляет 1,41 г, плотность при температуре 0°С — 1,5392 кг/м3 (тяжелее воздуха), растворимость в воде невысокая, на воздухе окисляется с выделением серы (осадка).

 

В атмосферном воздухе сероводород  отсутствует или содержится в  ничтожно малых количествах. Основными  источниками, загрязняющими атмосферу  сероводородом и другими сернистыми соединениями, являются промышленные предприятия – электроцентрали, предприятия черной и цветной  металлургии, химические комбинаты, крупные  животноводческие комплексы, а также  гниение содержащих серу органических веществ.

 

В животноводческих помещениях сероводород  образуется при разложении белковых серосодержащих веществ, а также  поступает из кишечных выделений  животных. В воздух помещений он может попадать из каналов для  сбора навоза, особенно в период его уборки, и из жижеприемников при отсутствии в канализационной  системе гидравлического затвора.

 

Сероводород является сильно токсичным газом и в высоких концентрациях действует наподобие синильной кислоты. Токсичность его усиливается в присутствии других вредных газов, а также при высокой влажности воздуха, поскольку влага способствует фиксации его на слизистых оболочках глаз и дыхательных путей. В результате соединения сероводорода с тканевыми щелочами образуется сульфид натрия или калия, который вызывает воспаление слизистых оболочек. При попадании в кровь сульфидные соединения гидролизуются, освобождая сероводород, который отрицательно действует на нервную систему и вызывает общее отравление организма. В крови сероводород связывает железо гемоглобина, в результате чего образуется сернистое железо. Гемоглобин теряет способность поглощать кислород из воздуха, что приводит к кислородному голоданию и снижению окислительных процессов в организме животного. Токсичность сероводорода начинает проявляться в концентрациях свыше 0,01% (15 мг/м3) и представляет опасность для здоровья людей и животных. Это сопровождается развитием конъюнктивитов, катаров верхних дыхательных путей, гастроэнтеритов, нарушением сердечной деятельности, падением продуктивности. При содержании сероводорода в количестве 20…50 мг/м3 наступает общее отравление, выражающееся в потере 15-20% живой массы, аритмии, ослаблении тонов сердца, сужении зрачков. Дальнейшее увеличение концентрации этого газа во вдыхаемом воздухе ведет к воспалению и отеку легких. Однако в современных помещениях для содержания животных высокая концентрация сероводорода может встречаться в отдельных случаях при полном выходе из строя систем вентиляции и канализации (особенно самотечно-сплавной) в закрытых (безоконных) зданиях. Наличие сероводорода в воздухе помещений даже в небольших количествах не только опасно для организма животных и человека, но и является показателем неправильной эксплуатации зданий и оборудования. Предельно допустимая концентрация его в воздухе помещений для животных – не более 5-10 мг/м3.