Газовый состав воздуха
Атмосферный воздух является физической смесью газов. В нижних слоях атмосферы он почти одинаков и в нём 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.
Традиционно сложившееся убеждение, что воздух и его компоненты являются сырьем, имеющим неисчерпаемые резервы – ошибочно. Восполнение запасов кислорода в атмосфере происходит за счёт растений, поэтому уничтожение лесов (а эта тенденция характерна для всего мира, особенно тропических районов) ведёт к снижению его количества. Наибольшую опасность в этом плане представляет все увеличивающийся расход кислорода на сжигание топлива в разных отраслях народного хозяйства и в быту. При этом постепенно увеличивается концентрация углекислого газа и начинает проявляться и всё более усиливаться так называемый "парниковый эффект", последствия которого для цивилизации предсказать трудно, а негативность вполне очевидна.
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 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 стрессом для животных. Изучение газового состава воздуха животноводческих помещений имеет большое гигиеническое значение.
Азот (N) играет большую роль в разбавлении газов, особенно кислорода. Но его не считают индифферентным газом. Азот имеет парциальное давление, равное 80 кПа. При очень высоком парциальном давлении азот действует наркотически, может нарушить нервно-мышечную координацию. Для многих растений служит источником питания.
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, 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. При скученном содержании, при газовом обогреве в сочетании с плохой вентиляцией. Кислород в чистом виде обладает токсическим действием.
Углекислый газ (СО2) – бесцветный, без запаха, негорюч. Со слабокислым привкусом, является физиологическим возбудителем дыхательного центра, обеспечивает ритмичную работу легких и играет тем самым большую роль в жизни животных. Для нормальной их жизнедеятельности в крови поддерживается необходимое парциальное давление углекислого газа в результате образования его в процессе обмена веществ.
В атмосферном воздухе населённых пунктов концентрация углекислого газа составляет 0,03–0,04%, в промышленных центрах – до 0,06%, а в близи предприятий черной металлургии – до 1%.
Основной источник накопления углекислого газа в животноводческих помещениях – сами животные. Так, коровы выделяют около 250–300 г или 114–162 л свиноматка с приплодом – около 150 г или 90 л, овца суягная – 23 л СО2 в час.
В производственных условиях концентрация углекислого газа в воздухе животноводческих помещений бывает обычно нетоксичной. Но длительное содержание животных в закрытых помещениях в условиях повышенной концентрации этого газа, хотя и в токсических количествах, способствует возникновению в их организме ацидотического состояния, нарушению обмена веществ, сдвигам в буферной системе. Животные вялые, неохотно поедают корма, защитные силы их организма снижаются, что, естественно, неблагоприятно сказывается на продуктивности. Увеличение концентрации СО2 в воздухе до 0,5% и выше вызывает повышение кровяного давления, учащение дыхания и пульса, создает излишнюю нагрузку на сердце и дыхательные органы.
Наряду с непосредственным действием на организм животных содержание СО2 в воздухе помещений имеет косвенное гигиеническое значение. Углекислота накапливается в воздухе параллельно с загрязнением его другими газообразными выделениями, пылью, микроорганизмами и пр. В связи с этим он служит показателем санитарного качества воздушной среды и используется при исчислении потребности животных в вентиляции и кубатуре помещения. В животноводческих помещениях предельно допустимая концентрация углекислого газа, при которой в санитарном отношении воздух считается чистым – не более 0,25%.
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. Механизм токсического действия угарного газа заключается в образовании стойкого соединения – карбоксигемоглобина (НвСО). В результате нарушается снабжение тканей, кислородом, быстро развивается аноксемия со всеми негативными последствиями.
Профилактика отравлений угарным газом заключается в предупреждении его образования, недопущении неполного сгорания газа и обеспечении активной вентиляции в зонах нахождения животных.
ПДК окиси углерода в помещениях составляет 2 мг/м3.
Аммиак (NH3) – газ без цвета, с резким запахом, сильно раздражающий слизистые оболочки. В помещениях для животных образуется в результате разложения органических остатков, содержащих азот (моча, кал, загрязненная подстилка). Повышенная концентрация аммиака характерна для свинарников, телятников и птичников (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.
В благоустроенных животноводческих помещениях, где соблюдается санитарный режим, концентрация аммиака в воздухе редко превышает допустимую норму.
Для здоровья животных аммиак особо опасен. Легко растворяясь в воде, он адсорбируется в верхних дыхательных путях. Вызывая болезненный кашель, слезотечение, а затем и развитие слизисто-гнойного конъюктивита, отек лёгких и другие явления. Попадая через легкие в кровь, аммиак образует с гемоглобином щелочной гематин, вследствие чего снижается содержание гемоглобина и эритроцитов, развивается анемия и блокируется дыхательная функция крови. В повышенных концентрациях аммиак сильно возбуждает центральную нервную систему, что сопровождается спазмами голосовой щели, трахеальной и бронхиальной мускулатуры, отёком лёгких и параличом дыхательного центра. Аммиак, содержится в воздухе закрытых помещений, способствует распространению туберкулеза и других инфекционных болезней, поскольку нарушается резистентность организма животных. Ослабляется местная и общая сопротивляемость, ухудшается морфологический и биохимический состав крови, снижается усвояемость протеина, жиров и клетчатки. У молочных коров резко снижаются удои на 25–28%, падают приросты живой массы у молодняка. Содержание аммиака в воздухе животноводческих помещений допустимо лишь в пределах не более 20 мг/м3. Эти концентрации безвредны и для обслуживающего персонала.
Мероприятия, направленные на недопущение образования аммиака в воздухе помещений, следует проводить комплексно. Они предусматривают своевременное и быстрое удаление мочи, навоза из помещения; устройство влагонепроницаемых, прочных полов; правильную организацию воздухообмена в зоне нахождения животных; применение газопоглощающей подстилки и препаратов, снижающих концентрацию аммиака в воздухе (суперфосфат и др.)
Сероводород (H2S) – крайне ядовитый газ без цвета, по запаху напоминает запах испорченных (тухлых) яиц. В атмосферном воздухе сероводород отсутствует или содержится в ничтожных количествах и гигиенического значения не имеет.
В животноводческих помещениях сероводород образуется при разложении белковых серосодержащих веществ, а также поступает из кишечных выделений животных. В воздух помещений он может попадать из канала 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 конъюктивитов, 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 зданиях для содержания животных высокая концентрация сероводорода может встречаться в отдельных случаях при полном выходе из строя систем вентиляции и канализации, особенно в закрытых (безоконных) помещениях. Наличие сероводорода в воздухе помещений даже в небольших количествах является показателем неправильной эксплуатации зданий и оборудования.
Предельно допустимая концентрация его в воздухе помещений для взрослых животных допускается не выше 10 мг/м3, а для молодняка - не более 5 мг/м3.
Мероприятия по недопущению накопления сероводорода в помещении необходимо проводить комплексно и постоянно, с учётом ликвидации источников его образования (замена подстилки, оборудование вентиляции и др.). Тщательная уборка и удаление навоза и жижи из помещения, наличие гидравлических затворов в канализации, достаточная вентиляция зон нахождения животных - надежный путь недопущения образования сероводорода в помещениях.
В животноводческих помещениях из-за не соблюдения санитарных правил и норм по содержанию животных и эксплуатации помещений в воздухе возможно присутствие и других вредных веществ и газов.
Этилмеркаптан С2Н2SH – зловонное вещество. Действует на ЦНС, вызывая сначала раздражение а затем паралич дыхательного центра.
ПДК 9×10-6 мг/м3. Благодаря сильному запаху (люди могут ощущать запах этантиола при концентрациях одна часть на 50 миллионов частей воздуха) используется как одорант (от лат. odor «запах») - вещество, используемое в качестве примеси к газу для придания ему запаха, по большей части предупреждающего) для бытового природногои сжиженного газа. «Запах газа», который люди чувствуют при утечке - именно запах этантиола.
Оксиды серы: SO2 – сернистый газ, двуокись серы, SO3 – сернистый ангидрид, триокись серы.
В воздухе животноводческих помещений могут находиться различные оксиды серы, которые при взаимодействии с водой образуют H2SO3 или H2SO4. Кроме этого это раздражающие газы, действующие на верхние дыхательные пути, вызывая повреждение тканей, некроз, геморрагическое воспаление и отёк лёгких.
Эфиры: СН3 – О – СН3 – диметиловый эфир, (С2Н5)О2 – диэтиловый эфир.
Это бесцветные удушливые газы, имеют раздражающее действие на органы дыхания и обладают наркотическим действием на центральную нервную систему.
Для очистки воздуха в животноводческих помещениях необходимы: чистота внешнего (атмосферного) воздуха, надёжная работа системы вентиляции, надлежащее соблюдение гигиены и ветеринарно-санитарной культуры на фермах и комплексах, а также чёткая работа системы канализации и своевременное удаление навоза.
ТЕСТ ГАЗОВЫЙ СОСТАВ ВОЗДУХА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ, И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЖИВОТНЫХ
1. Какой из атмосферных газов воздуха является единственным разбавителем кислорода и других газов воздуха?
а) Азот б) Аммиак в) Углекислый газ г) Сероводород д) Угарный газ
2. Животные потребляют в среднем следующие количества кислорода (мл/кг массы):
а) лошадь в состоянии покоя – 100, во время работы – 780, корова – 228, овца – 143, свинья – 192, курица – 280.
б) лошадь в состоянии покоя – 253, во время работы – 1780, корова – 328, овца – 343, свинья – 392, курица – 980.
в) лошадь в состоянии покоя – 500, во время работы – 780, корова – 600, овца – 200, свинья – 100, курица – 200.
3. Организм животных очень чувствителен к недостатку этого газа, 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. Отметьте этот газ?
а) Азот б) Аммиак в) Углекислый газ г) Сероводород д) Кислород
4. Этот газ служит показателем санитарного качества воздушной среды и используется при исчислении потребности животных в вентиляции и кубатуре помещения. Отметьте его?
а) Азот б) Аммиак в) Углекислый газ г) Сероводород д) Кислород
5. Токсичность этого газа начинает проявляться в концентрациях свыше 0,01% (15 мг/м3) и представляет опасность для здоровья людей и животных. Это сопровождается развитием конъюктивитов, катаров верхних дыхательных путей, гастроэнтеритов, нарушением сердечной деятельности, падением продуктивности. Отметьте его?
а) Азот б) Аммиак в) Углекислый газ г) Сероводород д) Кислород
6. Аммиак
а) бесцветный, без запаха, очень ядовитый газ, который может содержаться в воздухе при работе двигателей внутреннего сгорания, печном и газовом обогреве в результате не полного сгорания топлива;
б) ядовитый газ с едким запахом, легко растворимый в воде, образующийся в результате разложения азотсодержащих соединений мочи и кала;
в) в) бесцветный, очень ядовитый газ с запахом тухлых яиц, который образуется при гниении белковых веществ, содержащих серу, и появляется в воздухе помещений с кишечными выделениями животных.
Сероводород – это?
а) бесцветный, очень ядовитый газ с запахом тухлых яиц, который образуется при гниении белковых веществ, содержащих серу, и появляется в воздухе помещений с кишечными выделениями животных;
б) ядовитый газ с едким запахом, легко растворимый в воде, образующийся в результате разложения азотсодержащих соединений мочи и кала;
в) бесцветный, без запаха, очень ядовитый газ, который может содержаться в воздухе при работе двигателей внутреннего сгорания, печном и газовом обогреве в результате не полного сгорания топлива.
Углекислый газ – это?
а) бесцветный, без запаха, очень ядовитый газ, который может содержаться в воздухе при работе двигателей внутреннего сгорания, печном и газовом обогреве в результате не полного сгорания топлива;
б) бесцветный, без запаха, кислый на вкус газ, источниками которого являются выдыхаемый воздух и разложение органических веществ (остатки корма, испражнения животных);
в) бесцветный, очень ядовитый газ с запахом тухлых яиц, который образуется при гниении белковых веществ, содержащих серу, и появляется в воздухе помещений с кишечными выделениями животных.
Оксид углерода СО или угарный газ – это?
а) бесцветный, без запаха, очень ядовитый газ, который может содержаться в воздухе при работе двигателей внутреннего сгорания, печном и газовом обогреве в результате не полного сгорания топлива;
б) бесцветный, без запаха, кислый на вкус газ, источниками которого являются выдыхаемый воздух и разложение органических веществ (остатки корма, испражнения животных);
в) бесцветный, очень ядовитый газ с запахом тухлых яиц, который образуется при гниении белковых веществ, содержащих серу, и появляется в воздухе помещений с кишечными выделениями животных.
10. Метан СН4 – это?
а) удушающий газ. В смеси с воздухом воспламеняется. В большом количестве накапливается в смотровых колодцах;
б) ядовитый газ с едким запахом, легко растворимый в воде, образующийся в результате разложения азотсодержащих соединений мочи и кала;
в) бесцветный, без запаха, очень ядовитый газ, который может содержаться в воздухе при работе двигателей внутреннего сгорания, печном и газовом обогреве в результате не полного сгорания топлива.
11. В воздухе животноводческих помещений могут находиться различные оксиды серы (SO2 – сернистый газ, SO3 – сернистый ангидрид), которые при взаимодействии с водой образуют H2SO3 или H2SO4 и кроме этого это?
а) зловонное вещество, действует на ЦНС, вызывая сначала раздражение, а затем паралич дыхательного центра.
б) раздражающие газы, действующие на верхние дыхательные пути, вызывая повреждение тканей, некроз, геморрагическое воспаление и отёк лёгких.
в) это бесцветные удушливые газы, имеют раздражающее действие на органы дыхания и обладают наркотическим действием на центральную нервную систему.