牛舍设计对微环境因子、气溶胶颗粒及空气微生物的影响机制：基于开放型与封闭型牛舍的对比研究

本研究针对畜牧业生产中的环境健康问题，通过对比开放型与封闭型牛舍的微气候参数（温度T、相对湿度RH、气流）、气溶胶颗粒（0.3-10.0?μm）及空气微生物（如金黄色葡萄球菌S. aureus、大肠杆菌E. coli），发现封闭型牛舍冬季气溶胶浓度显著升高（p?≤?0.05），而开放型牛舍夏季细菌负荷更高。研究为优化牛舍设计、降低生物污染风险提供了科学依据。

　　

畜牧业是保障全球蛋白质供给的重要产业，但集约化养殖带来的环境问题日益突出。牛舍内气溶胶颗粒（PM）和空气微生物不仅影响动物健康，还可能通过通风系统传播至周边环境，威胁人类健康。然而，牛舍设计如何影响这些污染物的分布？开放型与封闭型牛舍的微环境差异究竟有多大？这些问题尚未有系统性研究。为此，研究人员在日本栃木县开展了一项为期一年的对比实验，成果发表在《Total Environment Advances》上。

研究团队采用每周定点监测法，测量了开放型与封闭型牛舍的温度（T）、相对湿度（RH）、气流速度，并使用颗粒计数器量化了0.3-0.5?μm、0.5-1.0?μm、1.0-2.0?μm、2.0-5.0?μm和5.0-10.0?μm五类气溶胶浓度，同时通过培养法检测了总需氧细菌、金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的丰度。

研究结果

微气候因子差异
开放型与封闭型牛舍的温度和RH无显著差异，但夏季和冬季的气流速度存在显著差异（p?≤?0.05），封闭型牛舍因通风配置导致气流更稳定。

气溶胶颗粒分布
封闭型牛舍在冬季所有粒径气溶胶浓度均较高，其中1.0-2.0?μm、2.0-5.0?μm和5.0-10.0?μm颗粒差异显著（p?≤?0.05）。夏季5.0-10.0?μm颗粒在开放型牛舍中反而更高，可能与扬尘活动相关。

空气微生物动态
开放型牛舍的夏季、春季和秋季细菌负荷更高，而封闭型牛舍冬季成为微生物富集区。夏季开放型牛舍的S. aureus和E. coli浓度显著高于封闭型（p?≤?0.05），可能与高温高湿促进微生物繁殖有关。

讨论与意义
研究首次揭示了牛舍设计通过调控微气候间接影响气溶胶和微生物分布。封闭型牛舍冬季需加强通风以减少颗粒物累积，而开放型牛舍夏季需关注细菌控制。此外，发现的13项（开放型）和11项（封闭型）微气候-污染物关联关系，为精准环境管理提供了靶点。这一成果不仅对畜牧业可持续发展至关重要，也为公共卫生领域的生物气溶胶防控提供了新思路。