OID (269) 2/2014 OID (267) 12/2013 ZANIECZYSZCZENIA POWIETRZA W KURNIKU Zanieczyszczenia powietrza to wszystkie substancje gazowe, stałe lub ciekłe, znajdujące się w powietrzu w ilościach większych niż ich średnie zawartości. Są to zarówno substancje naturalne (np. pyłki roślin, pyły wulkaniczne), jak też powstające w wyniku działalności człowieka (gazy spalinowe, pyły przemysłowe). Światowa Organizacja Zdrowia (World Health Organization) definiuje powietrze zanieczyszczone jako takie, którego skład chemiczny może ujemnie wpłynąć na zdrowie człowieka, roślin i zwierząt, a także na inne elementy środowiska (wody, gleby). W budynkach inwentarskich możemy wyróżnić trzy rodzaje zanieczyszczeń: mechaniczne - pyłowe; chemiczne - gazowe (NH 3, CO 2, H 2 S, odory); mikrobiologiczne. Fotografia 1. Konimetr Zeissa - metoda zliczeniowa oceny poziomu zapylenia w budynkach inwentarskich. Zanieczyszczenia pyłowe Pomieszczenia dla drobiu należą do najbardziej zapylonych. Dopuszczalne zapylenie w pomieszczeniach inwentarskich określone jest metodą konimetryczną (zliczeniową) na poziomie 400 pyłów/cm 3 lub wagowo - 3mg/ m 3 powietrza. Badania wykazują, że zapylenie w pomieszczeniach dla drobiu kształtuje się powyżej tych wartości, dochodząc nawet do 1200 pyłów/cm 3. Sucha ściółka (o wilgotności poniżej 20%), pasza, a także niska wilgotność względna powietrza, przy wysokiej temperaturze panującej w pierwszych tygodniach odchowu kurcząt brojlerów może powodować wzrost zapylenia. Fotografia 2. Aparat do oceny zapylenia powietrza metodą wagową. Wysoki poziom zapylenia w budynkach inwentarskich, wpływa negatywnie na zwie- 20
HIGIENA I ŻYWIENIE rzęta i pracowników obsługi. Dowiedziono, iż na skład pyłów w obiektach inwentarskich ma wpływ zróżnicowanie techniczne budynków, w związku z tym, może powodować zróżnicowane efekty zdrowotne. Powietrze wewnątrz budynku inwentarskiego zanieczyszczone jest pyłem nieorganicznym lub organicznym o różnej wielkości cząstek, pochodzących z powietrza atmosferycznego, a także z paszy, ściółki i od samych zwierząt. Pyły pochodzenia nieorganicznego są to cząstki gleby, skał, sadza, substancje mineralne z zakładów przemysłowych, nawozy mineralne, środki chemiczne. Wśród pyłów organicznych wyróżniamy pyły pochodzenia roślinnego (suche cząstki roślin, paszy, pyłki kwiatowe) oraz pyły pochodzenia zwierzęcego (suche cząstki odchodów, sierści, nabłonka, piór). W pomieszczeniach inwentarskich przeważają pyły pochodzenia organicznego. Zanieczyszczenia mechaniczne powietrza o wielkości cząstek powyżej 5 mikronów, określane są jako kurz i mogą unosić się w powietrzu nawet do około 1 godziny. Kurz z łatwością osiada na ptakach, urządzeniach znajdujących się w kurniku oraz na ścianach. Pyły osiadając na skórze powodują zatkanie kanałów gruczołów potowych i łojowych, wskutek czego skóra się odtłuszcza, staje się mniej elastyczna i łatwiej ulega mechanicznym uszkodzeniom, pęknięciom, stwarzając możliwość ekspansji mikroorganizmów i wywołania choroby. Szczególnie dotyczy to zarodników pleśni i grzybów, dla których pyły są nośnikiem. W konsekwencji sprzyja to rozprzestrzenianiu się chorób grzybowych. Fotografia 3. Aparat do pobierania próbek mikrobiologicznych powietrza metodą zderzeniową. Zanieczyszczenie oczu pyłami powoduje mechaniczne drażnienie spojówek, co powoduje wywołanie stanu zapalnego. Natomiast szkodliwe oddziaływanie pyłów na układ oddechowy jest tym większe, im głębiej do płuc wnikają jego cząstki. Pyły osadzając się w pęcherzykach płucnych wywołują bowiem przewlekłe stany zapalne. Pyły większe (o wielkości powyżej 100 mikronów) są zatrzymywane prawie w całości w górnych drogach oddechowych, tzn. na błonie śluzowej nosa i gardła. Usuwane są stamtąd za pomocą ruchów nabłonka migawkowego, do jamy dziobowej i na zewnątrz. Pyły o uziarnieniu 5-10 mikronów docierają do oskrzelików płucnych, a mniejsze pyły - do pęcherzyków płucnych, które częściowo usuwane są przy oddychaniu i kaszlu. Pozostałe pyły wnikają do płuc, węzłów chłonnych i naczyń limfatycznych. Pyły osadzając się w pęcherzykach płucnych trwale je uszkadzają. Konsekwencją są przewlekłe stany zapalne, prowadzące do zwłóknienia pęcherzyków płucnych i przerostu tkanką łączną. Poprzez uszkodzoną błonę śluzową dróg oddechowych do organizmu ptaka z łatwością wnikają przenoszone na pyłach drobnoustroje chorobotwórcze, np. pałeczki okrężnicy, gronkowce, paciorkowce, wywołując kliniczne objawy choroby. Pyły są również nośnikami dla zarodników pleśni i grzybów, co sprzyja rozprzestrzenianiu się np. mykoplazmozy czy aspergilozy. Ponadto należy pamiętać, 21
OID (269) 2/2014 OID (267) 12/2013 Zanieczyszczenia mikrobiologiczne Badania mikroflory powietrza w pomieszczeniach dla różnych gatunków zwierząt wykazały, że to właśnie w pomieszczeniach dla drobiu znajduje się największa ilość drobnoustrojów. Sprzyja temu wysoka temperatura i wilgotność oraz znaczne zapylenie pomieszczeń. Nie mniejsza rolę przypisuje się również dużemu zagęszczeniu ptaków na jednostce powierzchni. Chociaż nie ma obowiązujących norm, przyjmuje się, iż dopuszczalny stopień zanieczyszczenia mikrobiologicznego powietrza w kurnikach nie powinien przekraczać 250 tys. drobnoustrojów w 1 m 3. W praktyce jednak, okazuje się, że liczebność mikroorganizmów jest znacznie większa i może dochodzić nawet do 26,7 mln w 1m 3 powietrza. Trzeba również podkreślić, iż na początku odchowu zanieczyszczenie powietrza bakteriami jest stosunkowo niewielkie i sukcesywnie wzrasta wraz z upływem czasu, osiągając najwyższą liczebność w ostatnich tygodniach odchowu ptaków. Fotografie 4 i 5. Przykładowe aparaty z czujnikami (sensorami) elektrochemicznymi do oceny poziomu zanieczyszczenia powietrza szkodliwymi domieszkami gazowymi (zawodne w agresywnym środowisku, wymagają częstych kalibracji i wymiany czujników). że pyły zawierające antygeny piór, naskórka, wydalin ptaków oraz mikroorganizmy występujące na cząsteczkach pyłów, są przyczyną chorób nie tylko drobiu, ale i ludzi, wywołując np. alergiczne zapalenia dróg oddechowych czy grzybice płuc. Oczywiście początkowa liczebność mikroorganizmów zależy od wielu czynników, takich jak: rodzaj materiału ściółkowego i jego jakość, prawidłowość wykonania zabiegu dezynfekcji i przygotowania budynku przed wstawieniem ptaków oraz warunki atmosferyczne panujące w środowisku zewnętrznym. Rozpatrując spektrum rodzajowe mikroorganizmów, w pomieszczeniach dla drobiu stwierdza się największy udział pałeczek Gram-ujemnych z rodzaju Salmonella, Klebsiella, Pseudomonas, czy Escherichia coli, a także bakterii z grupy ziarniniaków, takich jak Staphylococcus, Streptococcus, Aerococcus, Micrococcus. Z grzybów dominują rodzaje Candida ssp., Cryptococcus ssp., Trichosporon ssp., Aspergillus ssp. oraz Penicillium ssp. Zwiększenie liczby mikroorganizmów w środowisku kurnika może prowadzić do bak- 22
HIGIENA I ŻYWIENIE teryjnego zakażenia przewodu pokarmowego u ptaków, szczególnie jeśli dodatkowo zadziałają czynniki stresogenne, takie jak: nagła zmiana paszy, brak paszy, brak wody, duże zagęszczenie ptaków, stres cieplny czy niedowentylowanie. Jeżeli stres jest zjawiskiem długotrwałym, prowadzi to do obniżenia zdolności obronnej organizmu i zwiększonej podatności na zakażenia drobnoustrojami. Dochodzi również do zaburzeń w gospodarce mineralnej, a szczególnie dotyczy to takich pierwiastków jak: wapń, magnez, sód, chlor oraz potas. Taki stan często kończy się zaburzeniem homeostazy w jelitach i pojawieniem się biegunki z dużą ilością wodnistej treści. Potencjalne zagrożenie dla zdrowia, zarówno ptaków jak i obsługi, mogą stanowić także mykotoksyny grzybów pleśniowych, a szczególnie z rodzajów Aspergillus ssp. i Penicillium ssp. Wdychanie toksyn grzybiczych często prowadzi do upośledzenia funkcji neuromotorycznych w drogach oddechowych. Najbardziej znane mykotoksyny, to aflatoksyny wytwarzane m. in. przez kropidlaka żółtego (Aspergillus flavus). Związki te (jest ich kilkanaście rodzajów) wykazują silne działanie toksyczne, mutagenne, kancerogenne (rakotwórcze) i teratogenne (powodujące wady rozwojowe). Najczęściej są one przyczyną zatruć pokarmowych, ale wykazano również, że wdychanie pyłów zawierających aflatoksyny może powodować nowotwory wątroby oraz układu oddechowego. Zanieczyszczenia gazowe (chemiczne) Skład gazowy powietrza w pomieszczeniach dla zwierząt różni się od powietrza atmosferycznego. Objętościowo skład czystego powietrza atmosferycznego przedstawia się następująco: azot (N 2 ) - 78,09%, tlen (O 2 ) - 20,95% argon (Ar) - 0,93%, dwutlenek węgla (CO 2 ) - 0,03%. Powietrze w pomieszczeniach inwentarskich zawiera kilkakrotnie więcej dwutlenku węgla, a także występują domieszki gazowe nieobecne w powietrzu atmosferycznym: amoniak, tlenek węgla i siarkowodór. Im mniejsza jest różnica pomiędzy składem powietrza atmosferycznego i powietrza w pomieszczeniach inwentarskich, tym lepsze są warunki utrzymania zwierząt. Zawartość szkodliwych domieszek gazowych w powietrzu waha się w szerokich granicach i zależy od wielu czynników: gatunku zwierząt i sposobu ich utrzymania, sposobu wentylacji budynków, temperatury, wilgotności oraz od sposobu usuwania i miejsca składowania odchodów. Na poziom szkodliwych domieszek gazowych w powietrzu kurnika wpływ ma również ściółka (jej rodzaj i parametry fizyko-chemiczne). Amoniak i dwutlenek węgla w budynkach dla zwierząt powstają przede wszystkim w wyniku procesów mikrobiologicznych, w których rozkładowi ulegają kwas moczowy i niestrawione białko. Amoniak także jest zaliczany do grupy osmogenów, czyli substancji, które można wykryć za pomocą zmysłu powonienia. Stężenie NH 3 w powietrzu kurnika zwiększa się wraz z czasem. Przyczyną takiego stanu jest zwiększające się ph ściółki z pomiotem. Uwalnianie się amoniaku ze ściółki jest niewielkie przy ph poniżej 7 (pierwsze tygodnie odchowu), ale po przekroczeniu tej wartości następuje zwiększenie emisji, osiągając maksimum przy ph 8 i wyższym. Zgodnie z obowiązującym w Polsce Rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 15 lutego 2010 r. w sprawie wymagań i sposobu postępowania przy utrzymywaniu gatunków zwierząt gospodarskich, dla których normy ochrony zostały określo- 23
OID (269) 2/2014 OID (267) 12/2013 ne w przepisach Unii Europejskiej (Dz.U. 2010, nr 56, poz. 344 z póź. zm.), stężenie amoniaku w budynkach dla drobiu nie powinno przekraczać 20 ppm (15 mg/m 3 ). Niekorzystne oddziaływanie tego gazu może mieć wielorakie znaczenie. Nie tylko bowiem wpływa na same ptaki, ale również na personel zatrudniony przy ich obsłudze. Amoniak wchłania się do organizmu głównie przez drogi oddechowe, a także przez skórę i błony śluzowe. Związek ten łatwo łączy się z wodą, tworząc wodorotlenek amonowy, który przenikając w głąb tkanki, powoduje stany zapalne błon śluzowych i obniżenie ich odporności. Ponadto, amoniak łatwo przechodzi przez ścianki pęcherzyków płucnych do krwi, gdzie zmienia hemoglobinę w hematynę zasadową, obniżając poziom hemoglobiny w ustroju, a poprzez wiązanie kwasu glutaminowego w glutaminę obniża się przemiana tlenowa (zmniejszając przez to wymianę gazową).negatywny wpływ amoniaku na organizm wykazuje się zarówno przy jego wysokich stężeniach, ale również przy niskich (w długim okresie czasu). Narażenie ptaków na działanie amoniaku o stężeniu w powietrzu dwu- i więcej krotnie przekraczającym dopuszczalne normy powoduje utratę nabłonka migawkowego i rzęsek w tchawicy. Zwiększa się również dwukrotnie grubość ścian przedsionków oraz woreczków pęcherzykowatych, co w konsekwencji powoduje zmniejszenie pojemności oddechowej płuc. Wysokie poziomy NH 3 stwierdza się przede wszystkim w słabo wentylowanych pomieszczeniach oraz, oczym się często zapomina, w okresie odchowu zimowego lub wczesnowiosennego. W okresach tych często nie ma możliwości skutecznego wentylowania kurników, ze względu na panujące na zewnątrz warunki makroklimatu (niskie temperatury). Zwiększenie wymiany powietrza w tym okresie spowodowałoby bowiem nadmierne wychłodzenie budynków, a co za tym idzie, pogorszeniu uległyby warunki mikroklimatu. Jest to o tyle ważne, że ptaki, szczególnie w pierwszych tygodniach odchowu, wymagają wysokiej temperatury. W okresie letnim, kiedy temperatury na zewnątrz są wyższe, sprawnie działający system wentylacji bez problemu usuwa nadmiar NH 3, powodując jego utrzymanie się w zakresie zalecanych norm. Jednakże trzeba dodać, iż zdaniem wielu badaczy nasilenie wymiany powietrza w kurnikach jest zagadnieniem dyskusyjnym. Z jednej strony powoduje obniżenie ilości szkodliwych gazów w powietrzu kurników, ale równocześnie nasila procesy chemiczne zachodzące w ściółce, powodując nasilone uwalnianie z niej właśnie amoniaku. Jak już wspomniano, również niewielki poziom amoniaku (około 7 ppm), przy długotrwałym oddziaływaniu wykazuje szkodliwe działanie na układ oddechowy. Stałe narażenie na przebywanie w takim środowisku powoduje także obniżenie poziomu frakcji gamma-globulinowych białka surowicy krwi, czego konsekwencją jest zmniejszenie odporności organizmu. Dwutlenek węgla w pomieszczeniach dla drobiu nie stanowi na ogół większego problemu. Stwierdzenie ponadnormatywnego poziomu jego stężenia świadczy o niedostatecznym funkcjonowaniu urządzeń wentylacyjnych, dlatego gaz ten jest uznawany za kryterium oceny stanu higienicznego pomieszczeń. W zoohigienie przyjęto, iż dopuszczalny poziom tego gazu w obiektach inwentarskich nie powinien przekraczać 0,3%. Toksyczne oddziaływanie dwutlenku węgla na organizmy zwierząt nie jest tak silne, jak w przypadku amoniaku. Wysokie stężenie CO 2 w powietrzu obiektów dro- 24
HIGIENA I ŻYWIENIE biarskich może jedynie stanowić zagrożenie w pierwszych dwóch tygodniach życia ptaków, ze względu na ryzyko zwiększonej ich śmiertelności. Natomiast podwyższone stężenie CO 2 (nawet do 0,65%) w dalszym etapie odchowu (od czwartego tygodnia), nie powoduje negatywnych skutków dla organizmu ptaków. dr hab. inż. Tomasz Mituniewicz Katedra Higieny Zwierząt i Środowiska Wydział Bioinżynierii Zwierząt UWM w Olsztynie 25