疾病传播：通风（猪病学12版）

当含有感染性病原的气溶胶和飞沫被感染猪只呼出，在环境中扩散后，通过通风系统进入养殖场设施时，就会发生空气传播疾病。猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）的传染性气溶胶可在数米至数公里范围内在猪群间传播（Wills等,1997；Otake等,2002；Dee等,2009；Otake等,2010）。空气传播病原体的存活能力取决于温度、相对湿度等多重环境因素。低温、高湿及中等风速通常延长常见猪病原的存活时间（Alarcón et al. 2021）。例如，PRRSV在37℃（99℉）环境下可保持传染性24小时，在21℃（70℉）环境下可存活6天（Pitkin et al. 2017）。

许多空气传播病原体（病毒和细菌）倾向于聚集或附着于动物或饲料产生的颗粒物（PM，即通常所称的粉尘）（Carpenter 1986; Mitchell et al. 2004）。病原体可随颗粒物在空气中传播至其到达的任何位置。因此，降低颗粒物浓度能有效减少空气传播病原体的传播。Madelin和Wathes（1989）以及Carpenter（1986）的研究表明，将空气中PM浓度降低50%可使空气中细菌浓度减少100倍以上。

新鲜空气通风系统是将潜在传染性气溶胶化病原引入设施的主要途径，同时也是病原扩散出设施并可能感染附近猪群的传播渠道。通风系统通常采用100%新风模式，气流速率随环境条件变化可达一个数量级。因此，任何应用于通风系统的生物隔离与生物控制策略，除需应对极端温湿度条件外，还必须适应大幅波动的气流范围。

1 生物隔离

生物隔离定义为防止病原体感染进入猪场的预防措施（Mee et al. 2012）。其核心理念是管控进入猪场的所有要素（包括空气、人员、设备、饲料、水源、生猪等），确保其病原阴性。除过滤技术外，后续讨论的大多数技术仅在研究层面得到验证，商业应用可能受限。生物隔离的深入探讨详见猪病学第10章。

1.1 猪场选址

猪场选址是指将猪场物理隔离于其它猪场之外。随着场间距离增加，病原通过气溶胶传播的风险随之降低——因颗粒物在场间迁移所需时间延长。运输时间的延长使颗粒有更多时间沉降（即落至地面），分散病原体浓度，并使其更充分暴露于环境条件（阳光、高温、低湿度）中，从而降低病原体存活率。目前尚无公认的理想选址距离。猪场选址不能应用于已经存在的猪场，且随着同区域新建猪场，选址要求可能随时间变化。理想情况下，选址应作为生物隔离的主要手段，但无法长期依赖此法。

1.2 空气过滤

空气过滤是指将进风通过过滤器，捕获附着病原的颗粒物，从而阻止其进入养殖场。如前所述，病原通常附着于较大颗粒物上传播（Alonso et al. 2015）。因此过滤系统无需捕获单个病毒颗粒（如PRRSV颗粒47-70纳米），只需拦截空气动力学直径达微米级（0.3-10微米）的颗粒物。猪场常用过滤器评级标准为最低效率报告值（MERV；ASHRAE 52.2）。实际应用中，典型过滤器等级为MERV 14、15或16。常在主过滤器上游增设MERV等级较低（即8-10级）的辅助过滤器，用于捕获较大颗粒并延长主过滤器使用寿命（图1）。若需更高过滤等级，可采用高效空气过滤器（HEPA）。使用HEPA过滤器将增加通风能耗，因其压阻值可达普通MERV 14过滤器的10倍。需特别考虑过滤器外壳及安装方式以防止空气旁路。过滤器外壳选型多样，涵盖单滤芯框架至多滤芯网格结构。具体选择需综合考量猪场布局中的过滤器位置、所需过滤器数量及过滤器类型等因素。

图1 典型主过滤器应用示例：进气过滤（a）、滤网格外壳（b）以及因过滤器与外壳间空气旁路导致的过滤器条纹污染（c）

采用过滤技术的通风系统主要分为负压系统和正压系统两类。由于建设成本较低且通风设备及控制系统更标准化，负压系统应用更为广泛。随着通风风机技术进步，正压系统能在更高静压下提供所需风量，近十年来逐渐普及。通风控制技术也同步发展，可满足正压系统运行设备所需的独特控制逻辑。

负压通风系统通过外墙排风扇形成室内相对于室外的负压环境，将空气吸入过滤器，经进气口（图2）流经猪舍空间后由风机排出。该系统改造现有猪场相对简便，可沿用原有通风控制系统及组件，仅需少量新建工程。该系统的缺陷在于：由于畜舍处于相对于外部的负压状态，任何渗漏（通过孔洞、裂缝、接缝、材料等）都可能导致未过滤空气进入；因此该类型系统要求建筑结构严密完好，并需定期检查建筑外壳的泄漏情况。此外，排风扇必须安装防回流装置，例如风扇套管或百叶墙（图3）。

图2 示例展示过滤式负压通风猪舍阁楼的过滤器

图3 过滤式负压通风猪舍排风扇的回流保护示例

正压通风系统通过使室内压力高于室外运行。常见设计为：空气经过滤器吸入后，通过风机（图4）推送至阁楼空间，再经进气口进入猪舍，最后通过猪舍墙面排气口排出。

此类系统的通风控制通常通过程序设定，以维持特定的相对静压值。在常规温湿度控制之外增加压力调控，会使系统更复杂且难以管理维护。但保持高于外部环境的静压值，可确保畜舍结构中任何意外开口处排出的是过滤后的室内空气，而非吸入未过滤的室外空气。

图4 正压通风系统过滤器与风机安装示例。进气从右侧进入，经过滤器处理后被左上方的风机吸入，最终推送至猪舍阁楼空间

无论采用何种过滤通风系统，设计与设备选型时均需谨慎，以确保在满足目标静压值的同时维持猪舍正常气流。关键在于选用经设计和测试可在过滤通风系统中常见的高静压环境（大于50Pa）下运行的风机。合理配置风机与过滤器的规格至关重要，这能确保随着设施老化及风机过滤器风量衰减，系统仍能维持有效运行并满足猪群通风需求。

1.3 其它技术

静电除尘（ESP）技术已被证实能降低空气中病原体及颗粒物浓度。当空气流经电子沉淀器时，空气中的污染物被带电并转移至收集表面。空气离子发生器遵循与ESP相同的原理，但仅对污染物进行带电处理而不进行收集。未被收集的污染物随后会附着于下游表面，例如猪舍空间。目前针对ESP技术在猪场通风空气处理中的应用研究有限，需进一步验证其商业化大规模应用可行性。La等（2019）在实验室规模系统中测试空气离子化对猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）的抑制效果，结果显示不同风量下气溶胶化PRRSV浓度平均降低68%至96%。在实验舱中，ESP设备对常见猪舍粉尘的捕集效率达67.3%（St. George and Feddes 1995）。相比细颗粒物，粗颗粒物（大于1微米）更易被清除。

紫外线（UV）在空气处理与消毒领域已广泛应用于人类活动空间。其波长（100-400纳米）较电磁光谱中可见光（400-700纳米）更短（Bolton and Cotton 2008）。C波段紫外线（200-280nm）普遍被视为杀菌波段，其消毒应用历史已逾百年。商业化生猪养殖场对紫外线的应用受限，主要因其成本远高于空气过滤系统。为维持杀菌效率，灯管表面需保持清洁，因此通风空气可能也需要过滤处理。

2 生物控制

生物控制被定义为限制传染性病原向其它农场传播的农场措施（Mee et al. 2012）。目前针对猪场废气中空气传播病原和粉尘的控制研究有限。针对气溶胶的生物控制措施尚未得到广泛研究，其影响及投资回报率也难以量化。该领域需要进一步探索，以推进区域性病原净化与控制策略，并防范外来动物疫病暴发风险。

Cortus等人（2021）在育肥场管道排风扇外部安装ESP装置，但未观察到PM10或PM2.5浓度显著降低。Lee等人（2021）则构建并测试了配备空气过滤器和UVA光催化功能的移动实验室，用于处理育肥场地沟风机的废气。结果表明MERV-8和MERV-15过滤器可有效降低悬浮颗粒物浓度达98%，但空气中细菌减少量波动较大且无统计学意义。防风带（Windbreaks）作为物理结构，可降低排风扇下游气流速度，使颗粒物沉降后再扩散至大气。防风带可采用树木带等有机构造或实体/网状围墙等人造结构（图5.5）。虽然存在物理截留或捕获颗粒物的功能，但其主要作用在于降低气流速度。生物过滤器（Biofilters）已被用于处理废气异味。生物过滤器通过排风扇将空气推送至生物介质床（如木屑）中，既可捕获颗粒物，又能借助介质层中的微生物活动分解废气中的有机物质。这些发现凸显了深入研究强化生物控制技术的重要性，以有效遏制病原从猪场向外传播。

图5 废气颗粒物减排实例包括防风带（a）与静电沉淀系统（b）

原文请参考2025年12版《猪病学》英文版第三章第十节。