【摘 要】
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生物气溶胶是畜禽舍空气污染物之一,是引发疾病感染的主要介质。夏秋季节中奶牛场舍内外气体交换最为频繁,环境湿度、温度和紫外辐射较高,对生物气溶胶浓度的影响较大。为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的排放分布特征及环境因子影响,对天津市某奶牛场生物气溶胶、环境参数进行采集,分析了不同功能区生物气溶胶水平分布特征和生物气溶胶空间垂直分布特征,并使用综合梯度法估算了奶牛场生物气溶胶排放强度,最后,基于以上结
【基金项目】
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国家自然基金课题“多元复杂环境中奶牛场生物气溶胶衰减机制与衰减速率预测模型研究”；
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生物气溶胶是畜禽舍空气污染物之一,是引发疾病感染的主要介质。夏秋季节中奶牛场舍内外气体交换最为频繁,环境湿度、温度和紫外辐射较高,对生物气溶胶浓度的影响较大。为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的排放分布特征及环境因子影响,对天津市某奶牛场生物气溶胶、环境参数进行采集,分析了不同功能区生物气溶胶水平分布特征和生物气溶胶空间垂直分布特征,并使用综合梯度法估算了奶牛场生物气溶胶排放强度,最后,基于以上结果和随机森林算法建立模型,并结合控制变量法,获取环境因子对生物气溶胶浓度影响程度排序。本研究结果可为奶牛场生物气溶胶的研究提供先验知识,同时,为奶牛场生物气溶胶扩散与生物安全评估等研究提供基础数据,为精简采集影响生物气溶胶浓度的环境因子提供参考建议。通过分析奶牛场不同功能区生物气溶胶水平分布特征可知,不同功能区浓度每日变化趋势相似,但变化范围较大,分布在1.14×10~3-7.35×10~3 CFU/m~3之间。生物气溶胶主要分布在粗粒子（粒径大于2.1μm）中,不同粒径范围粒子占比趋势相似。为探究空间垂直分布特征,选取粪污最多的生产区和粪污区1 m和4 m高度采样点进行采样分析,结果表明,奶牛场近地面1 m高度处的生物气溶胶浓度均显著高于4 m高度处浓度（P＜0.05）。在粒径分布上具有季节性,夏季粒子粒径越大,占比越高,秋季粒径大于7.0μm及1.1-2.1μm之间粒子占比最高。在相同采样周期内,不同采样高度各粒径范围菌落数占比趋势相似。使用综合梯度法估算了生物气溶胶排放强度,其中生产区排放强度为13.03±9.63CFU/m~2/s,粪污处理区排放强度为26.85±11.09 CFU/m~2/s,全场单头奶牛排放量为606.61±380.52 CFU/头/s。研究发现奶牛场生物气溶胶排放强度受环境影响较大,紫外辐射强度与排放强度成负相关关系,总辐射强度与排放强度成负相关关系,温度与排放强度成负相关关系,湿度与排放强度成正相关关系。基于随机森林算法及控制变量法,获得了环境因子对生物气溶胶浓度的影响程度排序,不同季节中,PM100浓度、风向、温度、紫外辐射强度等环境因子影响程度较大。利用层聚类方法分析影响因子共线关系,发现可利用PM1浓度替代PM2.5浓度和PM10浓度,紫外辐射强度替代总辐射强度,并且替代前后模型均方误差变化极小,不影响模型准确性。在其他研究中,可根据试验条件结合本文排序精简环境因子的采集种类从而节约试验成本。
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