Атмосферный воздух представляет собой физическую смесь азота, кислорода, углекислого газа (двуокиси углерода), аргона и других инертных газов. В сухом атмосферном воздухе содержатся: кислорода — 20,95%, азота — 78,09%, углекислого газа — 0,03%. В небольших количествах представлены аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и др. Кроме постоянных составных частей, в воздухе находятся некоторые примеси природного происхождения, а также загрязнения, вносимые в атмосферу за счет производственной деятельности человека.
Составные части воздушной среды по-разному воздействуют на организм животных.
Азот является наибольшей составной частью атмосферного воздуха, принадлежит к инертным газам, он не поддерживает дыхание и горение. В природе идет непрерывный процесс круговорота азота, в результате которого азот атмосферы превращается в органические соединения, а при разложении их он восстанавливается и вновь поступает в атмосферу и снова связывается с биологическими объектами. Азот для растений служит источником питания.
Атмосферный азот, кроме того, является разбавителем кислорода, дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме.
Кислород — важнейший для жизни газ воздуха, так как он необходим для дыхания. Попадая в легкие, кислород поглощается кровью и разносится ею по всему организму — он поступает во все ее клетки и расходуется там на окисление питательных веществ, образуя углекислый газ и воду. Все химические процессы в животном организме, связанные с образованием различных веществ, с работой мышц и органов, с выделением тепла, происходят только при наличии кислорода.
Содержание кислорода в воздухе на нашей планете не меняется, несмотря на потребление его животными и людьми, на окисление в природе и процессы горения. Пополняется кислород атмосферы за счет жизнедеятельности растений.
Кислород в чистом виде обладает токсическим воздействием, что связывают с окислением ферментов.
Животные потребляют в среднем следующее количество 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. Содержание кислорода в воздухе закрытых помещений для животных при недостаточном обмене воздуха — вентиляции может снижаться, что при длительном воздействии сказывается на их здоровье и продуктивности. Наиболее чувствительны к этому птицы.
Углекислый газ (двуокись углерода, СО2) играет большую роль в жизнедеятельности животных и человека, так как является физиологическим возбудителем дыхательного центра. Снижение концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе не представляет существенной опасности для организма, так как необходимый уровень парциального давления этого газа в крови обеспечивается регулированием кислотно-щелочного равновесия. Повышенное же содержание углекислого газа в атмосферном воздухе сказывается отрицательно на организме животных. При вдыхании больших концентраций углекислого газа в организме нарушаются окислительно-восстановительные процессы, происходит накопление двуокиси углерода в крови, что приводит к возбуждению дыхательного центра. При этом дыхание становится более частым и глубоким. У птиц накопление углекислого газа в Крови не учащает дыхания, а вызывает его замедление и даже остановку. Поэтому в помещениях для птиц предусматривается постоянный приток наружного воздуха в гораздо больших количествах (из расчета на 1 кг массы), чем для млекопитающих.
В гигиеническом отношении двуокись углерода является важным показателем, по которому судят о степени чистоты воздуха — эффективности работы вентиляции. Если в животноводческих помещениях плохо работает вентиляция, углекислый газ накапливаться в значительных количествах, так как в выдыхаемом воздухе его содержится до 4,2%. Много углекислого газа поступает в воздух помещения, если оно обогревается газовыми горелками. Поэтому в таких помещениях вентиляционные сооружения должны быть более мощными.
При содержании в помещениях углекислого газа более 1% у животных учащается дыхание, а при 10%, кроме того, отмечают и учащение пульса. При длительном нахождении животных в плохо вентилируемых помещениях, а также при отсутствии прогулок на свежем воздухе у них появляется слабость, снижается аппетит, продуктивность и сопротивляемость к заболеваниям.
Максимально допустимое количество углекислого газа в воздухе животноводческих помещений не должно превышать 0,25% для животных и 0,1 — 0,2% для птиц.
Окись углерода (угарный газ) — в атмосферном воздухе отсутствует. Однако при работе в животноводческих помещениях техники — тракторов, кормораздатчиков, теплогенераторов и др. он выделяется с выхлопными газами. Выделение угарного газа наблюдается также при работе газовых горелок.
Окись углерода — сильный яд для животных и человека: соединяясь с гемоглобином крови, он лишает его способности переносить кислород из легких в ткани. При вдыхании этого газа животные погибают от удушья вследствие острого недостатка кислорода. Ядовитое действие начинает проявляться уже при накоплении 0,4% окиси углерода. Чтобы предупредить подобные отравления, следует хорошо проветривать помещения, где работают двигатели внутреннего сгорания, проводить регламентные работы теплогенераторов и других механизмов, выделяющих угарный газ.
При отравлении животных угарным газом в первую очередь их необходимо вывести из помещения на свежий воздух. Предельно допустимая концентрация этого газа — 2 мг/м3.
Аммиак (NH3) — бесцветный газ с едким запахом. В атмосферном воздухе встречается редко и в небольших концентрациях. В животноводческих помещениях аммиак образуется при разложении мочи, навоза, подстилки. Особенно он накапливается в помещениях, где плохая вентиляция, не поддерживается чистота пола, животных содержат без подстилки или меняют её несвоевременно, а также в навозохранилищах, жомовых ямах сахарных заводов. Много аммиака образуется в свинарниках, телятниках, птичниках (особенно при напольном содержании птицы), если в этих помещениях сосредоточено большое количество животных. Над местами скопления жижи концентрация аммиака достигает 35 мг/м3 и более. Поэтому при работах по перекачиванию жидкого навоза, очистке закрытых навозных каналов допускать людей к работе можно только после тщательного проветривания этой зоны.
В старых и холодных помещениях много аммиака скапливается на поверхности оборудования, в мокрой подстилке, так как он лучше растворяется холодной влажной средой. При повышении температуры и понижении атмосферного давления происходит обратное выделение аммиака в воздух помещения.
Постоянное вдыхание воздуха даже с небольшой примесью аммиака (10 мг/м3) неблагоприятно отражается на здоровье животных. Аммиак, растворяясь на слизистых оболочках верхних дыхательных путей, глаз, раздражает их, кроме того, он рефлекторно уменьшает глубину дыхания, следовательно, и вентиляцию легких. В результате у животных появляется кашель, слезотечение, бронхит, отек легких и др. При воспалительных процессах дыхательных путей снижается и способность слизистых оболочек противостоять проникновению через них микроорганизмов, в т. ч. болезнетворных. При высоких концентрациях аммиака наступает паралич дыхания, животное погибает.
В крови аммиак соединяется с гемоглобином и превращает его в щелочный гематин, который не способен поглощать кислород при дыхании, т. е. наступает кислородное голодание. Сильная степень отравления характеризуется обморочным состоянием, судорогами. Аммиак с влагой образует агрессивную среду, которая приводит в негодность машины, механизмы, здание.
Предельно допустимая концентрация этого газа 20 мг/м3, для молодняка и птицы — 5-10 мг/м3.
Необходимо помнить, что аммиак действует отрицательно не только на животных, но и на обслуживающий персонал. Поэтому в целях охраны здоровья работающих в помещениях, а также для создания нормальных условий животным, следует оборудовать здания эффективной вентиляцией. Большое значение имеет исправная и бесперебойно действующая система навозоудаления. Уменьшить содержание аммиака можно рассыпанием на подстилке молотого суперфосфата из расчета 250 — 300 г/м2, применением кондиционной торфяной подстилки, а для быстрого снижения концентрации этого газа можно использовать аэрозоль формальдегида, для защиты машин и механизмов применяют антикоррозийное покрытие.
Сероводород (H2S) в свободной атмосфере отсутствует или содержится в незначительных количествах. Источником накопления сероводорода в воздухе животноводческих помещений служит гниение серосодержащих органических веществ и кишечные выделения животных, особенно при использовании богатых белком кормов или расстройствах пищеварения. Сероводород может поступать в воздух помещений из жижеприемников и навозных каналов.
Вдыхание этого газа в незначительных количествах (10 мг/м3) вызывает воспаление слизистых оболочек, кислородное голодание, а в больших концентрациях — паралич дыхательного центра и центра, управляющего сокращением кровеносных сосудов. Всасываясь в кровь, сероводород блокирует активность ферментов, обеспечивающих процесс дыхания. Железо гемоглобина крови связывается с сероводородом в сульфид железа, поэтому гемоглобин не может участвовать в связывании и переносе кислорода. В слизистых оболочках он образует сульфид натрия, вызывающий их воспаление.
Содержание во вдыхаемом воздухе сероводорода свыше 10 мг/м3 может вызвать быструю смерть животного и человека, а длительное воздействие незначительной его примеси — хроническое отравление, проявляющееся общей слабостью, нарушениями пищеварения, воспалением дыхательных путей, снижением продуктивности. У людей при хроническом отравлении сероводородом наступает слабость, исхудание, потливость, головные боли, расстройство сердечной деятельности, катар дыхательных путей, гастроэнтериты.
Допустимая концентрация сероводорода в воздухе помещений — 5 — 10 мг/м3. Запах сероводорода ощущается уже при концентрациях 1,4 мг/м3, четко выражен при 3,3 мг/м3, значительный — при 4 мг/м3, тягостный — при 7 мг/м3.
Для предупреждения образования сероводорода в помещениях необходимо следить за исправным состоянием канализационных сооружений, применять качественную газопоглощающую подстилку, соблюдать надлежащую гигиеническую и ветеринарно-санитарную культуру на фермах и комплексах, гарантировать своевременное удаление навоза.
Влияние других газов, обнаруживаемых в помещениях для животных (индол, скатол, меркаптан и др.), изучено еще слабо.