$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
W tym badaniu przeprowadziliśmy ocenę ogólnego rozkładu PM oraz kompleksową analizę bioaerozoli w gospodarstwie mlecznym od września do grudnia. Do rozprowadzania cząstek aerozolu przyczynia się wiele czynników środowiskowych. Badaliśmy stężenie i rozkład wielkości cząstek stałych w oborze za pomocą laserowego licznika cząstek TSI. Jak pokazano w Rysunek 1A, stężenie cząstek aerozolu było najwyższe w grudniu, a najniższe w październiku, co może być spowodowane zmianami temperatury i wilgotności (Tabela 1). Stężenie cząstek aerozolu wdychanego (0,3-3,0 μm) stanowiło ponad 99% całkowitego stężenia cząstek (Rysunek 1B), a cząstki w tym zakresie mogły dotrzeć do głębokich dróg oddechowych, powodując poważne zagrożenia dla ludzi i zwierząt.
Analiza składu biologicznego próbek może być przeprowadzona poprzez ekstrakcję DNA, sekwencjonowanie bakteryjnego 16SrDNA i regionu ITS grzybów zamiast hodowli mikroorganizmów. Na podstawie analizy biologicznej próbek bioaerozoli pobranych za pomocą cyklonowego próbnika aerozolowego lub próbnika powietrza o dużej objętości z filtrami, możemy wstępnie porównać skuteczność tych dwóch metod w zbieraniu bakterii i grzybów. Rysunek 2 pokazuje wyniki analizy próbek bioaerozolu pobranych podczas mglistych dni w Pekinie na kampusie Pekińskiego Instytutu Technologicznego 20 grudnia 2016 roku. Jeśli chodzi o zbieranie bakterii, wyniki wykazały, że próbnik aerozolu cyklonowego zebrał znacznie więcej rodzajów niż próbnik powietrza o dużej objętości z filtrami (Rysunek 2A). W przypadku zbierania grzybów próbniki te wykazały równą skuteczność zbierania i prawie taką samą liczebność rodzaju (Rysunek 2B). Na podstawie wyników przedstawionych w Rysunek 2, byliśmy w stanie zmierzyć różną skuteczność zbierania tych dwóch metod dla bakterii i grzybów. W przypadku zbierania bakterii próbnik aerozolu cyklonowego działał znacznie lepiej niż próbnik powietrza o dużej objętości z filtrami, ponieważ próbki z tego pierwszego wykazywały większą liczebność rodzaju (Rysunek 2A). Jednak analiza sekwencjonowania grzybów dwóch próbek z różnych metod pobierania próbek wykazała prawie identyczne struktury zbiorowiska (Rysunek 2B).
Badaliśmy bakterie zdolne do hodowli w powietrzu, używając sześciostopniowego próbnika Andersena. Jak pokazano na Rysunek 3, liczba kolonii bakterii zdolnych do hodowli dla cząstek etapu I-VI została zmniejszona. Cząstki etapu I (wielkość cząstek > 8,2 μm) miały największą liczbę kolonii bakterii nadających się do hodowli. Odsetek rodzin rozrodczych w stadium I w czterech różnych typach chlewni, w tym w porodówce, oborze dla ciężarnych loch, tuczarni i odsadzeniowni, wynosił odpowiednio 33%, 30%, 26% i 34%. Odsetek rodzin rozrodczych w stadium II w czterech różnych typach chlewni wynosił odpowiednio 20%, 22%, 19% i 20%. Odsetek rodzin pojczystych III stopnia w czterech różnych typach chlewni wynosił odpowiednio 18%, 18%, 18% i 19%. Odsetek rodzin pojczystych w stadium IV w czterech różnych typach chlewni wynosił odpowiednio 17%, 16%, 16% i 16%. Odsetek rodzin ściółkowych V etapu w czterech różnych typach chlewni wynosił odpowiednio 10%, 10%, 14% i 6%. Cząstki etapu VI (wielkość cząstek < 1,0 μm) miały najmniejszą liczbę kolonii bakterii nadających się do hodowli. Odsetek rodzin rodzinnych w stadium VI w czterech różnych typach chlewni wynosił odpowiednio 3%, 5%, 6% i 5%.
Próbki powietrza zostały zebrane w czterech różnych typach chlewni za pomocą sześciostopniowego próbnika Andersena, a następnie hodowane w odpowiednich warunkach. DNA całego genomu bakterii hodowlanych pobranych z każdego etapu cząstek zostało wyekstrahowane i wykryte za pomocą sekwencjonowania bakteryjnego 16S rDNA i regionu ITS grzyba. W sumie zidentyfikowano 91 rodzajów i 158 gatunków bakterii w hodowli bakterii w chlewniach. Struktury społeczności bakterii hodowlanych w czterech różnych typach chlewni, w tym w porodówce, w oborze dla ciężarnych loch, tuczarni i odsadzeniów, są pokazane na Rysunek 4 z danymi od etapu I do etapu VI. Zawartość różnych dominujących rodzajów bakterii nie jest taka sama w różnych chlewniach.

Rysunek 1: Stężenie i rozkład wielkości PM w czterech różnych miesiącach. (A) Wykres skrzynkowy liczby cząstek stałych w okresie badania. Każdy wykres skrzynkowy zawiera wartość maksymalną, minimalną, medianę, dwa kwartyle i nietypową wartość bazy danych. (B) Mapy rozkładu średniej wielkości cząstek stałych. Od września do grudnia w kurniku przebywało osiemdziesiąt krów. Odsetek PM (≥ 3 μm) w ciągu czterech miesięcy (wrzesień, październik, listopad i grudzień) wynosił odpowiednio 0,005, 0,005, 0,002 i 0,002. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Analiza biologiczna próbek bioaerozoli pobranych przez dwa próbniki. (A) i (B) pokazują liczebność rodzajów bakterii lub grzybów w próbkach bioaerozoli otrzymanych różnymi metodami pobierania. Próbnik powietrza ze ściankami zwilżanymi reprezentuje próbnik aerozoli cyklonowych. Quartz Filters to próbnik powietrza o dużej objętości z filtrami. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Średnie hierarchiczne mapy rozmieszczenia bakterii hodowlanych w czterech typach chlewni. Cztery rodzaje chlewni to porodówka, obora dla ciężarnych, tucznia i odsadzalnia. S1 do S6 reprezentują sześć etapów cząstek (od I do VI) zebranych przez sześciostopniowy próbnik Andersena. Etapy zostały zdefiniowane na podstawie średnic aerodynamicznych cząstek unoszących się w powietrzu, w tym etap VI (0,65-1,1 μm), etap V (1,1-2,1 μm), etap IV (2,1-3,3 μm), etap III (3,3-4,7 μm), etap II (4,7-7,0 μm) i etap I (7,0 μm). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Struktury zbiorowisk bakteryjnych o różnej liczebności w próbkach powietrza. Próbki powietrza pobrano w czterech różnych typach chlewni za pomocą sześciostopniowego próbnika Andersena, a następnie wyhodowano je w odpowiednich warunkach. DNA całego genomu bakterii zdolnych do hodowli w każdym etapie cząstek pobranych przez sześciostopniowy próbnik Andersena zostało wyekstrahowane i wykryte za pomocą sekwencjonowania bakteryjnego 16S rDNA. Liczby od 1 do 6 w każdym typie chlewni reprezentują cząstki o stopniach od I do VI mierzonych za pomocą sześciostopniowego próbnika Andersena. Tekst po prawej stronie zawiera nazwę rodzaju każdej bakterii. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.