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1、家畜环境卫生学第一节 光的概念n太阳辐射是地球表面热的主要来源，也是地球表面光的主要 来源。n光具有波动性和粒子性。波动性就是说光是一种电磁波，既 然是波就涉及波的形状、波峰、波谷、波幅、波长、周期等 。n高出水平面的最高点叫波峰，低出水平面的最低点叫波谷。n由水平面向上到达波峰或水平面向下到达波谷的距离叫振幅 。两个相邻的波峰之间的距离叫波长。n由一个电磁波的起点到下一个电磁波的起点所经历的时间， 叫周期。第一节 光的概念n光不仅是一种电磁波，而且是由一个个物质微 粒组成的粒子流。n这种特殊的粒子，称为光子或光量子。n光子与其它物质一样，具有一定的能量，其能 量的大小与光的频率成正比，与光的
2、波长成反 比。n即E=hf或 hV/ n h普朗克常数，f频率；V光速，波 长。勒是照度单位，照度是投射到单位面积上的光通量。 当投射到1平方米面积上的光通量为1流时，该照度为1勒。太阳辐射根据人的视觉分为： 红外线（300000-760nm）、可见光（760-400nm）、紫外线（400-4nm）。在医学上，为了使用方便，常把红外线和紫外线分为长 波和短波两种，长波红外线的波长为150015000 nm，短波为7601500 nm。长波紫外线为400290 nm，短波为180290 nm。n入射光的能量不大时，往往只能使物质 分子或原子发生旋转或振动，光能变为 动能，最后变为热能。n红外线和
3、红光的能量较小，所以引起的 反应多属此类。n入射光的能量较大时，可使物质分子或 原子中的电子吸收能量而跃升到高能级 上去，结果分子受激呈激发态，处于激 发态的分子是不稳定的，它将以表中所 述的方式释放能量而回到基态。n可见光和紫外线的能量较大，往往能够 引起这种类型的变化。n入射光的能量更大时，可使物质分子或 原子中的电子脱出成为游离电子，产生 光电效应。n可见光和紫外线均有引起这种变化的可 能，但在活体中产生光电效应的机会很 少。n光化学效应的常见的例子有：n1、光分解效应：n光的作用引起化学链断裂，因而发生 物质分解的过程。n光对动物引起的视觉反应，就是光分 解的例子。动物视网膜杆状细胞中
4、含 有一种淡红色的结合蛋白质，称为视 紫红质。n在光的作用下，视紫红质分解为反视 黄醛和视蛋白，这就是光分解作用。n视紫红质的分解过程使杆状细胞除极化 ，产生神经冲动沿视神经传到大脑枕叶 ，引起视觉。n其过程可简括为：n光视网膜杆状细胞内的视紫红质 视紫红质分解成为视黄醛及视蛋白 杆状细胞除极视觉冲动。2、光合作用：指植物在光的作用下，将自然界的无机物变为植物本身的有机物的过程。 3、光聚合作用：元素成分相同，但以分子量大一倍、2倍或多倍的形式而形成反应物的现象称为聚合。在紫外线照射下，空气中的氧可通过光聚合作用而形成具有特殊臭味的臭氧就是常见的例子。4、光敏作用： 光的能量不足以使物质A发生
5、化学反应，加入 物质B后，就使光化学反应得以完成，这种现 象称为光作用，物质B称为光敏物质或光感 性物质。其反应过程是B 先吸收光子（HF ），使B处于激发态（在B右上角加*表示）：B+HFB*B*再与物质A起反应，使A 变成另一种物质A,而B*复原B*+AA+B第二节 光的生物学效应n一、红外线n红外线又称为“热射线”，红外线照射到动物体，其能量在被照射部位的皮肤及皮下组织中转 变为热，引起温度升高（可达6摄氏度），血管扩张，皮肤潮红，局部循环加强，组织营养和代谢得到改善光热效应。 红外线的作用：n（1）红外线在畜牧生产中，照射仔猪、雏鸡 、羔羊和病畜，提高其成活率。n常用红外线灯作为热源，
6、不仅可以御寒，而且 改善了血液循环，促进了生长发育，减少死亡 ，效果良好。n （2）红外线具有消肿作用。n这是局部血液循环得到改善的继发结果。血液 循环旺盛，局部渗出物易被吸收清除，所以组 织张力下降，肿胀自然减轻，这一反应 被应 用于医疗实践。n（3）红外线具有镇痛作用。 镇痛机理：nA、 热本身对感觉神经有镇痛作用；nB、 热作为一种新刺激，与疼痛冲动同时传入中枢神经系统，使后者受到干扰，因而减弱了 疼痛感觉。nC、 上述消肿结果，使组织张力下降，肿胀减轻，加之肌痉挛随之减弱，因而痛感减缓。nD、 缺血性疼痛，因血液循环改善而得以减轻。n在兽医上常用红外线来治疗冻伤，风湿 性肌肉炎、关节炎
7、及神经痛等疾病。(4)色素沉着n红外线也有一定的色素沉着作用。n因红外线被吸收后破坏了细胞，分解了蛋白质 ，激活了酪氨酸酶，后者与色素原结合，使之 变为黑色素，皮肤上即出现色素沉着。n此外，红外线还能加强太阳光谱中的紫外线的 杀菌作用。n 过度的红外线作用，可使热调节发生障碍。这时机体以减少产热，并重新分配产热来适应新 的环境，由于内脏血液量减少，使胃肠道对待异 性传染病的抵抗力下降。n 当过强的红外线作用于皮肤时，皮肤温度可 升达40或更高，皮肤表面发生变性，甚至形成严重烧伤。此时生物学过程加强，组织分解产物 进人血液，引起全身性反应。(5)不良影响(5)不良影响n波长6001 000nm的
8、红光和红外线能穿透颅 骨，使颅内温度升高，引起“日射病”。n波长10001 900nm的红外线长时间照在眼睛上，可使水晶体及眼内液体的温度升高，引起 羞明、视觉模糊、白内障、视网膜脱离等眼部 疾病。n因此，在夏季户外长时间放牧或使役时，应注 意保其头部和眼睛。二、紫外线 nA段,波长320-400nm,其生物学作用较弱,主要起色素沉着作用;nB段,波长275-320nm,生物学作用很强,主要是抗佝偻病和红斑作用;nC段,波长200-275nm,来自太阳辐射的这段紫外线不能到达地面.此段具有最大的杀伤力,对机体细胞也有强烈的刺激和破坏作用。（一）红斑作用在紫外线照射下，被照射部位的皮肤会出现潮红
9、，这一现象称为红斑作用，这种红斑是在照射后经过 一定的潜伏期（一般为68H）后才出现的。而且红斑部位的皮肤微隆起，边缘整齐，易辨认。红斑作用最强的波长是254nm和297nm通常以波 长为297NM红斑灯，功率为1W的辐射强度为一个红斑剂量，但应用于动物因动物种类 、品种、年龄、身体部位等而差异很大。所以要用逐级曝光法测定生物学剂量（即引起最弱红斑所需要的照射时间）。测定红斑的生物学剂量，不仅在兽医理疗上可作为掌握紫外线照射时间的依据，而且在卫生学上具有重要意义。（二）杀菌作用：n 紫外线的杀菌作用决定于波长、辐射强度及微 生物对紫外线的抵抗力，杀菌力最强的是 253.7NM，波长愈短或愈长，
10、杀菌力均减弱。n 杀菌作用机理：是由于使细胞DNA中两个胸腺 嘧定分子的5、6碳原子彼此连结成环丁烷，形成 了胸腺嘧定二聚物，形成胸腺嘧定二聚物后， DNA即失去正常功能，从而影响了细菌的正常代 谢、生长、发育和繁殖，甚至引起核蛋白变性， 照射剂量足够大时，可使蛋白凝固，细菌因之死 亡。n n但只有当细菌或病毒在空气中或在物体浅表时 方有杀灭效果。n因此，在应用紫外线消毒物体时，必须首先把 物体洗净。n紫外线杀菌作用多用于手术室、消毒室或畜舍 内的空气消毒，也可进行饮水消毒和临床上治 疗表面感染。n在畜牧生产中,常用紫外线灯对畜舍进行灭菌.目前在鸡、鸭、猪等畜禽舍使用的低压汞灯，辐射出 254
11、nm紫外线，具有较好的灭菌效果。n实践证明，用20w的低压汞灯悬于畜舍2.5m的高空每20m2悬挂一盏，即1W/m2 ，每日照射50min左右，这样可降低家畜的染病率和死亡率，生产力明显提高。n短波紫外线（C段）对人眼损害很大，但对动物的眼睛影响并不大。n因此，在布置低压汞灯灭菌时，可以直接向下方照射，而对刚出生的家畜，因其被毛稀疏，不能过多照射；n奶牛、奶羊的乳部因皮薄在照射时应注意剂量。n另外，紫外线也可用于饲料、饲养工具的杀菌。（三）抗佝偻病作用n紫外线照射使动物皮肤的7-脱氢胆固醇转变为VD3，使植物和酵母中的麦角固醇转变为VD2。nVD的主要作用是促进动物肠道对钙的吸收，保证了骨骼的
12、正常发育。n当缺乏紫外线照射时，VD2、VD3的合成受阻，动物对Ca的吸收减少，血中无机磷含量降低，导致钙、磷代谢紊乱，钙在骨骼中的沉着发生障碍，引起骨钙化不全，幼畜出现佝偻病，成畜表现骨软症。n n在食物中只有足够的VD而无紫外线照射，不足以预防佝偻病；仅使用VD制剂治疗佝偻病的效果也不如紫外线照射的效果好。n由于动物体内贮存的维生素D的量较少，而VD3在体内保持有效生理作用的时间也较短，因此家畜必须经常进行适当的日光浴或补充紫外线照射，以补充VD3的不足。n波长285NM紫外线防止佝偻病和骨软症的效果最好，因这段紫外线将麦角固醇和7-脱氢胆固醇转化为VD2和VD3的效力最大。n当太阳高度角
13、小于350时，这段紫外线难以到达地面，所以在冬季纬度大于320的地区，太阳辐射的抗佝偻病作用较差，纬度愈高，动物愈容易出现佝偻病和骨软症，低纬度地区的动物则不易出现。n白色或浅色家畜的皮肤易被紫外线透射，形成VD的效力较强，因而在同样条件下，黑色皮肤的家畜较白色皮肤的家畜易患佝偻病。n n目前，工厂化养猪、养鸡发展很快，这些猪、鸡常年养在舍内，见不到阳光，易于发生维生素D缺乏症，应该特别注意日粮中维生素D的补加或选用283295NM的紫外线照射，不可用一般的紫外线灯代替。 n在畜牧生产中，常用人工保健紫外线（280- 340nm）照射畜禽，来提高其生产性能。n采用15-20w的保健紫外线灯，安
14、装在畜舍上 空，距被照射畜体1.5-2.0m高，每日照射4-5次 ，每次30分钟。安装0.7w/m2，经照射后的畜禽，其生长率、产蛋和孵化率均比不照射的提 高。n用紫外线灯也可照射奶牛、奶羊，同样能提高 产奶量及其奶中的维生素D的含量。（四）色素沉着作用：n色素沉着就是动物在太阳光的照射下，皮肤和被毛颜色变深的现象。n皮肤的色素沉着，在紫外线、红外线和可见光下均能发生，最强、最持久的色素沉着，发生在几种光谱同时作用时。n动物皮肤的基底有一种黑色素细胞，它能够产生和贮 存黑色素，黑色素细胞中有一些直径为0.31UM（微米）的颗粒，称为黑色素小体。n黑色素小体含有酪氢酸酶，这种酶的活性被硫氢化合
15、物抑制着。n紫外线照射在动物皮肤上，能解除硫氢化合物的抑制 作用，使酪氨酸酶的活性大大增加，在酪氨酸酶的作 用下，酪氨酸生成的衍生物共聚而成黑色素蛋白，使皮肤颜色变深。 （五）增强免疫力和对传染病抵抗力n紫外线的适量照射，能明显增强机体的免疫力 和对传染病的抵抗力。n在紫外线的作用下，机体的组织细胞分子结构 发生变化，抗原性发生变化，激发机体产生免 疫反应。n同时紫外线照射可提高免疫细胞的吞噬活性， 增加补体和凝集素，增强细胞免疫和体液免疫 功能。 （六）增强气体代谢作用n紫外线照射能兴奋呼吸中枢，使呼吸变慢变深 ，促进氧的吸收和二氧化碳、水汽的排出。n同时能增加血液、红细胞和血红素的含量，提
16、 高血液携带氧和二氧化碳的能力，加速组织代 谢过程。n紫外线局部照射时，还有改善局部血液循环、 止痛、消炎和促进伤口愈合的作用。（七）光敏性皮炎：n是动物吃下某种饲料后，饲料中的某一物质（光敏性物质）吸收了光子而处于激发态，该物质又作用于皮肤中的某种物质，使之发生光敏性的皮炎。n如家畜采食了荞麦苗、三叶草、苜蓿、灰菜等，在日晒下常可发生光敏性皮炎。 （七）光照性眼炎与癌n紫外线对眼睛过度照射时，可使结膜与 角膜发生变化，经数小时后发生结膜炎 与角膜炎，称光照性眼炎。n临床表现为角膜损伤、眼红、烧灼痛、 流泪、畏光，经数天后消失。n此外,紫外线尚有致癌作用。(八）提高畜禽生产力n用波长为280340nm的紫外线每天照射23小时，可提高家畜生产力。n对2500只成年母鸡进行紫外线照射，鸡的产蛋 量提高15.9%，后又在三个农庄中进行重复试 验，结果鸡的产蛋量分别提高25
