第一节 物理消毒法
物理消毒法是指应用物理因素杀灭或清除病原微生物及有害微生物的方法。物理消毒法包括清除、辐射、煮沸、干热、湿热、火焰焚烧及滤过除菌、超声波、激光、X射线消毒等，是简便经济而较常用的一种消毒方法，常用于养殖场的场地、设备、卫生防疫器具和用具的消毒。
一、清除消毒
通过清扫、冲洗、洗擦和通风换气等手段达到清除病原体的目的，是最常用的一种消毒方法，也是日常的卫生工作之一。
畜牧场的场地、畜禽舍、设备用具上存在大量的污物和尘埃，含有大量的病原微生物。用清扫、铲刮、冲洗等机械方法清除降尘、污物及沾染在墙壁、地面以及设备上的粪尿、残余的饲料、废物、垃圾等，这样可除掉70%的病原体，并为药物消毒创造条件。对清扫不彻底的畜禽舍进行化学消毒，即使用高于规定剂量的消毒剂，效果也不显著，因为消毒剂接触少量的有机物就会迅速丧失杀菌力。必要时舍内外的表层土也一起清除，减少场地和畜舍病原微生物的数量。但机械清除并不能杀灭病原体，所以此法只能作为消毒工作中的一个辅助环节，不能作为一种可靠的方法来利用，必须结合其他消毒方法同时使用。如发生传染病，特别是烈性传染病时，须与其他消毒方法共同配合，先用药物消毒，然后再用机械清除。
通风换气也是清除消毒的一种。由于畜禽的活动（如咳嗽、鸣叫），饲养管理过程（如清扫地面、分发饲料），通风除臭等机械设备运行，舍内畜禽的饮水、排泄，饲养管理过程用水等导致舍内空气含有大量的尘埃、水汽，微生物容易附着，特别是疫情发生时，尤其是经呼吸道传染的疾病发生时，空气中病原微生物的含量会更高。所以应适当通风，借助通风经常地排出污秽气体和水汽。特别是在冬、春季，通风可在短时间内迅速降低舍内病原微生物的数量，加快舍内水分蒸发，保持干燥，可使除芽孢、虫卵以外的病原失活，起到消毒作用。但排出的污浊空气容易污染场区和其他畜舍，为减少或避免这种污染，最好采用纵向通风系统，风机安装在排污道一侧，畜禽舍之间保持40～50m的卫生间距。有条件的畜禽场，可以在通风口安装过滤器，过滤空气中的微粒和杀灭空气中微生物，把经过过滤的舍外空气送入舍内，有利于舍内空气的新鲜洁净。如使用电除尘器来净化畜舍空气中的尘埃和微生物效果更好。据在产蛋鸡舍中的试验：当气流速度v=2.2m/s和v=1.0m/s，通过电除尘器的空气容积L=2200m3/h时，测定过滤前后空气中的微粒和微生物的数量，结果见下表。
除尘前后空气中微粒的数量
除尘前后的禽舍内空气中微生物数量
如上表所示，采用除尘器后，空气中微粒的净化率平均达到87.3%（v=2.2m/s）和94.8%（v=1.0m/s）；微生物的净化率平均为81.7%。
二、辐射消毒
辐射消毒主要分为紫外线照射消毒和电离辐射消毒。
（一）紫外线照射消毒
紫外线照射消毒是一种最经济方便的方法。将消毒的物品放在日光下曝晒或放在人工紫外灯下，利用紫外线灼热以及干燥等作用使病原微生物灭活而达到消毒的目的。此法较适用于畜禽舍的垫草、用具、进出人员等的消毒，对被污染的土壤、牧场、场地表层的消毒均具有重要意义。
1.紫外线作用机理
紫外线是一种肉眼看不见的辐射线，可划分为三个波段：UV-A（长波段），波长320～400nm；UV-B（中波段），波长280～320nm；UV-C（短波段），波长100～280nm。强大的杀菌作用由短波段UV-C提供。由于100～280nm具有较高的光子能量，当它照射微生物时，就能穿透微生物的细胞膜和细胞核，破坏其DNA的分子链，使其失去复制能力或失去活性而死亡。空气中的氧在紫外线的作用下可产生部分O3，当O3的浓度达到（10～15）×10-6时也有一定的杀菌作用。
紫外线可以杀灭各种微生物，包括细菌、真菌、病毒和立克次体等。一般说来，革兰氏阴性菌对紫外线最敏感，其次为革兰氏阳性球菌，细菌芽孢和真菌孢子抵抗力最强。病毒也可被紫外线灭活，其抵抗力介于细菌繁殖体与芽孢之间。Russl综合了一些研究者的工作，将微生物分为对紫外线高度抗性、中度抗性和低度抗性3类。高度抗性的有枯草杆菌、枯草杆菌芽孢、冬青属、耐辐射微球菌和橙黄八叠球菌；中度抗性的有微球菌、鼠伤寒沙门菌、乳链球菌、酵母菌属和原虫；低度抗性的有牛痘病毒、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、普通变形杆菌、军团菌、布鲁尔酵母菌和大肠杆菌噬菌体。
一般常用的灭菌消毒紫外灯是低压汞气灯，在C波段的253.7nm处有一强线谱，用石英制成灯管，两端各有一对钨丝自燃氧化电极。电极上镀有钡和锶的碳酸盐，管内有少量的汞气和氩气。紫外灯开启时，电极放出电子，冲击汞气分子，从而放出大量波长253.7nm的紫外线。
2.紫外线消毒的应用
（1）对空气的消毒
紫外灯的安装可采取固定式，用于房间（禽、畜的笼、舍和超净工作台）消毒。将紫外灯吊装在天花板或墙壁上，离地面2.5m左右，灯管安装金属反光板，使紫外线照射与水平面成30°～80°角。这样使全部空气受到紫外线照射，而当上下层空气产生对流时，整个空气都会受到消毒。在直接照射时，普通地面照射需3.3W/m2电能，例如，9m2地面需1支30W紫外灯；如果是超净工作台，需5～8W/m2电能。移动式照射主要应用于传染病病房的空气消毒，畜禽养殖场较少应用。在建筑物的出入口安装带有反光罩的紫外灯，可在出入口形成一道紫外线的屏障。一个出入口安装5支20W紫外灯管，这种装置可用于烈性菌实验室的防护，空气经过这一屏幕，细菌数量减少90%以上。
（2）对水的消毒
紫外线在水中的穿透力，随深度的增加而降低，但受水中杂质的影响，杂质越多紫外线的穿透力越差。常用的装置有：直流式紫外线水液消毒器，使用30W灯管每小时可处理2000L水；一套管式紫外线水液消毒器，每小时可生产10000L灭菌水。
（3）对污染表面的消毒
紫外线对固体物质的穿透力和可见光一样，不能穿透固体物体，只能对固体物质的表面进行消毒。照射时，灯管距离污染表面不宜超过1m，所需时间30min左右，消毒有效区为灯管周围1.5～2m。
3.影响紫外灯辐射强度和灭菌效果的因素
紫外灯辐射强度和灭菌效果受多种因素的影响。常见的影响因素主要有电压、温度、湿度、距离、角度、空气含尘率、紫外灯的质量、照射时间和微生物数量等。
（1）电压对紫外灯辐射强度的影响
国产紫外灯的标准电压为220V。电压不足时，紫外灯的辐射强度大大降低。陈宋义等研究了电压对紫外灯辐射强度的影响，结果当电压为180V时，其辐射强度只有标准电压的1/2。
（2）温度对紫外灯辐射强度的影响
室温在10～30℃时，紫外灯辐射强度变化不大。室温低于10℃，则辐射强度显著下降。陈宋义等的研究结果显示，其他条件不变，0℃时辐射强度只有10℃时的70%、30℃时的60%。
（3）湿度对紫外灯辐射强度的影响
相对湿度不超过50%，对紫外灯辐射强度的影响不大。随着室内相对湿度的增加，紫外灯辐射强度呈下降的趋势。当相对湿度达到80%～90%时，紫外灯辐射强度和杀菌效果降低30%～40%。
（4）距离对紫外灯辐射强度的影响
受照物与紫外灯的距离越远，辐射强度越低。30W石英紫外灯距离与辐射强度的关系见下表。
30W石英紫外灯距离与辐射强度的关系
（5）角度对紫外灯辐射强度的影响
紫外灯辐射强度与投射角也有很大的关系。直射光线的辐射强度远大于散射光线。
（6）紫外灯质量及型号对辐射强度的影响
紫外灯用久后即衰老，影响辐射强度。一般寿命为4000h左右。使用1年后，紫外灯的辐射强度会下降10%～20%。因此，紫外灯使用2～3年后应及时更新。
（7）空气含尘率对紫外灯灭菌效果的影响
灰尘中的微生物比水滴中的微生物对紫外线的耐受力高。空气含尘率越高，紫外灯灭菌效果越差。每1mL空气中含有800～900个微粒时，可降低灭菌率20%～30%。
（8）照射时间对紫外灯灭菌效果的影响
每种微生物都有其特定的紫外线照射下的死亡剂量阈值。杀菌剂量（K）是辐射强度（I）和照射时间（t）的乘积（即K=It）。可见，照射时间越长，灭菌的效果越好。
4.养殖场紫外灯的合理使用
由上述可见，影响紫外灯消毒效果的因素是多方面的。养殖场应该根据各自不同的情况，因地制宜，因时制宜，合理配置、安装和使用紫外灯，这样才能达到灭菌消毒的效果。
（1）紫外灯的配置和安装
养殖场入口消毒室宜按照不低于1W/m3配置相应功率的紫外灯。例如：消毒室面积15m2，高度为2.5m，其空间为37.5m3，则宜配置40W紫外灯1支或20W紫外灯2支。而最好的是配置20W紫外灯2支。
紫外灯安装的高度应距天棚有一定的距离，使被照物与紫外灯之间的直线距离在1m左右。有的将紫外灯紧贴天棚，有的将紫外灯安装在墙角，这些都影响紫外灯的辐射强度和消毒效果。如果整个房间只需安装1支紫外灯即可满足要求的功率，则紫外灯应吊装在房间的正中央，与天棚有一定的距离；如果房间需配置2支紫外灯，则2支紫外灯最好互相垂直安装。
（2）紫外灯的照射时间
紫外灯的照射时间应根据气温、空气湿度、环境的洁净情况等而定。一般情况下，养殖场入口消毒室如按照1W/m3配置紫外灯，其照射的时间应不少于30min。如果配置紫外灯的功率大于1W/m3，则照射的时间可适当缩短，但不能低于20min。
（3）照射时间与照射强度的选择
在欲达到相同照射剂量的情况下，高强度照射比延长时间的低强度照射灭菌效果要好。例如：要使空气中大肠杆菌的灭菌率达到80%，配置100μW/cm2照射强度时，需60min；而配置150μW/cm2照射强度时，需30min；配置200μW/cm2照射强度时，则只需不到10min。
（4）其他注意事项
为保持电压的稳定，在电压不稳定的地区，应使用稳压器；保持消毒室的环境卫生，保持干燥，尽量减少灰尘和微生物的数量；目前国内生产紫外灯的厂家很多，鱼龙混杂，质量不一。对新购买的紫外灯应进行检测，新灯管的照射强度应在100～200μW/cm2。但对于绝大多数养殖场，不可能进行检测。因此只能尽量购买能确保产品质量、知名厂家的产品，看清说明书，是否达到强度标准；紫外线不能穿透不透明物体和普通玻璃，因此，受照物应在紫外灯的直射光线下，衣物等应尽量展开；紫外灯管应经常擦拭，保持清洁，否则亦影响消毒效果。
紫外线能有效地杀灭微生物，但过多照射对人体也是有害的。同时，对于人员严格照射时间，在有些情况下也很难做到。因此，应从实际出发，制订严格的畜禽场入口人员进入的消毒程序。一般程序如下：
目前紫外线照射消毒作为养殖场入口消毒比较常用。养殖场入口消毒又非常重要，所以有关部门和科研单位应就消毒室的设计，紫外灯的配置、安装乃至型号和生产厂家的选择，消毒的程序，不同季节的照射时间等开展调查研究，制定相应的规范，并加强技术培训，这些必将对养殖场的防疫和安全生产发挥重要的作用。
（二）电离辐射消毒
利用γ射线、伦琴射线或电子辐射能穿透物品，杀死其中的微生物的低温灭菌方法，统称为电离辐射消毒。电离辐射消毒是低温灭菌，不发生热的交换、压力差别和扩散层干扰，所以适用于怕热的灭菌物品，具有优于化学消毒、热力消毒等其他消毒方法的许多优点，也是在医疗、制药、卫生、食品、养殖业应用广泛的消毒方法。因此，早在20世纪50年代国外就开始应用，在我国起步较晚，但随着国民经济的发展和科学技术的进步，电离辐射消毒技术在我国制药、食品、医疗器械及海关检验等各领域广泛应用，并将越来越受到各行各业的重视，特别是在养殖业的饲料消毒灭菌和肉蛋成品的消毒灭菌方面应用日益广泛。
三、高温消毒和灭菌
高温对微生物有明显的致死作用。所以，应用高温进行灭菌是比较切实可靠且较常用的物理方法。高温可以灭活包括细菌及繁殖体、真菌、病毒和抵抗力最强的细菌芽孢在内的一切微生物。
（一）高温消毒和灭菌的机制
高温杀灭微生物的基本机制是通过破坏微生物蛋白质、核酸的活性导致微生物的死亡。蛋白质构成微生物的结构蛋白和功能蛋白。结构蛋白主要构成微生物细胞壁、细胞膜和细胞质内含物等。功能蛋白构成细菌的酶类。湿热对细菌蛋白质的破坏机制是通过使蛋白质分子运动加速，互相撞击，致使肽链连接的副键断裂，使其分子由有规律的紧密结构变为无秩序的散漫结构，大量的疏水基暴露于分子表面，并互相结合成为较大的聚合体而凝固、沉淀。干热灭菌主要通过热对细菌细胞蛋白质的氧化作用，并不是蛋白质的凝固。因为干燥的蛋白质加热到100℃也不会凝固。细菌在高温下死亡加速是由于氧化速率增加的缘故。无论是干热还是湿热对细菌和病毒的核酸均有破坏作用，加热可使RNA单链的磷酸二酯键断裂；而单股DNA的灭活是通过脱嘌呤。实验证明，单股RNA对热的敏感性高于单股的DNA的敏感性，但都随温度的升高而灭活速率加快。
（二）高温消毒和灭菌的常用方法
高温消毒和灭菌的方法主要分为干热消毒灭菌法和湿热消毒灭菌法。
1.干热消毒灭菌法
（1）灼烧或焚烧消毒法
灼烧是指直接用火焰灭菌，适用于笼具、地面、墙壁以及兽医站使用的接种针、剪、刀、接种环等不怕热的金属器材，可立即杀死全部微生物。在没有其他灭菌方法的情况下，对剖检器械也可灼烧灭菌。接种针、环、棒以及剖检器械等体积较小的物品可直接在酒精灯火焰上或点燃的酒精棉球火焰上直接灼烧，笼具、地面、墙壁的灼烧必须借助火焰消毒器进行。焚烧主要是对病畜尸体、垃圾、污染的杂草、地面和不可利用的物品器材采用燃烧的办法，点燃或在焚烧炉内烧毁，从而消灭传染源。体积较小、易燃的杂物等可直接点燃；体积较大、不易燃烧的病死畜禽尸体、污染的垃圾和粪便等可泼上汽油后直接点燃，也可在焚烧炉或架在易燃的物品上焚烧。焚烧处理是最为彻底的消毒方法。
（2）热空气灭菌法
即在干燥的情况下，利用热空气灭菌的方法。此法适用于干燥的玻璃器皿如烧杯、烧瓶、吸管、试管、离心管、培养皿、玻璃注射器、针头、滑石粉、凡士林及液体石蜡等的灭菌。在干热的情况下，由于热的穿透力较低，灭菌时间较湿热法长。干热灭菌时，一般细菌的繁殖体在100℃经1.5h才能杀死，芽孢则需在140℃经3h才能杀死。真菌的孢子100～115℃经1.5h才能杀死。干热灭菌法是在特别的电热干烤箱内进行的。灭菌时，将待灭菌的物品放入烘烤箱内，使温度逐渐上升到160℃维持2h，可以杀死全部细菌及其芽孢。干热灭菌时注意以下5点。
① 不同物品器具干热灭菌的温度和时间不同，见下表。
不同物品器具干热灭菌的温度和时间
② 消毒灭菌器械应洗净后再放入电烤箱内，以防附着在器械上面的污物炭化。玻璃器材灭菌前应洗净并干燥，勿与烤箱底壁直接接触，灭菌结束后，应待烤箱温度降至40℃以下再打开烤箱，以防灭菌器具炸裂。
③ 物品包装不宜过大，干烤物品体积不能超过烤箱容积的2/3，物品之间应留有空隙，以利于热空气流通。粉剂和油剂不宜太厚（小于1.3cm），以利于热的穿透。
④ 棉织品、合成纤维、塑料制品、橡胶制品、导热差的物品及其他在高温下易损坏的物品，不可用干烤灭菌。灭菌过程中，高温下不得中途打开烤箱，以免引燃灭菌物品。
⑤ 灭菌时间计算应从温度达到要求时算起。
2.湿热消毒灭菌法
湿热消毒灭菌法是灭菌效力较强的消毒方法，应用较为广泛。常用的有如下几种。
（1）煮沸消毒
利用沸水的高温作用杀灭病原体，是使用较早的消毒方法之一，方法简单、方便、安全、经济、实用、效果可靠。常用于针头、金属器械、工作服、工作帽等物品的消毒。煮沸消毒温度接近100℃，10～20min可以杀死所有细菌的繁殖体，若在水中加入5%～10%的肥皂或碱或1%的碳酸钠，使溶液中pH值偏碱性，可使物品上的污物易于溶解，同时还可提高沸点，增强杀菌力。水中若加入2%～5%的石炭酸，能增强消毒效果，经15min的煮沸可杀死炭疽杆菌的芽孢。应用该法消毒时，要掌握消毒时间，一般以水沸腾时算起，煮沸20min左右。对于寄生虫性病原体，消毒时间应加长。
（2）流通蒸汽消毒
又称常压蒸汽消毒，此法是利用蒸笼或流通蒸汽灭菌器进行消毒灭菌。一般在100℃加热30min，可杀死细菌的繁殖体，但不能杀死芽孢和霉菌孢子，因此常在100℃30min灭菌后，将消毒物品置于室温下，待其芽孢萌发，第2天、第3天再用同样的方法进行处理和消毒。这样连续3天3次处理，即可保证杀死全部细菌及其芽孢。这种连续流通蒸汽灭菌的方法，称为间歇灭菌法。此消毒方法常用于易被高温破坏的物品如鸡蛋培养基、血清培养基、牛乳培养基、糖培养基等的灭菌。若为了不破坏血清等，还可用较低一点的温度如70℃加热1h，连续6次，也可达到灭菌的目的。
（3）巴氏消毒法
此法常用于啤酒、葡萄酒、鲜牛奶等食品的消毒以及血清、疫苗的消毒，主要是消毒怕高温的物品。温度一般控制在61～80℃。根据消毒物品性质确定消毒温度，牛奶62.8～65.6℃，血清56℃，疫苗56～60℃。牛奶消毒，有低温长时间巴氏消毒法（61～63℃，加热30min）和高温短时间巴氏消毒法（71～72℃，加热15min），然后迅速冷却至10℃左右。这可使牛奶中细菌总数减少90%以上，并杀死其中的全部病原菌。
（4）高压蒸汽灭菌
通常情况下，1个大气压下水的沸点是100℃，当超过1个大气压时，水的沸点超过100℃，压力越大水的沸点越高。高压灭菌就是根据这一原理，在一个密封的金属容器内，通过加热来增加蒸汽压力、提高蒸汽温度，达到短时间灭菌的效果。
高压蒸汽灭菌具有灭菌速度快、效果可靠的特点，常用于玻璃器皿、纱布、金属器械、培养基、橡胶制品、生理盐水、针具等的消毒灭菌。
高压蒸汽灭菌应注意以下几点。
① 排净灭菌器内冷空气，排气不充分易导致灭菌失败。一般当压力升至13.8kPa或20.7kPa时，缓缓打开气门，排出灭菌器中的冷空气，然后再关闭气门，使灭菌器内的压力再度上升。
② 合理计算灭菌时间，要从压力升到所需压力时计算。
③ 消毒物品的包装和容器要合适，不要过大、过紧，否则不利于空气穿透。
④ 注意安全操作，检查各部件是否灵敏，控制加热速度，防止空气超高热。
（三）影响高温消毒和灭菌的因素
1.微生物方面
（1）微生物的类型
由于不同的微生物具有不同的生物学与理化特性，故不同的微生物对热的抵抗力不同，如嗜热菌由于长期生活在较高的温度条件下，其对高温的抵抗力较强；无芽孢细菌、真菌和细菌的繁殖体以及病毒对高温抵抗力较弱，一般在60～70℃下短时间内即可死亡。细菌的芽孢和真菌的孢子均比其繁殖体耐高温，细菌芽孢常常可耐受较长时间的煮沸，如肉毒梭菌孢子能耐受6h的煮沸，破伤风杆菌芽孢能耐受3h的煮沸。
（2）细菌的菌龄及发育时的温度
在对数生长期的细菌对热的抵抗力相对较小，老龄菌的抵抗力较大。一般在最适温度下形成的芽孢比其在最高或最低温度下产生的芽孢抵抗高温的能力要大。如肉毒梭菌在24～37℃范围内，随着培养温度的升高，其芽孢对热的抵抗力逐渐加强，但在41℃时所形成的芽孢对热的抵抗力较37℃时形成的芽孢的抵抗力低。
（3）细菌的浓度
细菌和芽孢在加热时，并不是在同一时间内全部被杀灭，一般来说，细菌的浓度越大，杀死最后的细菌所需要的时间也越长。
2.介质（水）的特性
水作为消毒杀菌的介质，在一定范围内，其含量越多，杀菌所需要的温度越低，这是由于水分具有良好的传热性能，能促进加热时菌体蛋白的凝固，使细菌死亡。芽孢之所以耐热，是由于它含的水分比繁殖体要少。若水中加入2%～4%的石炭酸可增强杀菌力。
细菌在非水的介质中比水作为介质时对热的抵抗力大。如热空气条件下，杀菌所需温度要高，时间要长。在浓糖和盐溶液中细菌脱水，对热的抵抗力增强。
3.加热的温度和时间
许多无芽孢杆菌（如伤寒杆菌、结核杆菌等）在62～63℃下20～30min死亡；大多数病原微生物的繁殖体在60～70℃下0.5h内死亡；一般细菌的繁殖体在100℃下数分钟内死亡。
四、冰冻消毒
多数病菌及寄生虫在0℃以下的环境下都不能存活。如鱼池在冬捕完毕后，冰冻10～20d，即可彻底清灭残存的细菌及寄生虫。
