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实验动物是人工饲养，专门供实验用的动物，主要为医学、药学、生物学、兽医学等的科研、教学、医疗、鉴定、诊断、生物制品制造等需要为目的而驯养、繁殖、育成的动物。实验动物科学已成为现代科学技术不可分割的组成部分。他的重要性在于：一方面，作为科学研究的重要手段，直接影响许多领域研究课题成果的确立和水平的高低；另一方面，作为一门科学，他的提高和发展，又会把许多领域课题的研究引入新的台阶。越来越多的实验动物模型被用于环境卫生学等学科的研究，尤其是频繁用于甲醛等气态污染物和PM2.5等大气颗粒物造成机体损害的机制研究[1]。因此，实验动物科学是现代科学技术的重要组成部分，更是包括环境卫生学在内的医学及生命科学的重要基础和条件。
实验动物饲育环境的影响因素直接关系到实验动物的质量以及模式动物用于环境卫生学研究的科学性，所以对于影响其饲育质量的环境因素的监测尤为重要。本文在我国现有实验动物饲育环境标准中规定进行检测的指标基础上，着重对其他可能影响实验动物质量的潜在环境影响因素的检测方法进行阐述，为完善我国实验动物饲育环境标准，提高实验动物环境建设与评价水平提供依据。
1 对象与方法 1.1 对象除了动物房平均温度、湿度、洁净度、菌落数、氨浓度、噪声等现行标准中规定指标的检测方法外，重点关注对动物质量有影响的其他环境因素的检测方法，包括来源于大气中的一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮，建筑装修材料产生的甲醛、总挥发性有机物，动物饲料中的重金属及其化合物等化学因素，周边环境或设施设备产生的不同频率的噪声、振动、电磁辐射、超声波等物理因素的检测方法，以及动物生长实际环境(小环境)中影响因素的检测方法。
1.2 方法查阅国外有关实验动物环境及设施标准，结合环境因素对实验动物生长影响的最新研究成果，对我国《实验动物环境及设施》(GB 14925-2010)[2](以下简称“现行标准”)中未涉及的影响动物质量的其他环境因素进行辨识，提出其检测方法(原则)。
2 结果 2.1 现行标准的特点 2.1.1 规定的指标标准中规定了对实验动物质量产生影响的主要环境影响因素的检测方法及限值，主要包括温度、湿度、笼具处气流速度、换气次数、静压差、空气洁净度、空气沉降菌数、噪声强度(等效A声级)、照度、氨气浓度等，反映的是动物房(大环境)的平均指标，未反映出动物实际生长环境(小环境)的指标。
2.1.2 未涉及的指标影响实验动物饲育质量的环境因素不仅局限于上述标准规定的指标，在动物饲养场所还可能存在来自大气中的污染物、建筑装修长期释放的污染物、动物饲料中的重金属及其化合物、周边环境或设施设备产生的不同频率的噪声、振动、电磁辐射、超声波等其他不利于动物生长的因素指标。
2.2 宜补充的因素 2.2.1 风速动物笼具处气流速度指标，反映的是动物笼具外的气流速度，并未反映动物实际生长环境的风速要求。风速是直接影响动物生长的环境因素之一。
2.2.2 一氧化碳一氧化碳气体会结合血红蛋白生成碳氧血红蛋白，碳氧血红蛋白不能提供氧气给身体组织，其浓度低至667 mg/L，可能会导致高达50%人体的血红蛋白转换为羰合血红蛋白，可能会导致昏迷和死亡[3]。
2.2.3 二氧化硫二氧化硫被吸收进入血液，对全身产生毒性作用，其能破坏酶的活力，影响人体新陈代谢，对肝脏造成一定的损害。对动物的慢性毒性试验显示，二氧化硫有全身性毒性作用，出现免疫反应受抑制的现象。除由于二氧化硫的直接刺激作用外，尚可能与免疫反应受抑制有关[4]。
2.2.4 二氧化氮二氧化氮主要损害人体的呼吸道，长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咯泡沫痰、紫绀等。有文献报道二氧化氮在小鼠体内可生物合成亚硝胺[5]。
2.2.5 甲醛甲醛的主要危害表现为对人体皮肤粘膜的刺激作用。甲醛可引起眼红、眼痒、咽喉不适、胸闷、气喘、皮炎等。新装修的动物房甲醛含量较高，长期接触甲醛可引发呼吸功能障碍和肝中毒性病变，能引起哺乳动物细胞核的基因突变、染色体损伤，具有致癌性[6-7]。
2.2.6 总挥发性有机物室内的总挥发性有机物主要来自油漆、涂料、粘合剂、密封胶等。若长期处于含有总挥发性有机物的环境中，可以引起人体免疫系统水平失调，影响中枢神经系统功能，还可影响消化系统，严重时甚至可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等[8]。会造成动物视觉、听觉、嗅觉受损，应激性、神经质、冷淡症或忧郁症，长期或短期记忆混淆，体力变弱或运动不协调。
2.2.7 重金属及其化合物动物饲料为实验动物质量达到要求的基础条件之一，其残留物产生的重金属及其化合物的污染对实验动物健康状况有直接影响，从而动物实验结果产生不可忽略的影响，尤其在药物、兽药、农药和饲料等的安全性评价中，其所带来的实验动物自发病及异常数据可严重干扰安全性评价的真实性[9]。
2.2.8 噪声频率噪声对动物的繁殖、生理、神经、心血管系统和实验结果如对药物的反应等有影响。不同频率的噪声对不同种类动物的影响会有差异。低频噪声暴露导致脾脏CD8+ T细胞的降低，造成小鼠免疫系统的改变[10]。
2.2.9 电磁辐射电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感。动物被电磁辐射照射后，会干扰其固有微弱电磁场，使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变，造成严重危害，影响循环、免疫、生殖和代谢功能等，可导致胎儿畸形或自然流产[11-12]。
2.2.10 振动高频率、低振幅的振动可引起人体末梢神经损害；低频率大振幅的振动主要影响骨、关节、运动器官和内耳。振动可影响实验动物的胚胎发育，低频噪声及全身振动共同暴露时，可影响小鼠姐妹染色单体的交换[13-14]。
2.2.11 超声波超声波是频率高于20 kHz的声波，他方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远。实验研究表明，超声波可能与引起大鼠肾功能损伤的皮质僵硬有关[15]。
2.3 补充因素的检测与实验动物有关的环境由大环境和小环境组成。大环境如动物房、设施或整个设施所在的环境，是包含小环境的物理环境。小环境是动物周围的物理环境，如隔离器、笼盒、笼具等。小环境对动物健康和福利影响较大。
2.3.1 一氧化碳采用聚乙烯薄膜采气袋，抽取现场空气冲洗3~4次，采气0.5 L或1 L，密封进气口，应用不分光红外线气体分析法对其进行检测[16]。布点原则，一般小于50 m2的房间设1~3个点；50~100 m2设3~5个点；100 m2以上至少设5个点。在对角线上或梅花式均匀分布；采样点应避开通风口，离墙壁距离应大于0.5 m；采样点的高度以实验动物可接触到环境污染物的高度为准[17]。
2.3.2 二氧化硫采用内装10 mL吸收液的U形多孔玻板吸收管，接上大气采样仪采集样品，一般以0.5 L/min流量采气10 L，应用甲醛吸收—副玫瑰苯胺分光光度法对其进行检测[18]。布点原则同2.3.1。
2.3.3 二氧化氮采用内装10 mL吸收液的多孔玻板吸收管，接上大气采样仪，以0.4 L/min流量采气6~24 L，应用Saltzman法对其进行检测[19]。布点原则同2.3.1。
2.3.4 甲醛采用内装5 mL吸收液的气泡吸收瓶或多孔玻板吸收瓶，接上大气采样仪，一般以0.5 L/min流量采气10 L，应用酚试剂分光光度法对甲醛进行检测[20]。布点原则同2.3.1。
2.3.5 总挥发性有机物选择合适的吸附剂(Tenax GC或Tenax TA)，外径6.3 mm内径5 mm长90 mm(或180 mm)内壁抛光的不锈钢管，吸附管的采样入口一端有标记。应使吸附层处于解吸仪的加热区。根据吸附剂的密度，吸附管中可装填200~1 000 mg的吸附剂，管的两端用不锈钢网或玻璃纤维毛堵住。采样后，将吸附管加热，解吸挥发性有机化合物，待测样品随惰性载气进入毛细管气相色谱仪。用保留时间定性，峰高或峰面积定量[17]。布点原则同2.3.1。
2.3.6 重金属及其化合物检测 2.3.6.1 砷及其化合物饲料样品经消化后，以碘化钾、氯化亚锡将高价砷还原为三价砷，然后与锌粒和酸产生的新生态氢生成砷化氢，经银盐溶液吸收后，形成红色胶态物，与标准系列比较定量[21]。
2.3.6.2 铅及其化合物饲料样品经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收283.3 nm共振线，在一定浓度范围，其吸收值与铅含量成正比，与标准系列比较定量[22]。
2.3.7 不同噪声频率检测使用噪声频谱分析仪，对不同噪声频率进行检测。面积小于10 m2的房间，于房间中心离地1.2 m高度设一个点；面积大于10 m2的房间，在室内离开墙壁反射面1.0 m及中心位置，距地面1.2 m高度布点检测。
2.3.8 电磁辐射检测测量环境中的超高频场强时，将偶极子天线对准电场矢量，旋转探头，读出最大值。测量时手握探头下部，手臂尽量伸直，测量者身体应避开天线杆的延伸线方向，探头1 m内不应站人或放置其他物品，探头与发射源设备及馈线应保持一定距离(至少0.3 m)。每个测点应重复测量3次，取平均值。
测量环境中的高频场强时，由远及近，仪器天线探头距离设备不得小于5 cm。手持测量仪器，将检测探头置于所要测量的位置，并旋转探头至读数最大值方向，探头周围1 m以内不应有人或临时性放置其他金属物件。每个测点连续测量3次，每次测量时间不应小于15 s，并读取稳定状态的最大值。若测量读数起伏较大时，应适当延长测量时间，取3次值的平均数作为该点的场强值[23-24]。
2.3.9 振动检测使用振动检测仪，按照生物力学坐标系，分别测量3个轴向振动的频率计权加速度，取3个轴向中的最大值作为振动值。可直接读取计权加速度值(m/s2)；若测量仪器以计权加速度级(dB)表示振动幅值，需换算成计权加速度[25]。
2.3.10 超声波检测使用超声波功率频率测定仪，对声波频率进行检测。面积小于10 m2的房间，于房间中心离地1.2 m高度设1个点；面积大于10 m2的房间，在室内离开墙壁反射面1.0 m及中心位置，距地面1.2 m高度布点检测[26]。
2.3.11 动物隔离器和IVC动物隔离器和IVC(独立通风笼具)是进行实验动物饲养、管理、保种的一种专门试验设备，隔离器和IVC内的环境是动物生长的实际环境(小环境)。① 风速和风量检测动物隔离器所连接的风管风面形状有圆形和矩形两种。测量断面应选择在气流平稳、扰动小的直管段上。当设在弯头、三通等局部构件、净化设备或动力设备前面(按气流运动方向)时，测量断面与它们的距离要大于3倍管道直径；而设在这些部件或设备的后面时，则应大于6倍管道直径。对于矩形风管，将管道断面划分为若干等面积的小矩形，测点布置在每个小矩形的中心，小矩形每边的长度为200 mm左右。对于圆形管道，划分为若干同心圆为测量断面，在同一个测量断面上布置两个彼此垂直的测孔。利用热球式热电风速仪或旋浆叶轮式风速计对风速进行测定。依据上述风速检测结果和笼具断面面积计算断面风速：通风量＝断面风速×断面面积。对于IVC系统的风速和风量的检测，可设置哨兵盒。哨兵盒可随其他正常笼具一同安插于IVC笼架上有代表性的不同位置，并开设检测孔，根据小鼠在IVC笼盒内主要活动区域，将风速计、微压计探测头放在检测笼具内进行检测[26]。② 其他因素检测由于动物隔离器和IVC的体积通常较小，加上动物的运动，会使其内部空气混合比较均匀，因此，对于一氧化碳、二氧化硫、噪声、振动、电磁辐射、超声波等影响因素的检测，可在隔离器和IVC中便于操作、比较有代表性的位置放置相应检测传感器进行检测。
3 讨论影响动物质量的环境因素应是动物生长的实际环境(小环境)因素。对于开放饲养的实验动物，可以近似地以动物房(大环境)的参数来表示动物的生长环境条件，但对于使用动物隔离器、IVC等装置来饲养的动物，则不能简单地以大环境的参数来表示动物的实际生长环境。现行标准仅对大环境进行了规范，但未对小环境做出规定。
本文结合现行标准，对动物饲育环境中影响动物质量的环境因素及其检测方法进行探讨，提出来源于大气中的一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮，建筑装修材料产生的甲醛、总挥发性有机物，动物饲料中的重金属及其化合物等化学因素，周边环境或设施设备产生的不同频率的噪声、振动、电磁辐射，以及小环境风速等环境影响因素及其检测方法(原则)，以期为更加全面地辨识影响动物质量的环境因素和相应检测方法的研究提供参考，也为开展环境影响因素指标的研究提供启示。
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