實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲用水的供應(yīng)系統(tǒng)
2023.02.21不同的機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)不同的動(dòng)物種屬要求，選擇不同的飲用水的供應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)然，不同的供應(yīng)系統(tǒng)有其不同的特點(diǎn)，本文將圍繞常用的供水系統(tǒng)，進(jìn)行初步的探討。
前言
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲用水在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中非常重要，它是保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果必要條件。減少水質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物生理的影響因素，可使科學(xué)研究更接近真實(shí)的結(jié)果。通過了解殘留在水中有害物質(zhì)，可降低或減少對(duì)驗(yàn)動(dòng)物的危害，也最大限度保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的福利。
質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
GB 14925-2010《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境及設(shè)施》已做了明確規(guī)定，基礎(chǔ)級(jí)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲用水應(yīng)符合GB5749-2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（現(xiàn)已更升級(jí)GB5749-2022版），清潔級(jí)及其以上級(jí)別實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的飲水應(yīng)達(dá)到無菌要求。
一、水中常有的成分分析
按顆粒從大到小分類：懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)（離子和分子）
A、 懸浮物質(zhì)：顆粒直徑約在 10 -4 mm 以上的微粒，肉眼可見，這些微粒主要是由泥沙、粘土、原生動(dòng)物、藻類、細(xì)菌、病毒以及高分子有機(jī)物組成，常常懸浮在水流之中，水產(chǎn)生的渾濁現(xiàn)象，也都是由此類物質(zhì)所造成。懸浮物是造成濁度、色度、氣味的主要來源。
B、 膠體物質(zhì)：直徑在 10 -4 mm~10 -6 mm之間的微粒，是許多分子和離子的集合物，天然水中的無機(jī)礦物質(zhì)膠體主要是鐵、鋁和硅的化合物；有機(jī)膠體物質(zhì)主要是動(dòng)植物的肢體腐爛和分解而生成的腐殖物。膠體物質(zhì)由于其單位體積所具有的表面積大，故其表面具有較大的吸附能力。
C、溶解性物質(zhì)：直徑小于或等于 10 -6 mm 的微小顆粒。主要是溶于水中的以低分子存在的溶解鹽類的各種離子和氣體。
二、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲水設(shè)備發(fā)展過程
1、高溫、高壓滅菌水
水瓶灌裝，高壓滅菌。這是傳統(tǒng)的滅菌消毒的方法，目前一些單位也在沿用。
優(yōu)點(diǎn)：安全可靠，不用擔(dān)心動(dòng)物的生命被淹沒的危險(xiǎn)。易于衡量所飲用水的量。
缺點(diǎn):灌裝、高壓即費(fèi)人工、又費(fèi)能量。
2、有機(jī)超濾膜過濾殺菌
有機(jī)超濾膜可以將過濾孔徑提高到0.01微米，即10納米，超濾膜將大顆粒和膠體物質(zhì)全部去掉但不脫鹽，保留水中所有離子。經(jīng)過超濾的水進(jìn)入無菌水箱，經(jīng)過殺菌后，供給動(dòng)物飲用。
優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行動(dòng)力低，保留所有的離子，不再需要高溫高壓，設(shè)備可保證一段時(shí)間無菌。
缺點(diǎn)：部分超濾膜運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，影響水質(zhì)。
3、反滲透過濾
反滲透膜可以將過濾孔徑提高到0.0001微米，即0.1納米，反滲透膜可以將99.9%離子過濾掉，即日常我們說的“純水”。“純水”進(jìn)入無菌水箱，經(jīng)過殺菌后，供給動(dòng)物飲用。
優(yōu)點(diǎn)：不再需要高溫高壓，設(shè)備可保證一段時(shí)間無菌。
缺點(diǎn)：運(yùn)行動(dòng)力高，去除所有的離子，設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌滋生現(xiàn)象。
4、離子保留型無機(jī)納米膜過濾
北京明康自主研發(fā)采用無機(jī)納米過濾技術(shù)，只過濾細(xì)菌、有機(jī)物，保留離子，可實(shí)現(xiàn)在線殺菌，保證了用水端的時(shí)時(shí)無菌。采用模糊體感控制技術(shù)，可以在長(zhǎng)期不用水的情況下防止無菌水箱過熱，同時(shí)外置呼吸器結(jié)構(gòu)，防止空氣中的細(xì)菌進(jìn)入。
目前已被更多的用戶認(rèn)可并應(yīng)用。
水瓶
水瓶可以說是最通用的供水系統(tǒng)之一，到目前為止仍然是實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物供水的選擇之一，水瓶還便于為特定實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種群提供定制水處理方法。
水瓶有各種形狀和容量，以滿足不同動(dòng)物、飼養(yǎng)計(jì)劃和研究方案的需要。容量關(guān)系到水瓶的使用時(shí)限和回收頻率。容量的選擇應(yīng)與動(dòng)物的飼養(yǎng)方式匹配，并充分考慮水瓶的回收（更換）頻率。
此外，我們還應(yīng)考慮水瓶和吸管蓋的材料。市場(chǎng)上的水瓶由多種材料制成，包括玻璃和各種塑料聚合物。水瓶和吸管蓋暴露在消毒化學(xué)品和蒸汽滅菌過程中會(huì)隨著時(shí)間的推移出現(xiàn)材料成分的降解。
聚合物型水瓶具有重量輕、耐用、透明、耐熱和耐化學(xué)降解的優(yōu)點(diǎn)，基本上替代了玻璃水瓶。它們有多種容量規(guī)格和形狀，以適應(yīng)各種各樣的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種和動(dòng)物飼養(yǎng)系統(tǒng)。其中聚丙烯、聚乙烯和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）是目前主要使用的塑料聚合物籠具材料。附在水瓶開口端的塞子或吸管蓋也有多種材料可供選擇，黑色橡膠和氯丁橡膠塞是主要類型。
在這兩種類型中，氯丁橡膠更耐重復(fù)蒸汽滅菌循環(huán)的降解；然而，由于蒸汽滅菌，兩種類型的塞子都會(huì)硬化。塞子的硬化會(huì)導(dǎo)致塞子中的顆粒破裂并釋放到飲用水中。這些微粒最終將被動(dòng)物消耗掉，并產(chǎn)生潛在的負(fù)面后果。
自動(dòng)飲水系統(tǒng)
自動(dòng)飲水系統(tǒng)為減少使用水瓶提供了一個(gè)可行且可靠的替代方案。自動(dòng)飲水是一種集中供水的方式，在制水間進(jìn)行水的純化和處理，然后使用減壓站和分配管道網(wǎng)絡(luò)將凈化和處理后的動(dòng)物飲用水輸送至各動(dòng)物飼養(yǎng)室。大型動(dòng)物圍欄或小動(dòng)物籠架可以通過歧管連接到飲用水系統(tǒng)，以便在籠子或圍欄水平提供優(yōu)質(zhì)飲用水。
飲用閥的設(shè)計(jì)可適應(yīng)大多數(shù)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物品種不同的水量要求和自然取水本能?，F(xiàn)代自動(dòng)飲水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有控制系統(tǒng)，允許每天自動(dòng)沖洗房間、籠架或圍欄的分配系統(tǒng)。這些系統(tǒng)還可配備先進(jìn)的監(jiān)控功能，以便在系統(tǒng)發(fā)生故障或泄漏時(shí)通知設(shè)施工作人員。
自動(dòng)飲水系統(tǒng)采用兩種典型的設(shè)計(jì)方法，將經(jīng)過處理的動(dòng)物飲用水分配到動(dòng)物飼養(yǎng)室內(nèi)的籠架或籠具。房間或籠架沖洗系統(tǒng)所依據(jù)的原則是，一旦供水經(jīng)過處理并分配到房間或籠架，則應(yīng)用于動(dòng)物飲用或沖洗至下水道。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)避免了飲用水在房間或籠具水平溶解入污染物，然后將這些污染物帶回凈化水儲(chǔ)罐的可能性。自動(dòng)沖洗提供了一種機(jī)制，可在規(guī)定的時(shí)間間隔、規(guī)定的持續(xù)時(shí)間和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行沖洗。
相反，再循環(huán)室和籠架分配系統(tǒng)依賴于從動(dòng)物飲用水儲(chǔ)罐到動(dòng)物房和再回到儲(chǔ)罐的連續(xù)水流，是為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物提供干凈淡水的一種方式。這些系統(tǒng)依靠額外的微濾和UV-C反應(yīng)器來減少微生物污染的可能性。循環(huán)系統(tǒng)具有節(jié)約用水的優(yōu)點(diǎn)；然而，再循環(huán)系統(tǒng)更容易受到微生物污染。
與水瓶系統(tǒng)相比，自動(dòng)飲水系統(tǒng)通常需要更高的初始資本投資；然而，由于低運(yùn)營(yíng)成本和勞動(dòng)力節(jié)約，自動(dòng)飲水系統(tǒng)通常會(huì)在3-5年內(nèi)收回初始資本。
一次性和半一次性系統(tǒng)
水輸送解決方案的最新發(fā)展可能是一次性和半一次性系統(tǒng)。它們補(bǔ)充并提供了現(xiàn)有供水解決方案的可行替代方案。這些系統(tǒng)的基本特性是，它們提供了一個(gè)確定的體積，提供了各種水處理選項(xiàng)，并且可以通過使用專用適配器與大多數(shù)動(dòng)物飼養(yǎng)系統(tǒng)一起使用，或用于特定的使用它們的飼養(yǎng)系統(tǒng)。其使用的主要理論是取代各種處理設(shè)備的投資和維護(hù)成本、勞動(dòng)力成本；以及日常維護(hù)、運(yùn)營(yíng)和勞動(dòng)力成本。
一次性解決方案：水袋和水瓶
一次性動(dòng)物飲用水是一次性產(chǎn)品，為試驗(yàn)中動(dòng)物提供固定數(shù)量的水。這些系統(tǒng)主要用于嚙齒動(dòng)物，但通過使用專門的籠式適配器，它們?cè)谝欢ǔ潭壬嫌糜诖髣?dòng)物。水通過一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的閥門從水容器或“袋”中通過重力供給，以特定的流速供水。水袋隨著水的消耗而塌陷。水袋是完全一次性的，有些類型可以回收利用。根據(jù)設(shè)計(jì)和材料的不同，飲水閥可以在一個(gè)或多個(gè)更換周期后丟棄。
這些一次性水袋系統(tǒng)的一個(gè)好處是能夠通過生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)定制水處理，以滿足一些短暫的研究需要。如果需要在動(dòng)物飲用水中使用藥物，則可將硅膠貼片貼在水袋的表面，從而提供了通過小口徑針頭和注射器注射將藥物引入飲用水中的防泄漏方法。對(duì)于治療時(shí)間較短的情況，水袋的低容量可以節(jié)省藥物費(fèi)用。
凝膠
動(dòng)物供應(yīng)商和動(dòng)物出口機(jī)構(gòu)在動(dòng)物運(yùn)輸過程中使用凝膠進(jìn)行水分補(bǔ)充，凝膠具有獨(dú)特的特點(diǎn)，主要由半固體形式的水組成。研究表明，當(dāng)在運(yùn)輸過程中，同時(shí)提供水合凝膠和飼料時(shí)，動(dòng)物保持良好的水分狀態(tài)，體重增加。加入營(yíng)養(yǎng)素的營(yíng)養(yǎng)凝膠非常可口，也為斷奶動(dòng)物過渡到標(biāo)準(zhǔn)飲食提供了解決方案，以及增加了獸醫(yī)護(hù)理的方法，比如術(shù)后疼痛管理或給予治療藥物。
總結(jié)
作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物獸醫(yī)，我們需要給予研究者或動(dòng)物設(shè)施管理者專業(yè)的參考建議，便于他們選擇合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飲用水供應(yīng)方式。同時(shí)，我們還需要對(duì)飲用水的供應(yīng)系統(tǒng)和水質(zhì)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，確保所有動(dòng)物都能夠獲取足量的潔凈飲用水，確保動(dòng)物的健康、福利和試驗(yàn)的順利實(shí)施。
目前江蘇中輝自主研發(fā)的自動(dòng)飲水系統(tǒng)是行業(yè)領(lǐng)先的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自動(dòng)飲水系統(tǒng)之一。
