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Measuring particles in pig housing

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Solène Lagadec (CRAB) et al., 70th Annual Meeting of the European Federation Animal Science (EAAP), 26-30 août 2019, Ghent, Belgique, p. 484, poster

Livestock contributes to the emission of particles in the atmosphere. Literature shows drastic differences between emission factors by animal category related to the measurement methodologies applied. Based on this observation, a project involving research and development organizations has been developed in order to develop a measurement protocol strictly adapted to pig building conditions. The project is organized in 3 steps: (1) identification of specific conditions related to pig building; (2) analysis of metrology equipment able of adapting to these conditions; and (3) development of a protocol adapted to the equipment identified in the previous step. Conclusions of the first step (1) are the following ones: ammonia concentration inside piggery vary between 0 and 50 ppm, relative humidity between 70 and 100% and temperature between -10 and +40 °C. TSP, PM10 and PM2.5 should be measured continuously in the ambience, in the extracted duct and outside. Massic concentrations but also concentration in number of particles per volume unit should be measured. In order to analyse morphology of particles, sampling should be possible.
Analysis of measurement equipment – step (2) – led to choose the optical measurement methodology applied in the GRIMM 1.109 (Intertek). Nevertheless, in order to validate collected data, gravimetric method with simple filter will also be applied. For particle measurements, 24 h sampling period should be achieved in the middle of the corridor (1-1.50 m high). This duration has been chosen in order to integrate diurnal and nocturnal changes inside piggeries.
To calculate the emission factor per fattening pig, three periods (between 14-18 days, 45-50 days and 78-82 days) were identified for measuring particles. The project is currently in progress with the second phase consisting of the implementation of this protocol in commercial pig farms in Western France.

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2019

Particules en élevage de porc et de volaille : méthodes de mesure et acquisition de facteurs d'émission

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Nadine Guingand, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 74

En France, l’agriculture représente 53% des émissions de particules, contre 29% pour l’industrie, 11% pour le résidentiel tertiaire et 5% pour le transport routier (CITEPA, 2014). Avec la mise en place du plan « particules », la France prévoit de répondre à l’objectif européen de réduire de 20% les émissions de particules d’ici 2020. Selon le CITEPA, le poste «cultures » serait responsable de près de 80 % des émissions de particules d’origine agricole, le restant étant lié à l’élevage. La contribution de l’élevage aux particules fines (de taille < à 10μm – PM10) serait de moins de 10% de l’émission nationale. Le guide EMEP de l’Agence Européenne de l’Environnement considère que les bâtiments d’élevage représenteraient 80% de ces émissions de PM10. Plusieurs éléments méthodologiques expliquent ces incohérences. La caractérisation des émissions de particules en élevage a fait l’objet de peu d’études, déployant chacune des méthodes de mesure et de calcul différentes. Ce constat a renforcé l’idée de la nécessité d’acquérir une méthodologie spécifique à l’élevage et intégrant les caractéristiques techniques des itinéraires. Connaître les facteurs d’émissions de particules des élevages selon leurs choix techniques est une étape essentielle à la prise de décision par les éleveurs qui pourraient, à court ou moyen terme, devoir réduire les émissions de particules de leurs ateliers. L’objectif du projet PAPOVIT est d’établir une méthodologie dédiée aux élevages de porcs et de volailles et de l’appliquer en conditions réelles pour obtenir des facteurs d’émissions de particules représentatifs des conditions françaises de production. Le projet PAPOVIT comporte 2 actions : (1) mettre au point une méthode spécifique de mesure des particules en conditions d’élevage ; (2) appliquer la méthode retenue en conditions d’élevage, pour acquérir des facteurs d’émission par itinéraire technique.

PDF icon Nadine Guingand, Bilan 2018, éditions IFIP, avril 2019, p. 74
2019

Emissions de particules en élevages de porcs et itinéraires techniques : méthodologie et facteurs d’émission

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Nadine Guingand, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 42

En France, l’agriculture représente 53% des émissions nationales de particules contre 29% pour l’industrie, 11% pour le résidentiel tertiaire et 5% pour le transport routier (Citepa, 2014). Avec la mise en place du plan « particules », la France prévoit de répondre en partie à l’objectif de l’Europe qui est de réduire de 20% les émissions de particules d’ici 2020. Selon le Citepa, le poste « cultures » serait responsable de près de 80% des émissions de particules d’origine agricole, le restant étant liée à l’élevage. La contribution de l’élevage aux particules fines (de taille inférieure à 10μm – PM10) serait inférieure à 10% du niveau d’émission national. 

A l’inverse, le guide EMEP de l’Agence Européenne de l’Environnement considère que les bâtiments d’élevage représenteraient 80% des PM10. Plusieurs éléments méthodologiques peuvent expliquer ces oppositions de données.

La caractérisation des émissions de particules en situation d’élevages a, au final, fait l’objet de peu d’études, employant chacune des métrologies de mesures et des méthodes de calculs assez différentes. Ce constat a renforcé l’idée de la nécessité d’acquérir une méthodologie spécifique à l’élevage et intégrant les caractéristiques techniques des itinéraires appliqués. De plus, connaître les facteurs d’émissions de particules des élevages en fonction de leurs choix techniques est une étape essentielle dans la prise de décision et l’appui technique aux éleveurs qui pourraient, à court et moyen terme, être obligés de réduire les émissions de particules de leurs ateliers. L’objet du projet est donc d’établir une méthodologie dédiée aux élevages de porcs et de volailles et de l’appliquer en conditions réelles en vue d’obtenir des facteurs d’émissions de particules représentatifs de nos conditions nationales de production. Le projet est organisé en deux actions principales. Une première action visant à mettre au point une méthodologie spécifique de mesures des particules en conditions d’élevage. Dans la deuxième action, la méthodologie identifiée dans l’action 1 sera appliquée en conditions d’élevage pour acquérir des facteurs d’émissions par itinéraire technique.

PDF icon Nadine Guingand, bilan 2017, éditions IFIP, mai 2018, p. 42, fiche n° 14
2018

Exposition des travailleurs à l’ammoniac et aux particules PM2,5 durant l’alimentation des porcelets et le tri des porcs charcutiers

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50es Journées de la Recherche Porcine, 6 et 7 février 2018, Paris, p. 1-6, par Solène Lagadec (CRAB) et al.

L’air des bâtiments d’élevage contient une large variété de polluants aériens (particules, gaz, bactéries, champignons) qui, à des teneurs élevées, peuvent avoir un impact sur la santé du travailleur. Parmi les différentes tâches réalisées en élevage porcin, l’alimentation des porcelets en post-sevrage (ALIM) et le tri des porcs charcutiers (TRI) font partie des plus exposantes aux gaz et particules. L’objectif de cette étude est de caractériser l’exposition des travailleurs dans ces situations afin de préciser les facteurs de sa variabilité et d’identifier les paramètres permettant une moindre exposition. Pour cela, des mesures ont été réalisées dans 20 élevages bretons au cours de deux périodes climatiques contrastées (chaude vs froide) afin d’intégrer l’effet saison. Les teneurs en ammoniac dans l’air ambiant ont été mesurées au moyen de tubes colorimétriques (Dräger), les concentrations en particules PM2,5(particules d’un diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 mm) par un compteur de poussières (GRIMM G1.109, Intertek). Les teneurs moyennes en ammoniac sont de 9 ± 8 ppm lors de l’alimentation en post-sevrage et de 14 ± 9 ppm lors du tri des porcs charcutiers. Les concentrations en particules PM2,5 sont de 153 412 ± 48 870 particules/L et de 214 688 ± 112 464 particules/L respectivement, au moment de l’alimentation en post-sevrage et du tri des porcs charcutiers. Les concentrations massiques en particules PM2,5 sont de 113 ± 50 mg/m3 et de 223 ± 131 mg/m3, respectivement au moment de l’alimentation en post-sevrage et du tri des porcs charcutiers. Ces résultats présentent une forte variabilité, montrant ainsi une différence élevée d’exposition des travailleurs entre élevages au moment de la réalisation de ces tâches ; les principaux facteurs de variation identifiés sont liés à la gestion de l’ambiance et la gestion des déjections.

 Exposure of workers to ammonia and particulates during piglet feeding and fattening pig sorting 

 In livestock buildings, ambient air contains a wide variety of airborne pollutants (particulates, gases, bacteria, fungi) that, at high levels, can have an impact on the worker's health. Among the different tasks carried out by workers in pig farm, the feeding of post-weaning piglets (ALIM) and the sorting of fattening pigs (TRI) are among the most exposed to gases and particles. The objective of this study is to characterize the exposure of workers at the time of these tasks in order to define the factors of variability and identify the parameters allowing a reduced exposure. To do this, measurements were carried out in 20 pig farms from Brittany during two contrasting climatic periods (hot vs cold) in order to take into account the season effect. Ammonia concentrations in ambient air were measured using colorimetric tubes (Dräger) and particulate PM2,5 (particles with an aerodynamic diameter of less than 2.5 m) by a dust meter (GRIMM G1.109, Intertek). Respectively for piglet feeding and pig sorting, mean ammonia contents were 9 ± 8 ppm and 14 ± 9 ppm; PM2,5 particle number concentrations were 153,412 ± 48,870 / L and 214,688 ± 112,464 / L ; last, mass concentrations of PM2,5 particles were 113 ± 50 g / m3 and 223 ± 131 g / m3. These results show a high variability, attesting a high difference in exposure between farms when workers carrying out these tasks. Finally, the main factors of variation identified are related to the management of the air quality and the manure. 

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2018

Clean R3 divise le lavage d'air par trois

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Yvonnick Rousselière, Nadine Guingand et Michel Marcon, Réussir Porc - Tech Porc (FRA), 2018, n° 255, janvier, p. 31

En ne faisant parvenir au laveur que la fraction d'air la plus chargée en ammoniac et en particules, le projet Clean R3 diminue le coût du lavage tout en conservant la même efficacité.

PDF icon Yvonnick Rousselière, Nadine Guingand et Michel Marcon, Réussir Porc - Tech Porc (FRA), 2018, n° 255, janvier, p. 31
2018

L’exposition des travailleurs à l’ammoniac et aux particules est-elle importante ?

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Solène Lagadec et al., Tech Porc (FRA), 2017, n° 37, septembre-octobre, p. 25-27

Dossier : ammoniac et particules dans l'air : mieux connaître pour mieux prévenir

En élevage, les travailleurs, éleveurs et salariés, évoluent dans un air potentiellement chargé en gaz et particules. Cela peut avoir un impact sur leur santé. Connaître les niveaux d’exposition des travailleurs et identifier les facteurs de variabilité sont les bases pour prévenir au mieux du risque.

PDF icon Solène Lagadec et al., Tech Porc (FRA), 2017, n° 37, septembre-octobre, p. 25-27
2017

Moins d’ammoniac et de particules dans l’air, comment faire ?

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Solène Lagadec et al., Tech Porc (FRA), 2017, n° 37, septembre-octobre, p. 32-34

Dossier : ammoniac et particules dans l'air : mieux connaître pour mieux prévenir

Bien gérer l’ambiance dans les salles, évacuer fréquemment les déjections et limiter l’utilisation d’asséchants, telles sont les solutions identifiées dans l’étude AIR Éleveur pour réduire l’exposition des travailleurs à l’ammoniac et aux particules. Pour compléter ces résultats, voici d’autres techniques pour limiter la mise en suspension des particules ou réduire la teneur en ammoniac dans l’air.

PDF icon Solène Lagadec et al., Tech Porc (FRA), 2017, n° 37, septembre-octobre, p. 32-34
2017

Exposition des travailleurs aux gaz et particules durant les soins aux porcelets et leur sevrage

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Solène Lagadec (CRAB) et al., 49es Journées de la Recherche Porcine, Paris, 31 janvier et 1er février 2017, p. 233-238

Les travailleurs en élevage porcin évoluent dans un air chargé en gaz et particules. Cette exposition constante peut avoir un impact sur leur santé. Afin de leur proposer des moyens de prévention et de protection adaptés et efficaces, il faut tout d’abord connaître les niveaux d’exposition et les facteurs ayant une influence sur les concentrations en gaz et particules. Dans cette étude, les activités liées aux soins et au sevrage des porcelets ont été considérées comme des tâches exposant plus particulièrement les travailleurs. Les mesures réalisées dans 54 salles de maternité de 19 élevages bretons montrent que les concentrations moyennes en particules inhalables, thoraciques et alvéolaires sont plus élevées au moment du sevrage des porcelets que lors de la réalisation des soins. Elles sont respectivement de 3,64±3,03, 1,77±1,43 et 0,44±0,38 mg/m3 au sevrage contre 1,99±2,20, 1,03±1,09 et 0,33±0,42 mg/m3 lors des soins aux porcelets. De même, la concentration moyenne en ammoniac est supérieure lors du sevrage (8,3±4,9 ppm vs 6,6±3,9 ppm lors des soins). Toutefois, ces valeurs moyennes sont toutes inférieures aux valeurs limites d’exposition professionnelle. Pour réduire l’exposition des travailleurs aux gaz et particules, il faut maintenir un taux de renouvellement de l’air suffisant, même avec des températures extérieures basses, privilégier des entrées d’air de type fente ou plafond diffuseur à une entrée d’air sous couloir, et préférer une ventilation en surpression plutôt qu’en dépression. Enfin, l’analyse des pratiques montre que, moins les animaux sont manipulés, moins l’exposition sera importante. L’utilisation d’asséchant très pulvérulent est aussi à limiter, car elle induit une augmentation conséquente des particules dans l’ambiance des maternités.

ENG

Workers’ exposure to ammonia and particles during husbandry procedures and weaning of piglets

In modern swine production, workers are usually exposed for several hours every day to an indoor work environment with high concentrations of potentially harmful airborne agents like ammonia and particles. Knowledge on levels and determinants of exposure is required before any development of prevention and control strategies. In this study, the husbandry procedures (handling and nursing of just born piglets -task1) and the weaning of piglets (task 2) were identified as two risky tasks for workers. Nineteen farrow-to-finish farms, all located in Brittany, were involved in the study. Finally, exposure appeared more risky during the weaning period than during the handling and nursing of newborn piglets. In fact, concentrations of particles -respectively for inhalable, thoracic and alveolar fractions - were 3.64±3.03, 1.77±1.43 and 0.44±0.38 mg/m3 at weaning and 1.99±2.20, 1.03±1.09 and 0.33±0.42 mg/m3 during the handling and nursing of piglets. Ammonia concentration was also higher (8,3±4,9 ppm vs 6,6±3,9 ppm during the nursing). However, these concentrations all stayed below the legal threshold of exposure. Several factors (ventilation and manure management, technical practices) were analyzed in order to assess their impacts on ammonia and particle concentrations. Ventilation management (type of ventilation, air inlets and ventilation rate) was identified as the predominant factor with a statistically significant impact (P<0.05). These results were used to write first recommendations for workers: sufficient ventilation rate must be reached even with low outdoor temperature, an over-pressure ventilation system should be preferred to a depression system and it would be recommended to limit the use of draining powder which hugely promotes suspended particles.

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2017

Caractérisation de l’exposition aux particules des travailleurs en élevage porcin

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Nadine Guingand, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 75

L’air des bâtiments porcins est constitué d’un mélange complexe de particules organiques et inorganiques de gaz, notamment l’ammoniac. En élevage, les niveaux d’exposition en gaz et en particules auxquels peuvent être exposés les éleveurs et les salariés varient selon l’itinéraire technique mis en œuvre mais aussi selon la tâche réalisée. Les études épidémiologiques montrent une prévalence plus élevée de maladies respiratoires (asthme, bronchite chronique, dégradation de la fonction respiratoire…) chez les éleveurs de porcs. Le risque d’exposition et ses conséquences sur la santé sont plus ou moins bien perçus par les éleveurs et ont fait l’objet de peu d’études. Bien que des équipements de protection respiratoire existent, ils sont peu utilisés, soit par méconnaissance (des risques et des équipements), soit parce qu’ils sont considérés comme inadaptés aux conditions de travail.

L’objectif de ce projet est de caractériser (1) comment les éleveurs se représentent les risques liés à leur métier, (2) le niveau d’exposition des travailleurs lors de tâches considérées «à risque», (3) l’impact de ces tâches sur la santé respiratoire des travailleurs, puis de déterminer les éventuelles relations entre ces données.

PDF icon Nadine Guingand, Bilan 2016, mai 2017, p. 75, fiche n° 39
2017

Des facteurs d’émissions par itinéraire technique d’élevage : projet ELFE

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Nadine Guingand, Bilan 2016, éditions IFIP, mai 2017, p. 94

Les éleveurs de porcs de plus de 2 000 places de porcs de plus de 30 kg ou 750 places de truies doivent déclarer annuellement leurs émissions d’ammoniac, de protoxyde d’azote, de méthane et de particules sur le site dédié de l’Administration française (GEREP). (https://www.declarationpollution.developpement-durable.gouv.fr/gerep).

Ces mêmes élevages doivent aussi justifier du respect des niveaux d’émissions d’ammoniac de leurs bâtiments (cf conclusions du BREF Elevages publiées en février 2017).

Pour calculer ces émissions, l’utilisation de facteurs d’émission par catégorie d’animal et par itinéraire technique est une voie proposée.

Afin d’améliorer les connaissances relatives aux émissions et de contribuer à réduire la contribution de l’élevage (70 % des émissions d’ammoniac d’origine agricole), un consortium regroupant des acteurs de la recherche (Inra, Irstea) et des instituts techniques (Ifip, Itavi, Idele, CRAB, Terres Inovia, Arvalis, Citepa) s’est créé pour mutualiser les références relatives aux émissions des ateliers porcs, volailles et herbivores, dans le cadre du projet ELFE (Elevages et Facteurs d’Emission).

L’objectif est :

(1) de créer une base de données des facteurs d’émissions gazeuses (NH3, N2O, CH4, CO2, NOx, COV) d’odeurs et de particules au niveau des bâtiments, des unités de stockage, de celle de traitement des effluents, de l’épandage et du pâturage pour les porcs, les bovins et les volailles

(2) d’analyser ces données en vue d’établir des valeurs moyennes (facteurs d’émissions) par itinéraire technique et

(3) de diffuser ces acquis auprès d’un large public de scientifiques, instances décisionnelles, appui technique, éleveurs et enseignement.

Le projet ELFE est en lien direct avec le RMT Elevage et Environnement, dans son axe thématique sur les émissions gazeuses.

PDF icon Nadine Guingand, Bilan 2016, mai 2017, p. 94, fiche n° 55
2017

Ambiance en bâtiment d'élevage et santé des éleveurs. Niveaux d'exposition dans les porcheries. Le projet AIR ELEVEUR

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visuel d'intervention présenté par Solène Lagadec et Nadine Guingand, aux 3es Journées Tech Porc, « Actualités de la recherche-développement pour l’élevage porcin »,  session : élevage et société, Quessoy, le 22 novembre 2016, 3 pages.

PDF icon Solène Lagadec et Nadine Guingand, aux 3es Journées Tech Porc, Quessoy (France), le 22 novembre 2016, 3 pages
2017

Les enjeux et les travaux sur le traitement de l'air

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visuel d'intervention présenté par Nadine Guingand et Solène Lagadec, aux 3es Journées Tech Porc, « Actualités de la recherche-développement pour l’élevage porcin »,  session : environnement, Quessoy, le 22 novembre 2016, 4 pages.

PDF icon Nadine Guingand et Solène Lagadec, 3es Journées Tech Porc, Quessoy (France), le 22 novembre 2016, 4 pages
2017

Exposition aux particules des agents travaillant en élevage porcin

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Fiche n° 049 : maîtrise des impacts environnementaux des élevages

L’air des bâtiments porcs et avicoles est constitué d’un mélange complexe de particules organiques et inorganiques, de gaz, notamment l’ammoniac.
En élevage, les niveaux d’exposition en gaz et en particules auxquels peuvent être exposés les éleveurs et les salariés peuvent varier notablement
selon l’itinéraire technique mis en oeuvre mais aussi selon les tâches réalisées. D’une manière générale, les études épidémiologiques montrent
une prévalence plus élevée de certaines maladies respiratoires (asthme, bronchite chronique, dégradation de la fonction respiratoire…) chez les agriculteurs et, particulièrement, chez les éleveurs de porcs et de volailles. Le risque d’exposition et ses conséquences sur la santé sont plus ou moins perçus par les éleveurs et ont fait l’objet de peu d’études. Bien que des équipements de protection respiratoire existent, ils sont peu utilisés soit par méconnaissance des risques et/ou des équipements, soit parce qu’ils sont considérés comme inadaptés aux conditions de travail.
L’objectif de ce projet est de caractériser (1) comment les éleveurs se représentent les risques liés à leur métier, (2) le niveau d’exposition des travailleurs lors de tâches considérées «à risque», (3) l’impact de ces tâches sur la santé respiratoire des travailleurs ; puis de déterminer les éventuelles relations entre ces données.

PDF icon fiche_bilan2015_049.pdf
2016

Influence of the frequency of emptying wash waters on the efficiency of a bioscrubber in reducing ammonia, odours and dust emitted by fattening pig units

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This study was conducted on two successive batches of 120 pigs each between 25-110kg live weight, divided into two rooms equipped with identical bioscrubbers. In both rooms, sixty pigs were group-housed in 6 pens on fully slatted floor. Slurry was stored in pit underneath during the whole fattening period. Fresh air entered via a ceiling of perforated plastic sheet-ing. The set-point temperature was fixed at 24°C during the whole period. For both rooms, air exhaust air was entirely treated by bioscrubber. During the first batch, a partial emptying of wash water (&‡76;50%) was carried out twice for the first bioscrubber while the emptying was complete for the second one. For the second batch, a complete emptying was carried out four times for the first bioscrubber while no emptying was applied for the second one. During both batches, ammonia, odours and dust were measured in the air before and after each bioscrubber. The gas concentrations were continuously measured by photoacoustic infrared absorption spectrometry using a gas analyser (Innova 1412) coupled to a sampler dosimeter (Innova 1303) sampling air before/after the bioscrubber and outside. Air samples for olfacto-metric analyses were conducted in the extraction duct for each room and odour concentra-tions were determined in accordance with the European standard (CEN 13725). After each emptying, wash water samplings were achieved for analyses (dry matter, pH, total and am-monium nitrogen). Ammonia, odour and dust emissions measured in exhaust air before be-ing treated by the bioscrubber were in accordance with previously published data. Efficiency of bioscrubbers on ammonia, dust and odours emissions varied depending on the emptying modalities applied. A partial emptying compared to a complete emptying led to a higher effi-ciency of the bioscrubber on odours and ammonia. No difference was observed on ammonia and dust emissions between the four-time emptying and no emptying modalities. Conversely, the efficiency on odours was sharply deteriorated. Data collected during this study led us to determine the part played by the biological action in bioscrubbing the ammonia, enabling us to confirm the biological action of scrubbing on odours.

PDF icon guingand2014-ageng.pdf
2014

Actes du colloque EMILI 2012 : Emissions of gas and dust from livestock

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Du 10 au 13 juin 2012 s’est tenu à St Malo le symposium sur les émissions de gaz et de particules des élevages (EMILI). Près d’une centaine de papiers ont été présentés sous forme de présentations orales ou de posters. Ce document représente la finalisation de ce colloque et regroupe l’ensemble des communications. Il a pour objectif de permettre leurs diffusions vers la communauté internationale scientifique et technique. 
 

PDF icon _bookemili_completweb.pdf
2014

Les poussières en porcherie : synthèse bibliographique

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Nadine Guingand, rapport d'études ITP, mars 1993, 59 pages.

Alors que le niveau d’empoussièrement de l’air extérieur se situe, selon les régions, aux alentours de 0.1 mg/m3, on observe des concentrations 10 à 100 fois supérieures en porcheries. Les porcs et le personnel travaillant dans les porcheries sont donc soumis à des niveaux d’empoussièrement élevés pendant des périodes plus ou moins longues. Les poussières en elles-mêmes n’apparaissent pas comme ayant une influence directe sur les performances zootechniques des animaux. Cependant, leurs associations avec des microorganismes conduisent à l’apparition de certaines pathologies respiratoires chez les porcs et le personnel travaillant dans les porcheries.
Le paramètre poussières doit être considéré à la fois d’un point de vue quantitatif mais aussi qualitatif. En effet, l’intensité des récupercussions liées aux poussières est aussi fonction de la taille des particules présentes dans l’ambiance des porcheries puisque cette taille conditionne le lieu de déposition des particules dans l’arbre respiratoire des animaux.
Du fait de leurs incidences sur l’état de santé des animaux et du personnel, différentes études ont été réalisées en vue de mettre au point des méthodes permettant de limiter le taux d’empoussièrement des porcheries.

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1993