Biocontained Компостирование Carcass по контролю за инфекционными вспышки заболевания в животноводстве

В видео представлен пример исследования, проведенного в Исследовательском центре Лебриджа при поддержке программы CRTI федерального правительства, а также Министерства сельского хозяйства Альберты. Целью проекта является изучение метода засыпки хлопком как способа утилизации туш во время вспышки инфекционного заболевания в популяции мясного скота. Эта методика ранее использовалась доктором Ллойдом Спенсером из CFIA для локализации вспышки птичьего гриппа, которая произошла в долине Фрейзер несколько лет назад.

Основная цель проекта заключается в эффективном контроле инфекционного агента и предотвращении его распространения на другие окружающие популяции крупного рогатого скота. Для достижения этой цели необходимо обеспечить максимально оперативное реагирование с точки зрения разработки метода утилизации, который, в идеале, должен быть готов и функционировать в течение 24 часов. Именно поэтому при планировании данного конкретного эксперимента для всего процесса компостирования используются доступные на месте материалы, которые можно быстро приобрести у местных поставщиков сельскохозяйственной продукции, что позволяет возвести необходимые сооружения в течение 24 часов.

Внешний каркас конструкции был выполнен из ячменной соломы. На дно конструкции мы поместили небольшие соломенные тюки на случай возможного просачивания жидкости в процессе компостирования, чтобы эти тюки могли ее абсорбировать. Затем мы использовали большие квадратные тюки в качестве внешних стен конструкции.

Таким образом, наша цель заключалась в том, чтобы выяснить, можно ли использовать аналогичную модель, масштабировав ее до гораздо больших размеров, чтобы учесть значительную массу тела взрослых откормочного скота. Степень локализации, которую мы применили в данном исследовании, была гораздо выше, чем при обычном процессе компостирования. Мы использовали большие соломенные тюки, чтобы ограничить всю компостную кучу структурированным каркасом.

Мы собрали навоз из фидлота исследовательского центра Лепар и провели предварительную подготовку, пропустив его через разбрасыватель навоза для аэрации, чтобы обеспечить прогрев новых порций. По сути, это была первая попытка реализовать подобный процесс в таком крупном масштабе и без столь высокого уровня герметизации. Одной из проблем, возникших при первых испытаниях, был вопрос о том, образуется ли в процессе компостирования значительное количество жидкой фракции.

Таким образом, мы намеренно разместили дренажную систему под компостной кучей, чтобы попытаться собрать любую жидкость, которая может образоваться в процессе компостирования. Мы используем стандартную силосную пленку. Это тот же тип пластика, который доступен в продаже и используется на откормочных площадках для покрытия силосных ям.

Пластик используется для обеспечения очень высокого уровня безопасности. По сути, все содержимое компостной кучи удерживается внутри пластикового барьера. В нижнюю часть компостной конструкции мы укладываем слой ячменной соломы в качестве абсорбента, а также для облегчения процесса компостирования.

Кроме того, мы разместили датчики температуры непосредственно внутри компоста. Эти датчики непрерывно регистрируют температуру на протяжении всего процесса компостирования; затем, по завершении процесса, мы извлекаем датчики и выгружаем данные о температуре за весь период компостирования. Одним из недостатков использования пластика является высокая вероятность того, что он ограничит приток кислорода в компостную кучу.

В данном случае мы использовали обычную дренажную плитку или дренажную трубу, которую обычно применяют при строительстве домов, и разместили эти трубки примерно через каждые 16 футов по всей конструкции компостирующей установки. Это было сделано для того, чтобы обеспечить поступление воздуха вглубь компостной кучи, чтобы процесс компостирования был аэробным, а не анаэробным, при котором кислород исключается и в итоге происходит процесс, фактически идентичный приготовлению силоса. Мы хотели этого избежать.

Мы стремились обеспечить проникновение кислорода в структуру, чтобы максимально ускорить разложение трупов. Данный скот был получен с местных откормочных площадок, где животные погибли преимущественно от пневмонии, что является естественной причиной смерти. Мы не забивали этих животных и не умерщвляли их специально для данного исследования.

Теперь эти трубки, которые мы разместили, полагались на пассивную аэрацию, которая представляет собой обычное движение воздуха через трубку из окружающей среды. Мы не использовали вентиляторы или подобные устройства, так как, опять же, в случае вспышки инфекционного заболевания нежелательно выдувать инфекционный агент из компостной структуры в окружающую среду. При обычной вспышке такая степень детализации, как у нас, не потребовалась бы, но поскольку это эксперимент, мы используем так называемые пирамиды Бейкера для извлечения образцов в качестве метода внедрения проб в компост с их последующим извлечением в определенные сроки.

Для дальнейшего исследования мы использовали модельные микробы, как бактерии, так и вирусы, которые помещали в небольшие белые мешочки, затем раскладывали их в треугольнике и помещали в компостную установку. Цель заключалась в том, чтобы убедиться, что в процессе компостирования происходит гибель микробов, и инфекционный агент уничтожается. Мы также добавили дополнительные субстраты, такие как ткани, ткани головного мозга и кератин — белок, из которого состоят копыта и рога.

Кератин очень устойчив к перевариванию, и мы хотели выяснить, сможем ли мы добиться распада этого крайне стойкого белка в процессе компостирования; если бы мы наблюдали значительный распад, это стало бы хорошим показателем того, что трупы животных также будут полностью разложены. Мы заполняем пирамиды навозом, так как необходимо обеспечить, чтобы среда внутри самой пирамиды была максимально приближена к среде окружающего навоза. В процессе компостирования возвращаются только три пакета.

Весь материал был взвешен перед помещением в пирамиды, либо количество микробов было подсчитано до их размещения в них. Теперь в каждом случае в каждую пирамиду мы также добавили датчики температуры, чтобы измерять температуру непосредственно в месте установки каждой отдельной пирамиды. Внутри компостной кучи мы разместили более 20 таких пирамид на двух глубинах: одна находилась примерно в полуметре внутри самой кучи, а другая — на глубине одного метра в той области, где были размещены трупы животных.

В обычных условиях большинство этих модельных бактерий не вызывают серьезных заболеваний у людей. Однако при ликвидации вспышки инфекции вы заметите, что сотрудники используют перчатки и защитные костюмы, а в случае вспышки инфекционного заболевания они также будут использовать маски и специальные ботинки. Степень защитной экипировки была бы гораздо выше, если бы речь шла о реальной вспышке заболевания. После размещения тушек мы поместили примерно по 16 животных в каждую из этих компостных структур.

Затем мы берем навоз и засыпаем им всё остальное; вы можете видеть, как поднимается пар, что указывает на то, что навоз уже нагрелся. Перед тем как сформировать компостную кучу, мы засыпали навоз, полностью заполнив конструкцию, так что теперь сами трупы находятся примерно в полутора метрах под поверхностью навоза. Вот здесь вы видите.

Затем мы установили дополнительные вентиляционные отверстия в верхней части кучи, чтобы вновь убедиться в том, что процесс компостирования протекает в аэробных условиях. Стоит ли нам перейти к следующему фрагменту в Fred? Потому что... Эти вентиляционные отверстия мы также использовали для измерения типов выбрасываемых парниковых газов.

В процессе компостирования всё было герметично закрыто, чтобы в случае наличия в куче инфекционного агента вероятность его выхода была крайне низкой. Вы можете видеть, что мы положили сверху шины, которые фактически ограничивают доступ птиц или других переносчиков к куче в целом, гарантируя, что инфекционный агент не будет перенесен на других потенциальных носителей. Провода, которые вы видите, используются для передачи данных о температуре из пирамиды на компьютер, расположенный за пределами конструкции для компостирования; мы контролируем температуру в более чем 48 различных точках внутри каждой компостной кучи, чтобы получить представление о пространственной вариативности эффективности процесса компостирования; трубки использовались для измерения уровня кислорода на различной глубине внутри компостной кучи.

Как упоминалось ранее, крайне важно, чтобы кислород проникал вглубь кучи. Из-за высокой степени детализации, которую мы здесь применяем при размещении этих пирамид, время возведения данных структур оказалось значительно больше, чем в обычных условиях. В реальной ситуации вам не пришлось бы расставлять пирамиды или соблюдать такую осторожность, как мы здесь, чтобы не повредить экспериментальные приборы, помещенные в кучу в разное время.

Затем в процессе компостирования мы заходили в сооружение и извлекали треугольники из структуры с глубины от одного до полуметра под поверхностью навоза, после чего измеряли, выжили ли микробы в процессе компостирования, а также определяли количество тканей, подвергшихся разложению. Конструкция и прочность треугольника позволяли нам просто вытягивать его сквозь сам компост и извлекать наши образцы. В обычных ситуациях, если бы речь шла о действительно инфекционной вспышке, температуры внутри компостной кучи — которые мы можем отслеживать снаружи — уже достигли бы 70 °C. При температуре выше примерно 55 °C большинство инфекционных агентов погибает; когда мы проводили измерения микробов и вирусов из числа модельных организмов, которые мы помещали в кучу, вирусы погибали в течение недели, а микробы — в течение двух недель.

Сейчас мы вскрываем компостную кучу после завершения процесса компостирования. Он продолжался в течение примерно 150 дней. В некоторых областях кучи температура превышала 70 °C на протяжении более 70 дней.

Температура в верхней части кучи, как правило, была выше, чем в нижней, однако во всех зонах она превышала 55 °C. Теперь, когда мы разгребаем компостную кучу, можно утверждать, что если это действительно была вспышка инфекционного заболевания, то инфекционный агент был бы фактически уничтожен в результате процесса компостирования. В ходе данной процедуры, извлекая материал, мы также извлекаем датчики температуры, которые находились в куче все это время; затем мы подключим их к компьютеру, чтобы измерить изменение температуры на протяжении всего процесса компостирования непосредственно в месте расположения животного.

Мы обнаружили некоторые признаки сохранившихся костей и тканей, однако животные определенно перестали быть узнаваемыми. После процесса компостирования размеры фрагментов тканей были относительно небольшими, все они составляли значительно меньше 1 кг или 500 г. После демонтажа компостной установки мы перемешали материал и выложили его в наружные бурты, после чего любые оставшиеся ткани подвергались разложению в ходе вторичного процесса компостирования.

Решающим фактором является то, что к моменту окончательного вскрытия инфекционный агент уже был уничтожен в результате воздействия высоких температур, достигнутых в ходе длительного процесса компостирования, а около 98% тканей головного мозга разложились в течение первых двух месяцев этого процесса.