Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Immunology and Infection

Biocontained Karkas Compostering voor de bestrijding van besmettelijke ziekte uitbreekt in Vee

doi: 10.3791/1946 Published: May 6, 2010

Summary

Met behulp van gemakkelijk beschikbare materialen, dit biocontained compostering systeem maakt het mogelijk effectieve on-site de verwijdering van grote kadavers die in het geval van besmettelijke ziekten uitbreken. Deze procedure doodt de meeste ziekteverwekkers bij karkassen en besmette mest. Zodra besmettelijke agent is bevestigd niet levensvatbaar, rijpe compost kan worden verspreid als meststof.

Abstract

Intensieve veehouderij-systemen zijn bijzonder kwetsbaar voor natuurlijke of opzettelijke (bioterroristische) besmettelijke ziekte-uitbraken. Grote aantallen dieren gehuisvest in een beperkte ruimte maakt een snelle verspreiding van de meest besmettelijke agenten in een kudde. Snelle insluiting is de sleutel tot controle een besmettelijke ziekte-uitbraak, waardoor ontvolking is vaak ondernomen om de verspreiding van een ziekteverwekker aan de grotere veestapel. In die omstandigheid, een groot aantal van de veestapel karkassen en het besmette mest gegenereerd die nodig een snelle verkoop.

Compostering leent zich als een snelle-reactie ter beschikking methode voor besmette kadavers en mest en bodem die haven infectieuze agentia. We ontwierpen een bio-contained sterfte composteren procedure en getest zijn werkzaamheid voor runderen weefsel degradatie en microbiële deactivering. We materialen die beschikbaar zijn op de boerderij of aankoop gebruik van lokale farm supply winkels in zodat het systeem kan worden geïmplementeerd op de site van een ziekte-uitbraak. In deze studie, temperaturen boven 55 ° C voor meer dan een maand en infectieuze agentia ingeplant in vleesvee kadavers en mest werden geïnactiveerd binnen 14 dagen na compostering. Na 147 dagen, karkassen werden bijna volledig afgebroken. De weinige overgebleven lange botten werden verder gedegradeerd met een extra cyclus compostering in open zwaden en de uiteindelijke rijpe compost geschikt was voor in de bodem brengen.

Dubbele compost structuren (uiteindelijke afmetingen 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H) werden geconstrueerd met behulp van gerst strobalen en bekleed met zware zwarte silage plastic zeilen. Elk was geladen met losse stro, kadavers en mest van in totaal ~ 95.000 kg. Een 40-cm dikke laag van los gerst stro werd geplaatst in elke bunker, waarop zijn 16 feedlot vee sterfte (gemiddeld gewicht 343 kg) dwars uitgelijnd op een afstand van ongeveer 0,5 meter geplaatst Voor passieve beluchting, waren stukken soepel, geperforeerde plastic drainage buizen (15 cm diameter) geplaatst tussen aangrenzende karkassen, de uitbreiding verticaal langs beide binnenmuren, en met de uiteinden gepasseerd maar de plastic aan de buitenkant. De karkassen werden bedekt met vochtig beluchte feedlot mest (~ 1.6 m diep) naar de top van de bunker. Plastic was gevouwen over de top en afgesloten met tape om een ​​containment barrière en acht beluchting openingen (50 x 50 x 15 cm) werden geplaatst op de top van elke structuur van passieve beluchting te bevorderen vast te stellen. Na 147 dagen, verlies van volume en massa van gecomposteerd materiaal gemiddeld 39,8% en 23,7%, respectievelijk in elk structuur.

Protocol

Dubbele compost structuren werden gebouwd op de Lethbridge Research Centre (LRC) in Lethbridge, Alberta, Canada (afb. 1). Grote rechthoekige gerst strobalen (260 x 120 x 80 cm; L x B x H) werden gebruikt voor de muren, en kleine balen (100 x 40 x 45 cm) voor de vloer. Grote balen waren gericht, zodat muren werden 120 cm dik, die gemaximaliseerd muur stabiliteit en warmte-isolatie. De kleine balen die de vloer waren georiënteerd met touw lopen horizontaal naar absorptie te maximaliseren in het geval van een lek, waardoor een vloer 45 cm dik. De totale afmetingen van de structuren 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H). De bouwplaats was een helling van ongeveer 1, en de structuren waren gericht op doorstroming van het percolaat in de richting van de bemonstering poort die we geplaatst voor experimentele evaluatie aan te moedigen. Vochtig feedlot mest werd gemengd en belucht door het verwerken door middel van een mestverspreider en hei gedurende 24 uur voorafgaand aan de bouw van de containment structuren.

De compost bunkers stonden met zware zwart / wit plastic zeil vaak gebruikt om kuilvoer palen te dekken. Voldoende overschot werd gelaten over de top in elke richting, zodat uiteindelijk fold-down en afdichting van de compost bed in de bunker. Ter bestrijding van een ambient wind, werden banden gebruikt om het plastic in de bunker gewicht tot het stro geladen, maar deze werden voorafgaand aan de karkassen worden geplaatst verwijderd. Zodra het percolaat sampling-poort (nodig voor de experimentele steekproef alleen) werd geïnstalleerd, werd los gerst stro toegevoegd aan de bio-containment structuur naar een basislaag van ongeveer 40 cm dik te vormen. Dit werd bereikt door het leveren van een enkele ronde baal met een front-end lader, en handmatig verdelen het stro langs de lengte van de bunker.

Zestien feedlot vee sterfte werden geplaatst op het stro bed. Dit waren vee dat was overleden in de afgelopen 48 uur in het nabijgelegen commerciële feedlots, met de meerderheid bezweek aan bovine respiratory disease. De karkassen werden dwars uitgelijnd binnen de compostering bunker (afb. 1), met een ruimte van ongeveer 0,5 meter tussen de karkassen. Om passieve beluchting, zijn lengte van geperforeerde flexibele kunststof drainage buizen (15 cm diameter) gelegd tussen aangrenzende karkassen, ingebed in de losse stro basis. De uiteinden van de buizen zijn verticaal gericht langs de zijwanden uitstrekt tot buiten de top van de bunker, en op zijn plaats gehouden met behulp van banden tijdelijk tot voorbij de bovenzijde van de muren.

Pre-conditioning feedlot mest werd geladen in de bunkers om de karkassen te dekken tot een uiteindelijke diepte van 1,6 m. De mest was geladen op de zijwand van de bunker, het verplaatsen van het ene eind van de structuur naar de andere. Het monster ophalen piramides hieronder beschreven werden geplaatst op de voorgeschreven diepte in het laag mest tijdens deze fase. Zodra de bunker was gevuld, werd de plastic gevouwen over de bovenkant van de opgestapelde mest en de uiteinden van de geperforeerde buizen werden doorgegeven door het zo dat ze buiten gelegen aan de wrap. De kunststof werd afgesloten met tape op een containment barrière rond het stro, kadavers en mest vast te stellen. Acht beluchting openingen (50 x 50 x 15 cm) werden geplaatst op de top van elke structuur aan passieve beluchting te bevorderen, en T-vormige connectors werden vastgemaakt aan elk uiteinde van de lengte van geperforeerde buizen om de luchtstroom te bevorderen naar beneden in de buizen.

In deze pilot studie werden experimentele wijzigingen in de compost structuren opgenomen om onderzoek van pathogeeninactivatie en weefsel degradatie in staat stellen tijdens de statische composteringsproces. Weefsel-en microbiële monsters vooraf gekwantificeerd door weefsel gewicht of microbiële opsomming waren warmte-verzegeld in nylon zakken monster (5 x 9 cm, 50-um poriëngrootte), en verpakt in speciale piramidale stalen kooien, aangewezen als Baker Retrieval piramides (BRP) 1. Deze piramiden werden ontworpen om het terughalen daarvan te stellen uit de compost matrix met tussenpozen tijdens het composteringsproces, zonder ernstig in gevaar te insluiting of het veranderen van de dynamiek van het composteringsproces Binnen een BRP, acht zakken (een elk van de acht soorten monsters) werden ingebed in dezelfde mest die gebruikt werd om de bunker te vullen, gerangschikt zodat elke tas werd omringd door mest en geen zakken werden in direct contact met elkaar. Mest-en bag-gevulde BRPs werden vastgemaakt aan een lengte van logging en zwevende ketting op een diepte van 80 cm en 160 cm in de compost matrix. De kettingen waren verankerd aan houten palen verspreid over de bunkers op 1,5 m-interval (afb. 1). T-type thermokoppels geplaatst in elk BRP werden ook langs de kettingen aan een datalogger geplaatst extern aan de compost structuur. Op bepaalde tijdstippen, werden BRPs verticaal uit de compost met behulp van een Krikken come-kabel langs de trekker, en de plastic verpakking werd opnieuw verzegeld. In de van nature droge klimaat in het zuiden van Alberta, was weinig regenval ontvangen tijdens tZijn periode, maar de plastic verpakking en de bolle vorm van het composteren materiaal waren effectief voor de bevordering van lateraal afstromend te worden geabsorbeerd door het stro bunker muren.

Discussion

Na 147 dagen van statische composteren, verliezen van de totale massa, droge stof (DS), organische stof, totaal koolstof en totaal stikstof waren 23.7, 35.6, 52.9, 49.6, en 41.4%, respectievelijk 2. Binnen elke structuur, gecomposteerd het volume van de materialen af 118 tot 71 m 3. Ontleding van het weefsels van runderen gecontroleerd gerangschikt als de hersenen> hoef> bot. Na slechts 7 dagen van composteren, had> 90% van het hersenweefsel DM afgebroken, en 80% van de hoef DM had afgebroken binnen 56 d van composteren. Volledig verlies van de levensvatbaarheid van Escherichia coli O157: H7 en Newcastle Disease werd bereikt binnen 14 dagen.

Intensieve veehouderij-systemen zijn bijzonder kwetsbaar voor natuurlijke of opzettelijke besmettelijke ziekte-uitbraken. Woningen een groot aantal dieren binnen een beperkte ruimte leidt tot de meeste ziekteverwekkers verspreiden zich snel over de hele bevolking. Containment is de sleutel tot controle elke infectieziekte uitbraak is dus ontvolking vaak gebruikt als een middel om verspreiding van de besmettelijke agent om de grotere veestapel. De ontvolking scenario resulteert in grote aantallen karkassen van het vee en het besmette mest vereist een snelle verwijdering. Compostering leent zich als een snelle-reactie ter beschikking methode voor besmette kadavers en mest en bodem die haven infectieuze agentia. Schetsen we een composteren procedure die kan worden uitgevoerd op de site van de ziekte-uitbraak, met behulp van materialen die direct beschikbaar op de boerderij of van plaatselijke landbouw-aanbod winkels. In onze studie, besmettelijke stoffen geassocieerd met vleesvee kadavers en mest werden geïnactiveerd binnen 14 dagen na compostering, een compost temperaturen boven 55 ° C voor meer dan een maand. De productie van percolaat was extreem laag, waarschijnlijk vanwege de absorberende aard van de losse stro basislaag en ons met de DM-geoptimaliseerde inhoud bij aanvang van de compostering. Totale opbrengsten van percolaat minder dan 3 ppm van de eerste compost massa (dat wil zeggen, <300 g per structuur). Coliformen werden ontdekt in het percolaat met snelheden tot 5,8 log10 CFU / ml van 14 dagen, maar waren niet detecteerbaar na 101 dagen van composteren. Na 147 dagen, runderen karkassen waren bijna volledig afgebroken met slechts een paar lange botten zijn herkenbaar. Beenderen werden afgebroken verder gedurende de extra open-zwad composteren cyclus na de biocontained structuren werden geopend, waardoor de definitieve rijpe compost geschikt voor in de bodem brengen.

Tot slot, compostering schept voorwaarden dat een aanzienlijke uitdaging voor het overleven van de meest pathogene micro-organismen aanwezig zijn. Gratis bacteriën, protozoa en virussen worden snel geïnactiveerd door de hoge temperatuur, alkaliteit en een hoge protease en nuclease activiteiten binnen compost. Deze succesvolle ontleding van de volwassen dieren binnen worden gehouden karkassen geeft aan dat dit statische compostering verwijderingsprocedure geschikt zou zijn voor alle gangbare vee. Zorg moet worden genomen, echter, dat een optimale koolstof zorgen dat: stikstof-verhoudingen en vochtgehalte zijn aanwezig om voor microbiële doden voorwaarden die moeten worden bereikt. Ziekteverwekkers inherent meer hittebestendig, zoals bacteriën die sporen vormen (bijv. miltvuur), of die ongewoon recalcitrante, zoals prionen, nog kunnen besmettelijke blijven na compostering. Studies naar het lot van deze soorten van micro-organismen tijdens het composteringsproces te helderen zijn momenteel aan de gang in ons laboratorium.

Figuur 1
Figuur 1. Schematische weergave van het biologisch veilig compost-systeem, bestaande uit strobalen muren en de vloer, plastic zeilen behuizing, losse stro basis, vee karkassen, mest, geperforeerde plastic ventilatie slangen en ventilatieroosters, maar ook experimentele wijzigingen (percolaat-poort, monster ophalen piramides en temperatuursensoren. (A) Dwars view (doorsnede). (B) Longitudinale view (zijwand verwijderd). Alle afmetingen zijn in cm. From Xu et al.. (2009) 2

Disclosures

Geen belangenconflicten verklaard.

Acknowledgments

Dit project is uitgevoerd met financiële steun van de chemische, biologische, radiologische en nucleaire (CBRN) Onderzoek en technologie-initiatief (CRTI) van de Canadian Food Inspection Agency, en de Alberta Prion Research Institute. De National Natural Science Foundation of China die een studiebeurs (nr. 30620120430) naar W. Xu. De auteurs danken Brant Baker en Fred Van Herk, evenals Ruth Barbieri, Lisa Kalischuk-Tymensen, Andrew Olson, Lorna Selinger, Geoff Wallins en Homayoun Zahiroddini voor hun technische bijstand.

References

  1. Reuter, T. A simple method for temporal collection of tissue and microbial samples from static composting systems. Canadian Biosystems Engineering. 50, 6.17-6.20 (2008).
  2. Xu, W. A biosecure composting system for disposal of cattle carcasses and manure following infectious disease outbreak. J. Environ. Qual. 38, 437-450 (2009).
Biocontained Karkas Compostering voor de bestrijding van besmettelijke ziekte uitbreekt in Vee
Play Video
PDF DOI

Cite this Article

Reuter, T., Xu, W., Alexander, T. W., Gilroyed, B. H., Inglis, G. D., Larney, F. J., Stanford, K., McAllister, T. A. Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock. J. Vis. Exp. (39), e1946, doi:10.3791/1946 (2010).More

Reuter, T., Xu, W., Alexander, T. W., Gilroyed, B. H., Inglis, G. D., Larney, F. J., Stanford, K., McAllister, T. A. Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock. J. Vis. Exp. (39), e1946, doi:10.3791/1946 (2010).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter