Summary
שימוש בחומרים זמינים, זו מערכת קומפוסט biocontained מאפשר יעיל באתר סילוק פגרי בעלי חיים גדולים הנובעים במקרה של התפרצות מחלות זיהומיות. הליך זה הורג גורמים מדבקים ביותר פגרים וזבל מזוהמים. פעם סוכן זיהומיות הוא אישר שאינו בר קיימא, קומפוסט בוגר ניתן להפיץ כדשן.
Abstract
נמרץ מערכות ייצור בעלי חיים פגיעים במיוחד (bioterrorist) התפרצויות טבעי או מכוון למחלות זיהומיות. מספר רב של בעלי חיים שוכן בתוך שטח מוגבל מאפשר הפצה מהירה של גורמים מדבקים ביותר בכל עדר. בלימה מהירה היא המפתח לשליטה כל התפרצות מחלה מידבקת, ובכך צמצום אוכלוסיה נעשית לעתים קרובות כדי למנוע את התפשטות הפתוגן לאוכלוסיית בעלי חיים גדולים יותר. בנסיבות, כי מספר גדול של פגרי בעלי חיים נגועים וזבל נוצרות הדורשים סילוק מהיר.
קומפוסט משאיל את עצמו כשיטה מהירה תגובה עבור סילוק פגרים נגועים, כמו גם דשן ואדמה שעשויים הנמל חומרים מזהמים. עיצבנו ביו הכילו קומפוסט הליך התמותה נבדק יעילותו לפירוק רקמות שור ואת שחרור משרות מיקרוביאלי. השתמשנו בחומרים הזמינים על החווה או לרכישה בחנויות אספקה מקומי בחווה כדי שמערכת יכול להיות מיושם באתר של התפרצות המחלה. במחקר זה, הטמפרטורות עלו 55 ° C במשך חודש אחד או יותר של סוכנים מושתלים זיהומיות בקר פגרי בקר וזבל היו מומת בתוך 14 ימים מיום קומפוסט. אחרי 147 ימים, פגרים היו כמעט מושפל לחלוטין. העצמות הארוכות שנותרו היו מושפל נוסף עם מחזור קומפוסט נוספים ומצבורי פתוח הקומפוסט בוגרת הסופי היה מתאים ליישום בארץ.
שכפל מבנים קומפוסט (מידות 25 סופי 5 mx mx 2.4 מ 'אורך x רוחב X גובה) נבנו באמצעות חבילות קש שעורה מצופה כבד תחמיץ יריעות פלסטיק שחור. כל אחד מהם היה טעון עם קש, פגרי רופף זבל בהיקף של ~ 95,000 ק"ג. שכבת 40 ס"מ בסיס של קש שעורה רופף הוצב בבונקר כל, שעליו הונחו 16 בקר אבוס mortalities (משקל ממוצע 343 ק"ג) בציר רוחבי על המרווח של כ 0.5 מ ' עבור אוורור פסיבי, באורכים של צינורות גמישים, מחורר מפלסטיק הניקוז (קוטר 15 ס"מ) שהונחו בין פגרי הסמוך, המשתרעים בניצב לאורך שני קירות בפנים, עם סיום עבר למרות הפלסטיק החיצוני. פגרי היו מצופים בזבל לח אבוס סודה (~ 1.6 מ 'עומק) לחלק העליון של הבונקר. פלסטיק היה מקופל על העליונה וחתם עם הקלטת להקים מכשול הבלימה ושמונה פתחי אוורור (50 x 50 x 15 ס"מ) שהונחו על החלק העליון של כל מבנה לקדם אוורור פסיבי. אחרי 147 ימים, על הפסדים של נפח מסה של חומרים קומפוסטציה בממוצע 39.8% ו 23.7%, בהתאמה, במבנה אחד.
Protocol
שכפל מבנים קומפוסט נבנו במכון המחקר Lethbridge מרכז (LRC) ב Lethbridge, אלברטה, קנדה (איור 1). גדול מלבני קש שעורה חבילות (260 x 120 x 80 ס"מ, אורך x רוחב X גובה) שימשו את הקירות, חבילות קטנות (100 x 40 x 45 ס"מ) על הרצפה. חבילות גדולות היו כה מוכווני הקירות היו 120 ס"מ עובי, אשר יציבות קיר מוגדל ושמירת חום. חבילות קטנות להרכיב את הרצפה היו אוריינטציה עם החוט ריצה אופקית על מנת למקסם את ספיגת במקרה של דליפה, מניב בקומה 45 ס"מ עובי. מימדים הכולל של המבנים היו 25 mx 5 mx 2.4 מ 'אורך x רוחב X גובה). אתר הבנייה היה מדרון של כ 1, מבנים היו מכוונת לעודד זרימת leachate לקראת יציאת הדגימה שאנחנו מוכנס להערכת הניסוי. זבל אבוס לחים היה מעורב סודה ידי עיבוד באמצעות מפזר זבל להיערם עבור 24 שעות לפני הקמת המבנים הבלימה.
הבונקרים קומפוסט היו מכוסים ביריעות פלסטיק כבד שחור / לבן נפוץ כדי לכסות את ערימות תחמיץ. עודף מספיק נותר מעל לכל כיוון כדי לאפשר בסופו של דבר מתקפל ואיטום המיטה קומפוסט בתוך הבונקר. כדי להילחם ברוח הסביבה, צמיגים שימשו משקל הפלסטיק בבונקר עד קש היה טעון, אך אלה הוסרו לפני פגרי שיוצבו. לאחר הדגימה leachate הנמל (הכרחי הדגימה ניסיוני בלבד) הותקן, קש שעורה רופף נוספה למבנה ביו הבלימה כדי ליצור שכבת הבסיס כ -40 ס"מ עובי. דבר זה הושג על ידי אספקת חבילה אחת עגולה עם מטעין חזיתי, באופן ידני הפצת קש לאורכו של הבונקר.
שישה עשר בקר אבוס mortalities הונחו על המיטה קש. אלה היו בהמות שמתו במהלך 48 השעות הקודמות feedlots מסחרי סמוך, הרוב שיש נכנעו מחלה נשימתית שור. פגרי היו מיושרים רוחבי בתוך הבונקר קומפוסט (איור 1), עם רווח של כ 0.5 מ 'בין הפגרים. כדי לספק אוורור פסיבי, באורכים של מחורר צינורות ניקוז גמישה מפלסטיק (בקוטר 15 ס"מ) שהונחו בין פגרי הסמוך, מוטבע בתוך בסיס קש רופף. קצוות של צינורות כוונו אנכית לאורך קירות הצד הארכת מעבר העליון של הבונקר, והחזיק במקום באופן זמני באמצעות צמיגים הארכת בעבר השטח העליון של הקירות.
טרום מותנה זבל אבוס נטען לתוך הבונקרים כדי לכסות את פגרי לעומק הסופי של 1.6 מ ' זבל היה טעון על הקיר הצדדי של הבונקר, נע מקצה אחד של המבנה לכיוון השני. אחזור מדגם הפירמידות המתוארים להלן הוצבו בעומקים שנקבעו שלהם בתוך שכבת זבל בשלב זה. לאחר הבונקר היה מלא, יריעות הפלסטיק היה מקופל מעל זבל נערמו ואת הקצוות של הצינור מחורר הועברו דרך זה, כך שהם מוקמו החיצוני לעטוף את. ניילון היה חתום קלטת להקים מכשול הבלימה סביב, פגרי קש וזבל. שמונה פתחי אוורור (50 x 50 x 15 ס"מ) שהונחו על החלק העליון של כל מבנה לקדם אוורור פסיבית, בצורת האות T מחברים צורפו בסוף כל אחד באורך של צינורות מחוררים כדי לקדם את זרימת האוויר לתוך הצינורות.
במחקר זה טייס, תיקונים ניסיוניים למבנים קומפוסט שולבו כדי לאפשר חקירה של איון הפתוגן והשפלה רקמות במהלך תהליך קומפוסט סטטי. רקמות דגימות חיידקים מראש לכמת לפי משקל רקמה או ספירה של חיידקים היו חום אטום לתוך שקיות ניילון מדגם (5 x 9 ס"מ, 50 מיקרומטר גודל הנקבוביות), ו ארוזים בתוך כלובים מיוחדים פלדה פירמידה, כאזור הפירמידות בייקר אחזור (BRP) 1. פירמידות אלה נועדו לאפשר שליפה שלהם המטריצה קומפוסט במרווחים במהלך תהליך קומפוסטציה ללא ברצינות להתפשר על בלימה או לשנות את הדינמיקה של תהליך קומפוסט בתוך BRP, שמונה שקיות (כל אחד של שמונה סוגי המדגם) היו משובצים באותו זבל ששימש למלא את הבונקר, מסודרים כך שכל התיק היה מוקף בזבל ושקיות לא היו בקשר ישיר אחד עם השני. BRPs זבל ו שק מלא צורפו אורכי שרשרת בכניסה ו תלוי בעומק של 80 ס"מ ו -160 ס"מ בתוך המטריצה קומפוסט. השרשראות היו מעוגנים עמודי עץ פורש הבונקרים ב 1.5-מ מרווחים (איור 1). T-סוג צמדים תרמיים להציב BRP כל נוהלו גם לאורך שרשראות נתונים לוגר בעמדה חיצונית למבנה קומפוסט. במרווחי זמן שצוין, BRPs נמשכו אנכית קומפוסט באמצעות הריצה לבוא לאורך כבל חולץ, ואת בניילון נצמד מחדש אטום. באקלים צחיח טבעי בדרום אלברטה, כמות המשקעים הקטנה שהתקבלו במהלך tהתקופה שלו, אבל בניילון צורת כיפה החומר קומפוסט היו יעילים לקידום נגר לרוחב להיספג על ידי קירות הבונקר קש.
Discussion
לאחר 147 ימים של קומפוסט סטטי, הפסדים של המסה הכוללת, חומר יבש (DM), חומר אורגני, פחמן וחנקן סך הכל היו 23.7, 35.6, 52.9, 49.6 ו 41.4%, בהתאמה 2. בתוך כל מבנה, נפח של חומרים קומפוסטציה ירד 118-71 מ '3. פירוק של רקמות שור פיקוח מדורגת כמו מוח עצם>> פרסה. רק לאחר 7 ימים של קומפוסט,> 90% של רקמת המוח DM כבר מפורקת, ו -80% פרסה DM נרקבו בתוך ד 56 של קומפוסט. אובדן מוחלט של יכולת הקיום של Escherichia coli O157: H7 ו ניוקסל הושג תוך 14 ימים.
נמרץ מערכות ייצור בעלי חיים פגיעים במיוחד טבעי או מכוון להתפרצות מחלות זיהומיות. והשיכון מספר רב של בעלי חיים בתוך שטח מוגבל מעורר גורמים מדבקים ביותר להפצת במהירות ברחבי האוכלוסייה. בלימה הוא המפתח לשליטה כל התפרצות מחלה מידבקת, ובכך צמצום אוכלוסיה משמש לעתים קרובות כאמצעי למניעת התפשטות של הסוכן זיהומיות לאוכלוסיית בעלי חיים גדולים יותר. התרחיש צמצום אוכלוסיה תוצאות במספרים גדולים של פגרי בעלי חיים נגועים וזבל הדורשים סילוק מהיר. קומפוסט משאיל את עצמו כשיטה מהירה תגובה עבור סילוק פגרים נגועים, כמו גם דשן ואדמה שעשויים הנמל חומרים מזהמים. אנו מתווה הליך קומפוסט כי ניתן לבצע באתר של פרוץ המחלה, תוך שימוש בחומרים זמינים בחווה או מהחווה אספקת חנויות מקומיות. במחקר שלנו, גורמים מדבקים הקשורים בקר פגרי בקר וזבל היו מומת בתוך 14 ימים מיום קומפוסט, קומפוסט הטמפרטורות עלו 55 ° C במשך חודש אחד או יותר. הפקה של leachate היה נמוך ביותר, כנראה בשל האופי ספיגה של שכבת קש רופף הבסיס. נתקל אופטימיזציה תוכן DM ב חניכה של קומפוסט שלנו התשואות סך של leachate היו פחות מ -3 עמודים לדקה של המסה קומפוסט ראשוני (כלומר, <300 גרם לכל המבנה). קוליפורמים התגלו leachate במהירות של עד 5.8 LOG10 CFU / מ"ל ב 14 ימים, אך לא היו לגילוי לאחר 101 ימים של קומפוסט. אחרי 147 ימים, פגרי הבקר היו כמעט מושפל לחלוטין עם רק כמה עצמות ארוכות להיות מוכרת. העצמות היו מושפל עוד יותר במהלך מחזור פתוח סוללה פתלתלה נוספים קומפוסט לאחר מבנים biocontained נפתחו, מניב קומפוסט בוגר הסופי מתאים ליישום בארץ.
לסיכום, קומפוסט יוצרת תנאים נוכח אתגר מהותי לקיומה של מיקרואורגניזמים פתוגניים ביותר. חיידקים חינם, פרוטוזואה ונגיפים, מובטל במהירות על ידי בסיסיות גבוהה טמפרטורה, פרוטאז גבוהה ופעילויות nuclease בתוך קומפוסט. זה הפירוק המוצלח של פגרי בקר אבוס בוגרת עולה כי הליך זה סטטי לרשות קומפוסט יהיה מתאים כל בעלי החיים הנפוצים. יש להקפיד, עם זאת, על מנת להבטיח כי פחמן אופטימלית: יחסי חנקן ורמות לחות נוכחים על מנת להרוג חיידקים בתנאי שיושג. פתוגנים מטבעם יותר ועמיד בפני חום, כגון חיידקים נבגים צורה (למשל, אנתרקס), או אלה סרבן במיוחד, כגון פריונים, עדיין עשויים להישאר זיהומיות לאחר קומפוסט. מחקרים על מנת להבהיר את גורלם של אלו סוגים של מיקרואורגניזמים במהלך תהליך קומפוסט כרגע בעיצומו במעבדה שלנו.
באיור 1. ייצוג בתרשים של מערכת קומפוסט biosecure הכולל צרור קש הקירות והרצפה, המתחם יריעות פלסטיק, קש בסיס רופף, פגרי בקר, זבל, צינורות אוורור מחורר פלסטיק, פתחי האוורור, כמו גם תיקונים ניסיוני (leachate הנמל, אחזור מדגם הפירמידות חיישני טמפרטורה. (א) להציג רוחבי (חתך). (ב) להציג אורך (קיר בצד הסיר). כל המימדים נמצאים ס"מ. מ שו et al. (2009) 2
Disclosures
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
Acknowledgments
פרויקט זה נערך במימון כימית, ביולוגית, רדיולוגית ואת גרעיני (CBRN) המחקר והטכנולוגיה היוזמה (CRTI) של הסוכנות הקנדית לפיקוח מזון, ואת המחקר Prion אלברטה המכון. הקרן הלאומית למדע הטבע של סין סיפקו מלגה (מס '30620120430) כדי וו שו. המחברים מודים ברנט בייקר פרד ואן Herk, כמו גם רות Barbieri, ליסה Kalischuk-Tymensen, אנדרו אולסון, לורנה זלינגר, ג'ף Wallins ו Homayoun Zahiroddini לקבלת סיוע טכני שלהם.
References
- 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).
- Xu, W. A biosecure composting system for disposal of cattle carcasses and manure following infectious disease outbreak. J. Environ. Qual. 38, 437-450 (2009).
