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Immunology and Infection

家畜の感染症アウトブレイクの制御のためのBiocontained枝肉コンポスト

doi: 10.3791/1946 Published: May 6, 2010

Summary

容易に入手可能な材料を使用して、このbiocontained堆肥システムでは、感染症のアウトブレイクが発生した場合に発生する大規模な動物の死体の効果的なオンサイト処理が可能になります。この手順では、死体や汚染された肥料で、ほとんどの感染性病原体を殺します。感染性病原体が確認されれば、非現実的な、成熟した堆肥は肥料として展開することができます。

Abstract

集約的な家畜生産システムは、自然または意図的な(バイオテロ)感染症の流行に対して特に脆弱です。狭いエリア内に収容された動物の多数は、群れ全体で最も感染性病原体の急速な普及が可能になります。迅速な封じ込めがあらゆる伝染病の発生を制御する鍵となる、このように過疎化は、しばしば大規模な家畜​​の個体群に病原体のまん延を防ぐために行われている。そのような状況では、家畜の死体や汚染された肥料の多くは、迅速な処理を必要と生成されます。

コンポスト化は、迅速な応答処理感染した死体のための方法と同様に感染性病原体を抱くことができる肥料及び土壌として適しています。我々は、バイオ完結型の死亡率の堆肥化手順を設計し、ウシ組織の劣化と微生物の不活性化のためにその有効性をテストした。我々は、システムが病気の発生の現場で実施されることができるために地元の農産物供給店から、または購入可能な農場で入手可能な材料を使用していました。本研究では、気温は55を超えました° Cを一ヶ月以上と牛の死体や糞尿堆肥の14日以内に不活性化された中に注入された感染病原体のために。 147日後、死体はほぼ完全に分解された。残りの少数の長い骨は、オープンwindrowsで追加の堆肥化のサイクルでさらに分解されたと最終的な成熟した堆肥は、土地のアプリケーションに適していた。

(最終的な寸法25 MX 5 mxの2.4メートル、長さx幅x高さ)堆肥の構造を複製するには大麦のわら俵を使用して構築し、重い黒サイレージのプラスチックシートが並んでいた。それぞれが〜95000キロを合計ゆるいわら、死骸や糞がロードされました。緩い大麦のわらの40センチのベース層は、約0.5メートルの間隔で横方向にアラインされた16肥育牛の死亡率を(平均体重343キロ)に置かれた上に、それぞれのバンカーに入れていた受動曝気の場合は、柔軟性のある、穴あきプラスチック製の排水管(15cmの直径)の長さは両方の内側の壁に沿って垂直に伸びる、と外装にプラスチックも渡される端部と、隣接した死骸の間に配置された。死体はバンカーの上に湿った曝気厩肥(〜1.6メートル深さ)を重層した。プラスチックは、折り返しされたトップと封じ込め障壁と8つの通気孔(50 × 50 × 15 cm)の受動的通気を促進するため、各構造の上に置かれたを確立するためにテープで密封。 147日後に、堆肥材料の体積と質量の損失は、それぞれの構造で、それぞれ、39.8パーセントと23.7%の平均値。

Protocol

重複した堆肥の構造はレスブリッジ、アルバータ州、カナダのレスブリッジ研究センター(LRC)(図1)で建設された。大きな長方形の大麦のわら俵(260 × 120 × 80センチメートル、長さx幅x高さ)は、壁、および床のための小さな俵(100 × 40 × 45 cm)のために使用された。壁は壁の安定性と保温性を最大化され、120 cm厚だったので、大俵が指向された。床を形成する小さな俵は45 cm厚の床をもたらし、より糸がリークのイベントで吸光度を最大にするために水平に実行されていると志向した。長さx幅x高さ)、構造物の全体の寸法は、25 mxの5 mxの2.4メートルだった。建設現場は、約1の傾きを持っていた、および構造体は、我々は実験的な評価のために挿入されたサンプリングポートに向かって浸出水の流れを促進するために指向した。モイスト厩肥は肥料散布機を通して処理と前封じ込め構造物の建設に24時間積んで混合し、曝気した。

堆肥のバンカーは、一般的にサイレージ杭をカバーするために使用される大量の白/黒のビニールシートが並んでいた。十分な余剰がバンカー内に堆肥のベッドの最終的な折り畳み式とシールを有効にするには、各方向に上から残っていた。周囲の風に対抗するために、タイヤは藁がロードされるまでバンカーでプラスチックを重み付けするために使用されたが、これらは前に置かれている死体に削除されました。浸出水のサンプリングポートが(唯一の実験的なサンプリングのために必要)をインストールした後は、緩やかな大麦のわらは、約40cmの厚さ、ベース層を形成する生物封じ込め構造に追加されました。これはフロントエンドローダを持つ単一のラウンドベールを提供し、手動でバンカーの長さに沿って藁を配布することによって達成された。

シックスティーン肥育牛の死亡率は、わらのベッドの上に置かれた。これらは、近隣の商業的フィードロットで以前の48時間以内に死亡した牛だった、大部分は、牛呼吸器疾患に屈しした。死体は、死体の間に約0.5 mの空間で、堆肥のバンカー(図1)内で横方向に整列させた。受動曝気を提供するために、ミシン目フレキシブルなプラスチックの排水チューブ(15cmの直径)の長さがゆるいわらの基地内に埋め込まれ、隣接した死骸の間に敷設された。チューブの端面は、バンカーの上を越えて伸びる側の壁に沿って垂直に向け、および一時的に壁の上面を越えて拡張するタイヤを使ってその場で開催されました。

プレコンディショニング厩肥は、1.6 mの最終的な深さに死体をカバーするためにバンカーにロードされた肥料は、他に向かって構造の一方の端から移動し、バンカーの側壁によってロードされています。後述のサンプル取得のピラミッドは、この段階で肥料層内での所定の深さで配置した。バンカーが満たされた後は、ビニールシートを積み上げた堆肥の上に折り畳まれ、穴あき管の両端は、それらはラップの外側に位置していたようにそれを通過させた。プラスチックはわら、死骸や糞の周り封じ込め障壁を確立するためにテープで密封した。八通気孔(50 × 50 × 15 cm)を受動的通気を促進するため、各構造の上に置かれ、T字型コネクタは、チューブに空気の流れを促進するための穴あき管の長さの各端部に取り付けられた。

このパイロット研究では、堆肥の構造への実験的な改正は、静的な堆肥化の過程で病原体不活化と組織の劣化の調査を可能に組み込まれました。組織や微生物試料組織の重量や微生物の列挙によって事前に定量化は、ナイロンサンプルの袋(5 × 9センチメートル、50μmの孔径)にヒートシールされた、とベイカー検索ピラミッド(BRP)として指定され、専門的なピラミッド型のスチール製ケージに詰め込ま1。同じ肥料に埋め込まれていたこれらのピラミッドは、真剣にBRP、8袋(一eightサンプルタイプの各々)の中で封じ込めを犠牲にするか、堆肥化処理のダイナミクスを変えることなく堆肥化プロセスの間に一定の間隔で堆肥の行列から、その取得を可能にするために設計されたバンカーを埋めるために使用された、各袋は肥料に囲まれていない袋が互いに直接接触していたされなかったように配置。堆肥と袋充填BRPsは、ログチェーンの長さに取り付けられており、堆肥のマトリックス内に80センチメートルと160 cmの深さで懸濁した。チェーンは、1.5 m間隔(図1)でバンカーをスパニング木の棒に固定された。各BRPに配置されたT型熱電対は、外部から堆肥の構造に配置さロガーデータへのチェーンに沿って実行されました。指定された間隔で、BRPsはratchetedケーブルプラー-やってきて、そしてラップが再封印されたを使用して堆肥から垂直に撤回された。アルバータ州南部の自然に乾燥した気候では、ほとんど降雨がtの間に受信した彼の時代が、プラスチック製のラップや堆肥の材料のドーム型の形状は、わらのバンカーの壁によって吸収される横方向の流出を促進するための効果的であった。

Discussion

静的な堆肥の147日後に、総質量、乾物(DM)、有機物、全炭素および全窒素の損失は、それぞれ2 23.7、35.6、52.9、49.6、、41.4%であった。各構造の中で、材料の量は118から71 m 3に減少し堆肥化。ウシの組織の分解が脳>蹄>骨にランク監視。堆肥の7日後でのみ、脳組織DMの> 90%が分解していた、と蹄DMの80%は堆肥の56 D内で分解していた。 大腸菌 O157の生存能力の完全な損失:H7およびニューカッスル病は、14日以内に達成された。

集約的な家畜生産システムは、自然または人為的な感染症の流行に対して特に脆弱です。狭いエリア内での動物の多数を収容することは人口全体に急速に普及するほとんどの感染性病原体を生じさせる。封じ込めは、任意の伝染病の発生を制御する鍵となる、このように過疎化が大きな家畜の個体に感染性病原体のまん延を防止する手段として頻繁に使用されます。家畜の死体と迅速な処理を必要とする汚染された肥料の大量の過疎化のシナリオの結果。コンポスト化は、迅速な応答処理感染した死体のための方法と同様に感染性病原体を抱くことができる肥料及び土壌として適しています。我々は、ファーム上またはローカルファーム供給店から入手可能な材料を使用して、病気の発生の現場で行うことができる堆肥化の手順の概要を説明します。我々の研究では、肉牛の死骸や糞に関連付けられている感染性病原体が堆肥の14日以内に不活性化された、堆肥の温度は1ヶ月以上、55 ° Cを超えた。浸出水の生産は、緩やかなわらベース層のため、吸収性の性質の可能性が極めて低く、私たちの堆肥化開始時のDMの内容を最適化した。浸出水の総収量は、初期の堆肥の質量(すなわち、構造当たり<300 g)の3未満ppmであった。大腸菌群は14日で、最大で5.8 log10のCFU / mLに浸出水で検出されたが、堆肥の101日後に検出不可能であった。 147日後に、ウシ死体はわずかに長い骨が認識され、ほぼ完全に分解された。骨は、土地の用途に適して最終的な成熟した堆肥をもたらし、biocontained構造が開かれた後に追加のオープンウィンドロウの堆肥化サイクル中にさらに分解された。

結論として、堆肥はほとんどの病原微生物の生存に大きな課題を提示する条件を作成します。無料の細菌、原虫およびウイルスは急速に堆肥の中高温、アルカリ性、高プロテアーゼおよびヌクレアーゼの活動によって不活化されています。成熟した肥育牛の枝肉のこの成功を分解では、この静的な堆肥化処理の手順はすべて共通の家畜に適しているということを示しています。ケアは、その最適な炭素を確保するために、しかし、注意する必要があります:窒素比率と水分量は、達成すべき微生物を殺す条件のために存在しています。このような形の胞子(例えば、炭疽菌)、またはそのようなプリオンのような異常に反抗的であるものが、、まだ堆肥化後に感染に留まることができる細菌のような本質的に、より耐熱性病原体、。堆肥化過程で微生物のこれらのタイプの運命を解明する研究は、当研究室で現在進行中です。

図1
図1。ストローベイルの壁や床、プラスチックシートのエンクロージャ、ゆるいわらのベース、牛の死骸、糞尿、あいたプラスチック製の換気チューブ、および通気口を構成するbiosecure堆肥システムの模式図だけでなく、実験的な改正(浸出液ポート、サンプルの検索ピラミッドと温度センサ(A)横ビュー(断面積)。(B)縦ビュー(サイドウォールが削除)。全ての寸法はcmになります。Xuら(2009)2から

Disclosures

利害の衝突は宣言されません。

Acknowledgments

このプロジェクトは、化学、生物、放射線及びカナダ食品検査庁の核(CBRN)研究技術イニシアティブ(CRTI)、およびアルバータプリオン研究所からの資金調達を実施した。中国国家自然科学基金は、W. Xuさんへの奨学金(第30620120430)を提供する。著者は彼らの技術支援のためにブラントベイカーやフレッドヴァンHerkだけでなく、ルースバルビエリ、リサKalischuk - Tymensen、アンドリューオルソン、ローナSelinger、ジェフWallinsとホマZahiroddiniに感謝。

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).
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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).

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