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Immunology and Infection

가축의 전염성 질병 발발의 제어를위한 Biocontained 카캐스 퇴비

doi: 10.3791/1946 Published: May 6, 2010

Summary

쉽게 사용 가능한 재료를 사용하여이 biocontained 퇴비 시스템은 전염성 질병 발생의 경우에 발생하는 대형 동물 주검의 현장 처리를 효과적으로 수 있습니다. 이 절차는 시체와 배설물 오염에서 가장 전염성이 에이전트를 죽이기. 일단 감염 에이전트가 확인되지 않은 가능한, 성숙한 퇴비는 비료로 전염 수 있습니다.

Abstract

집중 가축 생산 시스템은 자연이나 의도 (bioterrorist) 감염증의 발생에 특히 취약합니다. 제한된 지역 보관되어 동물의 큰 숫자는 무리에 걸쳐 가장 전염성 대리인의 빠른 보급이 가능합니다. 신속한 봉쇄 어떤 전염성 질병 확산을 제어하는​​ 핵심이며, 따라서 과소은 종종 큰 가축 인구 병원균의 확산 방지하기 위해 실시합니다. 그런 환경에서는 가축의 주검의 큰 번호와 오염 비료는 빠른 처리를 필요로 생성됩니다.

퇴비는 빠른 응답 처리 감염된 시체에 대한 방법뿐만 아니라 비료 및 전염성 에이전트를 항구 수로 토양라는 것으로. 우리는 바이오 포함된 사망률의 퇴비 절차를 설계 및 소 조직 저하 및 미생물 비활성화에 대한 효능을 테스트했습니다. 우리는 시스템이 질병 발생의 사이트에서 구현 수 있도록 현지 농장 공급 상점에서 온 농장 가능한 자료나 살 수를 사용합니다. 본 연구에서는, 온도는 55 ° C를 초과 하나 이상의 달 육우의 시체와 배설물 퇴비 14 일 이내에 inactivated되었습니다 이식 전염성 에이전트. 147일 후, 시체는 거의 완벽하게 저하되었다. 남은 몇 긴 뼈가 오픈 windrows에 추가 퇴비주기와 함께 더욱 저하되었고 최종 성숙 퇴비 토지 응용 프로그램에 적합했다.

(최종 치수 25 MX 5 MX 2.4 m, L X 폭 x H) 퇴비 구조를 중복은 보리 짚을 베일즈를 사용하여 건설하고 무거운 검은 목초 플라스틱 판금 늘어서 있었다. 각 ~ 9만5천킬로그램 총 느슨한 밀짚, 시체와 배설물이 장전되어 있었어. 느슨한 보리 짚을의 40 cm베이스 레이어는 약 0.5 미터의 간격에 transversely 정렬 16 피드롯 가축 mortalities을 (평균 체중 343kg) 배치되었던에 각각 벙커에 배치되었다 수동 폭기 들면, 유연하고, 천공 플라스틱 배수 튜브 (15cm 직경)의 길이는 모두 내벽을 따라 수직으로 확장하고, 외관에 플라스틱하지만 전달 종료와 인접 시체 사이에 위치했다. 주검은 벙커의 상단에 습한 aerated 피드롯 비료 (~ 1.6 m 깊이)와 겹쳐 있었다. 플라스틱이 위에 접혀 있던 상단과 봉쇄 장벽 및 8 폭기 통풍구 (50 X 50 X 15cm) 수동 폭기를 홍보하기 위해 각 구조의 상단에 배치되었습니다을 확립하기 위해 테이프로 밀봉. 147일 후, composted 물질의 부피와 질량 손실은 각 구조에서 각각 39.8 %와 23.7 %를 평균.

Protocol

중복 퇴비 구조 레스 브리지, 앨버타, 캐나다 레스 브리지 연구 센터 (LRC) (그림 1)에 건설되었다. 대형 직사각형 보리 짚을 베일즈 (260 X 120 X 80cm, L X 폭 x H)가 벽 및 바닥에 대한 작은 베일즈 (100 X 40 X 45cm)에 사용되었습니다. 벽 두께가 120 cm, 최대 벽 안정성과 열 유지 너무나 큰 베일즈을 지향했다. 바닥을 형성 작은 ​​베일즈 트와인는 45cm 두께의 바닥을 항복, 누출의 경우 흡광도를 극대화하기 위해 가로 실행하는 방향으로했다. L X 폭 x H), 구조의 전체 크기는 25 MX 5 MX 2.4 m했다. 건설 현장은 약 1 경사면을했고, 구조 우리가 실험 평가 삽입된 샘플링 포트쪽으로 침출액의 흐름을 촉진하는 방향으로했다. 촉촉한 피드롯 배설물은 비료 살포기를 통해 처리를 사전 봉쇄 구조물의 건설 24 H를위한 말뚝에 의한 혼합 및 aerated되었습니다.

퇴비 벙커는 일반적으로 목초의 말뚝을 커버하는 데 사용되는 무거운 검정 / 흰색 플라스틱 판금 늘어서 있었다. 충분한 잉여가 사용하는 각 방향으로 맨 위에 남아 있던 최종 접이식 아래와 벙커 내에 퇴비 침대 씰링. 주위 바람에 대처하기 위해, 타이어는 빨대를 로드할 때까지 벙커에서 플라스틱을 무게하기 위해 사용되었습니다 있지만, 이러한 사전 배치되는 주검으로 제거되었습니다. 침출액 샘플링 포트 (단 실험 표본 추출에 필요한) 설치되면 느슨하게 보리 짚을는 약 40cm 두께의 기본 레이어를 형성하기 위해 바이오 봉쇄 구조로 추가되었습니다. 이 프런트 엔드 로더와 함께 하나의 원형 베일을 제공하고, 수동으로 벙커의 길이를 따라 빨대를 배포하여 수행되었다.

식스틴 피드롯 가축 mortalities는 짚으로 침대에 배치했다. 이들은 인근 상업 feedlots에서 이전 48 시간 이내에 죽었다고 가축했고 대부분은 소 호흡기 질병에 굴복하는 데. 주검이 주검 사이에 약 0.5 m의 공간, 퇴비 벙커 (그림 1) 이내 transversely 정렬되었습니다. 수동 폭기를 제공하기 위해 천공 유연한 플라스틱 배수 튜브 (15cm 직경)의 길이는 느슨한 밀짚 기지 내에 내장, 인접 시체 사이에 누워 있었다. 튜브의 끝을는 벙커의 맨 넘어 확장 측면 벽을 따라 수직으로 감독하고, 일시적으로 벽의 상단 표면 과거 확장 타이어를 사용하는 장소에서 개최되었습니다.

사전 냉방 피드롯 비료는 1.6 미터의 최종 깊이 시체를 커버하기 위해 벙커에로드​​했습니다 비료는 다른쪽으로 구조의 한쪽에서 이동, 벙커의 측면 벽을 통해로드되었습니다. 아래에 설명된 샘플 검색의 피라미드는이 단계에서 비료 층 이내에 소정의 깊이에 위치했다. 벙커가 가득 차 있었다되면, 플라스틱 판금이 쌓여 비료의 맨 위에 접힌이고 다공 튜브의 끝을들은이 포장 외관에 위치하고 있었다 그래서 그게 통과되었습니다. 플라스틱은 밀짚, 시체와 배설물 주변 봉쇄 장벽을 확립하기 위해 테이프로 봉인된 상태 였어요. 에이트 폭기 통풍구 (50 X 50 X 15cm)은 수동 폭기를 홍보하기 위해 각 구조의 상단에 배치되었고, T - 모양의 커넥터가 튜브에 공기 흐름을 촉진하기 다공 튜브의 길이의 각 끝에 붙어 있었다.

이 파일럿 연구에서 퇴비 구조로 실험 개정은 정적 퇴비 과정에서 병원체 불활 성화 및 조직 열화 조사를 활성화하기 위해 통합되었습니다. 조직 및 미생물 샘플 조직 중량이나 미생물 열거하여 미리 계량은 나일론 샘플 가방 (5 X 9cm, 50 μm의 구멍 크기)에 열 봉인되었고, 베이커 불러오기 피라미드 (BRP)로 지정, 전문 피라미드 스틸 케이지에 포장 1. 같은 비료에 포함된되었다 이러한 피라미드가 심각하게 BRP, 여덟 가방 (한 팔 샘플 타입의 각) 내에 억제를 손상하거나 퇴비 과정의 역학을 변경하지 않고 퇴비 과정 간격으로 퇴비 매트릭스에서 자신의 검색을 가능하도록 설계되었습니다 벙커를 채우기 위해 사용하는 것을 각 가방이 배설물에 의해 둘러싸여 있으며, 아무 가방 서로 직접 접촉 없었다고 있도록 준비. 비료 및 봉투 가득한 BRPs은 로그 체인의 길이에 첨부하여 퇴비 매트릭스 내에서 80cm와 160cm의 깊이에서 중단되었습니다. 체인은 1.5 m 간격 (그림 1)에서 벙커를 걸치는 나무 기둥에 정박했다. 각 BRP에 배치 T 타입 열전쌍은 또한 외부 퇴비 구조 위치 로거 데이터에 체인을 따라 실행했다. 지정한 간격으로, BRPs은 ratcheted를 사용하여 퇴비에서 수직으로 취소되었습니다 케이블 풀러 - 따라 오세요, 그리고 플라스틱 랩이 다시 봉인된 상태 였어요. 남부 앨버타의 자연 건조한 기후, 작은 강우량은 t 동안 받았다자신의 시대, 그러나 플라스틱 랩 및 퇴비 재료의 돔 모양의 짚 벙커 벽에서 흡수하는 측면 결선을 증진 효과했다.

Discussion

정적 퇴비의 1백47일 후, 총 질량, 건조 물질 (DM), 유기물, 총 탄소와 총 질소의 손실은 각각이 35.6, 52.9, 49.6 및 41.4 %, 23.7했다. 각 구조, 재료의 부피는 118에서 71m 3 감소 composted. 보빈 조직의 분해는 두뇌> 발굽> 뼈로 선정 모니터링. 퇴비 단 7 일 후, 뇌 조직 DM의> 90 % 분해 있었는데, 발굽의 80 %는 DM 퇴비 56 D 내에서 분해했다. 에스 대장균 O157의 생존 능력의 완전한 상실 : H7과 뉴캐슬 질병은 14 일 이내에 달성되었습니다.

집중 가축 생산 시스템은 자연적 또는 고의적 전염성 질병 발생에 특히 취약합니다. 제한된 지역 동물의 많은 주택 것은 인구에 걸쳐 급속도로 전파 대부분의 전염성 요원 상승을 제공합니다. 봉쇄 어떤 전염성 질병 확산을 제어하는​​ 핵심이며, 따라서 과소가 큰 가축 인구 전염성 에이전트 확산을 방지하는 수단으로 자주 사용됩니다. 과소의 시나리오 가축의 주검과 빠른 처리를 요구하는 오염 비료 다수의 결과. 퇴비는 빠른 응답 처리 감염된 시체에 대한 방법뿐만 아니라 비료 및 전염성 에이전트를 항구 수로 토양라는 것으로. 우리는 농장이나 지역 농장 공급 상점에서 즉시 사용할 재료를 사용하여 질병 발생의 사이트에서 실시 수있는 퇴비 절차를 설명합니다. 우리의 연구에서 육우의 시체와 배설물과 관련된 전염성 요원이 퇴비 14 일 이내에 inactivated 있었다 퇴비 온도 55 ° C를 초과 하나 이상 개월 동안. 침출액 생산은 느슨한 밀짚베이스 레이어로 인해 흡수 자연 및 퇴비의 개시에 DM 컨텐츠를 최적화하는 데. 가능성, 매우 낮은되었습니다 침출액 총 수확량은 초기 퇴비 질량 (즉, 구조 당 <300g)의 3보다 PPM했다. Coliforms은 최대 14 일 동안 5.8 log10 CFU / ML로에서 침출액에서 검색된지만, 퇴비의 101일 이후에 감지되지 않았습니다했다. 147일 후, 소 시체는 몇 긴 뼈가 인식되는 거의 저하되었습니다. 본즈는 토지 응용 프로그램에 적합한 최종 성숙 퇴비를 항복, biocontained 구조 연 후 추가 오픈 윈드의 퇴비주기 동안 추가로 저하되었다.

결론적으로, 퇴비는 대부분의 병원성 미생물의 생존에 상당한 도전을 제시 조건을 만듭니다. 무료 박테리아, 원생 동물문 및 바이러스가 급속하게 퇴비 내의 고온, 알칼리성 높은 프로 테아제와 nuclease 활동에 의해 inactivated입니다. 성숙한 피드롯 가축 주검이 성공적으로 분해는 정적 퇴비 처리 절차는 모든 일반적인 가축에 적합 될 것을 나타냅니다. 질소 비율 및 습기 수준 달성하는 미생물 죽이는 조건 위해서 현재 위치 : 병원은 그 최적의 탄소를 위해, 그러나, 이동해야합니다. 이러한 양식 포자 (예 : 탄저균), 또는 prions와 같은 비정상적으로 완강히 저항하는하는 사람은 아직 퇴비 후 infective 남아 수 있습니다 박테리아와 같은 본질적으로보다 내열성 병원균. 퇴비 과정에서 미생물의 이러한 유형의 운명을 명료하게하다하는 연구는 우리 실험실에서 현재 진행되고 있습니다.

그림 1
그림 1. 짚으로 베일 벽, 바닥, 플라스틱 판금 인클로저, 느슨하게 짚을 기지, 가축 시체, 배설물, 천공 플라스틱 환기 튜브 및 환기구로 구성된 biosecure 퇴비 시스템의 도표 표현뿐만 아니라, 실험적 개정 (침출액 포트, 샘플 검색 피라미드 및 온도 센서. (A) 가로보기 (단면). (B) 세로보기 (측면 벽 제거). 모든 치수는 cm에 있습니다. 쑤 외. (2009) 2

Disclosures

관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.

Acknowledgments

이 프로젝트는 화학, 생물학, 방사능 및 핵 (CBRN) 연구 및 기술 이니셔티브 (CRTI) 캐나다 식품 검사 기관의, 그리고 알버타 프리온 연구소의 자금 지원과 함께 실시했다. 중국의 국립 자연 과학 재단은 W. 쑤하는 장학금 (번호 30620120430)를 제공했습니다. 저자는 기술 지원을 브란트 베이커와 프레드 반 허크뿐만 아니라, 루스 Barbieri, 누나 Kalischuk - Tymensen, 앤드류 올슨,로나 셀린저, 제프 월린스 및 Homayoun Zahiroddini 감사드립니다.

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).
가축의 전염성 질병 발발의 제어를위한 Biocontained 카캐스 퇴비
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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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