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Immunology and Infection

Compostagem Carcass Biocontained de Controle de Epidemias de Doenças Infecciosas na Pecuária

doi: 10.3791/1946 Published: May 6, 2010

Summary

Utilizando materiais facilmente disponíveis, este sistema de compostagem biocontained permite efetiva no local de descarte de carcaças de animais de grande porte decorrentes em caso de surto de doença infecciosa. Este procedimento mata a maioria dos agentes infecciosos em carcaças e esterco contaminado. Uma vez que agente infeccioso é confirmado não viáveis ​​composto, maturidade pode ser espalhado como adubo.

Abstract

Sistemas de produção intensiva de gado são particularmente vulneráveis ​​ao natural ou intencional (bioterrorista) surtos de doenças infecciosas. Um grande número de animais alojados dentro de uma área confinada permite rápida disseminação da maioria dos agentes infecciosos ao longo de um rebanho. Contenção rápida é a chave para controlar qualquer surto de doença infecciosa, assim, o despovoamento é freqüentemente realizado para evitar a disseminação de um patógeno para a população maior de gado. Nessa circunstância, um grande número de carcaças de gado e esterco contaminado são geradas que exigem a eliminação rápida.

Compostagem presta-se como um método de eliminação de resposta rápida para carcaças infectadas, bem como esterco e de solo que podem abrigar agentes infecciosos. Nós projetamos um bio-contained processo de compostagem de mortalidade e testou sua eficácia para a degradação do tecido bovino e desativação microbiana. Usamos materiais disponíveis na fazenda ou adquiridas de lojas de suprimentos locais fazenda a fim de que o sistema pode ser implementado no local de um surto da doença. Neste estudo, as temperaturas excederam 55 º C por mais de um mês e agentes infecciosos implantado em carcaças de bovinos de corte e esterco foram inativadas no prazo de 14 dias de compostagem. Após 147 dias, as carcaças foram quase completamente degradada. Os ossos longos poucos restantes foram ainda mais degradada, com um ciclo de compostagem em leiras adicionais abertos eo composto final madura era adequado para aplicação no solo.

Duplicar estruturas de compostagem (dimensões finais 25 mx 5 mx 2,4 m; L x W x H) foram construídos utilizando fardos de palha de cevada e forrado com plástico preto silagem pesado. Cada um estava carregado com palha solta, carcaças e esterco totalizando ~ 95,000 kg. A camada de base de 40 cm de palha de cevada soltos foi colocado em cada um bunker, no qual foram colocados 16 bovinos em confinamento mortalidade (peso médio 343 kg) alinhados transversalmente em um espaçamento de aproximadamente 0,5 m. Para aeração passiva, comprimentos de tubulação flexível de drenagem, perfuradas de plástico (15 cm de diâmetro) foram colocados entre as carcaças adjacentes, estendendo-se verticalmente ao longo de ambas as paredes internas, e com as pontas do plástico que passou para o exterior. As carcaças foram sobrepostos com esterco úmido confinamento aerado (~ 1,6 m de profundidade) até o topo do bunker. Plástico era dobrado por cima e seladas com fita adesiva para estabelecer uma barreira de contenção e oito aberturas de aeração (50 x 50 x 15 cm) foram colocados no topo de cada estrutura para promover a aeração passiva. Após 147 dias, as perdas de volume e massa de materiais de compostagem em média 39,8% e 23,7%, respectivamente, em cada estrutura.

Protocol

Estruturas duplicadas compostagem foram construídas no Centro de Pesquisa Lethbridge (LRC) em Lethbridge, Alberta, Canadá (Fig. 1). Grandes fardos de palha de cevada retangular (260 x 120 x 80 cm; L x W x H) foram utilizados para as paredes, e fardos pequenos (100 x 40 x 45 cm) para o chão. Fardos grandes foram orientados para paredes eram 120 centímetros de espessura, que a estabilidade da parede maximizada e retenção de calor. Os fardos pequenos formando o piso foram orientados com barbante correndo horizontalmente para maximizar a absorção em caso de um vazamento, resultando em um piso de 45 centímetros de espessura. Dimensões gerais das estruturas foram 25 mx 5 mx 2,4 m; L x W x H). O canteiro de obras tinha uma inclinação de cerca de 1, e as estruturas foram orientados para estimular o fluxo de lixiviados para o porto de amostragem que inserimos para a avaliação experimental. Esterco úmido confinamento foi misturado e aerado por processamento através de um espalhador de adubo e empilhando por 24 h antes da construção das estruturas de contenção.

Os bunkers composto foram revestidas com folhas de plástico pesado preto / branco comumente utilizado para cobrir as pilhas de silagem. Excedente suficiente foi deixado por cima em cada sentido de permitir eventual fold-down e vedação da cama composto dentro do bunker. Para combater uma brisa ambiente, os pneus foram usados ​​para o peso do plástico no bunker até que a palha foi carregado, mas estes foram removidos antes de as carcaças serem colocados. Uma vez que a porta de amostragem de chorume (necessário para amostragem experimental apenas) foi instalado, palha de cevada foi adicionado solta na estrutura bio-contenção para formar uma camada de base de aproximadamente 40 cm de espessura. Isto foi conseguido através da apresentação de um fardo de ida e volta com um carregador da extremidade dianteira, e manualmente distribuir a palha ao longo do comprimento do bunker.

Gado dezesseis mortalidade confinamento foram colocados sobre a cama de palha. Estes foram gado que havia morrido nas últimas 48 horas na próxima confinamentos comerciais, a maioria ter sucumbido à doença respiratória bovina. As carcaças foram alinhados transversalmente dentro do bunker de compostagem (Fig. 1), com um espaço de aproximadamente 0,5 m entre as carcaças. Para fornecer aeração passiva, comprimentos de tubulação de drenagem flexível plástico perfurado (15 cm de diâmetro) foram colocados entre as carcaças adjacentes, embutido dentro da base de palha solta. As extremidades do tubo foram dirigidas verticalmente ao longo das paredes laterais estendendo para além do topo do bunker, e mantido no lugar temporariamente com pneus estender além da superfície superior das paredes.

Pré-condicionado esterco confinamento foi carregado no bunkers para cobrir as carcaças a uma profundidade final de 1,6 m. O adubo foi carregado por cima do muro lateral do bunker, que se deslocam de uma extremidade da estrutura em relação ao outro. As pirâmides de recuperação da amostra descrito a seguir foram posicionados em suas profundezas prescritos dentro da camada de esterco durante este estágio. Uma vez que o bunker estava cheio, o plástico foi dobrado por cima do estrume empilhado e as extremidades do tubo perfurado foram passadas por ele para que eles se situam exterior para o wrap. O plástico foi vedado com fita adesiva para estabelecer uma barreira de contenção ao redor da palha, carcaças e esterco. Oito aberturas de aeração (50 x 50 x 15 cm) foram colocados no topo de cada estrutura para promover a aeração passiva, e em forma de T conectores foram anexados a cada final dos comprimentos de tubos perfurados para promover o fluxo de ar para dentro dos tubos.

Neste estudo piloto, experimental alterações às estruturas de compostagem foram incorporadas para habilitar investigação de inativação de patógenos e degradação dos tecidos durante o processo de compostagem estática. Tecidos e amostras microbianas pré-quantificados através do peso do tecido ou enumeração microbiana foram calor seladas em sacos de nylon amostra (5 x 9 cm; 50 mícrons tamanho dos poros), e acondicionados em gaiolas de aço especializada piramidal, designado como Pirâmides Baker Retrieval (BRP) 1. Estas pirâmides foram projetadas para permitir a sua recuperação a partir da matriz de compostagem em intervalos durante o processo de compostagem sem comprometer seriamente contenção ou alterando a dinâmica do processo de compostagem Dentro de um BRP, oito sacos (cada um dos oito tipos de amostra) foram incorporados no estrume mesmo que foi usado para encher o bunker, dispostas de modo que cada saco foi cercado por estrume e não malas estavam em contato direto um com o outro. BRPS estrume e saco-cheio foram anexados aos comprimentos de cadeia de registro e suspensas em profundidades de 80 cm e 160 cm dentro da matriz composto. As cadeias estavam ancorados em postes de madeira que medem o bunkers em 1,5 m intervalos (Fig. 1). T-tipo termopares colocados em cada BRP também foram executados ao longo das cadeias a um data logger posicionados externamente à estrutura do composto. Em intervalos específicos, BRPS foram retiradas verticalmente a partir do composto usando um ratcheted vêm ao longo do cabo puxador, eo plástico foi re-selado. No clima naturalmente áridas do sul de Alberta, pouca chuva foi recebido durante tseu período, mas o filme plástico e formato abobadado do material de compostagem foram eficazes para promover o escoamento lateral para ser absorvido pelas paredes do bunker de palha.

Discussion

Após 147 dias de compostagem estática, as perdas de massa total, matéria seca (MS), matéria orgânica, carbono total e nitrogênio total foram 23,7, 35,6, 52,9, 49,6 e 41,4%, respectivamente 2. Dentro de cada estrutura, o volume de materiais de compostagem diminuiu 118-71 m 3. Decomposição dos tecidos bovinos monitorados classificado como o cérebro do osso>> casco. Depois de apenas 7 dias de compostagem,> 90% de tecido cerebral DM tinha decomposto, e 80% de casco DM tinha decomposto dentro de 56 d de compostagem. Perda completa da viabilidade de Escherichia coli O157: H7 e Doença de Newcastle foi alcançado dentro de 14 dias.

Sistemas de produção intensiva de gado são particularmente vulneráveis ​​ao natural ou intencional surtos de doenças infecciosas. Abrigando um grande número de animais dentro de uma área confinada dá origem à maioria dos agentes infecciosos disseminar rapidamente por toda a população. Contenção é a chave para controlar qualquer surto de doença infecciosa, assim o despovoamento é usado com freqüência como meio de prevenir a disseminação do agente infeccioso para a população maior de gado. O despovoamento cenário resulta em um grande número de carcaças de gado e esterco contaminado exigindo a eliminação rápida. Compostagem presta-se como um método de eliminação de resposta rápida para carcaças infectadas, bem como esterco e de solo que podem abrigar agentes infecciosos. Esboçamos um processo de compostagem que podem ser realizadas no local do surto da doença, utilizando materiais facilmente disponíveis on-fazenda ou fazenda desde o local de abastecimento de lojas. Em nosso estudo, os agentes infecciosos associados às carcaças de bovinos de corte e esterco foram inativadas no prazo de 14 dias de compostagem, um composto temperaturas excederam 55 º C por mais de um mês. Produção de lixiviados foi extremamente baixa, provavelmente devido à natureza do absorvente da camada de palha solta a nossa base e ter otimizado o teor de MS no início da compostagem. Rendimento total de lixiviados foram inferiores a 3 ppm de massa composto inicial (ie, <300 g por estrutura). Coliformes foram detectados nos lixiviados em até 5,8 log10 UFC / mL em 14 dias, mas não eram detectáveis ​​após 101 dias de compostagem. Após 147 dias, carcaças de bovinos foram quase que completamente degradados, com apenas alguns ossos longos sendo reconhecíveis. Ossos foram degradadas ainda durante o ciclo de compostagem adicionais open-leira após a estruturas biocontained foram abertas, produzindo composto maduro final destinado a aplicação às terras.

Em conclusão, a compostagem cria as condições que apresentam grande desafio para a sobrevivência de microrganismos mais patogênicos. Livre de bactérias, protozoários e vírus são rapidamente inactivado pela alta temperatura, alcalinidade e protease e as actividades de nuclease dentro de compostagem. Esta decomposição bem-sucedida de carcaças de gado de confinamento madura indica que este processo de eliminação de compostagem estática seria adequado para todo o gado comum. É preciso ter cuidado, no entanto, para garantir que o carbono ideal: relações de nitrogênio e níveis de umidade estão presentes, a fim de matá-microbial condições a serem alcançados. Patógenos inerentemente mais resistente ao calor, tais como bactérias que formam esporos (por exemplo, o antraz), ou aqueles que são extraordinariamente recalcitrantes, tais como prions, ainda pode permanecer infectantes após compostagem. Estudos para elucidar o destino desses tipos de microrganismos durante o processo de compostagem estão em andamento em nosso laboratório.

Figura 1
Figura 1. Representação esquemática do sistema de biossegurança composto compreendendo paredes de palha e piso de fardos, gabinete plástico, base de palha solta, carcaças de bovinos, esterco, tubos de ventilação perfurado, plástico e saídas de ar, bem como alterações experimental (lixiviados porto, recuperação de amostra pirâmides e sensores de temperatura. (A) vista transversal (seção transversal). (B) vista longitudinal (parede lateral removido). Todas as dimensões estão em cm. De Xu et al (2009). 2

Disclosures

Não há conflitos de interesse declarados.

Acknowledgments

Este projecto foi realizado com financiamento da química, biológica, radiológica e (CBRN) Nuclear Research Initiative e Tecnologia (CRTI) da Agência Canadense de Inspeção de Alimentos, eo Prion Alberta Research Institute. A Fundação Nacional de Ciência Natural da China forneceu uma bolsa de estudos (n º 30620120430) para W. Xu. Os autores agradecem Brant Baker e Fred Van Herk, assim como Ruth Barbieri, Lisa Kalischuk-Tymensen, Andrew Olson, Lorna Selinger, Geoff Wallins e Homayoun Zahiroddini por sua assistência técnica.

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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