Biocontained Stomme Kompostering för kontroll av smittsamma sjukdomsutbrott i Boskap

Summary

Använda lättillgängliga material, möjliggör detta biocontained komposteringssystem effektivt på plats omhändertagande av stora djurkroppar som uppstår vid smittsamma sjukdomsutbrott. Detta förfarande dödar de flesta smittämnen i slaktkroppar och förorenat gödsel. När smittämne har bekräftats olönsamma, mogen kompost kan spridas som gödsel.

Abstract

Intensiv animalieproduktion system är särskilt utsatta för fysiska eller avsiktliga (biologisk) smittsamma sjukdomsutbrott. Stort antal djur inrymt i ett begränsat område möjliggör snabb spridning av de flesta smittämnen under en besättning. Snabb inneslutning är nyckeln till att kontrollera eventuella smittsamma sjukdomsutbrott, vilket avfolkning sker ofta för att förhindra spridning av patogener till de större besättningar. I denna omständighet, finns ett stort antal djur slaktkroppar och kontaminerat gödsel som kräver snabba omhändertagande.

Kompostering lämpar sig som en snabb respons hanteringsmetod för infekterade slaktkroppar samt gödsel och jord som kan hysa smittämnen. Vi konstruerade en biologiskt innehöll förfarande dödlighet kompostering och testat dess effektivitet för nötkreatur vävnad nedbrytning och mikrobiell avaktivering. Vi använde material som finns på gården eller köpas från lokala butiker gård leverans för att systemet kan genomföras på platsen för ett sjukdomsutbrott. I denna studie översteg temperaturen 55 ° C i mer än en månad och smittämnen implanteras i nötkreatur slaktkroppar och gödsel har inaktiverat inom 14 dagar efter kompostering. Efter 147 dagar var slaktkroppar nästan helt förstörd. De få långa ben kvar har ytterligare försämrats med ytterligare kompostering cykel i öppna strängar och den slutliga mogen kompost var lämplig för mark.

Duplicera kompost strukturer (slutlig mått 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H) byggdes med hjälp av balar korn halm och kantad med tunga svarta ensilage plastfolie. Varje var lastad med lös halm, kadaver och gödsel totalt ~ 95.000 kg. En 40-cm baslager av lösa korn halm placerades i varje bunker, på vilken placerades 16 feedlot boskap dödlighet (medelvikt 343 kg) justeras tvären på ett avstånd av ca 0,5 m. För passiva luftning var längder böjlig, perforerad plast dräneringsrör (15 cm diameter) placeras mellan angränsande slaktkroppar, som sträcker sig vertikalt längs både i väggarna, och med ändarna passerade fast plasten på utsidan. Slaktkropparna var täckt med fuktig kolsyrat feedlot gödsel (~ 1,6 m djup) till toppen av bunkern. Plast veks över toppen och förseglade med tejp för att upprätta en inneslutning barriär och åtta ventiler luftning (50 x 50 x 15 cm) placerades på toppen av varje struktur för att främja passiva luftning. Efter 147 dagar i genomsnitt förluster av volym och massa komposteras material 39,8% och 23,7% för respektive struktur.

Protocol

Duplicera kompost strukturer byggdes på Lethbridge Research Centre (LRC) i Lethbridge, Alberta, Kanada (bild 1). Stora rektangulära korn halmbalar (260 x 120 x 80 cm, L x B x H) användes för väggar och små balar (100 x 40 x 45 cm) för golvet. Stora balar var orienterade så väggarna var 120 cm djup, vilket maximerad vägg stabilitet och värmeisolering. De små balar bildar golvet var orienterade med snöre som löper horisontellt för att maximera absorbans i händelse av en läcka, vilket ger ett golv 45 cm tjock. Storleken på strukturerna 25 mx 5 mx 2,4 m, L x B x H). Byggarbetsplatsen hade en lutning på ungefär 1, och strukturer var inriktad på att uppmuntra flödet av lakvatten mot provtagningsport vi in ​​för experimentell utvärdering. Fuktig feedlot gödsel blandades och kolsyrat genom bearbetning genom en gödselspridare och pålning i 24 timmar innan byggandet av inneslutning strukturer.

Komposten bunkrar var klädda med tunga svart / vit plast används vanligen för att täcka ensilage pålar. Tillräckligt överskott kvar överst i varje riktning för att eventuell nedfällbara och tätning av komposten sängen i bunkern. För att bekämpa en omgivande vinden var däck som används för att vikt plasten i bunkern tills halmen lastades, men dessa togs bort innan slaktkropparna placeras. När lakvattnet provtagning port (nödvändigt för experimentell provtagning endast) var installerad, var lös korn halm läggas in i bio-inneslutning struktur för att bilda ett baslager ca 40 cm tjock. Detta uppnåddes genom att leverera en rundbal med en lastare och manuellt fördela halm längs bunkern.

Sexton feedlot boskap döda placerades på halm sängen. Dessa var boskap som dött under de senaste 48 timmarna på närliggande kommersiella feedlots, med de flesta dukade under för luftvägsinfektioner hos nötkreatur. Slaktkropparna anpassades tvären inom kompostering bunkern (Fig. 1), med en yta på ca 0,5 m mellan slaktkropparna. Att ge passiv luftning var längder perforerade flexibel plast dräneringsrör (15 cm diameter) som mellan angränsande slaktkroppar, inbäddade i den lösa halmen bas. Ändarna på slangen riktades vertikalt längs väggarna sträcker sig utanför topp bunkern, och hålls på plats tillfälligt använda däck längst till övre ytan av väggarna.

Konditionerade feedlot gödsel lastades in i bunkrar för att täcka slaktkroppar till en slutlig djup av 1,6 m. Gödseln lastades över sidan väggen i bunkern, flytta från ena änden av struktur mot den andra. Provet hämtning pyramiderna som beskrivs nedan placerades på sina föreskrivna djup inom gödsel skiktet under detta steg. När bunkern var fylld var plastfolien viks över toppen av staplade gödsel och ändarna på den perforerade slangar har gått igenom det så att de var belägna exteriör till wrap. Plasten var förseglade med tejp för att upprätta en inneslutning barriär runt halm, kadaver och gödsel. Åtta luftning ventiler (50 x 50 x 15 cm) placerades på toppen av varje struktur för att främja passiva luftning och T-formade kontakter knöts till vardera änden av längden på perforerad slang för att främja luftflödet ner i rören.

I denna pilotstudie var experimentell ändringar i komposten strukturer ingår att utreda inaktivering och vävnad nedbrytning under den statiska komposteringen. Tissue och mikrobiella proverna före kvantifieras av vävnad i vikt eller mikrobiell uppräkning var värmeförseglade i nylon provtagningssäckar (5 x 9 cm, 50-ìm porstorlek) och packas i specialiserade pyramidal stål burar, som betecknas som Baker Retrieval pyramiderna (BRP) ^1. Dessa pyramider var utformade för att deras hämtning från komposten matris i intervaller under komposteringen utan att allvarligt äventyra inneslutning eller ändra dynamiken i komposteringsprocessen Inom en BRP, åtta påsar (en vardera av åtta typer av prover) var inbäddade i samma gödsel som användes för att fylla bunkern, ordnade så att varje påse var omgiven av gödsel och inga påsar stod i direkt kontakt med varandra. Gödsel-och väska fylld BRPs var knutna till längder på loggning kedjan och svävande på ett djup på 80 cm och 160 cm i komposten matrisen. Kedjorna var förankrad i trästolpar som spänner över bunkrarna på 1,5-m intervaller (Fig. 1). T-typ termoelement placeras i varje BRP var också köra längs kedjorna till en datalogger placeras externt till komposten struktur. På bestämda tidpunkter, var BRPs tillbaka vertikalt från komposten med hjälp av en skruvats come-längs kabeln avdragare, och plastfolie re-förseglade. I den naturligt torra klimatet i södra Alberta, var lite regn emot under thans period, men plastfolie och välvda form av kompostering materialet var effektiva för att främja lateral avrinning till absorberas av väggarna halm bunkern.

Discussion

Efter 147 dagar av statisk kompostering, var förlusterna av den totala massan, torrsubstans (ts), organiskt material, totalt kol och totalkväve 23,7, 35,6, 52,9, 49,6 och 41,4% respektive ^2. Inom varje struktur, komposterade mängden av material minskat från 118 till 71 m ^3. Nedbrytning av vävnad från nötkreatur övervakas rankad som hjärnan> hoven> ben. Efter bara 7 dagars kompostering, hade> 90% av hjärnvävnad DM bryts ned, och 80% av hoven DM hade nedbrutet inom 56 d av kompostering. Fullständig förlust av livskraft Escherichia coli O157: H7 och Newcastlesjuka uppnåddes inom 14 dagar.

Intensiv animalieproduktion system är särskilt utsatta för fysiska eller avsiktliga smittsamma sjukdomsutbrott. Bostäder ett stort antal djur inom ett begränsat område ger upphov till de flesta smittämnen sprida sig snabbt över hela befolkningen. Inneslutning är nyckeln till att kontrollera eventuella smittsamma sjukdomsutbrott är alltså avfolkning används ofta som ett sätt att förhindra spridning av smittämnet till den större besättningar. Den avfolkning scenario resulterar i stora mängder boskap slaktkroppar och kontaminerat gödsel kräver snabb förfogande. Kompostering lämpar sig som en snabb respons hanteringsmetod för infekterade slaktkroppar samt gödsel och jord som kan hysa smittämnen. Redogör vi för en kompostering procedur som kan utföras på platsen av sjukdomsutbrott, med material lättillgänglig på gården eller från lokala gården leverans butiker. I vår studie var smittämnen förknippade med nötkreatur kadaver och gödsel inaktiveras inom 14 dagar efter kompostering, översteg en kompost temperaturen 55 ° C i mer än en månad. Produktionen av lakvatten var extremt låg, sannolikt på grund av den absorberande typ av lös halm baslager och vi har optimerat ts-halten vid initiering av kompostering. Totalt avkastningen av lakvatten var mindre än 3 ppm av den ursprungliga kompostmassan (dvs <300 g per struktur). Koliforma bakterier upptäcktes i lakvattnet upp till 5,8 log10 CFU / ml vid 14 dagar, men var inte detekterbara efter 101 dagars kompostering. Efter 147 dagar var nötkreatur slaktkroppar nästan helt förstörd med bara några långa ben att känna igen. Bones degraderades ytterligare under ytterligare öppen strängkompostering kompostering cykeln efter biocontained strukturer öppnades, vilket ger sista mogen kompost som lämpar sig för mark.

Sammanfattningsvis skapar kompostering förhållanden som utgör stor utmaning för överlevnaden av de flesta patogena mikroorganismer. Gratis bakterier, protozoer och virus inaktiveras snabbt av hög temperatur, alkalinitet och hög proteas och nukleas aktiviteter inom kompost. Detta framgångsrika nedbrytning av mogna feedlot boskap slaktkroppar indikerar att denna statiska kompostering förfogande förfarande skulle vara lämplig för alla vanliga boskap. Man måste vara försiktig dock, för att säkerställa att en optimal kol: kväve-kvoter och nivåer fukt närvarande för mikrobiell döda villkor som ska uppnås. Patogener sig mer värmetåligt, till exempel bakterier som bildar sporer (t.ex. mjältbrand), eller de som är ovanligt motsträviga, som prioner, fortfarande kan vara smittsam efter kompostering. Studier för att belysa öde av dessa typer av mikroorganismer under komposteringen pågår i vårt laboratorium.

Figur 1. Schematisk representation av biologiskt säkra kompost som består väggar halm bal och golv, plast kapsling, lös halm bas, boskap slaktkroppar, gödsel, perforerad plast ventilation slangar och luftutsläpp samt experimentella ändringar (lakvatten hamn, prov hämtning pyramider och temperaturgivare. (A) Transverse vy (tvärsnitt). (B) Longitudinella vy (sidovägg bort). Alla mått är i cm. Från Xu et al. (2009) ²