Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

המעבדה-מודל להערכת ריח וריכוזי גזים הנפלטת עמוק עם מיטות Pack זבל

doi: 10.3791/57332 Published: July 19, 2018

Summary

פרוטוקול פותחה למדידת גזים, ריחות, ההרכב התזונתי בלהקות קנה המידה מעבדת שינה זבל, אשר יכול לשמש כדי ללמוד דרכים לשיפור איכות האוויר במתקני הבקר מסחרי באמצעות ערכות זבל מיטות עמוק.

Abstract

מודל קנה המידה מעבדה ערכת שינה מדומה פותחה על איכות האוויר ואת ההרכב התזונתי של מיטות עמוק חבילות שימוש במתקנים מונו-מדרון הבקר. פרוטוקול זה שימש להערכת ביעילות רבים מצעים שונים חומרים משתנים סביבתיים (טמפרטורה, לחות), פוטנציאל להפחתת הסיכון טיפולים שיכולים לשפר איכות במתקני מונו-מדרון מיטות עמוק מסחרי האוויר. המודל הוא דינמי ומאפשר לחוקרים בקלות לאסוף מדדים כימיים רבים מחפיסה מיטות. מדידות שבועי, שנאספו במשך שש-שבע שבועות, מאפשר מספיק זמן כדי לראות שינויים מדידות איכות האוויר לאורך זמן כמו ערכת שינה מבשיל. הנתונים שנאספו מ מדומה הלהקות שינה בטווח של ריכוזים בעבר נמדד מיטות עמוק מונו-מדרון המסחריים. מחקרים שנעשו בעבר הראו כי 8-10 יחידות ניסיוני לכל טיפול מספיקים לזהות הבדלים סטטיסטיים בין מדומה הלהקות מיטות. חבילות שינה קלים לשמור על, הדורשים פחות מ-10 דקות עבודה לכל חבילות שינה בשבוע כדי להוסיף שתן, צואה, מצעים. אוסף דגימה באמצעות מערכת דיגום גז דורש 20-30 דקות בדגם מיטות, בהתאם המידה הנאספות. השימוש של קנה המידה מעבדת שינה חבילות מאפשר החוקר כדי בקרת משתנים כגון טמפרטורה, לחות, מצעים מקור קשה או בלתי אפשרי לשלוט מחקר או מתקן מסחרי. אמנם לא סימולציה מושלמת של "העולם האמיתי" תנאי, מדומה עם מיטות חבילות לשמש מודל לחוקרים להשתמש כדי לבחון טיפול הבדלים בין חבילות מיטות. מספר מחקרים במעבדה-סולם יכול להתבצע כדי לחסל טיפולים אפשריים לפני שתנסה אותם מחקר או מתקן מסחרי בגודל.

Introduction

מתקני כליאה בקר הם אופציה פופולרית דיור במערב התיכון, המישורים הגדולים העליון. מתקני כליאה נפוצים יותר באזור זה מאשר במישורים הדרומיים כי האזור מקבל כמות המשקעים השנתית יותר, אשר יוצר יותר נגר האכלה חייב להיות כלול. מפיקים רבים בחרו חידושיו מונו-מדרון עבור בקר. הסיבות העיקרית שצוטטו על ידי המפיקים לבחירת מתקן מונו-המדרון היה היכולת העבודה בלוח הזמנים והסרת זבל, ביצועים משופרים בהשוואה לפתוח הרבה המפטמות1. רוב היצרנים בקר (72.2%) באמצעות מונו-מדרון אסמים לשמור ערכת שינה עבור תור של בקר או ארוך יותר, באמצעות מערכת ניהול עמוק-מצעים מצעים ופסולת1. החומר מצעים הנפוץ ביותר בשימוש הוא תירס stover, למרות מפיקים דוח באמצעות סויה זיפים, קש חיטה, קלחי תירס, נסורת1. בגלל הביקוש אזוריים תירס stover מצעים, מפיקים רבים התעניינו בחומרים אלטרנטיביים מצעים שיכול לשמש במתקני מונו-מדרון. בנוסף כלכלה נוחות בעלי חיים, המפיקים שאל איך החומר מצעים ישפיע על הסביבה של המתקן, כולל הפקת מדיף גזים, ההרכב התזונתי של זבל/מצעים וכתוצאה מכך, ונוכחות של פתוגנים.

נערכו מחקרים מעטים כדי למדוד את איכות האוויר הנובע מצעים שונים החומרים המשמשים בדיור משק חי, עם רוב התמקדות רק אמוניה. רוב הערכות קודמות של איכות האוויר כוללות איסוף נתונים על החווה עם יחידות ניסויי אחד או שניים לכל הטיפולים שעוברים ניתוח בו זמנית2,3,4,5. שיש מוגבלת יחידות ניסיוני דורש את המחקר כדי לחזור מספר פעמים, ובכך מוסיף משתנים נוספים כגון תנאי מזג האוויר, גיל או שלב הייצור של בעלי חיים, והפיק אולי מצעים חומרים בעונות שונות גדל .

אין מודל ידוע קנה המידה המעבדה ללמוד על הגורמים המשפיעים על איכות האוויר, ההרכב התזונתי של הזבל/המצעים תערובת הנובע בקר מיטות עמוק מונו-מדרון מתקנים, חוקרים תחילה ניסה לנצל את מתקני הבקר מסחרי באמצעות מערכת שינה עמוקה6,7,8. השטף סטטי צ'יימברס שימשו למדידת ריכוזי3 NH על פני השטח של מתקנים בקר שינה עמוקה מונו-מדרון על פני תקופה 18 חודש6. שני עטים בכל אחד. אסמים שני נמדדו. קצוץ גבעולי תירס החומר סוג המיטות המועדף עליהם, אך גבעולי חיטה קש, סויה שימשו גם מצעים במהלך תקופות קצרות של פרויקט זה. מצעים שימוש נע בין ק ג 1.95-3.37 / חיה לפי צפיפות יום ועט נע בין m 3.22-6.132 לכל חיה. מחקרים מאוחרים יותר נמדד פליטת אמוניה, מימן גופרתי מן האורווה7, ריכוזי חלקיקים מחוץ לאסם8. מחקרים אלו נערכו על פני תקופה 2 לשנה באמצעות שניים עד ארבעה אסם מיקומים. האתגר באיסוף נתונים על החווה הוא חוסר שליטה המחקר בעל מעל המערכת. יצרנים לשנות דיאטות הבקר, העבר חיות עט עט, להשתמש במצעים חומרים ממקורות שונים, ונקי ועטים מחדש מיטה הייצור שלהם, ובכך מאפשר כוח העבודה, בלבול משתנים רבים. מחקר על החווה כרוך גם על הוצאות הנסיעה כמויות גדולות של טיפולים ניסיוניים (כגון מצעים חומר). המטרה של הפרויקט הזה היה לפתח מודל מעבדה סרגל שיכול לשמש כדי לחקור את הגורמים המשפיעים על איכות האוויר וניהול מזין במתקני מונו-מדרון בקר שינה עמוקה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

המחקר נועד להתנהל מעל 42 ימים באיסוף נתונים שבועי. כל ההליכים בבעלי חיים היו נבדקו ואושר על ידי לנו בשר חיה מחקר מרכז מוסדיים חיה על עצמך ועל שימוש הוועדה.

1. בניית מדומים ערכות עם מיטות

  1. מתחילים עם גליל פלסטיק המכילים גבוהה בקוטר 0.38 מ' 0.42 מ'.
    הערה: במחקר זה, מיכל זבל מסחרי מסוים של ליטר אחד היה בשימוש (ראה טבלה של חומרים), אבל אחרים דומים בגודל מיכלי פלסטיק יתאים.
  2. תרגיל 6 ס מ-1 חורים באותה מידה במרווחים קבועים סביב היקף המיכל פלסטיק לתוך כל מיכל פלסטיק כ 5 ס"מ העליון של המיכל פלסטיק. הסר את כל שאריות פלסטיק המכולה.
  3. להקרע את מיכל פלסטיק ולהקליט את המסה בצד מיכל פלסטיק. שוקל 320 גרם של חומר המצעים שנבחרו לתוך המחבת שוקלים באמצעות איזון ולהוסיף מצעים גשמי לגורם פלסטיק.
    הערה: כל חומר מצעים ייחשב מתאימים עבור שימוש במתקנים בעלי חיים יכולים להיות בשימוש9,10,11,12,13,14,15. עבור מידול בקר שינה עמוקה מתקנים ב המישורים הגדולים העליון, תירס stover נחשב מצעים הנפוץ ביותר גשמי1 אבל סויה stover, קש חיטה, שבבי עץ היו גם בשימוש1. אם משתמש שהמערכת הזו דגם מיטות עמוק מתקנים החזירים או מוצרי חלב, חיטה קש, קש שעורה, שיבולת שועל קש, חציר, שבבי עץ, שבבי עץ, נסורת, עיתון, קלחי תירס, סויה זיפים, אורז קליפות, או חול יכול להיות מתאים יותר16,17 ,18.
  4. שוקלים 320 גר' בקר טרי צואה על פלסטיק צלחת באמצעות איזון ולהוסיף מיכל פלסטיק.
    הערה: שתן וצואה נאספים וכוח מתוחזק כפי שתואר לעיל11.
  5. מידת 320 מ ל שתן בקר טרי ב- 1000-mL משורה. תוכן ריק לתוך המיכל פלסטיק. באמצעות מוט מלהיב (היקף 5.08 ס מ), לערבב את התערובת גשמי מצעים מעט ב-30 s.
    הערה: במקרה זה, מוט מתכת חלול עם כיסוי פלסטיק בקצה שימש. לחלופין, ניתן להשתמש בכל סוג של רוד.
  6. לנקות את הקצה של המוט מלהיב בין כל ערכת שינה באמצעות מחיקה של סילוק חיטוי למניעת זיהום צולב של חיידקים.
    הערה: דלי של סבון חמים יכול לשמש גם כדי לנקות את המוט מלהיב. שקית סנדוויץ פלסטיק יכול להיות גם מאובטח עם גומייה עד הסוף של המוט, יוחלפו כל אחד עם מיטות pack כדי למנוע זיהום לחצות.
  7. שוקל והקלטה של המסה הסופית של התערובת מצעים. הכנס את מיכל פלסטיק הסביבה קאמרית19 מוגדר של טמפרטורת הסביבה של 18-20 ° C עם נקודת הטל של 12 מעלות צלזיוס.

2. שמירה על מדומים ערכות עם מיטות

  1. 48 שעות לפני הוספת צואה ושתן, להסיר קפוא צואה ושתן מקפיא ואפשר להפשיר בטמפרטורת החדר (הלעפה תרוטרפמט 20-25).
  2. פחות משעה לפני הוספת שתן ערכת שינה, למדוד את ה-pH של השתן.
  3. לשים על ציוד מגן אישי המתאים (כפפות, בטיחות משקפיים) הדרושים לטיפול 6 M NaOH.
  4. שופכים 25 מ של 6 מ' הידרוקסיד הנתרן (NaOH) לתוך משורה. מערבבים את התערובת, ולאחר מכן לבדוק את רמת ה-pH באמצעות בדיקה pH. חזור עד השתן מגיע ל- pH 7.4, pH פיזיולוגיים20.
  5. לאחר ה-pH של השתן מותאמת, להחליף כובע על המכולה שתן כאשר אינו בשימוש כדי למנוע volatilization של חנקן משתן.
  6. שוקל ולהקליט את המסה של ערכת שינה. אם מצעים טריים שיתווספו ביום זה, שוקל 320 גר' נבחרים מצעים חומר לתוך המחבת אלומיניום באמצעות איזון ולהוסיף חומר מצעים ערכות שינה בהתאמה. אם ללא מצע שיתווספו ביום זה, להמשיך צעד 2.7.
  7. שוקלים 320 גר' בקר המופשרים צואה על פלסטיק צלחת באמצעות איזון ולהוסיף ערכת שינה.
    הערה: על 21 יום, השתמש צואה טרייה במקום צואה המופשרים.
  8. מידת 320 מ ל שתן המופשרים בקר ב- 1000-mL משורה. תוכן ריק על גבי ערכת שינה.
    הערה: על 21 יום, השתמש שתן טרי במקום המופשרים שתן.
  9. באמצעות מוט מלהיב, מערבבים את התערובת pack מצעים במקצת למשך 30 שניות. נקה הסוף פלסטיק של המוט מלהיב בין כל חבילה מיטות למניעת זיהום צולב של חיידקים. שוקל והקלטה של המסה הסופית של התערובת מצעים.
  10. להחזיר את מיכל פלסטיק בבית הבליעה סביבתיים.
  11. חזור על שלבים 2.1-2.10 בימי שני, רביעי, ושישי של כל שבוע, עם מצעים חומר להתווסף (שלב 2.6), האוויר דוגמאות שנאספו כל יום רביעי.

3. איסוף דגימות מדומה הלהקות מיטות

הערה: דגימות נאספים מן מדומה הלהקות שינה פעם אחת לשבוע, לפני הוספת צואה, שתן, ומצעים טריים.

  1. הכנת לאסוף דגימות אוויר קראוון של כל חבילה מיטות מדומה.
    1. להפעיל את כל הציוד הדגימה האוויר ולאפשר להתחמם על-פי הוראות היצרן, בערך שעה.
      הערה: ראה טבלה של חומרים אמוניה (NH3), מימן גופרתי (H2S), מתאן (CH4), תחמוצת החנקן (N2O), מאבחני גז פחמן דו-חמצני (CO2) השתמשו במחקר זה.
    2. למדוד את המרחק מהחלק העליון של ערכת שינה מדומה לחלק העליון של המיכל פלסטיק מחזיק את ערכת שינה מדומה בעזרת סרגל.
    3. לחשב את עוצמת הקול של האזור קראוון באמצעות הנוסחה הבאה:
      Equation 1
      שבו r = רדיוס של המיכל פלסטיק,
      h = המרחק בין החלק העליון של ה-pack מיטות לחלק העליון של המיכל פלסטיק, ו
      Vלשכת השטף = נפח החדר השטף הממוקמת על גבי מיכל פלסטיק.
      הערה: התאים השטף השתמשו במחקר זה היו אמצעי אחסון פנימי של מ' 0.0073 עם פני שטח של מ' 0.06421,22.
    4. דחוף יתד מתכת כ 5 ס"מ לתוך השטח של ערכת שינה במרכז משוער של הלהקה. שרשור 0.64-ס"מ אבובים אינרטי באחד החורים 1 ס"מ בחלק העליון של כל מכיל ערכת שינה מדומה ומאובטח על מוט מתכת 12.5 ס מ 1.3 ס מ מעל פני השטח של הלהקה מצעים. במקום נירוסטה השטף סטטי המיספרי צ'יימברס21,22 עם חצאיות גומי על גבי כל חבילה מיטות מדומה (איור 1).
      הערה: חצאיות גומי הם ריבועים 61 ס מ עשוי גומי רך, גמיש עם חורים 22.9-ס"מ קוטר במרכז. החור מתאים מעל תא השטף ויוצרים החצאיות חותם על החלק העליון מיכל פלסטיק כאשר מניחים על המיכל.
    5. לצרף אבובים אינרטי 0.64-ס"מ הצ'יימברס השטף באמצעות פיטינגים אינרטי.
      הערה: הצנרת אינרטי מחוברת של יריעה דיגום גז אשר מוזן לתוך הציוד הדגימה האוויר. מערכת דיגום גז נשלטת על ידי ממסר לוגיקה לתכנות 24 וולט (ראה טבלה של חומרים) אשר מסמן solenoids רב לפי מיקום 3-דרך לפתוח ולסגור אחד קווי כניסת אוויר שמונה על יריעה הדגימה הגז. קו אחד נפתח בכל פעם כדי לאפשר לדיגום אוויר בודדים של כל חבילה מיטות.
    6. מתחילים שטיפה הסביבתית מן החדר דרך הצנרת בשיעור של מינימום 5 L-1 במשך 30 דקות.
      הערה: ראה טבלה של חומרים עבור משאבת נהגתי לרוקן את האוויר דרך הקווים הדגימה.
  2. למדוד ריכוז של אמוניה, פחמן דו-חמצני, מתאן, מימן גופרתי, קראוון של מדומים ערכות מיטות.
    1. לאחר שלמאחה שטיפה של מדומה עם מיטות חבילות, פתח צימוד בקו הדגימה כדי לצייר הסביבתית מן החדר לקווי מדגם אינרטי מחובר יריעה דיגום גז.
    2. הפעל את הממסר לוגי מיתכנת להתחיל משיכת אוויר לתוך הציוד הדגימה האוויר. מדידות הרשומה של אויר במשך 20 דקות לקבוע ריכוז גזים מדוד באוויר פתוח. זה ישמש בתור רקע אוויר ריכוז. לאחר סיום איסוף ריכוז אויר, סגור את צימוד על הקו הדגימה.
    3. הפעל את הממסר לוגי מיתכנת להתחיל דגימת אוויר מן הקווים אינרטי לדוגמה המצורפת לתא כל השטף. מדידות תקליטים מכל שורה לדוגמה במשך 20 דקות לקביעת ריכוזי גזים נמדד ב קראוון של כל חבילה מיטות.
    4. ניתן לדווח תוצאות כמו הריכוז הממוצע של הגז (NH3, CO2, N2O, CH4, H2S) בדגימות אוויר (מ ג ק ג-1 או עמודים לדקה), או ניתן לחשב את צפיפות השטף (קצב פליטה) של הגז על מסה ליחידה שטח לכל יחידת זמן בסיס באמצעות המשוואה הבאה:
      Equation 2
      היכן J = השטף ב µg מ-2 דקות-1,
      A = האזור של המקור (ז2) בתוך החדר,
      Q = את הסריקה אוויר זרימה קצב מ'3 דקות-1, ו
      Cאוויר = ריכוז VOC עוזב קאמרית (µg ז-3)23.
  3. למדוד ריכוז של תרכובות אורגניות נדיפות מדיף ב קראוון של מדומים ערכות מיטות.
    1. לשים על latex או nitrile כפפות חד פעמיות.
    2. לאחר שלמאחה שטיפה של מדומה עם מיטות חבילות, להסיר כובעי פליז אחסון משפופרות sorbent preconditioned פלדת אל-חלד.
      הערה: הצינורות sorbent השתמשו במחקר זה היו 89 מ מ × 6.4 מ מ ש-OD מלא עם הבוץ TA sorbent (ראה טבלה של חומרים). אותיות פליז יש ferrules polythtrafluorethylene (PTFE).
    3. צרף לסוף הצינור sorbent ליציאת כניסת תא השטף באמצעות צינורות גומי גמיש הצליחו, ואת הקצה השני של הצינור sorbent ל משאבת ואקום.
      הערה: משאבת ואקום בשימוש זה המחקר (ראה טבלה של חומרים) הוציא את האוויר דרך הצינורות sorbent בספיקה של מינימום 75 מ ל-1.
    4. לאפשר את המשאבה להוציא אוויר לתוך הצינור sorbent במשך 5 דקות עבור אמצעי אחסון מדגם של 0.375 L, ולאחר מכן לבטל את המשאבה ולהתנתק צינור sorbent. החלף את כובעי פליז אחסון על קצות הצינורות sorbent.
    5. חזור על שלבים 3.3.1 - 3.3.4 לאסוף שפופרת sorbent אחת עבור כל ערכת שינה.
    6. מאחסנים צינורות sorbent עד ניתוח מאת desorption תרמית-גז כרומטוגרפיה--ספקטרומטריית (TD-GC-MS). צינורות ניתן לאחסן בטמפרטורת החדר (20-25 הלעפה תרוטרפמט) עבור < 24 שעות ביממה. אם מאחסן > 24 שעות ביממה, חנות במקרר.
    7. מיד לפני ניתוח המדגם על מערכת TD-GC-MS, להסיר כובעי פליז אחסון של צינורות sorbent והחלף PTFE כמוסות אנליטי23.
    8. לנתח את צינורות sorbent עבור תרכובות אורגניות נדיפות24 (חומצה אצטית, חומצה בוטירית, חומצה propionic, חומצה isobutyric, חומצה isovaleric, חומצה valeric, חומצה hexanoic, חומצה heptanoic, פנול, p-cresol, אינדול, skatole, דימתיל דיסולפידי, דימתיל trisulfide) באמצעות TD-GC-MS23,24,25.
    9. ניתן לדווח תוצאות כמו ריכוז VOC בדגימות אוויר (µg ז-3), או צפיפות השטף (קצב פליטה) VOC ניתן לחשב על מסה ליחידת שטח יחידת בסיס הזמן באמצעות המשוואה הבאה:
      Equation 2
      היכן J = השטף ב µg מ-2 דקות-1,
      A = האזור של המקור (ז2) בתוך החדר,
      Q = את הסריקה אוויר זרימה קצב מ'3 דקות-1, ו
      Cאוויר= ריכוז VOC עוזב קאמרית (µg ז-3)23.
  4. לאסוף את מדידות פיזיקליות, כימיות של הערכות של מיטות מדומה.
    הערה: טמפרטורה, pH, אובדן מים אויר נמדדים בכל פעם בחומרים נוספים נוספו את מדומה הלהקות מיטות. ההרכב התזונתי נקבע יום 0 ו 42 יום. המרחב האווירי חינם נקבעת ב- 42 יום בלבד.
    1. לקבוע את הטמפרטורה של הלהקה מיטות על-ידי הוספת בדיקה טמפרטורה למרכז של ערכת שינה, כ 7.6 ס מ מתחת לפני השטח של ערכת שינה מדומה. לאפשר לטמפרטורה לייצב ולהקליט.
    2. לקבוע אובדן מים אויר משוער
      1. מקם את מיכל פלסטיק על האיזון.
      2. למדוד ולהקליט את המסה של ערכת שינה מדומה לפני ואחרי כל תוספת של צואה/שתן/מצעים מהקבוצה מיטות מדומה.
      3. לחשב את אובדן מים אויר מוערך על-ידי חיסור החל בנפח גדול של היום הנוכחי מן המסה הסיום של היום הקודם. ההבדל הוא המסה המשוערת של המים התאדו מחפיסה מיטות בין הימים והוא יכול לשמש כדי להשוות הבדלים היחסי בין ערכת שינה, למרות זה לא משקף אובדן מוחלט.
    3. לקבוע את ה-pH של חבילת שינה מדומה
      1. לאסוף מדגם מייצג 5-10 גרם כל חבילה מיטות מדומה מהמרכז של הלהקה בעומק של-7.6 ס מ מתחת לפני השטח של ערכת שינה. הכניסו את הדגימה פלסטיק 50-mL צינור חרוטי, והמעיל תווית.
      2. לכייל מד pH עם pH מאגרי 4 ו- 7 על פי הוראות היצרן.
      3. לקבוע את המסה של כל אחד חרוט.
      4. לדלל כל דוגמה 1:2 על בסיס המוני עם מים מזוקקים, יונים. לנער את חרוט כדי לערבב את החומר מים ומצעים. הכנס את המכשיר pH חרוט, למדוד ולהקליט את ה-pH של המדגם.
    4. בימים 0 ו- 42 בלבד, לקבוע מזין תוכן של ערכת שינה מדומה.
      1. לאסוף מדגם מייצג 50 גרם כל חבילה מיטות מדומה מהמרכז של הלהקה בעומק של-7.6 ס מ מתחת לפני השטח של ערכת שינה. הנח דגימת קרקע שקית.
      2. תחבורה מעבדה לניתוח מזין תוך 24 שעות. מאחסנים במקרר עד יכול להיות מועבר דגימות למעבדה לצורך ניתוח חומר מזין.
        הערה: כל מאקרו או מזין מיקרו ניתן לנתח. אנחנו מנתחים עבור חנקן סה כ26, זרחן, גופרית ניתוח27 -מעבדה מסחרי.
    5. ב- 42 יום בלבד, לקבוע את המרחב האווירי חינם ב- pack מיטות מדומה.
      1. מניחים את מיכל פלסטיק על איזון ולהקליט את המסה. לאט לאט למלא מים עד פני המים אפילו עם פני השטח של ערכת שינה מדומה. לאפשר מים להתיישב עד, אין עוד בועות באים מחפיסה מיטות מדומה, ואז להקליט את המסה של המיכל פלסטיק
      2. קובעים את האחוז של שטח אוויר באמצעות את החישוב שלהלן:
        Equation 3
  5. לאחר השלמת הנתונים הרצויים כל אוסף צעדים (3.1 שלבים - 3.4), להוסיף צואה, שתן, מצעים ערכות מדומה של שינה בעקבות צעדים 2.1 - 2.10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

עד כה, מחקר שבעה מחקרים שפורסמו9,10,11,12,13,14,15 באמצעות הליך זה, עם שינויים, התאמות עשוי לשפר את המודל של משקפים מטרות הניסויים ספציפיים. הליך זה שימש כדי להעריך את ההשפעה של מצעים חומרים רבים, טמפרטורת הסביבה על ריח, הפקת גז, כמו גם תיקונים שניתן להוסיף לשליטה אמוניה פליטות. מאפיינים כימיים ופיזיים של הערכות של מיטות נמדדו6,אסמים מסחרי28 וכן את מדומה הלהקות מיטות (טבלה 1). נתונים אלה נעשה שימוש כדי לקבוע אם הפרוטוקול היה מודל מתאים להשלמת המחקר בהחווה יקר ניסויים. נתוני איכות אוויר שנאסף מן הבניינים המסחריים, מדומים ערכות שינה באמצעות שתי שיטות שונות (טבלה 2). מערכת דיגום גז שמתואר פרוטוקול זה היא טכנולוגיה חדשה שנבדק ונמצא לעומת שיטות השתמשו בעבר.

הרכב חומר יבש מדומים ערכות מיטות היו בטווח של תוכן שפורסם עניין יבש של חבילת שינה חומר שנאסף המסחריים6,28. בפעם הראשונה הפרוטוקול היה בשימוש11, 400 גרם של מצעים בתחילה נוספו את ערכות מיטות עם תוספות עוקבות של 200 גרם בשבוע של מצעים טריים, 400 גרם כל אחד של שתן וצואה הוסיף שלוש פעמים בשבוע. זה הוקם כדי לדמות אסמים מסחרי אילו חבילות מרובות של מצעים נוספים בתחילה, חבילות אחד או שניים בלבד להוסיף חבילת בשבוע לאחר מכן. היחס של מצעים: משק פסולת הוערך באמצעות נתונים שנאספו מ מסחרי מתקנים מונו-שיפוע עמוק מיטות1,6. בסוף המחקר הראשון, תכולת חומר יבש ערכות שינה היה דומה לתוכן חומר יבש נמדד מיטות חבילת חומר שנאסף המסחריים6,28. עם זאת, התצפית הויזואלית של הערכות של מיטות הצביעו על כך שאין הרבה השתנות במים מחזיק קיבולת של החומרים מצעים. לדוגמה, ערכות מיטות עם קלחי תירס הופיע גשום מאוד, אך היו עניין יבש תוכן של 1.5% 27.2 ±16, בעוד חבילות מיטות עם מצעים חיטה קש הופיע יחסית יבש, אך היה יבש משנה תוכן ± 21.2 1.1%-11. כדי לנסות להגדיל את יבש תוכן עניין של הערכות של מיטות לייצג טוב יותר את6,אסמים מסחרי28, הפרוטוקול הותאם מעט עם 320 גרם כל אחד של מצעים, שתן, צואה נוספת כאשר הלהקה החלה, ושלוש בשבוע תוספות של 320 גר' כל שתן וצואה, תוספת שבועי אחד של 320 גר' מצעים חומר נוסף כדי הערכות. פרוטוקול זה העלה את תכולת חומר יבש ערכות מיטות, אבל היה מאוד תלוי גשמי מצעים13 המשמשים את הניסוי והטמפרטורה של גניקולוגיות14. למרות שזה היה משתנה, חומר יבש בתוכן מדומה הלהקות מיטות היו בתוך הטווח נמדד אסמים מסחרי אז פרוטוקול השני שימש במשך כל מחקרים מאוחרים יותר.

ההרכב התזונתי pack טמפרטורה, pH של מדומה הלהקות מיטות לספק נוסף ראיות כי מדומה הלהקות שינה הם מודל לייצוג זבל עם מיטות חבילות במתקני מסחרי. סה כ N, P הכולל, S סה כ, ו- K הכולל באופן עקבי בתוך הטווח של התוכן מזין נמדדו מ מיטות עמוק מונו-מדרון המסחריים6,28. אקולוגיים חלקית מתרחשת בחבילות מיטות במתקני מונו-מדרון שינה עמוקה, כך שזה חשוב כדי לשכפל את הטמפרטורה של מתקנים מסחריים בלהקות קנה המידה מעבדה מדומה מיטות. טמפרטורה של ערכות מיטות מיטות עמוק מסחרי במתקני כאשר טמפרטורת האוויר היה בין 0 ל- 20.6 הלעפה תרוטרפמט היה ± 0.3 19.2 הלעפה תרוטרפמט 6. הטמפרטורה בדיקות גניקולוגיות הוגדר ב 20 הלעפה תרוטרפמט עבור רוב המחקרים שנערכו באמצעות פרוטוקול זה. במחקרים אלה, הטמפרטורה של מדומה הלהקות שינה כבר בעקביות בין הלעפה תרוטרפמט 18.3 ו- 20.1. זה יוצא הדופן היה כאשר הטמפרטורה היתה גורם נבדקה בניסוי העצרת-כיוונית. שתי בדיקות גניקולוגיות נקבעו ב 40 הלעפה תרוטרפמט ולהגדיר שניים היו ב 10 הלעפה תרוטרפמט. במחקר הזה, הטמפרטורה של ערכות מיטות מדומה של היה 12-13 הלעפה תרוטרפמט בתאי קר ו 32-35 הלעפה תרוטרפמט בתאי החמים. שוב, זה בא לידי ביטוי מסחרי אסמים, איפה חבילת הטמפרטורות היו 15.4 הלעפה תרוטרפמט ± 0.4 כאשר טמפרטורות הסביבה היו 0 הלעפה תרוטרפמט או הלעפה תרוטרפמט ± קר ולאחר 29.0 0.3 כאשר טמפרטורת האוויר היה גדול מ- 20.6 הלעפה תרוטרפמט 6. ה-pH של הערכות של שינה באסם מסחריים משתמשים במצעים stover תירס היה נמדד מחקר אחד6 , נע בין 7.5-8.0. מדומים ערכות מיטות עם מצעים stover תירס היו ערכי ה-pH של 7.1-7.311,13. ה-pH של כל מדומים ערכות מיטות יש נע בין 6.2 אל 9.0, אשר משקף מגוון של מצעים החומרים המשמשים בניסויים.

מערכת דיגום גז המשמש פרוטוקול זה הותאמה מתוך סדרה של מחקרים שנערכו בארץ עופות מסחרי, החזירים, אסמים חלב במסגרת של מחקר ניטור של פליטת אוויר הלאומי29. מערכת זו ריקון אויר חדר דרך החדר השטף, יצירת תא השטף דינמי המודד את ריכוז גזים שנבחר אשר נפלטים במשך 20 דקות. הקודמת לבאמצעות מערכת דיגום גז, יציב-מקום ריכוז NH3 נקבע על ידי איסוף דגימות אוויר של כל ערכת שינה באמצעות צ'יימברס השטף סטטי עם מלכודות חומצה המכילה 2 מול L-1 חומצה גופרתית6, 22. האוויר בתוך החדר היה ממוחזר דרך המלכודות חומצה בקצב של 1 ליטר מינימום-1 במשך 20 דקות. סולפידים מופחתת סה כ נאספו באמצעות דוגמאות ידניים. האוויר דוגמאות היו גידולים דרך הצ'יימברס השטף סטטי באמצעות משאבה קטנה בספיקה של 1 ליטר דקות לא יותר מאשר 4 דקות. מינימום של הארבעה רצופים הפקתם מ כל חבילה מיטות מדומה. ריכוזי גזי החממה (N20, CO2ו- CH4) נקבעו על ידי איסוף דוגמא אחת 20 מ"ל של אוויר בכל ערכת שינה מדומה באמצעות את septa בחלק העליון של כל תא השטף סטטי. הדגימות לאחר מכן נותחו באמצעות שמוצאים. השיטה הקודמת של איסוף כל הדגימות גז היה מאוד אינטנסיבי והם העבודה הנדרש שניים או שלושה אנשים לנהל את כל הציוד אוסף. השימוש במערכת דיגום גז הוא הרבה פחות עבודה אינטנסיבית. אדם אחד היא היכולת להגדיר את המערכת דיגום גז, ליזום את הממסר לוגי מיתכנת וחזרה כ- 160 דקות מאוחר יותר כאשר הדגימות סיימו באיסוף נתונים גז 8 מדומים ערכות מיטות.

תוצאות מתוך פרוטוקול הדגימה הקודמת, עתירי עבודה מוצגים, כמו גם תוצאות ממערכת דיגום גז (טבלה 2). בגלל כמות העבודה הנדרש כדי לאסוף את הנתונים, לא כל הנתונים הצליחה להיות שנאספו מ המסחריים. ריכוז אמוניה נאספה בשיטת מלכודת חומצה מפני השטח של ערכות מיטות במתקני מונו-מדרון מסחרי, לעומת הערכות מיטות מדומה. ריכוזי אמוניה נמדד את מדומה הלהקות מיטות היו דומים באופן עקבי NH3 ריכוזי נמדד מאמצע חבילות מיטות במתקני הבקר מסחרי. ריכוזי אמוניה באמצעות המערכת החדשה של דגימה הדלק נראה בקצה נמוך של ריכוז נוכח מתקנים הבקר. זה עשוי להיות השתקפות של הטיפולים בניסויים בשימוש המערכת החדשה של דיגום גז או העלולים להיגרם על ידי במנתח3 NH. זה גם יכול לשקף שיעור גבוה יותר של זרימת האוויר מעל ערכות מדומה של מיטות לעומת זרימת אוויר באסם מסחרי, אשר לדלל את ריכוז הדגימות אמוניה. סדרה אחת של ניסויים נבדק השימוש של אלום תיקון משטח זה ניתן ליישם את ערכות שינה כדי להוריד את חבילת ה-pH, ובכך מקצר את volatilization של חנקן NH3. פחמן דו-חמצני, CH4ו- N2O לא נמדדו על פני השטח של ערכת שינה במתקני מסחרי. עם זאת, הטווח של ריכוזי גזים אלה נמדד מדומים ערכות שינה בשיטת גז כרומטוגרפיה הקודם, טווח הריכוזים נמדדו באמצעות מערכת דיגום גז דומים מאוד. ריכוז גבוה במקצת יוצרו, כאשר מדומה הלהקות מיטות שוכנו 35 הלעפה תרוטרפמט תא סביבתיים לעומת 20 הלעפה תרוטרפמט תא, עובייה ההשתנות בין ניסויים. השוואת TRS מימן גופרתי אינה השוואה ישירה, מאז TRS כולל יותר מסתם מימן גופרתי. לכן, אין זה מפתיע כי TRS ריכוזים של מדומים ערכות מיטות הן מעט גבוה יותר מאשר H2S הריכוזים נמדדו באמצעות מערכת דיגום גז. . זה גם השתקפות של המחקרים שנערכו באמצעות פרוטוקולים דגימה שני... מיטות חבילות שהכילו ירוק ארז מצעים שנוצר ריכוזים גבוהים מאוד הת רים12, בעוד אלה המכילים תירס stover מצעים לא. הדגימות שנאספו באמצעות מערכת דיגום גז השתמשו stover תירס, קש חיטה, סויה stover, אורן שבב מצעים חומרים אך ללא מצע ירוק ארז.

אסמים מסחרי1-2 מדומים ערכות שינה3-6
חומר יבש % ב- 29.99 ± 3.15 16.0 – 36.6 20.8-27.2 22.3-26.1 24.0-58.0 20.8-24.9
סה כ N, g ק ג-1 60.97 ± 13.77 21.2 – 23.6 19.4-28.2 17.8 – 22.3 15.6-18.6 17.8-23.8
סה כ P, g ק ג-1 14.13 ± 3.99 6.7-7.5 6.2 – 9.6 7.1 – 9.6 6.7 – 8.5 6.2 – 9.6
סה כ S, g ק ג-1 7.88 ± 1.48 5.6 – 6.7 3.6-6.5 4.5 – 5.3 --- 3.6-6.5
ק סה כ, ז ק ג-1 32.74 ± 8.39 15.5-21.1 16.3-23.1 --- 18.8-25.6 16.3-25.2
ליגנין, g ק ג-1 --- --- 26.5-139.6 49.9 – 136.9 --- 62.6 – 139.6
. אש, g ק ג-1 --- 154 - 214 119.3 – 200.5 98.9 – 223.6 --- 119.3 – 200.5
יחס C:N --- --- 17.4-28.2 20.2-29.7 --- 20.6-27.5
ה-pH --- 7.5-8 6.2 – 7.2 6.8-7.6 8.5-9.0 7.4 – 7.7
טמפרטורה, הלעפה תרוטרפמט --- 15.4-29.0 18.3-19.9 18.4 – 20.0 12.0 – 35.0 19.7-20.1
1 . Euken, 2009 סטיית תקן כפי שדווח על ידי Euken, 2009 מוצג. סה כ P ו- K הכולל חושבו על-ידי המרת2O P דווח על5 והלחנה2O K, בהתאמה.
2 Spiehs et al., 2011. הנתונים נאספו מ שני עטים בכל אחד. אסמים שני. קצוץ גבעולי תירס החומר סוג המיטות המועדף עליהם, אך גבעולי חיטה קש, סויה שימשו גם מצעים במהלך תקופות קצרות של פרויקט זה. מצעים שימוש נע בין 1.95 – 3.37 ק ג / חיה לפי צפיפות יום ועט נע בין 3.22 – 6.13 m2 לכל חיה.
3 Spiehs et al., 2012. הנתונים נאספו מ מדומים ערכות מיטות. מצעים חומרים כללו stover תירס, שעועית stover, קלחי תירס מגורען, קש חיטה, נייר, שבבי עץ, נסורת.
4 Spiehs et al., 2014b. הנתונים נאספו מ מדומים ערכות מיטות. מצעים חומר כללו stover תירס, אורן שבבי עץ, שבבי עץ רטוב, שבבי עץ יבש.
5 Ayadi et al., 2015b. הנתונים נאספו מ מדומים ערכות שינה באמצעות stover תירס, שעועית stover מצעים חומר. הטמפרטורות היו בשימוש (40˚C ו- 10˚C)
6 Spiehs et al., 2017. נתונים שנאספו מ מדומים ערכות שינה באמצעות תערובות של מצעים חומר המכיל 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100% אורן עם הישות הנותרים תירס stover.

טבלה 1. מגוון רחב של חומר יבש שדווחה ושל ההרכב התזונתי (בסיס חומר יבש) של חומר מצעים/זבל עמוק מיטות מונו-מדרון המסחריים (Euken, 2009, Spiehs et al., 2011) ומן לימודי ניצוח באמצעות סימולציה של מיטות חבילות (Spiehs et al., 2012, 2014, 2017, Ayadi et al., 2015).

סטטי שטף קאמרית שיטה1 השטף דינמי קאמרית שיטה2
אמוניה, דפים לדקה 95.8 – 641.1 350.8 – 516.7 381 - 1584 386.3 – 502.3 89.4 – 166.7
רים, ppb --- 8.2 – 165.9 --- 5.3-11.4 ---
מימן גופרתי, ppb --- --- --- --- 0.1-18.1
פחמן דו-חמצני, דפים לדקה --- 1232 - 2000 2322 - 6917 918 - 1158 957-2149
מתאן, דפים לדקה --- 2.3-3.6 7.2 – 87.0 4.4 – 6.7 3.2 – 16.7
תחמוצת החנקן, דפים לדקה --- 0.67-0.72 0.31 – 0.77 0.21-0.23 0.44-0.58
1 Spiehs et al., 2011, 2014a, 2015a, 2016a. נתונים ממחקרים אלה נאספו באמצעות מלכודות חומצה אמוניה, דוגמאות ידניים של סולפידים מופחתת הכולל של אחד מדגם קראוון של כל חבילה מיטות מדומה מנותח על גז חממה GC פחמן דו-חמצני, מתאן של תחמוצת החנקן.
2 זה נתונים מייצג שלושה מחקרים ניצוח באמצעות חומרים מצעים שונים, תיקונים משטח כדי לשלוט פליטת גז וריח. מחקרים אלו היו עורכים באמצעות מערכת דגימה הדלק והם אינם מתפרסמים עדיין.

בטבלה 2. טווח דיווחו על ריכוזי אמוניה, סה כ מופחת סולפידים (TR), מימן גופרתי, פחמן דו-חמצני, מתאן ו תחמוצת החנקן עמוק מיטות מונו-מדרון המסחריים (Spiehs et al, 2011) ומן לימודי ניצוח באמצעות את מדומה עם מיטות חבילות (Spiehs et al., 2014a, 2016, Ayadi et al., 2015).

Figure 1
איור 1. מדומים ערכות שינה בתוך מיכלי פלסטיק עם פלדת אל-חלד שטף והמעברים מערכונים גומי מחוברים ומוכנים לדיגום אוויר. מדומה הלהקות שינה ממוקמים בתוך התאים סביבתיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

התוספת תכופים של שתן וצואה כדי הערכות שינה הוא שלב קריטי. אנחנו ניסויים עם הוספת שתן וצואה רק פעם בשבוע, אך נמצא כי ה-pack מיטות התפתח עם קרום, אשר לכודים גזים בתוך הלהקה, לא הייתה הנציגה של מתקנים מסחריים. השימוש של צואה טרייה בתחילת המחקר מבטיחה כי ערכות שינה הוא מחוסן עם אוכלוסיות חיידקים נפוצות שנמצאו מתקני בקר. זה גם חשוב, בעת הוספת בשתן, לזכור להתאים את ה-pH ל pH פיזיולוגיים לפני הוספת הערכות של מיטות. בהזדמנות אחת, נעשתה שגיאה, שתן pH נמוך נוספה את ערכות מיטות. זה מה שהרג את אוכלוסיית חיידקים methanogenic. בעת הגדרת המערכת דיגום גז, צנרת כל צריך להיות מאובטח כדי למנוע דליפה עלול לסכן את האיכות של המדידות גז.

הפרוטוקול היה מותאם מאז זה פותחה לראשונה. התאמת תא סטטי השטף להיות דינמי השטף צ'יימברס מאפשר לחוקרים לחישוב פליטת במקום ריכוז רק בגזים קראוון. השימוש של מערכות חדשות של דיגום גז דינאמי מאפשרת גם את הדגימה יושלם על ידי אדם אחד במקום הצורך 2-3 אנשים כדי לנהל את כל אוסף נתונים.

עיבודים עשוי להיות משתמש בערכות מיטות מדומה להעריך מצעים חומרים או תיקונים ריח בשימוש החזירים או מתקנים חלב. התאמות צריך להיעשות כדי לקבוע יחסי מצעים המתאימים: זבל טיפוסי החזירים או מתקנים חלב. ספרות שפורסמה צריך לספק חומר יבש, ההרכב התזונתי הציפיות החזירים מסחרי או מתקנים חלב זה יעזור להעריך את כמות מצעים, צואה ושתן זה היה צריך להיות נחוץ כדי להתאים את חבילת שינה מדומה פרוטוקול לייצג את מתקן החזירים או מוצרי חלב. לא היה בשימוש בפרוטוקול כדי למדוד של חומר מצעים אורגניים, כמו חול, אשר משמש לעתים קרובות במתקני חלב. אמנם אין סיבה להאמין שזה לא היה למדוד בהצלחה פליטת גז ערכת שינה המכילים חומר מצעים אורגניים, זה דורש בדיקה נוספת.

אולי יש גזים נוספים זה יכול לטעום כי אנחנו לא מוערך. כל כלי דגימה הדלק שניתן לחבר לקו דיגום גז אינרטי, תיאורטית, אמורים לשמש במערכת זו.

המודל יכול גם להיות מותאם כדי לחקור יחסי מצעים שונים: זבל אם חוקר בחרה לעשות זאת. אולי חוקר התעניין לקביעת כמות מקסימלית של זבל או בשתן יכול להוסיף ערכת שינה לפני ריחות משמעותיים התגלו. או חוקר רצתה לבדוק טמפרטורה שונות ואפקטים לחות על איכות האוויר. המודל יכול גם להיות מותאם כדי לבחון גורמים אלה.

הפרוטוקול פותחה כדי למדוד את איכות האוויר ואת ההרכב התזונתי של קנה המידה מעבדה עם מיטות חבילות בסביבה מבוקרת, שימש להערכת ביעילות חומרי גלם רבים של מצעים שונים, משתנים סביבתיים (טמפרטורה, לחות), טיפולים מקלים פוטנציאליים שיכולים לשפר את איכות האוויר במתקני מונו-מדרון מיטות עמוק מסחרי. המודל הוא דינמי, מאפשר לחוקרים בקלות לאסוף מדדים כימיים רבים החבילה מיטות, כולל NH3CH4, N2O, CO2, H2S, VOC, טמפרטורה, pH, ההרכב התזונתי, אוויר צח שטח, ואחרים פוטנציאל זה עדיין לא נמדדו. שבועי מדידות שנאספו במשך שש-שבע שבועות מאפשר מספיק זמן לראות את השינויים במדידות איכות האוויר לאורך זמן כמו ערכת שינה בוגרת. הנתונים שנאספו מ מדומה הלהקות שינה בטווח של ריכוזים בעבר נמדד מיטות עמוק מונו-מדרון המסחריים. מחקרים שנעשו בעבר הראו כי 8-10 יחידות ניסיוני לטיפול שמספיקות לזהות הבדלים סטטיסטיים בין מדומים ערכות מיטות9,10,11,12, 13,14,15. חבילות שינה קלים לשמור על, הדורשים פחות מ-10 דקות עבודה בדגם שינה בשבוע כדי להוסיף שתן, צואה, מצעים. אוסף דגימה באמצעות מערכת דיגום גז דורש 20-30 דקות בדגם מיטות, בהתאם המידה הנאספות. בעבר, כ-20 חבילות מיטות יש נותחו על ידי אדם אחד בתוך יום עבודה רגיל 8 שעות. השימוש של קנה המידה מעבדת שינה חבילות מאפשר החוקר כדי בקרת משתנים כגון טמפרטורה, לחות, מצעים מקור קשה או בלתי אפשרי לשלוט מחקר או מתקן מסחרי. מספר מחקרים במעבדה-סולם יכול להתבצע כדי לחסל טיפולים אפשריים לפני שתנסה אותם מחקר או מתקן מסחרי בגודל.

המגבלה העיקרית של המודל היא שזה לא סימולציה מושלמת של "העולם האמיתי" תנאים. זה קשה לחקות באופן מושלם את תנאים מסחריים, כגון מתמיד נוספים של שתן וצואה אשר מתרחשת במתקן משק-החי. בהתבסס על תוכן עניין יבש מזין הרכב של ערכות מדומה של מיטות לעומת המסחריים, ואת העבודה הזמינות במעבדה שלנו, יש לנו נחוש שלוש פעמים מדי שבוע תוספות של שתן וצואה כדי להספיק. עם זאת, אם שינוי יכולות להתפתח להוספת מעת לעת טריים שתן וצואה מספר פעמים מדי יום, זה כדאי לדמות הסביבה המסחרית.

עוד מוכרת הגבלה הוא השימוש של מוקפאים ומופשרים צואה ושתן. בעוד כל מאמץ אפשרי כדי להקפיא במהירות בשתן ובצואה כדי למנוע volatilization את החנקן ואת כל התפתחות חיידקים, שתן וצואה שנאסף במחקר איזון רק ייאספו פעם ביום. זה לוקח שעה או יותר כדי לאסוף, שוקל, לאפס את המכולות, למחיצות בשתן ובצואה. זה גם דורש כמה שעות עבור carboy 20-L של שתן כדי להקפיא לחלוטין, אפילו לאחר שיוצבו במקפיא הלעפה תרוטרפמט-4. במהלך תקופה זו, עלולה להתרחש volatilization ואת התפתחות חיידקים. כדי לפצות על השהיית הזמן בין אוסף קפוא, השתן הוא acidified ל pH 4 מיד לאחר הסרת הגורם המכיל המנגנון אוסף למניעת התפתחות חיידקים volatilization חנקן. השתן משוחזר pH 7 ברגע זה מופשר הוא, אך זה עשוי לא להיות בדיוק אותו הדבר כמו הוספת שתן טרי. עם זאת, כמו היו לא נצפתה העלאות NH3 volatilization בעקבות התוספת של שתן טרי ערכות מיטות לעומת שתן קפוא, אנו מאמינים שאנו יש ממוזער מגבלה זו. אוכלוסיות חיידקים נהרגים או ירד כאשר צואה מוקפא. זוהי מגבלה המוכרים של פרוטוקול זה ניסינו למזער על ידי הוספת צואה טרייה על יום 0 ו- 21 יום.

השימוש מוט מתכת כדי לערבב בעדינות שהוסיף טרי בצואה ושתן עם החומר מצעים עשוי לא בצורה מושלמת לדמות את המשקל של הבקר במתקן מסחרי, ובעקבותיה דחיסה שונה במקצת ומים מחזיק קיבולת. להביא בחשבון נקבוביות גבם מיטות, ולא כאינדיקציה אוויר חופשי בחלל שעשויות להיות בלהקה מיטות, נשפכו מים לתוך ערכות שינה בסוף כל מחקר כדי לקבוע אחוז של שטח אוויר נוכח כל חבילה מיטות9 < /c 0 >,10,11,12,13,14,15. המרחב האווירי חינם נשאר בדרך כלל מדים. של מחקר אחד למשנהו, אך לא הושוותה למרחב אוויר חופשי כי נוכח מתקן מסחרי.

הפרוטוקול לא נבדק עם חיות משק מינים או מתקן סוגים אחרים, כגון חזיר שינה עמוקה חישוקים או מתקנים החזירונים מיטות עמוק שבדי, אסמים קומפוסט חלב או מתקנים מיטות חלב אחרים או כל סוג של מתקן עופות משתמשים במצעים. בזמן זה נראה כי המודל יהיה פוטנציאל לשמש כמודל עבור מתקנים בעלי חיים אחרים, התאמות בפרוטוקול ייתכן שיהיה צורך לייצג כראוי את כל מתקן מעבר מתקן מיטות עמוק בקר.

אמנם המודל אינו סימולציה מושלמת של מתקנים מסחריים, שהוא יכול להציע נקודת התחלה בעת הערכת גורמים כגון מצעים, טמפרטורה, לחות או תיקונים ניתן להוסיף ערכת שינה במתקן משק-החי. היא מאפשרת חוקר להעריך את ההבדלים טיפול בסביבה מבוקרת ולחסל את אפשרויות הטיפול שעשויות להיות פחות יעיל לפני שתוציאו כסף על המשאבים הדרושים למבצע בגודל מסחרי בהיקף מלא.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

מחקר זה מומן על ידי מימון פדרלי הופקעו משרד החקלאות שירות המחקר החקלאי, מספר הפרוייקט מחקר 3040-41630-001-00D.

איזכור שמות מסחריים או מוצרים מסחריים במאמר זה היא אך ורק לצורך אספקת מידע ספציפי, לא משתמע המלצה או אישור על ידי USDA.

משרד החקלאות הוא הזדמנות שווה ספק המעסיק.

Acknowledgments

המחבר 1חדשות 1חדשות אלן קרוגר, טוד Boman, שאנון Ostdiek, איליין ברי, Ferouz Ayadi, אשר סייעו באיסוף נתונים באמצעות ערכות מדומה של מיטות. המחבר מזהה גם תמי בראון-ברנדל דייל Janssen לסיוע שלהם שמירה על בדיקות גניקולוגיות.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
10 gallon plastic cylinder containers Rubbermaid Model 2610 Other similar-sized plastic containers are suitable
Mass balance Any Capable of measuring 0.1 gram
Electric drill with 1 cm bit Any
Methane analyzer Thermo Fisher Scientific Model 55i Methane/Non-methane Analyzer
Hydrogen sulfide analyzer Thermo Fisher Scientific Model 450i
Ammonia analyzer Thermo Fisher Scientific Model 17i
Carbon dioxide analyzer California Analytical Model 1412
Nitrous oxide analyzer California Analytical Model 1412
Programmable Logic Relay TECO Model SG2-020VR-D
Stainless steel flux chambers Any Constructed using the parts list and directions cited at Woodbury et al., 2006
Rubber skits Any Constructed from flexible rubber material. Cut into squares (61 cm x 61 cm) with 22.9 cm diameter hole in center. 
pH meter Spectrum Technologies IQ150
thermometer Spectrum Technologies IQ150
Ruler or tape measure Any Capable of measuring in cm
Sorbent tubes Markes International Tenax TA
Pocket pumps SKC Inc. Series 210
Inert sampling line Teflon 0.64 cm diameter
Pump Thomas 107 series Used to flush air through sample lines

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance. Feedlot Forum 2010. Iowa State University, Iowa Beef Center. Ames, Iowa. 8-16 (2010).
  2. Andersson, M. Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure. J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).
  3. Jeppsson, K. H. Volatilization of ammonia in deep-litter systems with different bedding materials for young cattle. J. Agric. Engng. Res. 73, 49-57 (1999).
  4. Powell, J. M., Misselbrook, T. H., Casler, M. D. Season and bedding impacts on ammonia emissions from tie-stall dairy barns. J. Environ. Qual. 37, 7-15 (2008).
  5. Gilhespy, S. L., Webb, J., Chadwick, D. R., Misselbrook, T. H., Kay, R., Camp, V., Retter, A. L., Bason, A. Will additional straw bedding in buildings housing cattle and pigs reduce ammonia emissions. Biosystems Engng. 180-189 (2009).
  6. Spiehs, M. J., Woodbury, B. L., Doran, B. E., Eigenberg, R. A., Kohl, K. D., Varel, V. H., Berry, E. D., Wells, J. E. Environmental conditions in beef deep-bedded mono-slope facilities: A descriptive study. Trans ASABE. 54, 663-673 (2011).
  7. Cortus, E. L., Spiehs, M. J., Doran, B. E., Al Mamun, M. R. H., Ayadi, F. Y., Cortus, S. D., Kohl, K. D., Pohl, S., Stowell, R., Nicolai, R. Ammonia and hydrogen sulfide concentration and emission patterns for mono-slope beef cattle facilities in the Northern Great Plains. ASABE. St. Joseph, MI. Paper No. 141897896 (2014).
  8. Spiehs, M. J., Cortus, E. L., Holt, G. A., Kohl, K. D., Doran, B. E., Ayadi, F. Y., Cortus, S. D., Al Mamun, M. R., Pohl, S., Nicolai, R., Stowell, R., Parker, D. Particulate matter concentration for mono-slope beef cattle facilities in the Northern Great Plains. Trans. ASABE. 57, 1831-1837 (2014).
  9. Ayadi, F. Y., Cortus, E. L., Spiehs, M. J., Miller, D. N., Djira, G. D. Ammonia and greenhouse gas concentrations at surfaces of simulated beef cattle bedded manure packs. Trans. ASABE. 58, 783-795 (2015).
  10. Ayadi, F. Y., Spiehs, M. J., Cortus, E. L., Miller, D. N., Djira, G. D. Physical, chemical, and biological properties of simulated beef cattle bedded manure packs. Trans. ASABE. 58, 797-811 (2015).
  11. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Berry, E. D., Wells, J. E. Effect of bedding materials on concentration of odorous compounds and Escherichia coli in beef cattle bedded manure packs. J. Environ. Qual. 42, 65-75 (2013).
  12. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Jaderborg, J. P., Diconstanzo, A., Berry, E. D., Wells, J. E. Use of wood-based materials in beef bedded manure packs: 1. Effect on ammonia, total reduced sulfide, and greenhouse gas concentrations. J. Environ. Qual. 43, 1187-1194 (2014).
  13. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Berry, E. D., Wells, J. E., Parker, D. B., Miller, D. N., Jaderborg, J. P., Diconstanzo, A. Use of wood-based materials in beef bedded manure packs: 2. Effect on odorous volatile organic compounds, odor activity value, Escherichia coli, and nutrient concentration. J. Environ. Qual. 43, 1195-1206 (2014).
  14. Spiehs, M. J., Brown-Brandl, T. M., Parker, D. B., Miller, D. N., Berry, E. D., Wells, J. E. Ammonia, total reduced sulfides, and greenhouse gases of pine chip and corn stover bedding packs. J. Environ. Qual. 45, 630-637 (2016).
  15. Spiehs, M. J., Berry, E. D., Wells, J. E., Parker, D. B., Brown-Brandl, T. M. Odorous volatile organic compounds, Escherichia coli, and nutrient concentrations when kiln-dried pine chips and corn stover bedding are used in beef bedded manure packs. J. Environ. Qual. 46, 722-732 (2017).
  16. Herbert, S., Hashemi, M., Chickering-Sears, C., Weis, S. Bedding options for livestock and equine. University of Massachusetts Extension CDLE. Pub. 08-5 (2008).
  17. Honeyman, M. S., Patience, J. F. Effects of bedding on pig performance. Iowa State Research Farm Progress Reports. 143, Available from: https://lib.dr.iastate.edu/farms_reports/134/ (2012).
  18. Haverson, M., Honeyman, M. S., Adams, M. K. Swine system options for Iowa Swedish deep-bedded group nursing systems for feeder pigs production. Extension and Outreach Publications. 63, Available from: http://lib.dr.iastate.edu/extension_pubs/63 (2006).
  19. Brown-Brandl, T. M., Nienaber, J. A., Eigenberg, R. A. Temperature and humidity control in indirect calorimeter chambers. Trans. ASABE. 54, 685-692 (2011).
  20. Abney, C. S., Vasconcelos, J. T., McMeniman, J. P., Keyser, S. A., Wilson, K. R., Vogel, G. J., Galyean, M. L. Effects of ractophamine hydrochlodride on performance, rate and variation in feed intake, and acid-base balance in feedlot cattle. J. Anim. Sci. 85, 3090-3098 (2007).
  21. Miller, D. N., Woodbury, B. L. A solid-phase microextraction chamber method for analysis of manure volatiles. J. Environ. Qual. 35, 2383-2394 (2006).
  22. Woodbury, B. L., Miller, D. N., Eigenberg, R. A., Nienaber, J. A. An inexpensive laboratory and field chamber for manure volatile gas flux analysis. Trans. ASABE. 49, 767-772 (2006).
  23. Koziel, J. A., Spinhirne, J. P., Lloyd, J. D., Parker, D. B., Wright, D. W., Kuhrt, F. W. Evaluation of sample recovery of malodorous livestock gases from air sampling bags, solid-phase microextraction fibers, Tenax TA sorbent tubes, and sampling canisters. J. Air Waste Manag. Assn. 55, 1147-1157 (2005).
  24. Parker, D. B., Gilley, J., Woodbury, B., Kim, K., Galvin, G., Bartelt-Hunt, S. L., Li, X., Snow, D. D. Odorous VOC emission following land application of swine manure slurry. Atmos. Environ. 66, 91-100 (2013).
  25. Parker, D. B., Koziel, J. A., Cai, L., Jacobson, L. D., Akdeniz, N. Odor and odorous chemical emissions from animal buildings: Part 6. Odor activity value. Trans. ASABE. 55, 2357-2368 (2012).
  26. Watson, M., Wolf, A., Wolf, N. Total nitrogen. Recommended methods of manure analysis. Peters, J. Univ. of Wisconsin Cooperative Extension. Madison, WI. Pub. A3769 18-24 (2003).
  27. Wolf, A., Watson, M., Wolf, N. Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg, and trace elements. Recommended methods of manure analysis. Peters, J. Univ. of Wisconsin Cooperative Extension. Madison. Pub. A3769 30-38 (2003).
  28. Euken, R. A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report. Animal Industry Report. Iowa State University. Ames, IA. (2009).
  29. Li, L., Li, Q. -F., Wang, K., Bogan, B. W., Ni, J. -Q., Cortus, E. L., Heber, A. J. The National Air Emission Monitoring Study's southeast layer site: Part I. Site characteristics and monitoring methodology. Trans. ASABE. 56, 1157-1171 (2013).
המעבדה-מודל להערכת ריח וריכוזי גזים הנפלטת עמוק עם מיטות Pack זבל
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Spiehs, M. J. Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure. J. Vis. Exp. (137), e57332, doi:10.3791/57332 (2018).More

Spiehs, M. J. Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure. J. Vis. Exp. (137), e57332, doi:10.3791/57332 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter