Lab-maquette te evalueren van de geur en de gasconcentraties uitgestoten door Deep bedden Pack mest

JoVE Journal
Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Een protocol is ontwikkeld voor het meten van de gassen, geuren en nutriënten compositie in lab-scaled bedden mest packs, die kan worden gebruikt voor het bestuderen van manieren ter verbetering van de kwaliteit van de lucht in commerciële vee-faciliteiten met behulp van deep-bedden mest packs.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Een lab-scaled gesimuleerde bedden pack-model werd ontwikkeld om te bestuderen van de kwaliteit van de lucht en voedingsstoffen samenstelling van diep-bedden packs in vee mono-helling faciliteiten gebruikt. Dit protocol is gebruikt voor vele verschillende beddengoed materialen, omgevingsvariabelen (temperatuur, vochtigheid) en potentieel effectief te evalueren mitigatie behandelingen die kunnen verbeteren de luchtkwaliteit in commerciële diep-bedden mono-helling voorzieningen. Het model is dynamisch en laat onderzoekers gemakkelijk verzamelen veel chemische en fysische metingen van de bedden pack. Wekelijkse metingen, verzameld in de loop van zes tot zeven weken, laat voldoende tijd om wijzigingen te zien in kwaliteit Luchtmetingen na verloop van tijd als de bedden pack rijpt. De gegevens van de gesimuleerde bedden packs is binnen het bereik van concentraties eerder gemeten in commerciële diep-bedden mono-helling voorzieningen. Afgelopen studies hebben aangetoond dat de experimentele eenheden 8-10 per behandeling volstaan om het detecteren van statistische verschillen tussen de gesimuleerde bedden packs. De bedden packs zijn gemakkelijk te onderhouden, waarbij minder dan 10 minuten van arbeid per bedden verpakkingen per week toe te voegen van de urine, ontlasting en beddengoed. Sample collectie met behulp van het monsternemingssysteem voor gas vereist 20-30 minuten per bedden pack, afhankelijk van de metingen die worden verzameld. Het gebruik van lab-scaled bedden packs maakt de onderzoeker controle variabelen zoals temperatuur, vochtigheid en beddengoed bron die moeilijk of onmogelijk om controle in een onderzoek of commerciële faciliteit. Hoewel niet een perfecte simulatie van 'real-world'-omstandigheden, de gesimuleerde bedden dienen packs als een goed model voor onderzoekers te gebruiken om te onderzoeken behandeling verschillen tussen bedden packs. Verschillende lab-scale studies kunnen worden uitgevoerd om te elimineren van de mogelijke behandelingen voordat je probeert hen in een onderzoek of commerciële middelgrote faciliteit.

Introduction

Rundvlees vee opsluiting faciliteiten zijn een populaire huisvesting-optie in de Midwest en Upper Great Plains. Opsluiting voorzieningen komen vaker voor bij deze regio dan de zuidelijke Plains omdat de regio krijgt meer neerslag, waardoor meer feedlot afvoer die moet worden opgenomen. Veel producenten koos om te bouwen van mono-helling schuren voor runderen. De belangrijkste redenen aangehaald door producenten voor het selecteren van een mono-helling faciliteit was de mogelijkheid om schema arbeid en mest verwijdering, en verbeterde prestaties in vergelijking met veel feedlots1openen. Een meerderheid van vee producenten (72,2%) met behulp van mono-helling schuren beheert een bedden pack voor een beurt van vee of meer, met een diep-bedding managementsysteem voor beddengoed en afval van1. Het meest voorkomende beddengoed gebruikte materiaal is corn stover, hoewel producenten rapport met soja stoppels, tarwestro, maïskolven en zaagsel1. Vanwege de regionale vraag naar corn stover beddengoed waren vele producenten geïnteresseerd in alternatieve beddengoed materialen die worden in mono-helling faciliteiten gebruikt kunnen. Naast economie en dierlijke comfort ondervraagd producenten invloed die het beddengoed materiaal zou hebben op het milieu van de faciliteit, met inbegrip van de productie van geurige gassen, voedingsstoffen samenstelling van het resulterende mest/beddengoed, en de aanwezigheid van ziekteverwekkers.

Weinig studies zijn uitgevoerd voor het meten van de kwaliteit van de lucht als gevolg van verschillende beddengoed materialen gebruikt in huisvesting, met de meeste nadruk alleen op ammoniak. De meeste van de eerdere evaluaties van de kwaliteit van de lucht bevatten op het landbouwbedrijf gegevensverzameling met één of twee experimentele eenheden per behandelingen wordt geanalyseerd in één keer2,3,4,5. Beperkt aantal experimentele eenheden vereist de studie te worden herhaald meerdere malen, dus het toevoegen van extra variabelen zoals weersomstandigheden, leeftijd of fase van de productie van dieren, en misschien beddengoed materialen geproduceerd in verschillende groeiseizoenen .

Met geen bekende lab-scaled model te bestuderen van de factoren die de kwaliteit van de lucht en voedingsstoffen samenstelling van het mest/beddengoed mengsel als gevolg van rundvlees diep-bedden mono-helling faciliteiten, onderzoekers eerst geprobeerd te gebruiken van commerciële vee-faciliteiten met behulp van een Deep-bedden systeem6,7,8. Statische flux kamers werden gebruikt voor het meten van NH3 concentraties op het oppervlak van mono-helling diepe bedden vee voorzieningen over een periode van 18 maand6. Twee pennen in elk van de twee schuren werden gemeten. Gehakte maïsstengels waren de voorkeur beddengoed materiaal, maar tarwe stro en soja stengels werden ook gebruikt voor beddengoed gedurende korte perioden van dit project. Beddengoed gebruik varieerden van 1.95-3.37 kg per dier per dag en pen dichtheid varieerden van 3.22-6.13 m2 per dier. Latere studies gemeten ammoniak en waterstofsulfide emissies uit de schuur7, en de concentraties van zwevende deeltjes buiten de schuur8. Deze studies werden uitgevoerd over een periode van 2 jaar met behulp van twee tot vier schuur locaties. De uitdaging op het landbouwbedrijf gegevensverzameling is het gebrek aan controle die het onderzoek over het systeem heeft. Producenten wijzigen vee diëten, dieren van pen naar pen te verplaatsen, beddengoed materialen uit verschillende bronnen te gebruiken en schoon en opnieuw bed pennen als hun productie en de beroepsbevolking staat, dus daarmee veel variabelen. Op het landbouwbedrijf onderzoek impliceert ook reiskosten en grote hoeveelheden van experimentele behandelingen (zoals strooisel). Het doel van dit project was het ontwikkelen van een lab-schaal model dat kan worden gebruikt om de studie van de factoren die de kwaliteit van de lucht en nutriënten management in vee diep-bedden mono-helling faciliteiten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

De studie is ontworpen om te worden uitgevoerd gedurende 42 dagen per gegevensverzameling. Alle dierlijke procedures werden herzien en goedgekeurd door het ons vlees Animal Research Center institutionele Animal Care en gebruik Comité.

1. bouw gesimuleerd bedden Packs

  1. Beginnen met kunststof cilinder containers die 0.42 m hoog met een 0.38 m diameter zijn.
    Opmerking: In deze studie, een bijzondere 10-gallon commerciële prullenbak container werd gebruikt (Zie Tabel of Materials), maar andere plastic verpakkingen van vergelijkbare grootte geschikt zou zijn.
  2. Zes 1-cm boorgaten gelijk verdeeld rond de omtrek van de plastic container in elke kunststoffles ongeveer 5 cm de bovenkant van de plastic container. Plastic overblijfselen uit de container verwijderen.
  3. Tarra van de plastic container en opnemen van de massa aan de zijkant van de plastic container. Weeg 320 g van geselecteerde beddengoed materiaal in weeg pan met behulp van een evenwicht en beddengoed materiaal aan de plastic container toe te voegen.
    Opmerking: Beddengoed materiaal geschikt geacht voor gebruik in vee faciliteiten kan gebruikt9,10,11,12,13,14,15. Voor het modelleren van diepe bedden vee faciliteiten in de bovenste Great Plains, corn stover wordt beschouwd als de meest voorkomende beddengoed materiële1 maar soja stover, tarwestro en houtsnippers geweest ook gebruikte1. Als met behulp van dit systeem te diep-bedden model varkens of zuivel faciliteiten, tarwe stro, gerst stro, haver stro, hooi, houtspaanders, houtsnippers, zaagsel, krant, maïskolven, soja stoppels, rompen rijst of zand mogelijk geschikter16,17 ,18.
  4. Weeg 320 g verse vee ontlasting op een kunststof plaat met behulp van evenwicht en toevoegen aan de plastic container.
    Opmerking: Urine en uitwerpselen worden verzameld en onderhouden als eerder beschreven11.
  5. Meten van 320 mL verse vee urine in 1000 mL afgestudeerd cilinder. Lege inhoud in de plastic container. Met behulp van een opzwepende staaf (5,08 cm omtrek), meng het mengsel beddengoed materiële iets voor 30 s.
    Opmerking: In dit geval een holle stalen staaf met een plastic cover op het einde werd gebruikt. Elk type van staaf kan als alternatief worden gebruikt.
  6. Reinig het einde van de roeren staaf tussen elke bedden pack met behulp van een antiseptische verwijdering wipe ter voorkoming van kruisbesmetting van microben.
    Opmerking: Een emmer warm sopje kan ook worden gebruikt om de opzwepende staaf schoon te maken. Een kunststof sandwich zak kan ook worden beveiligd met een rubberen band aan het einde van de staaf en vervangen na elk pack bedden ter voorkoming van kruisbesmetting.
  7. Wegen en neem de laatste massa van het mengsel van strooisel. Plaats de plastic container in het milieu kamer19 ingesteld op een temperatuur van 18-20 ° C met een dauwpunt van 12 ° C.

2. behoud van de gesimuleerde bedden Packs

  1. Achtenveertig uur vóór toevoegen van ontlasting en urine, verwijderen van bevroren ontlasting en urine uit de vriezer en laat ontdooien bij kamertemperatuur (20-25 ˚C).
  2. Minder dan een uur voordat u urine aan bedden pack, toevoegt wordt de pH van de urine.
  3. Zet op passende persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen, veiligheidsbril) nodig voor het afhandelen van 6 M NaOH.
  4. Giet 25 mL van 6 M natriumhydroxide (NaOH) in de geijkte cilinder. Roer het mengsel en controleer de pH met behulp van een pH-sonde. Herhaal totdat de urine pH 7.4, fysiologische pH20bereikt.
  5. Zodra de pH van de urine wordt aangepast, vervang de dop op de urine-container wanneer niet in gebruik om te voorkomen dat vervluchtiging van stikstof uit urine.
  6. Wegen en registreren van de massa van de bedden pack. Als vers strooisel worden toegevoegd op deze dag, weeg 320 g van geselecteerd strooisel in aluminium pan met behulp van evenwicht en beddengoed materiaal toevoegen aan de respectieve bedden packs. Als geen beddengoed is op deze dag worden toegevoegd, gaat u verder naar stap 2.7.
  7. Weeg 320 g van ontdooide vee ontlasting op een kunststof plaat met behulp van evenwicht en toevoegen aan de bedden pack.
    Opmerking: Gebruik verse ontlasting op dag 21, in plaats van ontdooide ontlasting.
  8. Meten van 320 mL ontdooide vee urine in 1000 mL afgestudeerd cilinder. Lege inhoud op de bedden pack.
    Opmerking: Gebruik verse urine op dag 21, in plaats van ontdooide urine.
  9. Met behulp van een opzwepende staaf, roer het beddengoed pack mengsel iets voor 30 seconden. Reinig het plastic einde van de roeren staaf tussen elke bedden pack ter voorkoming van kruisbesmetting van microben. Wegen en neem de laatste massa van het mengsel van strooisel.
  10. De plastic container in het milieu zaal retourneren
  11. Herhaal stap 2.1-2.10 op maandag, woensdag en vrijdag van elke week, met beddengoed materiaal worden toegevoegd (stap 2.6) en monsters van de lucht die elke woensdag.

3. het verzamelen van monsters uit de gesimuleerde bedden Packs

Opmerking: Monsters worden bijeengezocht uit de gesimuleerde bedden packs eenmaal per week, voorafgaand aan het toevoegen van de ontlasting, urine, en frisse beddengoed.

  1. Voorbereiding voor het verzamelen van monsters van de lucht van headspace voor elke gesimuleerde bedden pack.
    1. Zet alle lucht bemonstering apparatuur en toestaan om op te warmen volgens de aanwijzingen van de fabrikant, ongeveer 1 uur.
      Opmerking: Zie Tabel van materialen voor ammoniak (NH3), waterstofsulfide (H2S), methaan (CH4), distikstofoxide (lachgas) (N2van O) en kooldioxide (CO2) Rookgas Analysers gebruikt in deze studie.
    2. Meet de afstand vanaf de bovenkant van de gesimuleerde bedden pack aan de bovenkant van de plastic container houden de gesimuleerde bedden pack met behulp van een liniaal.
    3. Bereken het volume van de headspace-gebied met behulp van de volgende formule:
      Equation 1
      waarin r = straal van de plastic container,
      h = afstand vanaf de bovenkant van de bedden pack tot de bovenkant van de plastic container, en
      Vflux kamer = volume van de flux kamer gelegen op de top van de plastic container.
      Opmerking: De kamers van de flux gebruikt in deze studie had een binneninhoud van 0.007m3 met een oppervlakte van 0.064 m21,22.
    4. Duw een metalen spel ongeveer 5 cm in het oppervlak van de bedden pack in het geschatte midden van het peloton. Draad 0.64-cm inerte buis via één van de gaatjes 1 cm aan de bovenkant van elke container gesimuleerde bedden pack en veilig op een metalen belang van 12,5 cm 1.3 cm boven het oppervlak van het beddengoed-pack. Plaats RVS hemisferische statische flux kamers21,22 met rubber rokken op de top van elke gesimuleerde bedden pack (Figuur 1).
      Opmerking: Rubber rokken zijn 61 cm vierkantjes gemaakt van zachte, elastische rubber met 22,9 cm diameter gaten gesneden in het midden. Het gat over de flux kamer past en de rokken vormen een zegel op de bovenkant van de plastic container wanneer op de container geplaatst.
    5. Hechten 0.64-cm inerte buis aan de flux kamers met behulp van inerte Knelfittingen.
      Opmerking: De inerte buis is aangesloten op het gas bemonstering variëteit die in de lucht bemonstering apparatuur voedt. Het monsternemingssysteem voor gas wordt bestuurd door een 24-volt programmeerbare logica Relay (Zie Tabel van materialen) die signalen multi positionele 3-weg elektromagneten openen en sluiten van een van de acht lucht zuigleiding op het gas bemonstering variëteit. Één regel wordt geopend op een moment dat voor individuele lucht bemonstering van elke bedden pack.
    6. Om te beginnen blozen de lucht uit de kamer via de buizen met een snelheid van 5 L min-1 voor 30 minuten.
      Opmerking: Zie Tabel van materialen voor pomp gebruikt om te spoelen van de lucht door de linies van de steekproef.
  2. De concentratie van de maatregel van ammoniak, kooldioxide, methaan en waterstofsulfide in headspace van gesimuleerde bedden packs.
    1. Nadat voldoende spoelen de gesimuleerde packs bedden, open afsluiter op voorbeeldlijn te trekken van de lucht uit de kamer in inert monster lijnen verbonden met gas bemonstering variëteit.
    2. Activeer de estafette programmeerbare logica om te beginnen met het trekken van lucht in de lucht bemonstering apparatuur. Metingen van de record uit de lucht gedurende 20 minuten om te bepalen van de concentratie van de gemeten gassen in de lucht. Dit zal worden gebruikt als een lucht van de achtergrondconcentratie. Wanneer u klaar bent voor het verzamelen van omgevingslucht concentratie, sluit de afsluiter op de voorbeeldlijn.
    3. Activeer de estafette programmeerbare logica om te beginnen bemonstering van lucht uit de lijnen van de inerte monster gekoppeld aan elke kamer flux. Record metingen van elke voorbeeldlijn gedurende 20 minuten om te bepalen van de concentraties van de gemeten gassen in de headspace van elk bedden pack.
    4. Resultaten kunnen worden gemeld als de gemiddelde concentratie van het gas (NH3, CO2, N2O, CH4, H2S) in de lucht monsters (mg kg-1 of ppm), of de fluxdichtheid (emissie tarief) van het gas kan worden berekend op een massa per eenheid oppervlakte per eenheid tijd basis met behulp van de volgende vergelijking:
      Equation 2
      waar J = de flux in µg m-2 min-1,
      A = de oppervlakte van de bron (m2) in de kamer,
      Q = de sweep lucht stroom tarief m3 min-1, en
      Clucht = de concentratie van de VOC verlaten van de kamer (µg m-3)23.
  3. De concentratie van de maatregel van geurige vluchtige organische stoffen in de headspace van gesimuleerde bedden packs.
    1. Zet op latex of nitril wegwerphandschoenen.
    2. Nadat voldoende spoelen de gesimuleerde packs bedden, verwijdert u messing opslag caps uit geconditioneerde RVS sorptiemiddel buizen.
      Opmerking: De sorptiemiddel buizen gebruikt in deze studie werden 89 mm × 6,4 mm die od gevuld met Tenax TA sorptiemiddel (Zie Tabel van materialen). Messing caps hebben polythtrafluorethylene (PTFE) tips.
    3. Het scoorde uiteinde van het sorptiemiddel buis op de inlaatpoort van de zaal van de flux met behulp van flexibel rubber slang en het andere uiteinde van de sorptiemiddel buis aan een vacuümpomp koppelen.
      Opmerking: De vacuümpomp gebruikt in deze studie (Zie Tabel van materialen) lucht door de sorptiemiddel buizen getrokken bij een debiet van 75 mL min-1.
    4. Laat de pomp lucht trekken in de sorptiemiddel buis voor 5 min. voor een monstervolume van 0.375 L, dan het uitschakelen van de pomp en het loskoppelen van sorptiemiddel buis. Vervang de messing opslag doppen aan de uiteinden van de sorptiemiddel buizen.
    5. Herhaal stap 3.3.1 - 3.3.4 te verzamelen van een sorptiemiddel buis voor elke bedden pack.
    6. Bewaren sorptiemiddel buizen tot analyse door thermische desorptie-gas chromatograaf-massa-spectrometrie (TD-GC-MS). Buizen mogen worden bewaard bij kamertemperatuur (20-25 ˚C) < 24 h. Als het opslaan > 24u, winkel in de koelkast.
    7. Onmiddellijk vóór de analyse van het monster op het systeem van de TD-GC-MS, messing opslag caps uit sorptiemiddel buizen verwijderen en vervangen met PTFE analytische caps23.
    8. Analyseren van sorptiemiddel buizen voor vluchtige organische stoffen24 (azijnzuur, boterzuur, propionzuur, isobutyric acid, isovaleric acid, valeriaanzuur, hexanoic acid, heptanoic acid, fenol, p-kresol, indool, Skatool, dimethyl bisulfide en dimethyl trisulfide) met behulp van TD-GC-MS23,24,25.
    9. Resultaten kunnen worden gemeld als de concentratie van de VOC in de lucht monsters (µg m-3), of de fluxdichtheid (emissie tarief) van de VOC op een massa per oppervlakte-eenheid per eenheid tijd basis gebeurt met behulp van de volgende vergelijking kan worden berekend:
      Equation 2
      waar J = de flux in µg m-2 min-1,
      A = de oppervlakte van de bron (m2) in de kamer,
      Q = de sweep lucht stroom tarief m3 min-1, en
      Clucht= de concentratie van de VOC verlaten van de kamer (µg m-3)23.
  4. Verzamelen van fysische en chemische metingen van de gesimuleerde bedden packs.
    Opmerking: Gemeten temperatuur, pH en waterverlies door verdamping telkens extra materialen werden toegevoegd aan de gesimuleerde bedden packs. Nutriënten samenstelling is vastgesteld op dag 0 en dag 42. Vrije ruimte van de lucht wordt alleen bepaald op dag 42.
    1. Bepaal de temperatuur van de bedden pack door het invoegen van een temperatuursonde in het midden van de bedden pack, ongeveer 7,6 cm onder het oppervlak van de gesimuleerde bedden pack. Zorgen dat de lichaamstemperatuur te stabiliseren en te registreren.
    2. Bepalen van de geschatte verdampingsemissies waterverlies
      1. Plaats de plastic container op de balans.
      2. Meten en registreren van de massa van de gesimuleerde bedden pack vóór en na elke toevoeging van ontlasting/urine/beddengoed voor het gesimuleerde bedden pack.
      3. Berekenen van de geschatte verdampingsemissies waterverlies door af te trekken van de huidige dag begin massa van de vorige dag van einddatum massa. Het verschil is de geschatte massa van water dat verdampt van het bedden pack tussen de dagen en kan worden gebruikt voor het vergelijken van de relatieve verschillen tussen bedden pack, hoewel het weerspiegelt niet de absolute verlies.
    3. Bepalen van de pH van gesimuleerde bedden pack
      1. Een representatieve 5-10 g monster verzameld uit elke gesimuleerde bedden pack vanuit het midden van het peloton op een diepte van ongeveer 7,6 cm onder het oppervlak van de bedden pack. Het monster in een plastic 50 mL conische buis, het GLB en het label geplaatst.
      2. Kalibreren van de pH-meter met buffers pH 4 en 7 volgens de aanwijzingen van de fabrikant.
      3. De massa van elke conische vast.
      4. Verdun elk monster 1:2 op basis van massa met gedestilleerd, gedeïoniseerd water. Schud de conische mixen van het water en beddengoed materiaal. Invoegen van de sonde van de pH in de conische, meten en registreren van de pH van het monster.
    4. Bepaal op dag 0 en 42 alleen, gehalte aan nutriënten van de gesimuleerde bedden pack.
      1. Een representatieve steekproef van 50 g van elk gesimuleerde bedden pack vanuit het midden van het peloton op een diepte van ongeveer 7,6 cm onder het oppervlak van de bedden pack verzamelen. Plaats in een papieren zak voor de steekproef van de bodem.
      2. Vervoer naar een laboratorium voor nutriënten analyse binnen 24 uur. Bewaren in de koelkast totdat monsters kunnen worden vervoerd naar een laboratorium voor nutriënten analyse.
        Opmerking: Een macro- of micro nutriënten kan worden geanalyseerd. We analyseren voor stikstof totaal26, fosfor en zwavel analyse27 in een commerciële laboratorium.
    5. Bepaal de vrije ruimte van de lucht in gesimuleerde bedden pack op dag 42 alleen.
      1. Plaats de plastic container op een evenwicht en het opnemen van de massa. Langzaam vullen met water totdat het oppervlak van het water zelfs met het oppervlak van de gesimuleerde bedden pack is. Toestaan dat water te regelen totdat er geen meer bubbels zijn afkomstig uit de gesimuleerde bedden pack, dan de massa van de plastic container opnemen
      2. Bepaal het percentage van de vrije ruimte van de lucht met behulp van de volgende berekening:
        Equation 3
  5. Na het voltooien van alle gewenste gegevens toevoegen collectie stappen (stap 3.1 - 3.4), ontlasting, urine, en beddengoed op de gesimuleerde bedden packs volgens stappen 2.1 - 2.10.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Tot op heden zeven onderzoek studies zijn gepubliceerd9,10,11,12,13,14,15 met behulp van deze procedure, met wijzigingen en aanpassingen aangebracht in het model verbeteren en doelstellingen van de specifieke experimenten omgezet. Deze procedure is gebruikt om te evalueren van het effect van talrijke beddengoed materialen en omgevingstemperatuur op geur- en gasproductie, evenals amendementen die kunnen worden toegevoegd aan het beheersen van de ammoniakuitstoot. Chemische en fysische eigenschappen van de bedden packs zijn gemeten in commerciële schuren6,28 , alsmede in de gesimuleerde bedden packs (tabel 1). Deze gegevens werd gebruikt om te bepalen als het protocol neerkwam op een geschikt model ter aanvulling van de duur op het landbouwbedrijf onderzoek proeven. Gegevens van de kwaliteit van de lucht heeft zijn verzameld uit commerciële voorzieningen en gesimuleerde bedden packs met twee verschillende methoden (tabel 2). De gas monstername systeem zoals beschreven in dit protocol is een nieuwe technologie die is getest en vergeleken met eerder gebruikte methoden.

De samenstelling van de droge stof van gesimuleerde bedden packs werden binnen het bereik van gepubliceerde drogestofgehalte van bedden pack materiaal verzameld van commerciële voorzieningen6,28. De eerste keer waren het protocol gebruikte11, 400 g van beddengoed aanvankelijk toevoegde aan de bedden packs met latere toevoegingen van 200 g per week vers strooisel en 400 g per stuk van urine en ontlasting toegevoegd drie keer wekelijks. Dit werd opgericht om te simuleren van commerciële schuren in welke meerdere balen van beddengoed in eerste instantie worden toegevoegd en slechts één of twee balen toegevoegd aan het pack per week daarna. De verhouding van beddengoed: vee afval werd geschat aan de hand van gegevens van commerciële diepe bedden mono-helling voorzieningen1,6. Aan het einde van de eerste studie was het gehalte aan droge stof van het aantal bedden verpakkingen vergelijkbaar met het gehalte aan droge stof gemeten in bedden pack materiaal verzameld van commerciële voorzieningen6,28. Echter, visuele waarneming van de bedden packs aangegeven dat er was een heleboel variabiliteit in het water houden van de capaciteit van de materialen van het beddengoed. Bijvoorbeeld, bedden packs met maïskolven leek erg nat, maar had een inhoud van 27.2 ± 1,5%16, droge stof terwijl bedden packs met tarwe stro beddengoed leek relatief droog, maar had een droge gehalte van 21.2 ± 1,1%11stof. Als u wilt proberen om de droge werd gehalte van de stof van de bedden packs beter vertegenwoordigen commerciële schuren6,28, het protocol aangepast iets met 320 g/stuk van beddengoed, urine en ontlasting toegevoegd toen het pack begon, drie wekelijkse toevoegingen van 320 g/stuk van urine en ontlasting, en een wekelijkse toevoeging van 320 g strooisel toegevoegd aan de packs. Dit protocol verhoogd gehalte aan droge stof van het aantal bedden verpakkingen, maar was sterk afhankelijk van het beddengoed materiële13 gebruikt in het experiment en de temperatuur van het milieu chambers14. Ook al was het variabele, het gehalte aan droge stof van de gesimuleerde bedden packs werden binnen het bereik gemeten in commerciële schuren, zodat het tweede protocol is gebruikt voor alle latere studies.

De nutriënten samenstelling, pack temperatuur en pH van de gesimuleerde bedden packs bieden verder bewijs dat de gesimuleerde bedden packs een goed model zijn voor mest bedden packs in commerciële voorzieningen. Totale N, totale P, totale S en totale K zijn consequent binnen het bereik van het gehalte aan nutriënten gemeten van commerciële diep-bedden mono-helling voorzieningen6,28. Gedeeltelijke compostering treedt op in de bedden verpakkingen van diep-bedden mono-helling voorzieningen, dus het was belangrijk om te repliceren de temperatuur van commerciële voorzieningen in de lab-scaled gesimuleerde bedden packs. 19.2 ± 0,3 ˚C 6was de temperatuur van bedden packs in diep-bedden commerciële voorzieningen toen de luchttemperatuur tussen 0 en 20.6 ˚C. De temperatuur in de milieu kamers werd vastgesteld op 20 ˚C voor de meeste van de uitgevoerde onderzoeken met behulp van dit protocol. In deze studies, is de temperatuur van de gesimuleerde bedden packs consequent geweest tussen 18.3 en 20,1 ˚C. De uitzondering hierop was toen temperatuur een factor die in een drie-weg faculteit experiment werd getest. Twee milieu kamers werden vastgesteld op 40 ˚C en twee werden vastgesteld op 10 ˚C. In deze studie was de temperatuur van de gesimuleerde bedden packs 12-13 ˚C in de koude kamers en 32-35 ˚C in de warmere kamers. Nogmaals, weerspiegeld dit commerciële schuren, waar pack temperaturen 15,4-inch ± 0,4 ˚C waren toen omgevingstemperaturen 0 ˚C of kouder, en 29.0 ± 0,3 ˚C toen de luchttemperatuur groter dan 20.6 ˚C 6 was. De pH van de bedden packs in commerciële schuren met behulp van corn stover beddengoed werd gemeten in één studie6 en varieerden van 7.5-8.0. Gesimuleerde bedden packs met corn stover beddengoed hebben gehad van pH-waarden van 7,1-7.311,13. De pH van alle gesimuleerde bedden packs heeft varieerden van 6,2 tot 9.0, wat getuigt van een verscheidenheid van beddengoed materialen gebruikt in de experimenten.

Het monsternemingssysteem voor gas dat wordt gebruikt in dit protocol werd aangepast van een reeks studies uitgevoerd in commerciële pluimvee, varkens en zuivel schuren als onderdeel van de nationale lucht emissies controle studie29. Dit systeem spoelt kamer lucht door de kamer van flux, het creëren van een dynamische flux kamer dat de maatregelen van de concentratie van de geselecteerde gassen die worden uitgestoten gedurende 20 minuten. Voorafgaand aan het gebruik van het gassysteem van de bemonstering, werd de concentratie van de steady-plaats van NH3 bepaald door het verzamelen van monsters van de lucht uit elke bedden pack met behulp van statische flux kamers met zure vallen met 2 mol L-1 zwavelzuur6, 22. de lucht in de kamer was gerecycleerd door de zure vallen met een snelheid van 1 L min-1 voor 20 minuten. Totale verminderde sulfiden werden verzameld met behulp van een hand-held sampler. Monsters van de lucht waren warmtebehandelingsproces door de kamers van de statische flux met behulp van een kleine pomp op een debiet van 1 L min voor niet langer dan 4 minuten. Een minimum van vier opeenvolgende monsters werden getrokken uit elke gesimuleerde bedden pack. Concentraties van broeikasgassen (N20, CO2en CH4) werden vastgesteld door het verzamelen van één 20 mL monster van de lucht van elke gesimuleerde bedden pack met behulp van de septa boven aan elke statische flux-kamer. De monsters werden later geanalyseerd met behulp van een gaschromatograaf. De vorige methode voor het verzamelen van alles wat deze gasmonsters was zeer arbeid intensief en vereist twee of drie mensen voor het beheer van de collectie van alle apparatuur. Gebruik van het monsternemingssysteem voor gas is veel minder arbeidsintensief. Een persoon is kunnen de gas monstername systeem opzetten, initiëren de programmeerbare logica estafette en terug van ongeveer 160 minuten later, wanneer de monsters klaar bent met het verzamelen van gegevens van het gas uit 8 gesimuleerde bedden packs.

Resultaten van het vorige, arbeidsintensieve bemonstering-protocol worden weergegeven, evenals de resultaten van het monsternemingssysteem voor gas (tabel 2). Vanwege de hoeveelheid arbeid die nodig is om de gegevens te verzamelen, kon niet alle gegevens worden verzameld uit commerciële voorzieningen. Ammoniak concentratie werd verzameld met behulp van de methode van de zuur-val van het oppervlak van bedden packs in commerciële mono-helling voorzieningen en vergeleken met de gesimuleerde bedden packs. Ammoniak concentraties gemeten in de gesimuleerde bedden packs leken consequent op NH3 concentraties gemeten vanaf bedden packs in commerciële vee faciliteiten. Ammoniak concentraties met behulp van de nieuwe gas-monsternemingssysteem lijken te zijn op de lage kant van de concentraties in vee voorzieningen aanwezig. Dat kan worden veroorzaakt door de NH3 analyzer of het kan een weerspiegeling van de behandelingen in de experimenten waarmee het nieuwe gas monstername systeem. Het kan ook een hoger tarief van luchtstroom nadenken over de gesimuleerde bedden packs in vergelijking met de luchtstroom in de commerciële schuren, die zou de concentratie van de ammoniak monsters verdund. Een reeks experimenten getest het gebruik van de aluin als een oppervlak amendement dat kan worden toegepast op de bedden packs te verlagen de pH pack, waardoor vervluchtiging van stikstof als NH3. Kooldioxide, CH4en N2O hebben niet is gemeten op de oppervlakte van een bedden pack in commerciële voorzieningen. Echter, het bereik van de concentraties van deze gassen gemeten in gesimuleerde bedden packs met behulp van de vorige gaschromatografie-methode en het aantal concentraties gemeten met behulp van het monsternemingssysteem voor gas zijn zeer vergelijkbaar. Iets hogere concentraties werden geproduceerd wanneer de gesimuleerde bedden packs gehuisvest waren in een 35 ˚C milieu kamer t.o.v. 20 ˚C kamer, die goed is voor de veranderlijkheid onder de experimenten. TRS vergelijken met waterstofsulfide is niet een directe vergelijking, aangezien TRS meer dan alleen waterstofsulfide omvat. Het is daarom niet verwonderlijk dat TRS concentraties van gesimuleerde bedden packs zijn iets hoger dan H2S-concentratie gemeten met behulp van het gassysteem van de bemonstering. Dit is ook een weerspiegeling van de uitgevoerde onderzoeken met behulp van de twee protocollen bemonstering. Bedden packs die groene cedar beddengoed gegenereerd zeer hoge TRS concentraties12, terwijl die corn stover beddengoed bevatten niet. De monsters verzameld met behulp van het monsternemingssysteem voor gas hebben gebruikt corn stover, tarwestro, soja stover en pine chip beddengoed materialen maar geen groene cedar beddengoed.

Commerciële schuren1-2 Gesimuleerd bedden Packs3-6
Droge stof % 29,99 ± 3.15 16,0 – 36,6 20,8 – 27.2 22.3 – 26,1 24,0-58.0 20,8 – 24,9
Totale N, g kg-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
Totale P, g kg-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
Totale S, g kg-1 7.88 ± 1.48 5.6 – 6,7 3.6 – 6,5 4.5-5.3 --- 3.6 – 6,5
Totale K, g kg-1 32.74 ± 8.39 15.5-21.1 16.3 – 23,1 --- 18,8 – 25,6 16.3-25.2
Lignine, g kg-1 --- --- 26.5-139.6 49,9 – 136,9 --- 62,6 – 139.6
Ash, g kg-1 --- 154 - 214 119,3 – 200,5 98.9 – 223,6 --- 119,3 – 200,5
C/n verhouding --- --- 17.4-28,2 20.2-29,7 --- 20,6 – 27,5
pH --- 7.5-8 6.2 – 7.2 6,8-7,6 8.5-9.0 7.4 – 7,7
Temperatuur, ˚C --- 15,4-inch – 29,0 18.3 – 19,9 18.4-20,0 12,0 – 35,0 19,7-20,1
1 Euken, 2009. Standaarddeviatie wordt zoals gerapporteerd door Euken, 2009 weergegeven. Totale P en totale K werden berekend door het omzetten van gerapporteerde P2O5 en K2O samenstelling, respectievelijk.
2 Spiehs et al., 2011. Gegevens verzameld uit de twee pennen in elk van de twee schuren. Gehakte maïsstengels waren de voorkeur beddengoed materiaal, maar tarwe stro en soja stengels werden ook gebruikt voor beddengoed gedurende korte perioden van dit project. Beddengoed gebruik varieerden van 1.95-3.37 kg per dier per dag en pen dichtheid varieerden van 3.22-6.13 m2 per dier.
3 Spiehs et al., 2012. Gegevens verzameld van gesimuleerde bedden packs. Beddengoed materialen opgenomen corn stover, bean stover tarwe stro, Ingehuld maïskolven, papier, houtsnippers en zaagsel.
4 Spiehs et al., 2014b. Gegevens verzameld van gesimuleerde bedden packs. Strooisel opgenomen corn stover, pine houtsnippers, natte cedar chips, en droge cedar chips.
5 Ayadi et al., 2015b. Gegevens verzameld van gesimuleerde bedden packs gebruiken corn stover en bean stover strooisel. Twee temperaturen werden gebruikt (40˚C en 10˚C)
6 Spiehs et al., 2017. Gegevens verzameld van gesimuleerde bedden packs met behulp van mengsels van beddengoed materiaal dat bevat 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100% pine met de resterende wordt corn stover.

Tabel 1. Aantal gerapporteerde droge stof en nutriënten samenstelling (droog-zaak basis) van beddengoed/mest materiaal van commerciële diepe bedden mono-helling faciliteiten (Euken, 2009 en Spiehs et al., 2011) en uit studies uitvoeren via het gesimuleerde bedden packs (Spiehs et al., 2012, 2014, 2017 en Ayadi et al., 2015).

Statische flux kamer methode1 Dynamische flux kamer methode2
Ammoniak, ppm 95,8 – 641.1 350,8 – 516.7 381 - 1584 386.3 – 502.3 89,4 – 166.7
TRS, ppb --- 8.2 – 165,9 --- 5.3-11,4 ---
Waterstofsulfide, ppb --- --- --- --- 0.1 – 18.1
Kooldioxide, ppm --- 1232 - 2000 2322 - 6917 918 - 1158 957 – 2149
Methaan, ppm --- 2.3 – 3.6 7.2-87.0 4.4 – 6,7 3.2 – 16,7
Distikstofoxide (lachgas), ppm --- 0.67-0.72 0.31-0.77 0.21-0.23 0.44-0,58
1 Spiehs et al., 2011, 2014a, 2015a, 2016a. Gegevens van deze studies werden verzameld met behulp van zuur vallen voor ammoniak, een hand-held sampler van totale verminderde sulfiden, en een monster van de headspace van elke gesimuleerde bedden pack geanalyseerd op een broeikasgas GC voor kooldioxide, methaan en distikstofoxide (lachgas).
2 Deze gegevens vertegenwoordigt drie studies uitvoeren met behulp van verschillende beddengoed materialen en de oppervlakte amendementen emissie van geur en gas. Deze studies werden uitvoeren met behulp van het monsternemingssysteem voor gas en zijn nog niet gepubliceerd.

Tabel 2. Aantal gemeld concentraties van ammoniak, totaal verminderd sulfiden (TRS), waterstofsulfide, kooldioxide, methaan en distikstofoxide (lachgas) van commerciële diepe bedden mono-helling faciliteiten (Spiehs et al., 2011) en uit studies uitvoeren via het gesimuleerde bedden packs (Spiehs et al., 2014a, 2016 en Ayadi et al., 2015).

Figure 1
Figuur 1. Gesimuleerde bedden packs in plastic bakjes met RVS flux chambers en rubber Sketches aangesloten en klaar voor lucht bemonstering. De gesimuleerde bedden packs bevinden zich in het milieu kamers. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

De frequente toevoeging van urine en ontlasting op de bedden packs is een cruciale stap. We experimenteerden met het toevoegen van urine en ontlasting slechts eenmaal per, maar vond dat de bedden pack ontwikkeld een korst, die gevangen gassen binnen de pack en was niet representatief voor commerciële voorzieningen. Het gebruik van verse uitwerpselen aan het begin van de studie zorgt ervoor dat de bedden packs is geënt met gemeenschappelijke bacteriële populaties gevonden in vee faciliteiten. Het is ook belangrijk, bij het toevoegen van de urine, om te onthouden om de pH op fysiologische pH vóór toevoegen op de bedden packs. Bij één gelegenheid, een fout werd gemaakt en lage pH urine is toegevoegd aan de bedden packs. Dit de bevolking methanogenic bacteriën gedood. Bij het opzetten van het monsternemingssysteem voor gas, alle armaturen moeten worden beveiligd om te voorkomen lekkage die de kwaliteit van de metingen van het gas in gevaar kan brengen.

Het protocol is aangepast, aangezien het eerst werd ontwikkeld. Aanpassing van de kamer van de statische flux om dynamische flux kamers kan onderzoekers voor het berekenen van emissies in plaats van gewoon concentraties in headspace gassen. Het gebruik van nieuwe dynamische gas bemonsteringssystemen kunnen ook de bemonstering moeten worden ingevuld door een persoon in plaats van twee tot drie mensen om alle verzamelen van de gegevens nodig.

Aanpassingen kunnen worden gemaakt aan de gesimuleerde bedden packs gebruiken om te evalueren van beddengoed materialen of geur amendementen in varkens of zuivel faciliteiten gebruikt. Aanpassingen zou moeten worden gemaakt om te bepalen van de juiste beddengoed: mest ratio's typisch voor varkens of zuivel faciliteiten. Gepubliceerde literatuur dient droge stof en nutriënten samenstelling verwachtingen van commerciële varkens of zuivel faciliteiten die zou helpen schatten hoeveel beddengoed, ontlasting en urine, die zouden moeten worden moest aanpassen van de gesimuleerde bedden pack Protocol bij het vertegenwoordigen van een varkens of zuivel faciliteit. Het protocol is nooit gebruikt voor het meten van een anorganische beddengoed-materiaal, zoals zand, die vaak wordt gebruikt in zuivel faciliteiten. Terwijl er geen reden om te geloven dat het zou niet met succes meten van uitstoot van een bedden pack anorganische beddengoed materiaal bevatten is, zou hiervoor extra worden getest.

Kunnen er extra gassen die kon worden bemonsterd dat we niet hebben geëvalueerd. Elk gas bemonstering instrument dat kan worden aangesloten op een inert gas bemonsteringsleiding, theoretisch, moeten kunnen worden gebruikt met dit systeem.

Het model kan ook worden aangepast om te verkennen verschillende beddengoed: mest verhoudingen als een onderzoeker koos om te doen. Misschien was een onderzoeker geïnteresseerd in het bepalen van de maximale hoeveelheid mest of urine, dat kan worden toegevoegd aan een bedden pack voordat significante geuren werden ontdekt. Of een onderzoeker wilde onderzoeken van verschillende temperatuur en vochtigheid effecten op de kwaliteit van de lucht. Het model kan ook worden aangepast om te onderzoeken van deze factoren.

Het protocol werd ontwikkeld voor het meten van de luchtkwaliteit en de samenstelling van de nutriënten van het lab-scaled bedden packs in een gecontroleerde omgeving en is gebruikt voor vele verschillende beddengoed materialen, omgevingsvariabelen (temperatuur, vochtigheid), effectief te evalueren en potentiële mitigatie behandelingen die de kwaliteit van de lucht in commerciële diep-bedden mono-helling voorzieningen verbeteren kunnen. Het model is dynamisch en laat onderzoekers gemakkelijk verzamelen veel chemische en fysische metingen van de bedden pack, waaronder NH3CH4, N2O, CO2, H2S, VOC, temperatuur, pH, nutriënten samenstelling, vrije lucht ruimte, en eventueel anderen die nog niet zijn gemeten. Per metingen verzameld in de loop van zes tot zeven weken laat voldoende tijd om wijzigingen te zien in kwaliteit Luchtmetingen na verloop van tijd als de bedden pack volwassen. De gegevens van de gesimuleerde bedden packs is binnen het bereik van concentraties eerder gemeten in commerciële diep-bedden mono-helling voorzieningen. Afgelopen studies hebben aangetoond dat dat de experimentele eenheden 8-10 per behandeling volstaan om het detecteren van statistische verschillen tussen de gesimuleerde bedden packs9,10,11,12, 13,14,15. De bedden packs zijn gemakkelijk te onderhouden, waarbij minder dan 10 minuten van arbeid per bedden pack per week toe te voegen van de urine, ontlasting en beddengoed. Sample collectie met behulp van het monsternemingssysteem voor gas vereist 20-30 minuten per bedden pack, afhankelijk van de metingen die worden verzameld. In het verleden hebben maar liefst 20 bedden packs zijn geanalyseerd door één persoon in een normale 8-urige werkdag. Het gebruik van lab-scaled bedden packs maakt de onderzoeker controle variabelen zoals temperatuur, vochtigheid en beddengoed bron die moeilijk of onmogelijk om controle in een onderzoek of commerciële faciliteit. Verschillende lab-scale studies kunnen worden uitgevoerd om te elimineren van de mogelijke behandelingen voordat je probeert hen in een onderzoek of commerciële middelgrote faciliteit.

De belangrijkste beperking van het model is dat er niet een perfecte simulatie van "real-world"-voorwaarden. Het is moeilijk om perfect het simuleren van commerciële voorwaarden, zoals continu extra van urine en ontlasting die voorkomt in een vee-faciliteit. Op basis van het gehalte aan droge stof en nutriënten samenstelling van de gesimuleerde bedden packs vergeleken met commerciële voorzieningen, en de beschikbare arbeid in ons laboratorium, hebben wij vastgesteld driemaal per toevoegingen van urine en ontlasting toereikend. Echter, als een wijziging zou kunnen worden ontwikkeld om toe te voegen regelmatig verse urine en ontlasting simuleren meerdere malen per dag, dat zou beter zijn de commerciële omgeving.

Een ander erkend beperking is het gebruik van ingevroren en gedooid ontlasting en urine. Terwijl alles is gedaan om snel bevriezen de urine en ontlasting te voorkomen vervluchtiging van de stikstof en eventuele bacteriële groei, urine en ontlasting verzameld uit een evenwicht onderzoek alleen verzameld eenmaal daags. Het duurt een uur of langer voor het verzamelen, wegen, opnieuw de collectie containers en partitioneren van de urine en ontlasting. Het vereist ook enkele uren voor een 20-L mandfles van urine volledig bevriezen, zelfs na wordt geplaatst in een vriezer-4 ˚C. Gedurende deze tijd, kunnen vervluchtiging en bacteriële groei optreden. Om te compenseren voor deze vertraging tussen collectie en bevriezing, de urine is aangezuurde pH 4 onmiddellijk na het verwijderen van de container uit het apparaat van de collectie om te voorkomen dat de groei van bacteriën en stikstof vervluchtiging. De urine wordt hersteld op pH 7 zodra het ontdooid is, maar dit kan niet precies hetzelfde als het toevoegen van verse urine. Nochtans, als er al geen waargenomen toename in NH3 vervluchtiging na de toevoeging van verse urine aan de bedden packs in vergelijking met bevroren urine, geloven wij dat wij hebben deze beperking tot een minimum beperkt. Bacteriële populaties worden gedood of daalde wanneer ontlasting is bevroren. Dit is een bekende beperking van het protocol dat wij hebben gepoogd te minimaliseren door het toevoegen van verse ontlasting op dag 0 en dag 21.

Het gebruik van een stalen staaf aan zachte mix die het vers toegevoegde ontlasting en urine met het beddengoed materiaal niet perfect het gewicht van het vee in een commerciële faciliteit simuleren kunnen, waardoor in enigszins verschillende verdichting en water houden van capaciteit. Om de porositeit van de bedden ruggen, en als een indicatie van de vrije ruimte van de lucht die mogelijk aanwezig zijn in de bedden pack te verklaren, water werd gegoten in de bedden packs aan het einde van elk onderzoek om te bepalen van een percentage van ruimte lucht aanwezig in elke bedden pack9 < /c 0 >,10,11,12,13,14,15. Gratis luchtruim verbleef in het algemeen uniforme uit een studie naar de andere, maar is niet vergeleken met de vrije ruimte van de lucht die aanwezig is in een commerciële faciliteit.

Het protocol is niet getest met andere dierlijke soorten of faciliteit-typen, zoals varkens diep-bedden hoepels of Zweedse diep-bedden werpen faciliteiten, zuivel compost schuren of andere zuivel bedden opslagruimten of elk type pluimvee faciliteit gebruik van beddengoed. Terwijl het lijkt erop dat het model zou kunnen dienen als een model voor andere vee-voorzieningen, aanpassingen van het protocol mogelijk moet voldoende vertegenwoordigen een faciliteit dan een runderen diep-bedden-faciliteit.

Hoewel het model niet een perfecte simulatie van commerciële voorzieningen, kan bieden een uitgangspunt bij de beoordeling van de factoren zoals beddengoed, temperatuur, vochtigheid of amendementen die kunnen worden toegevoegd aan een bedden pack in een vee-faciliteit. Het staat toe een onderzoeker te evalueren van de behandeling verschillen in een gecontroleerde omgeving en elimineren van potentieel minder effectieve behandelingsopties vóór zakgeld op de middelen die nodig zijn voor een volledige werking van de commerciële-grootte.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Dit onderzoek werd gefinancierd door de federale overheid toegewezen middelen aan de USDA Agricultural Research Service, onderzoek, projectnummer 3040-41630-001-00D.

Vermelding van handelsnamen of commerciële producten in dit artikel is uitsluitend met het oog op het verstrekken van specifieke informatie en houdt geen aanbeveling of bekrachtiging door de USDA.

USDA is een aanbieder van gelijke kansen en de werkgever.

Acknowledgments

De auteur wil erkennen Alan Kruger, Todd Boman Shannon Ostdiek, Elaine Berry en Ferouz Ayadi die geholpen met het verzamelen van gegevens met behulp van de gesimuleerde bedden packs. De auteur herkent ook Tami Brown-Brandl en Dale Janssen voor hun steun voor het behoud van het milieu kamers.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please sign in or create an account.

    Usage Statistics