Name: lab-scale model to evaluate odor and gas concentrations emitted by deep bedded pack manure
Uploaded: 2018-07-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure at JoVE.com

著者はアラン ・ クルーガー、トッド boman 著、シャノン Ostdiek、Elaine ベリー、シミュレートされた層状パックを使用してデータ収集を支援 Ferouz Ayadi を認めることを願っています。著者も環境室を維持する援助のタミ ブラウン ブランドルとデール ヤンセンを認識します。

研究は、毎週のデータ収集を 42 日間にわたって実施する設計されています。動物のすべてのプロシージャは、見直しされ、米国食肉動物研究センター機関動物ケアおよび使用委員会によって承認されました。
1. シミュレーションの構築パックを層状
<ol><li>0.42 m と高 0.38 m 径のプラスチック シリンダー容器から始まります。 注: 本研究では 1 つの特定の 10 ガロン商業こみコンテナーだった使用される (参照表の材料)、しかし他の同様のサイズのプラスチック容器が適しているでしょう。</li>
	<li>1 cm の穴をドリル 6 等間隔にプラスチック容器のまわりを各プラスチック容器約 5 cm にプラスチック容器の上部。任意のプラスチックの残党をコンテナーから削除します。</li>
	<li>プラスチック容器の風袋、プラスチック容器の側に質量を記録します。バランスを使用して重量を量る鍋に選択した寝具素材の 320 g の重量を量る、寝具のプラスチック製の容器に材料を追加します。 注: 畜産施設で使用することができます任意の寝具材料が適したもの9,10、11,12,13,14,15を使用します。モデリング深い層状牛設備上の大平原では、最も一般的な寝具材料1しかし、ダイズ茎葉、小麦のわら、トウモロコシの茎葉があるし、木材チップも使用される1をされています。トウモロコシの穂軸、大豆の無精ひげ、米殻、深層層状モデル豚や乳製品設備、小麦わら、わら大麦、エンバクわら、干し草、木の削りくず、木材チップ、おがくず、新聞にこのシステムを使用している場合や砂がありますより適切な16,17 ,18。</li>
	<li>新鮮な牛の糞便プラスチックのプレートのバランスを使用して、プラスチックのコンテナーに追加の 320 g の重量を量る。 注: が尿と糞便が収集し、前述11として整備します。</li>
	<li>320 mL の 1000 mL メスシリンダーで新鮮な牛の尿を測定します。プラスチック製の容器に空の内容。わずか 30 の寝具材料の混合物を混合攪拌棒 (5.08 cm 円周) を使用して s います。 注: この場合、中空スチール製の棒の端にプラスチック製のカバーを使用されました。また、ロッドの任意の型を使用できます。</li>
	<li>微生物のクロス汚染を防ぐために防腐剤処理ワイプを使用して各層状パック間攪拌ロッドの端をきれいに。 注: 暖かく滑らかな水のバケツは、攪拌棒をきれいにも使用できます。プラスチックのサンドイッチ バッグ ロッドの端を輪ゴムで固定し、交差汚染を防ぐためにパックを層状それぞれ後を交換できます。</li>
	<li>重さし、寝具の混合物の最終的な質量を記録します。12 ° C の露点と 18-20 ° C の周囲温度に設定環境室19にプラスチック容器を置きます</li>
</ol>2. 維持、シミュレートされた層状パック
<ol><li>糞便、尿を追加する前に 48 時間冷凍庫から冷凍便と尿を削除し、室温 (20-25 ° C) で解凍することができます。</li>
	<li>尿を層状のパックに追加する前に 1 時間未満の場合は、尿の pH を測定します。</li>
	<li>6 M NaOH を処理するために必要な適切な個人用保護具 (手袋、安全メガネ) に置きます。</li>
	<li>6 M 水酸化ナトリウム (NaOH) の 25 mL をメスシリンダーに注ぐ。混合物を攪拌し、pH のプローブを使用して pH をテストします。尿 pH 7.4 では、生理学的 pH20に到達するまでを繰り返します。</li>
	<li>一度、尿の pH を調整すると、尿からの窒素の揮散を防ぐために使用しないときに尿容器にキャップを取り付けます。</li>
	<li>重さし、層状のパックの質量を記録します。新鮮な寝具をこの日に追加する場合は、重さ 320 g バランスを使用してアルミ鍋に素材を寝具を選択し、寝具材料をそれぞれ層状パックに追加します。この日追加する寝具が無い場合手順 2.7 に進みます。</li>
	<li>解凍牛プラスチックの糞便のバランスを使用してプレートし、層状のパックに追加の 320 g の重量を量る。 注: 21 日目に、解凍された糞便の代わりに新鮮な糞便を使用します。</li>
	<li>320 mL の 1000 mL メスシリンダーで解凍牛尿を測定します。層状のパックの上に空の内容。 注: 21 日目に、解凍された尿の代わりに新鮮な尿を使用します。</li>
	<li>わずか 30 秒の寝具パック混合物をかき混ぜる攪拌棒を使用します。微生物のクロス汚染を防ぐためにパックごと層状の間攪拌ロッドのプラスチックの端をきれいに。重さし、寝具の混合物の最終的な質量を記録します。</li>
	<li>環境制御チャンバーでプラスチックのコンテナーを返します。</li>
	<li>月曜日、水曜日、および毎週金曜日の寝具素材追加 (ステップ 2.6) と毎週水曜日に収集された空気サンプルで、2.1 2.10 手順を繰り返します。</li>
</ol>3. 模擬層状パックから試料を採取
注: サンプル収集されますシミュレートされた層状パックから週に 1 度、糞便、尿、新鮮な寝具を追加する前に。
<ol><li>各模擬層状パックのヘッドから空気のサンプルを収集するために準備します。
	<ol>
<li>すべての空気サンプリング装置をオンにし、製造元の指示に従って約 1 時間ウォーム アップすることができます。 注: は、アンモニア (NH3)、硫化水素 (H2S)、メタン (CH4)、亜酸化窒素 (N2O) と本研究で使用されている二酸化炭素 (CO2) ガス分析装置の材料表を参照してください。</li>
		<li>シミュレートされた層状パックの上から定規を使用してシミュレートされた層状パックを保持しているプラスチック容器の上部までの距離を測定します。</li>
		<li>次の数式を使用してヘッド スペース領域の量を計算します。 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq1.jpg"> r = プラスチック容器の半径 h = 層状のパックの上からプラスチックの容器の上部までの距離と Vフラックス商工会議所= プラスチックのコンテナーの上に位置するフラックス室のボリューム。 注: この研究で使用されるフラックス室 0.064 m21,22の表面積を持つ 0.007 m3の内部容積があった。</li>
		<li>パックのおおよその中心で層状のパックの表面に金属の株式約 5 cm を押し込みます。0.64 cm 12.5 cm 金属出資 1.3 cm 寝具パックの表面上のセキュリティで保護された各模擬層状パック容器の上部に 1 cm の穴の 1 つを通して不活性チューブを通します。ステンレス半球静的フラックス室21,22各模擬層状パック (図 1) の上にゴムのスカートを配置します。 注: ゴム製スカートは、61 cm 正方形、センター カットの 22.9 cm 直径の穴を柔らかく、弾性ゴム製です。フラックス室の上穴にフィットし、スカートは、コンテナーに配置する場合は、プラスチック容器の上部にあるシールを形成します。</li>
		<li>不活性圧縮継手を用いたフラックス溜まりに 0.64 cm 不活性チューブを接続します。 注: 不活性チューブ ガスマニホールド サンプリング空気サンプリング装置にフィードに接続されます。ガスのサンプリング システムは 24 ボルトのプログラマブル ロジック リレーによって制御サンプリング ガスマニホールドに八つの空気入口行のいずれかに開閉する多位置の 3 ウェイ ソレノイド信号 (材料の表を参照してください)。時各層状パックから個々 の空気サンプリングを可能に 1 つの行を開設します。</li>
		<li>5 L 分-1の割合で 30 分間のチューブを介して部屋から周囲の空気をフラッシュを開始します。 注: サンプル ラインを通して空気をフラッシュするために使用するポンプの素材表を参照してください。</li>
	</ol></li>
	<li>アンモニア、炭酸ガス、メタン、シミュレートされた層状パックのヘッド スペース中の硫化水素の濃度を測定します。
	<ol>
<li>パックを層状にシミュレートされる適切にフラッシュ、部屋から不活性サンプル ライン サンプリング ガスマニホールドに接続に周囲の空気を引くためのサンプル ラインにコックを開きます。</li>
		<li>空気サンプリング装置に空気を引っ張って開始するプログラマブル ・ ロジック リレーをアクティブ化します。測定ガス大気中の濃度を決定するため 20 分間大気から測定を記録します。これは、バック グラウンド大気濃度として使用されます。大気濃度を収集したら、横断抽出ラインの活栓を閉じる。</li>
		<li>各フラックス チャンバーに接続されている不活性サンプル行からの空気のサンプリングを開始するプログラマブル ・ ロジック リレーをアクティブ化します。それぞれのヘッド スペース測定したガスの濃度を決定する 20 分間の各サンプル ラインから測定を記録には、パックが固められています。</li>
		<li>ガス (NH3CO2N2O、CH4H2S) (mg kg-1または ppm)、大気試料の平均濃度として結果を報告することができます。 または単位質量のガスの磁束密度 (量) を計算できます。次の方程式を使用して単位時間当たりの面積: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq2.jpg"> 場所J = μ m-2分-1のフラックス Aチャンバー内のソース (m2) の領域を = Q = スイープ空気流では、m3分-1が速度と C空気室 (μ m-3)23を残して VOC 濃度を =。</li>
	</ol></li>
	<li>シミュレートされた層状パックのヘッド スペースに悪臭の揮発性有機化合物の濃度を測定します。
	<ol>
<li>ラテックス、ニトリルの使い捨て可能な手袋に置きます。</li>
		<li>パックを層状にシミュレートされる適切にフラッシュ後、は、ステンレス鋼が前処理吸着管から真鍮ストレージ キャップを取り外します。 注: この研究で使用される吸着剤のチューブだった 89 × 6.4 mm OD テナックス TA 吸着剤 (参照表の材料) でいっぱいです。真鍮キャップ polythtrafluorethylene (PTFE) のフェルールがあります。</li>
		<li>柔軟なゴム製のチューブを使用してフラックス室の入口ポートに吸着管末の得点と真空ポンプに吸着剤のチューブのもう一方の端に取り付けます。 注: これに使用される真空ポンプ研究 75 mL 分-1の流量で吸着チューブを通して空気を引っ張って (材料の表を参照してください)。</li>
		<li>0.375 L の試料量の 5 分の吸着管に空気を引くし、ポンプをオフおよび吸着剤のチューブを切断するポンプを許可します。吸着剤のチューブの両端に真鍮ストレージ キャップを取り付けます。</li>
		<li>3.3.1 - 3.3.4 層状パックごとに 1 つの吸着管を収集するための手順を繰り返します。</li>
		<li>熱脱離ガス クロマト グラフ-質量分析法 (TD-GC-MS) によって解析まで吸着管を格納します。チューブは室温 (20-25 ° C) で保存されるかもしれない < 24 h。格納する場合 > 24 h、冷蔵庫内のストア。</li>
		<li>TD GC/MS システム サンプル分析の直前に吸着チューブから真鍮ストレージ キャップを削除し、PTFE 分析キャップ23に置き換えます。</li>
		<li>揮発性有機化合物24 (酢酸, 酪酸、プロピオン酸、イソ酪酸、イソ吉草酸、吉草酸、オクチル酸、ヘプタン酸、フェノール、p-クレゾール、インドール、スカトール、硫化ジメチルおよびジメチル用吸着管を分析します。トリスルフィド) TD GC/MS23,24,25を使用しています。</li>
		<li>大気試料 (μ m-3) 中、VOC 濃度として結果を報告できます。 または次の式を使用して単位時間、単位面積当たりの質量の VOC の磁束密度 (量) を計算できます。 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq2.jpg"> 場所J = μ m-2分-1のフラックス A チャンバー内のソース (m2) の領域を = Q = スイープ空気流では、m3分-1が速度と C空気室 (μ m-3)23を残して VOC 濃度を =。</li>
	</ol></li>
	<li>シミュレートされた層状パックの物理・化学的測定値を収集します。 注: 温度, pH, および蒸発水損失は、付加的な材料は、シミュレートされた層状パックに追加された各時間が測定されます。栄養成分は、0 日目、42 日目に決定されます。空気空き日 42 のみ決定されます。<ol>
<li>層状のパックの温度を確認するには、層状パック、シミュレートされた層状パックの表面下約 7.6 cm のセンターに温度プローブを挿入します。安定し、記録する温度を許可します。</li>
		<li>推定蒸発水損失を決定します。<ol>
<li>バランスにプラスチックのコンテナーを配置します。</li>
			<li>測定、糞便と尿/寝具をシミュレートされた層状パック各添加の前後にシミュレートされた層状パックの質量を記録します。</li>
			<li>前日の終了質量から当日の初めの質量を差し引いて推定蒸発水損失を計算します。違いは、日の間層状パックから蒸発、層状のパックの相対的な違いを比較する使用できますが、絶対的な損失が反映していない水の推定質量です。</li>
		</ol>
</li>
		<li>シミュレートされた層状パックの pH を決定します。<ol>
<li>中心から約 7.6 cm 層状のパックの表面の下の深さでパックの各のシミュレートされた層状パックから代表 5-10 g のサンプルを収集します。プラスチック製 50 mL のコニカル チューブ、キャップ、ラベルのサンプルを置きます。</li>
			<li>バッファー ph 4 と 7 の製造元の指示に従って pH メーターを調整します。</li>
			<li>各円錐形の質量を決定します。</li>
			<li>蒸留水、脱イオン水で質量の単位で、各サンプル 1:2 を希釈します。水、寝具の材料を混ぜて円錐を振る。円錐形 pH プローブを挿入、測定、およびサンプルの pH を記録します。</li>
		</ol>
</li>
		<li>日 0、42 のみでシミュレートされた層状パックの栄養の内容を確認します。<ol>
<li>中心から約 7.6 cm 層状のパックの表面の下の深さでパックの各のシミュレートされた層状パックから 50 g の代表的なサンプルを収集します。土壌サンプル紙袋に配置します。</li>
			<li>24 時間以内、栄養分析のための研究室に輸送します。栄養分析のための実験室にサンプルを運ぶことができるまで冷蔵庫で保存します。 注: マクロまたはマイクロ栄養素を分析できます。我々 は全窒素26, リンおよび硫黄分析27商業研究所での分析します。</li>
		</ol>
</li>
		<li>日 42 のみでシミュレートされた層状パックで無料の空気スペースを確認します。<ol>
<li>バランスの上のプラスチックのコンテナーを配置し、質量を記録します。水の表面は、シミュレートされた層状パックの表面もまで、ゆっくりと水で埋めます。水がないより多くの泡は、シミュレートされた層状パックから来ているまでに解決するようにし、プラスチック製の容器の質量を記録</li>
			<li>次の計算を使用して無料の空気領域の割合を確認します。 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq3.jpg">
</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>必要なすべてのデータを作成した後は、コレクションの手順 (手順 3.1 - 3.4) は糞便、尿、寝具を次の手順 2.1 - 2.10 シミュレートされた層状パックに追加します。</li>
</ol>

<ol>
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B., Gilley, J., Woodbury, B., Kim, K., Galvin, G., Bartelt-Hunt, S. L., Li, X., Snow, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odorous+VOC+emission+following+land+application+of+swine+manure+slurry.">Odorous VOC emission following land application of swine manure slurry.</a> Atmos. Environ. 66, 91-100 (2013).</li><li>Parker, D. B., Koziel, J. A., Cai, L., Jacobson, L. D., Akdeniz, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Odor+and+odorous+chemical+emissions+from+animal+buildings:+Part+6.+Odor+activity+value.">Odor and odorous chemical emissions from animal buildings: Part 6. Odor activity value.</a> Trans. ASABE. 55, 2357-2368 (2012).</li><li>Watson, M., Wolf, A., Wolf, N., Peters, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Total+nitrogen.">Total nitrogen.</a> Recommended methods of manure analysis. , 18-24 (2003).</li><li>Wolf, A., Watson, M., Wolf, N., Peters, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digestion+and+dissolution+methods+for+P,+K,+Ca,+Mg,+and+trace+elements.">Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg, and trace elements.</a> Recommended methods of manure analysis. , 30-38 (2003).</li><li>Euken, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+survey+of+manure+characteristics+from+bedded+confinement+buildings+for+feedlot+beef+productions:+Progress+report.">A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report.</a> Animal Industry Report. , (2009).</li><li>Li, L., Li, Q. -. F., Wang, K., Bogan, B. W., Ni, J. -. Q., Cortus, E. L., Heber, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+National+Air+Emission+Monitoring+Study's+southeast+layer+site:+Part+I.+Site+characteristics+and+monitoring+methodology.">The National Air Emission Monitoring Study's southeast layer site: Part I. Site characteristics and monitoring methodology.</a> Trans. ASABE. 56, 1157-1171 (2013).</li></ol>

この研究は、米国農務省の農業研究サービス、研究プロジェクト番号 3040-41630-001-00D に連邦政府によって充当資金によって賄われていた。
商号またはこの資料の商用製品の言及は固有の情報を提供する目的は、勧告または米国農務省が推薦とは限りません。
米国農務省は、機会均等のプロバイダーと雇用者です。

尿と糞便層状パックに頻繁に追加は、重要なステップです。尿や便、週 1 回だけ追加する実験を行ったが、層状のパック開発地殻、パックの中のガスをトラップし、商業施設の代表ではなかったことを発見します。研究の初めに新鮮な糞便の使用は、層状のパックが牛施設で見つかった一般的な細菌の人口と再接種されることを保証します。また、尿中に、層状のパックを追加する前に生理?...

肉用牛閉じ込め設備は、中西部とアッパーの大平原で人気が高い住宅オプションです。監禁施設地域が含まれている必要がありますより多くの肥育場流出を作成より多くの年間降水量を受け取るため南部の平野よりもこの地域に共通しています。多くの生産者は肉用牛モノ斜面納屋をビルドすることを選んだ。モノラル斜面施設を選択するための生産者によって引用した主な理由は、スケジュールの労働と肥料の除去と多く飼育場1を開くと比較してパフォーマンスが向上する能力でした。モノラル斜面納屋を使用して牛生産者 (72.2%) の大半は、寝具の深い寝具管理システムを使用して 1 ターン以上牛の層状パックを維持し、無駄に1。使用される最も一般的な寝具材料はトウモロコシの茎葉、大豆無精ひげ、麦わら、トウモロコシの穂軸、おがくず1を使用して生産者レポート。トウモロコシ stover 寝具の地域需要のため多くの生産者はモノラル斜面設備で使用できる代替寝具材料に興味があった。経済学および動物の快適さに加え生産者寝具素材が悪臭ガスの生産の結果として得られる肥料と寝具、栄養成分や病原体の存在をはじめとして、施設の環境にどのような影響を与えるか疑問を呈した。
アンモニアにだけほとんど着目して、家畜の住宅で使用されている別の寝具材料から生じる空気の質を測定するほとんどの研究を します。前の空気の質の評価のほとんどにファームのデータ コレクションがあります治療あたり 1 つまたは 2 つの実験装置を分析して一度に2,3,4,5。実験単位数制限する必要があります、複数回繰り返される気象条件、年齢、動物の生産の段階など追加の変数を追加、別の成長の季節で生産おそらく寝具材料.
商業牛を使用、利用しようと混合物最初牛肉深層層状モノラル斜面設備、研究者から結果知られている実験室スケール モデルはない空気品質と肥料と寝具の栄養組成に影響を与える要因を検討し、深層層状システム6,7,8。静的フラックス室は、18 ヶ月の期間6でモノラル斜面深部層状牛設備の表面に NH3濃度の測定に使用されました。2 つの納屋のそれぞれで 2 つのペンを測定しました。みじん切りのトウモロコシの茎最寄りの寝具素材が小麦のわらおよびダイズの茎もこのプロジェクトの短い期間中に寝具の使用されました。寝具の使用動物動物あたり 3.22 6.13 m2からであった日とペンの密度あたり 1.95 3.37 kg からであった。その後の研究では、納屋7、および粒子状物質濃度の納屋8外からアンモニアと硫化水素の排出量を測定しました。これらの研究は、2 〜 4 納屋場所を使用して 2 年間で実施されました。ファームのデータ収集の課題研究は、システム制御の欠乏であります。生産牛の食事療法を変更、ペンペンから動物を移動、寝具材料を使用して、さまざまなソースから、きれいし、生産、労働力として再ベッド ペンができますが、多くの変数をこのように交します。ファームの研究は、旅費や実験的治療 (寝具の材料) などの大量にも含まれます。このプロジェクトの目的は、空気質と牛深層層状モノラル斜面施設で栄養管理に影響を与える要因を検討し使用できる実験室スケール モデルを開発することでした。

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

lab-scale model to evaluate odor and gas concentrations emitted by deep bedded pack manure

空気の質や牛モノ斜面設備で使用される深い層状パックの栄養成分を研究する実験室規模の模擬層状パック モデルを開発しました。このプロトコルは、多くの異なる寝具材料、環境変数 (温度、湿度) との可能性を評価するために使用されています商業深い層状モノラル斜面施設空気緩和治療を改善できます。モデルは動的であり、簡単に層状のパックから多くの化学および物理的な測定を収集するために研究者をことができます。6 ~ 7 週間にわたって収集された毎週の測定値では、層状のパックが成熟するにつれて時間をかけて大気測定の変化を見るのに十分な時間をことができます。シミュレートされた層状パックから収集されたデータは濃度の範囲内で以前商業深い層状モノラル斜面施設測定します。過去の研究は、8-10 実験単位の治療が十分にシミュレートされた層状パック間の統計的な差異を検出することを実証しています。層状のパックは、尿、糞便、寝具を追加する週層状パックあたり労働 10 分未満を必要とする、維持すること容易。ガスのサンプリング システムを使用してサンプル コレクションには、収集される測定によって、層状のパックあたり 20-30 分が必要です。ラボ スケール層状パックは、研究者は研究や商業施設のコントロールが困難または不可能にある温度、湿度、寝具ソースなど制御変数を使用します。シミュレートされる「実世界」の条件のない完璧なシミュレーション層状中パックは使用して層状パック間での治療の違いを調べる研究者のための良いモデルとして機能します。いくつかの実験室規模の研究は、研究や商業規模の設備でそれらをしようとする前に可能な治療を排除するために実施できます。

日には、7 つの研究を研究されている公開9,は、10,の11,12,13,14,の15の変更この手順を使用して、調整は、モデルを改善し、特定の実験の目的を反映しました。この手順は、臭気ガスの生産と改正?...

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Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケール モデル層状パック肥料

ガス、臭気、およびラボ スケール層状肥料パックは、深層層状肥料パックを使用して商業牛施設における空気質を改善する方法を研究するために培養液の組成を測定するためのプロトコルが開発しました。

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

lab-scale-model-to-evaluate-odor-gas-concentrations-emitted-deep

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Environment

6.3K ビュー.  USDA ARS U.S. Meat Animal Research Center. ガス、臭気、およびラボ スケール層状肥料パックは、深層層状肥料パックを使用して商業牛施設における空気質を改善する方法を研究するために培養液の組成を測定するためのプロトコルが開発しました。

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Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock

Intensive livestock production systems are particularly vulnerable to natural or intentional (bioterrorist) infectious disease outbreaks. Large numbers of animals housed within a confined area enables rapid dissemination of most infectious agents throughout a herd. Rapid containment is key to controlling any infectious disease outbreak, thus depopulation is often undertaken to prevent spread of a pathogen to the larger livestock population. In that circumstance, a large number of livestock carcasses and contaminated manure are generated that require rapid disposal.
Composting lends itself as a rapid-response disposal method for infected carcasses as well as manure and soil that may harbor infectious agents. We designed a bio-contained mortality composting procedure and tested its efficacy for bovine tissue degradation and microbial deactivation. We used materials available on-farm or purchasable from local farm supply stores in order that the system can be implemented at the site of a disease outbreak. In this study, temperatures exceeded 55&deg;C for more than one month and infectious agents implanted in beef cattle carcasses and manure were inactivated within 14 days of composting. After 147 days, carcasses were almost completely degraded. The few long bones remaining were further degraded with an additional composting cycle in open windrows and the final mature compost was suitable for land application. 
Duplicate compost structures (final dimensions 25 m x 5 m x 2.4 m; L x W x H) were constructed using barley straw bales and lined with heavy black silage plastic sheeting. Each was loaded with loose straw, carcasses and manure totaling ~95,000 kg. A 40-cm base layer of loose barley straw was placed in each bunker, onto which were placed 16 feedlot cattle mortalities (average weight 343 kg) aligned transversely at a spacing of approximately 0.5 m. For passive aeration, lengths of flexible, perforated plastic drainage tubing (15 cm diameter) were placed between adjacent carcasses, extending vertically along both inside walls, and with the ends passed though the plastic to the exterior. The carcasses were overlaid with moist aerated feedlot manure (~1.6 m deep) to the top of the bunker. Plastic was folded over the top and sealed with tape to establish a containment barrier and eight aeration vents (50 x 50 x 15 cm) were placed on the top of each structure to promote passive aeration. After 147 days, losses of volume and mass of composted materials averaged 39.8% and 23.7%, respectively, in each structure.

Using readily available materials, this biocontained composting system enables effective on-site disposal of large animal carcasses arising in the event of infectious disease outbreak. This procedure kills most infectious agents in carcasses and contaminated manure. Once infectious agent is confirmed non-viable, mature compost can be spread as fertilizer.

家畜の感染症アウトブレイクの制御のためのBiocontained枝肉コンポスト

Intensive livestock production systems are particularly vulnerable to natural or intentional (bioterrorist) infectious disease outbreaks. Large numbers of ...

免疫・感染学

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during storage. These processes are the major sources of greenhouse gas (GHG) emissions from animal production systems. Techniques for measuring enteric CH4 vary from direct measurements (respiration chambers, which are highly accurate, but with limited applicability) to various indirect methods (sniffers, laser technology, which are practical, but with variable accuracy). The sulfur hexafluoride (SF6)&#160;tracer gas method is commonly used to measure enteric CH4 production by animal scientists and more recently, application of an Automated Head-Chamber System (AHCS) (GreenFeed, C-Lock, Inc., Rapid City, SD), which is the focus of this experiment, has been growing. AHCS is an automated system to monitor CH4 and carbon dioxide (CO2) mass fluxes from the breath of ruminant animals. In a typical AHCS operation, small quantities of baiting feed are dispensed to individual animals to lure them to AHCS multiple times daily. As the animal visits AHCS, a fan system pulls air past the animal&#8217;s muzzle into an intake manifold, and through an air collection pipe where continuous airflow rates are measured. A sub-sample of air is pumped out of the pipe into non-dispersive infra-red sensors for continuous measurement of CH4 and CO2 concentrations. Field comparisons of AHCS to respiration chambers or SF6 have demonstrated that AHCS produces repeatable and accurate CH4 emission results, provided that animal visits to AHCS are sufficient so emission estimates are representative of the diurnal rhythm of rumen gas production. Here, we demonstrate the use of AHCS to measure CO2 and CH4 fluxes from dairy cows given a control diet or a diet supplemented with technical-grade cashew nut shell liquid.

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

Accuracy and precision of the techniques used to measure methane emissions from ruminant animals are critically important for the success of greenhouse gas mitigation efforts. This manuscript describes the principles and operation of an automated system to monitor methane and carbon dioxide mass fluxes from the breath of ruminant animals.

腸内のメタンと反芻動物からの二酸化炭素排出量を監視するために、自動システム（GreenFeed）の使用

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

環境学

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate the environment. This radiocarbon signal &#8212; or rather the absence of signal &#8212; is evenly distributed throughout a contaminant source pool (unlike an added tracer) and is not impacted by biological, chemical or physical processes (e.g., the 14C radioactive decay rate is immutable). If the fossil-derived contaminant is fully degraded to CO2, a harmless end-product, that CO2 will contain no radiocarbon. CO2 derived from natural organic matter (NOM) degradation will reflect the NOM radiocarbon content (usually &#60;30,000 years old). Given a known radiocarbon content for NOM (a site background), a two end-member mixing model can be used to determine the CO2 derived from a fossil source in a given soil gas or groundwater sample. Coupling the percent CO2 derived from the contaminant with the CO2 respiration rate provides an estimate for the total amount of contaminant degraded per unit time. Finally, determining a zone of influence (ZOI) representing the volume from which site CO2 is collected allows determining the contaminant degradation per unit time and volume. Along with estimates for total contaminant mass, this can ultimately be used to calculate time-to-remediate or otherwise used by site managers for decision-making.

Measuring Carbon-based Contaminant Mineralization Using Combined CO2 Flux and Radiocarbon Analyses

A protocol is described wherein CO2 mineralized from organic contaminant (derived from petroleum feedstocks) biodegradation is trapped, quantified, and analyzed for 14C content. A model is developed to determine CO2 capture zone's spatial extent. Spatial and temporal measurements allow integrating contaminant mineralization rates for predicting remediation extent and time.

複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します<sub&gt; 2</sub&gt;フラックスと放射性炭素分析

A method is described which uses the absence of radiocarbon in industrial chemicals and fuels made from petroleum feedstocks which frequently contaminate ...

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% fine dust formation within the EU15. But NH3 emissions also mean a considerable loss of nutrients. Many studies on NH3 emission from organic and mineral fertilizer application have been performed in recent decades. Nevertheless, research related to NH3 emissions after application fertilizers is still limited in particular with respect to relationships to emissions, fertilizer type, site conditions and crop growth. Due to the variable response of crops to treatments, effects can only be validated in experimental designs including field replication for statistical testing. The dominating ammonia loss methods yielding quantitative emissions require large field areas, expensive equipment or current supply, which restricts their application in replicated field trials. This protocol describes a new methodology for the measurement of NH3 emissions on many plots linking a simple semi-quantitative measuring method used in all plots, with a quantitative method by simultaneous measurements using both methods on selected plots. As a semi-quantitative measurement method passive samplers are used. The second method is a dynamic chamber method (Dynamic Tube Method) to obtain a transfer quotient, which converts the semi-quantitative losses of the passive sampler to quantitative losses (kg nitrogen ha-1). The principle underlying this approach is that passive samplers placed in a homogeneous experimental field have the same NH3 absorption behavior under identical environmental conditions. Therefore, a transfer co-efficient obtained from single passive samplers can be used to scale the values of all passive samplers used in the same field trial. The method proved valid under a wide range of experimental conditions and is recommended to be used under conditions with bare soil or small canopies (&#60;0.3 m). Results obtained from experiments with taller plants should be treated more carefully.

Calibrated Passive Sampling - Multi-plot Field Measurements of NH3 Emissions with a Combination of Dynamic Tube Method and Passive Samplers

Ammonia emissions are a major threat to the environment by eutrophication, soil acidification and fine particle formation and stem mainly from agricultural sources. This method allows ammonia loss measurements in replicated field trials enabling statistical analysis of emissions and of relationships between crop development and emissions.

キャリブレーションされたパッシブサンプリング - NHのマルチプロット場計測<sub&gt; 3</sub&gt;ダイナミックチューブ法の組み合わせによる排出量およびパッシブサンプラー

Agricultural ammonia (NH3) emissions (90% of total EU emissions) are responsible for about 45% airborne eutrophication, 31% soil acidification and 12% ...

Assessment of Methane and Nitrous Oxide Fluxes from Paddy Field by Means of Static Closed Chambers Maintaining Plants Within Headspace

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based on the diffusion theory. A known volume of air overlaying a defined soil area is enclosed within a parallelepiped cover (named &#34;chamber&#34;), for a defined period of time. During this enclosure period, gases (methane (CH4) and nitrous oxide (N2O)) move from soil pore air near their microbial source (i.e., methanogens, nitrifiers, denitrifiers) to the chamber headspace, following a natural concentration gradient. Fluxes are then estimated from chamber headspace concentration variations sampled at regular intervals throughout the enclosure and then analyzed with gas chromatography. Among the techniques available for GHG measurement, the static closed chamber method is suitable for plot experiments, as it does not require large homogenously treated soil areas. Furthermore, it is manageable with limited resources and can identify relationships among ecosystem properties, processes, and fluxes, especially when combined with GHG driving force measurements. Nevertheless, with respect to the micrometeorological method, it causes a minimal but still unavoidable soil disturbance, and allows a minor temporal resolution. Several phases are key to the method implementation: i) chamber design and deployment, ii) sample handling and analyses, and iii) flux estimation. Technique implementation success in paddy fields demands adjustments for field flooding during much of the cropping cycle, and for rice plant maintenance within the chamber headspace during measurements. Therefore, the additional elements to be considered with respect to the usual application of non-flooded agricultural soils consist of devices for: i) avoiding any unintended water disturbance that could overestimate fluxes, and ii) including rice plants within the chamber headspace to fully consider gases emitted through aerenchyma transportation.

The overall goal of this protocol is to measure greenhouse gas emissions from paddy fields using the static closed chamber technique. The measurement system needs specific adjustments due to the presence of both a permanent water layer in the field and of the plants within the chamber headspace.

メタンおよび亜酸化窒素フラックス静電気による水田からの評価閉鎖チャンバー ヘッド スペース内の植物を維持します。

This protocol describes the measurement of greenhouse gas (GHG) emissions from paddy soils using the static closed chamber technique. This method is based ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

工学

Medium Preparation for the Cultivation of Microorganisms under Strictly Anaerobic/Anoxic Conditions

In contrast to aerobic organisms, strictly anaerobic microorganisms require the absence of oxygen and usually a low redox potential to initiate growth. As oxygen is ubiquitous in air, retaining O2-free conditions during all steps of cultivation is challenging but a prerequisite for anaerobic culturing. The protocol presented here demonstrates the successful cultivation of an anaerobic mixed culture derived from a biogas plant using a simple and inexpensive method. A precise description of the entire anoxic culturing process is given including media preparation, filling of cultivation flasks, supplementation with redox indicator and reducing agents to provide low redox potentials as well as exchanging the headspace to keep media free from oxygen. Furthermore, a detailed overview of aseptically inoculating gas tight serum flasks (by using sterile syringes and needles) and suitable incubation conditions is provided. The present protocol further deals with gas and liquid sampling for subsequent analyses regarding gas composition and volatile fatty acid concentrations using gas chromatography (GC) and high performance liquid chromatography (HPLC), respectively, and the calculation of biogas and methane yield considering the ideal gas law.

As obligate anaerobic organisms are unable to grow upon oxygen exposure, the use of anaerobic culturing techniques is indispensable. Here, we demonstrate a simple and effective method to cultivate a mixed culture derived from a biogas plant from media preparation to gas and volatile fatty acid quantification.

厳密嫌気性/無酸素条件下での微生物の培養のための培地製剤

In contrast to aerobic organisms, strictly anaerobic microorganisms require the absence of oxygen and usually a low redox potential to initiate growth. As ...

生化学

食品廃棄物とスラッジの嫌気性消化のための呼吸測定プロトコル

Measuring Biomethane Potential of Food Scrap Waste Anaerobically Co&#45;Digested with Waste&#45;Activated Sludge Using Respirometry

The use of respirometry to study the biokinetics of microbiota treating wastewater or digesting wastewater sludges has become more prevalent over the last few decades. The use of respirometry to examine the biokinetics of anaerobic microbiota co-digesting organic waste streams such as wastewater sludge and food scrap is an area of active research. To date, no visualized protocol has been published on the topic. Accordingly, in this protocol, we configured a respirometer to measure methane production and flow rate over time using three different food-to-microorganism (F:M) ratios and food scrap waste and waste-activated sludge as substrates. The resulting data, coupled with substrate utilization measurements, provides the basis for understanding how different substrate concentrations influence the rate at which anaerobic microbiota produce methane. Additionally, this protocol presents a method to develop biokinetic parameters (e.g., methane production rate constant and yield). Others can use this respirometry protocol to examine organic degradation under anaerobic conditions and develop microbial parameters.

著者スポットライト:新しい呼吸測定プロトコルを使用した嫌気性微生物叢研究の進歩

This protocol describes a best practice for determining methane production and microbial kinetic parameters using respirometry for anaerobic microbiota co-digesting food scrap waste and waste-activated sludge.

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

The use of respirometry to study the biokinetics of microbiota treating wastewater or digesting wastewater sludges has become more prevalent over the last ...

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケールモデル層状パック肥料

要約

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家畜の感染症アウトブレイクの制御のためのBiocontained枝肉コンポスト

腸内のメタンと反芻動物からの二酸化炭素排出量を監視するために、自動システム（GreenFeed）の使用

複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します

キャリブレーションされたパッシブサンプリング - NHのマルチプロット場計測

メタンおよび亜酸化窒素フラックス静電気による水田からの評価閉鎖チャンバーヘッドスペース内の植物を維持します。

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

厳密嫌気性/無酸素条件下での微生物の培養のための培地製剤

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケール モデル層状パック肥料

要約

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家畜の感染症アウトブレイクの制御のためのBiocontained枝肉コンポスト

腸内のメタンと反芻動物からの二酸化炭素排出量を監視するために、自動システム（GreenFeed）の使用

複合COを用いたカーボンベースの汚染鉱化作用を測定します

キャリブレーションされたパッシブサンプリング - NHのマルチプロット場計測

メタンおよび亜酸化窒素フラックス静電気による水田からの評価閉鎖チャンバー ヘッド スペース内の植物を維持します。

メタン排出量の定量化のための設計とフルフローサンプリングシステムの利用（FFS）

厳密嫌気性/無酸素条件下での微生物の培養のための培地製剤

呼吸測定法を用いた廃棄物活性汚泥と嫌気性共消化された生ごみ廃棄物のバイオメタン電位測定

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臭気と深いから放出されるガスの濃度を評価する実験室スケールモデル層状パック肥料

メタンおよび亜酸化窒素フラックス静電気による水田からの評価閉鎖チャンバーヘッドスペース内の植物を維持します。