翻譯有機肥料4828巴西2011

1、有機肥料翻譯2013-01-11-09:37Acta Veterinaria Brasilica, v.5, n.2, p.184-191, 2011COMPOSTING AS ALTERNATIVE TREATMENT OF SOLID WASTES FROM LABORATORY ANIMAL CARE FACILITIES Eliane Macedo Sobrinho1, Anna Christina de Almeida3, Fernando Colen3, Rogério Marcos de Souza3, Isabela Rocha Menezes2, Vanessa A

2、maro Vieira2, Lincoln Nunes Oliveira2, Marcelina Pereira da Fonseca2, Hércules Otacílio Santos4, Igor Viana Brandi5, Alex Sander Rodrigues Cangussu5, Roger Shoji Sari5 1- Postgraduate (MSc) Student in Agricultural Sciences - Instituto de Ciências Agrárias, UFMG and teacher in the

3、 Instituto Federal do Norte de Minas Gerais, IFNMG, Araçaí, MG, Brazil 2- Undergraduate Animal Husbandry Student, Instituto de Ciências Agrárias, UFMG, Montes Claros, MG, Brazil 3- Teacher in the Agricultural Science Postgraduate (MSc) Program, Instituto de Ciências Agrá

4、;rias, UFMG, Montes Claros, MG. 4-Supervisor of Virus Vaccine Production, Instituto Butantan, Sã Paulo, SP Brazil 5- Vaccine Technology Laboratory, Vallée S. A., Montes Claros, MG, Brazil ABSTRACT - This study evaluated composting as a means of treating wastes from rabbits, guinea pigs, mi

5、ce and hamsters from animal care facilities and its subsequent use for agricultural purposes. We built six compost windrows with 500kg solid wastes mixed with 221.65kg of cotton waste each, which gave a C:N ratio of nearly 30:1. Chemical, microbiological and parasitological analyses of the wastes an

6、d the composts were performed before and after treatment. Temperature and pH were measured inside the windrows throughout the experiment. The initial temperature of 28°C increased to a peak of 60°C and decreased to stabilization within approximately 100 days. The pH values oscillated betwe

7、en 6.5 and 8.0, the range indicated to assure pathogen removal and compost quality. At the end of the experiment, over 90% of Escherichia coli, Salmonella sp, protozoan oocysts and helminth eggs were efficiently eliminated in most of the composts. Chemical analyses detected suitable contents of macr

8、o and micronutrients and acceptable levels of heavy metals in the composts. We conclude that composting is an efficient method to treat the solid wastes produced by the studied species held in animal care facilities. It eliminates or reduces microorganism content, producing class B biosolids that ca

9、n be used with restriction in agricultural practices. Keywords: Environmental pollution, waste treatment, laboratory animals. 2013-01-11-09:41 題目腐熟堆肥給實驗動物飼養(yǎng)設(shè)施物的固體廢棄物處理另辟蹊徑Eliane Macedo Sobrinho農(nóng)業(yè)科學研究生院 巴西 2011摘要：本項研究中，我們評估了利用腐熟堆肥技術(shù)作為實驗動物設(shè)施產(chǎn)生的兔、豚鼠、小鼠和金黃地鼠的糞便的處理方案及其后續(xù)農(nóng)業(yè)目的的使用效果。我們建立6個堆肥試驗，每個采用500 kg固體廢

10、棄物并預(yù)混有221.65kg的廢棉，該混合物的碳氮比接近30:1。對于固體廢棄物及其所有堆肥原料的樣本在腐熟堆肥過程之前、之后，分別進行化學成分、微生物、寄生蟲等涵蓋多項指標的檢測。我們對于整個堆肥過程中肥堆內(nèi)部的溫度和pH進行測量。發(fā)現(xiàn)在大約100天內(nèi)，肥堆的起始溫度由28度持續(xù)增加到峰值60，然后下降至穩(wěn)定值。pH值介于6.5-8.0之間振蕩，這一變化范圍暗示了病原菌的去除和腐熟質(zhì)量。在實驗?zāi)┢?，絕大多數(shù)的肥堆中，90%的Escherichia coli (埃希氏菌)，Salmonella sp（沙門氏菌屬），Protozoan oocysts （原生動物蟲卵），helminth egg（

11、蠕蟲）高效地消除了?；瘜W檢手段檢測結(jié)果顯示，堆肥產(chǎn)物中常規(guī)營養(yǎng)和微量營養(yǎng)成分中的重金屬含量都處于正常的范圍之內(nèi)。我們總結(jié)認為，堆肥腐熟是一種非常有效的處理動物飼養(yǎng)設(shè)施生物固體廢棄物的方法。該方法能夠消除內(nèi)容物中包含的微生物、生產(chǎn)能夠部分用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的B級生物顆粒。關(guān)鍵詞：環(huán)境污染，水處理，實驗動物。 介紹 在巴西，在農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域使用實驗動物設(shè)施產(chǎn)生的固體廢棄無作肥料還不常見，盡管這一做法無論從經(jīng)濟的角度還是從環(huán)境保護的角度看來都是非?？尚械囊粋€選項。為了取得可以應(yīng)用于農(nóng)作物的肥料品質(zhì)，生物固體廢棄物必須經(jīng)歷腐熟處理過程變成生物顆粒。為了具備應(yīng)用于農(nóng)作物所要求的肥料質(zhì)量，這些生物固體廢棄物必須經(jīng)

12、過腐熟過程和后續(xù)處理轉(zhuǎn)變成的生物性固體（David，2002）。生物性固體是專有術(shù)語，特指能以一種有利、環(huán)境友好的方式應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的固體廢棄物（WEF，1996年）。2013-01-21-08:20 根據(jù)病原體衰減的情況不同，我們將生物性固體分為兩類：“A級”生物固體廢物，在其加工處理過程采取了額外的病原體去除程序，它可以應(yīng)用到農(nóng)作物生產(chǎn)，沒有任何限制。 “B類”生物固體對病原體去除稍弱，具仍有少許病原體，使用時需要有所限制，比如：大型農(nóng)作物、人工造林等一些污染風險能夠控制的領(lǐng)域（David，2002；Fernandes，2000）。帶有病原體污染通常的暗示是由特定微生物的出現(xiàn)來表征的，比如

13、：大腸桿菌群。之所以大腸菌群被是用來顯示和評估污染程度，是因為它們通常棲息在哺乳動物的腸道內(nèi)，并且非常容易被識別，一般在人類糞便中檢出的數(shù)值范圍介于1000億4000億單位/人天（Silva等，2005）微生物的量化使用最可能數(shù)法，該方法估計的單位重量的樣本中細菌的數(shù)量（MPN/g）。 “A級”生物性固體中糞大腸菌群含量均值必須小于1000 MNP /g，沙門氏菌屬整個樣本中采集到的共計10 g樣品中不得檢出，腸道病毒小于1個噬菌斑（PFU）/ 4 g干物質(zhì)并全部固體中有活力的寄生蟲卵小于1個/4 g。B級生物性固體包含的大腸桿菌小于2×106 MPN/g，并且有活力的寄生蟲卵小于1

14、0個/4 g(Brasil, 2006)。許多研究報告針對微生物的去除作了大量的描述，涉及多種處理方法和應(yīng)用方向?？傮w說來，堆肥腐熟來生產(chǎn)有機肥料存在兩大系統(tǒng)。一個是有氧性堆肥，采用肥堆或者管道；另一個是厭氧性生物消化（Jimenez，Garcia1989年），它具備額外的好處是能夠同時發(fā)電和生產(chǎn)肥料。ORRICO等（2007）的研究表明堆肥能夠使病原體減少（99.99），非常重要、高效。他們發(fā)現(xiàn)，總的和糞大腸菌群數(shù)量，在肥堆建立初期的含量（MPN）與腐熟末期存在顯著不同。與植物廢棄物相比，動物廢棄物的自身特點更適合堆肥腐熟。實驗兔的廢棄物富含氮，磷，鉀。其中還含有鈣，鈉，鎂，硫等常規(guī)營養(yǎng)素和

15、其他微量元素。每年平均糞便排泄水平約為80100千克/只，是建議施用于萵苣類作物的幾種有機肥料組分之一。然而，它含有高水平的病原體，其中包括人畜共患病病原體（Andrade，1996年）。慮及直接應(yīng)用動物性廢棄物到土壤中所造成的環(huán)境影響，這種材料必須準備適當?shù)奶幚硪宰畲笙薅鹊販p少對環(huán)境的負面影響。動物尸體和糞便殘余物中的確攜帶有數(shù)量相當大的微生物和寄生蟲，尤其是一些非常常見的、對人類和其他動物的致病性病原體。因此，動物繁育設(shè)施的廢棄物必須經(jīng)過適當?shù)奶幚硪韵洳涣继匦裕貏e是當其被集成于既有灌溉系統(tǒng)后如何發(fā)掘自身潛力，保證其衛(wèi)生質(zhì)量是安全的。因此，本研究評估了堆肥手段用于處理動物性廢棄物的效果

16、、腐熟肥料后續(xù)的農(nóng)業(yè)用途以及合理優(yōu)化條件下這些材料的使用方法。 材料與方法這項研究得到UFMG動物研究倫理委員會的批準許可，協(xié)議號：183/ 07。收集來自實驗兔、豚鼠、小鼠和大鼠的固體廢棄物。在對動物的活體種群規(guī)模進行調(diào)查后，做出后續(xù)的分析計劃。我們連續(xù)收集和稱重3周內(nèi)的動物性廢棄物，包括分泌物、墊料。收集物按照動物品種歸類并且統(tǒng)計群體中的每只動物的個體廢棄物單周排泄量（kg/W）。按照每個動物品種隨機選擇飼養(yǎng)籠盒4個、每籠含有動物4只的方法來收集所產(chǎn)生的固體廢棄物，并且稱重、量化。采集到的樣本先稱重，然后絕對干燥(105×24h)后再次稱重?？偟墓腆w比重按照如下公式計算：總固體重

17、（%）=（恒重或最終重量/初始重量）×100%每種動物抽樣一個廢棄物樣品在標準條件下，用0.01 mol/L的氯化鈣溶液滴定pH值、相對濕度65度，總的有機碳含量、總氮（N）、總磷（P2O5）、總鉀（K2O）、鈣（CaO）、鎂（MgO）、硫（S）和等效碳酸鈣（CaCO2）(Tedesco et al., 1985)。我們設(shè)立6個肥堆進行有氧腐熟堆肥的過程。每個料堆包含由500公斤的動物固體廢物和221.65 kg棉花廢棄物組成的固體混合物，以確保碳氮比（C:N)比接近30:1。我們用濕的麻袋保護料堆的頂部和四周，以防止日光曝曬造成的局部干燥。我們每天監(jiān)測pH值和溫度的變化。我們每天用

18、自來水澆灌料堆直到肥堆完全濕透。在為期100天的實驗腐熟周期內(nèi)，我們每15天徹底翻動肥堆一次。檢測時，我們按照每個組分采樣500 g，對于微生物和寄生蟲等病原體我們在料堆建立之初和腐熟結(jié)束之后分別采樣一次。實驗中采用滅菌措施，防止不同料堆之間發(fā)生交叉污染。寄生蟲學分析檢測和大腸桿菌、沙門菌檢測標準均按照世界衛(wèi)生組織（WHO-1996）所描述的程序。在對來自每個個體的樣本進行均質(zhì)化處理后，取10 g樣品放入一個含有10甲醛溶液30 mL的塑料瓶中，以保存其中的蟲卵、囊尾幼、卵囊。為了識別這些碎片，樣品加水至1 L，然后沉淀處理12 h。接下來，我們采用Bailenger法，該方法于1996年由A

19、yres和Mara修改、由WHO（1989）所推薦。蟲卵、囊尾幼、卵囊的統(tǒng)計使用光學顯微鏡（10倍和40倍）和蟲卵計數(shù)板（McMaster chamber）。兩個計數(shù)板中統(tǒng)計到的蟲卵、囊尾幼、卵囊的平均數(shù)值乘以沉淀的體積數(shù)（mL）。計算在兩個腔室中的元素的平均數(shù)量乘以最后的沉淀物的體積（mL）然后除以0.30（兩個計數(shù)區(qū)域體積之和，0.15 mL/個），然后再乘以1000，最終得到每千克肥堆中的蟲卵數(shù)目（Ayres、Mara，1996）。評價堆肥效率，我們使用通常用于評估的去除效率的公式： EF = 100（Co - Ce）/CO，此處Co是料堆建立之初樣本中糞大腸桿菌、寄生蟲卵的原始數(shù)量，C

20、e是堆肥腐熟之后樣本中糞大腸桿菌、寄生蟲卵的原始數(shù)量。 結(jié)果和討論動物飼育設(shè)施中的固體廢物的每周產(chǎn)量見表-1。表-1統(tǒng)計結(jié)果中，實驗兔所產(chǎn)生的周廢物重量與先前的報道一致，如表-1所示，每只兔年糞便產(chǎn)量86.4 kg，這印證了Parodi的結(jié)論（Parodi, 2007）。本研究中涉及的其它動物的糞便年產(chǎn)量，在之前的文獻中沒有表述。化學檢驗，微生物和寄生蟲學檢驗分析顯示了采用的組分的特點。每種動物的廢棄物在堆肥腐熟前后的化學特性，見表-2。 表-2實驗兔的廢物呈現(xiàn)出具有最低的總固體含量的特點。之所以發(fā)生這種情況，是因為這些固體廢棄物是由糞便和尿液組成的，而其它動物的廢棄物中還包含了墊料等。腐熟產(chǎn)

21、物中揮發(fā)性固體相比料堆建立時減少了，這極有可能是因為有機質(zhì)在經(jīng)歷了腐熟過程后逐漸礦化所致。Kiehl（1985）認為，初始碳氮比（C:N)介于20:1到50:1之間會導致堆肥腐熟過程中的干物質(zhì)減少達50。然而，這也和堆肥中所使用的材料的性質(zhì)直接相關(guān)，并且一些容易降解、纖維含量低的材料呈現(xiàn)減重更多的趨勢。根據(jù)早期的研究，我們選用棉廢料使得混合物的總體碳氮比（C: N)比接近30:1。當混合物的植物性材料和和動物性廢棄物達到此比例，料堆更適合于進快速降解過程（Costa,1985）。據(jù)Matos（1998）的報道，碳氮比達到12意味著堆肥熟化。在我們的研究中，在整個堆肥腐熟過程結(jié)束后仍然存在高碳氮

22、比，其中的原因可能是我們的材料中含有墊料較多。然而，沒有研究顯示它阻礙了堆肥熟化。在巴西，生產(chǎn)的穩(wěn)定化的腐熟有機肥料，如厭氧生物消化和堆肥腐熟有機必須滿足農(nóng)業(yè)及供應(yīng)部（MAPA，巴西）于1983年訂立的要求中的參考指標，才能夠商業(yè)化。本研究中堆肥腐熟后的多項指標在數(shù)值上非常接近這些參考指標。堆肥腐熟研究中采用的棉花廢棄物由Santanense紡織工廠（位于Montes Claros）提供，用于堆肥的棉花材料含有52.20的碳和2.54的氮，代表碳氮比比為20.55。糞便大腸菌群數(shù)和沙門氏菌有等相關(guān)微生物學指標的檢測結(jié)果，見表-3所示。結(jié)果顯示，最高的糞大腸菌群污染水平的數(shù)據(jù)來自實驗兔的固體廢棄

23、物，高達1100 MPN/g，地鼠和小鼠為210 MPN/g。動物糞便中大腸菌菌群水平較高所造料堆建立之初大腸桿菌水平居高不下。這再次強化一個事實就是來自動物飼育設(shè)施的固體廢棄物需要經(jīng)過處理以降低其微生物載量。另外，見于有報道（WHO，1989）稱在動物飼育設(shè)施產(chǎn)生的固體廢棄物的樣本呈沙門氏菌檢測陽性，使得我們認為在直接施用新鮮分飛到土壤中進行堆肥腐熟是不適當?shù)?。?3通過比較堆肥腐熟前后樣本中微生物的含量，我們計算得出微生物去除效率（EF），見表-4。結(jié)果表明，沙門菌屬和大腸桿菌的載量顯著降低，兩者的去除率在所有肥堆中接近100。這些結(jié)果與Rocha(2003)的報道存在出入。然而，Pego

24、rini（2003），Almeida（2005年）和Silva（2005）用和我們本次實驗類似的方法，得到很高的微生物去除率。ORRICO（2007）的研究結(jié)果顯示了堆肥腐熟對于減少羊糞中總體大腸桿菌、糞大腸桿菌、沙門氏菌屬的重要作用和高效性。從料堆建立之初到堆肥腐熟的這一過程，這些值至少相差99.99。去除或減少沙門氏菌屬和大腸桿菌的含量非常重要，因為它間接代表著測試材料的衛(wèi)生質(zhì)量。這些細菌包括了絕大多數(shù)的病原體，其計數(shù)水平升高意味著不健康。表-4最終，堆肥腐熟過程所形成的有機肥料在被施到土壤中之前，必須具備極低的病原體載量。這一點特別重要的，因為一旦土壤中這些細菌病原體污染到飲用水，家畜家

25、禽將更容易生病，從而間接降低勞動生產(chǎn)率并可能導致大面積的動物死亡。堆肥后，污染水平低于1000 MPN/g?；藰藴?，我們生產(chǎn)的堆肥可以被歸類為“A級”生物固體，根據(jù)巴西有機肥料管理法規(guī)（2006），可不加限制的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。 表-5和表-6示出在堆肥腐熟前后的寄生蟲進行測試結(jié)果。如表-5中所示，除倉鼠以外的其它動物糞便均感染有艾美耳球蟲屬/？。并且，所有的料堆都存在較高的寄生蟲和原蟲載量。結(jié)果，所有的抽檢結(jié)果受到料堆中高水平的蟲卵和囊幼而推高。實驗動物檢測艾美耳球蟲屬這一指標至關(guān)重要，因為它既能寄生于家畜家禽也能寄生于野生動物，并且持續(xù)搗亂。我們的研究結(jié)果表明，對動物飼育設(shè)施排出的這些固體

26、廢棄物進行后續(xù)處理是非常必要的，因為其中檢測出的病原體包含了人畜共患病病原體，有可能相互傳遞進而傳播疾病。的動物之間，并可以被發(fā)送，從而傳播疾病。這些情況在多個文獻中有過描述，蟲卵和原蟲（Long1984、Joyner1984、Silva2006）、寄生蟲卵（Doyle2006,Scaini2003, Anderson2000，Luca1996）。2013-01-24 表-5我們的實驗中得到的結(jié)果與先前的幾篇報道中的數(shù)據(jù)相印證。Correa（2007年）使用的堆肥腐熟原料中每克干物質(zhì)含有寄生蟲卵約4.7個，熟化后蟲卵的去除率約為93%100%。 Fernandes（1997）報道寄生蟲卵堆肥腐

27、熟后相比堆肥前銳減了86的數(shù)量，Soccol（1997年）采用伴有鋸末的原料堆肥腐熟，發(fā)現(xiàn)蟲卵檢出率下降了93%和100%。大多數(shù)的殺菌過程發(fā)生在堆肥的高溫階段，這暗示病原體的消除是借助于高溫因素、人畜病原體和腐生生物間存在的矛盾作用這兩重因素的結(jié)合而得以實現(xiàn)的（Golueke，1975）。Duarte（2008年）評估了家畜家禽糞便、農(nóng)作物秸稈等原料中寄生蟲卵、原蟲的囊尾幼和卵囊情況。他發(fā)現(xiàn)即使是經(jīng)過堆肥腐熟和熱處理之后，仍然能夠檢出蟲卵，這一情況凸顯了造成人與動物被再次污染的風險。正如我們實驗中寄生蟲檢測分析的結(jié)果顯示的那樣，那些來自動物飼養(yǎng)和繁育設(shè)施的固體廢棄物在未經(jīng)堆肥之前禁止被用于農(nóng)

28、業(yè)生產(chǎn)，因為其中存在很高的致病病原體載體，很可能污染動物甚至人類。因此，堆肥腐熟的處理措施是一種可行的和有效的動物廢棄物處理方法，非常有助于環(huán)境保護。然而，也應(yīng)看到在高效的病原體除去率背后，全部樣本的寄生蟲卵計數(shù)仍高于1 egg/4g總固體的這一水平，我們實驗產(chǎn)生的這些有機肥料依然需要謹慎地應(yīng)用與農(nóng)作物的生產(chǎn)中。因此，除5號肥堆外的其它肥堆可被歸類為B類生物性固體顆粒，可用于咖啡作物，植樹造林和纖維作物和油料作物的生產(chǎn)（Brasil，2006年）。需氧和兼性微生物的生長，是堆肥腐熟過程中最為活躍的微生物，2045°C（mesophils）和4565°C（攝氏溫度thermo

29、phils）的溫度范圍高速繁殖。這些放熱型微生物釋放熱能，天然地增加了堆肥溫度（Reis，2004）。這一發(fā)現(xiàn)暗示所有的堆肥腐熟過程都依次經(jīng)歷高溫和中溫兩個階段。我們的研究中，最高溫度出現(xiàn)于堆肥腐熟開始后第20天，接近60。這與先前的文獻報道的結(jié)果類似（Thambirajah1995，Hanajima2001和Georgacakis1996）。表-6每一個微生物種群都是特異性的，快速生長發(fā)生于一個最佳的溫度范圍內(nèi)。高溫階段以有機物發(fā)生快速分解為特征，而中溫階段則表現(xiàn)為有機物的緩慢分解（Igue 1984，Paul Clark 1989，Pereira NetoStentiford 1992）。在記錄的高溫點所對應(yīng)的時間處，肥堆中的微生物含量已經(jīng)顯著下降。微生物的活動自然地升高了肥堆的溫度，在6065之間保持數(shù)天，籍此消除病原體（Hay,1996）。還有一個事實是，在先前的研究中，腐熟溫度均未超過這一范圍，可能存在某種因素制約該過程。肥堆內(nèi)部溫度受到定期翻動需氧微生物的情況影響。根據(jù)Pereira Neto（1996）報道，理想的堆肥溫度是55ºC 左右，這是一個重要的控制溫度，因為超過6