翻译有机肥料4828巴西2011

1、有机肥料翻译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 题目腐熟堆肥给实验动物饲养设施物的固体废弃物处理另辟蹊径Eliane Macedo Sobrinho农业科学研究生院 巴西 2011摘要：本项研究中，我们评估了利用腐熟堆肥技术作为实验动物设施产生的兔、豚鼠、小鼠和金黄地鼠的粪便的处理方案及其后续农业目的的使用效果。我们建立6个堆肥试验，每个采用500 kg固体废

10、弃物并预混有221.65kg的废棉，该混合物的碳氮比接近30:1。对于固体废弃物及其所有堆肥原料的样本在腐熟堆肥过程之前、之后，分别进行化学成分、微生物、寄生虫等涵盖多项指标的检测。我们对于整个堆肥过程中肥堆内部的温度和pH进行测量。发现在大约100天内，肥堆的起始温度由28度持续增加到峰值60，然后下降至稳定值。pH值介于6.5-8.0之间振荡，这一变化范围暗示了病原菌的去除和腐熟质量。在实验末期，绝大多数的肥堆中，90%的Escherichia coli (埃希氏菌)，Salmonella sp（沙门氏菌属），Protozoan oocysts （原生动物虫卵），helminth egg（

11、蠕虫）高效地消除了。化学检手段检测结果显示，堆肥产物中常规营养和微量营养成分中的重金属含量都处于正常的范围之内。我们总结认为，堆肥腐熟是一种非常有效的处理动物饲养设施生物固体废弃物的方法。该方法能够消除内容物中包含的微生物、生产能够部分用于农业生产的B级生物颗粒。关键词：环境污染，水处理，实验动物。 介绍 在巴西，在农业种植领域使用实验动物设施产生的固体废弃无作肥料还不常见，尽管这一做法无论从经济的角度还是从环境保护的角度看来都是非常可行的一个选项。为了取得可以应用于农作物的肥料品质，生物固体废弃物必须经历腐熟处理过程变成生物颗粒。为了具备应用于农作物所要求的肥料质量，这些生物固体废弃物必须经

12、过腐熟过程和后续处理转变成的生物性固体（David，2002）。生物性固体是专有术语，特指能以一种有利、环境友好的方式应用于农业领域的固体废弃物（WEF，1996年）。2013-01-21-08:20 根据病原体衰减的情况不同，我们将生物性固体分为两类：“A级”生物固体废物，在其加工处理过程采取了额外的病原体去除程序，它可以应用到农作物生产，没有任何限制。 “B类”生物固体对病原体去除稍弱，具仍有少许病原体，使用时需要有所限制，比如：大型农作物、人工造林等一些污染风险能够控制的领域（David，2002；Fernandes，2000）。带有病原体污染通常的暗示是由特定微生物的出现来表征的，比如

13、：大肠杆菌群。之所以大肠菌群被是用来显示和评估污染程度，是因为它们通常栖息在哺乳动物的肠道内，并且非常容易被识别，一般在人类粪便中检出的数值范围介于1000亿4000亿单位/人天（Silva等，2005）微生物的量化使用最可能数法，该方法估计的单位重量的样本中细菌的数量（MPN/g）。 “A级”生物性固体中粪大肠菌群含量均值必须小于1000 MNP /g，沙门氏菌属整个样本中采集到的共计10 g样品中不得检出，肠道病毒小于1个噬菌斑（PFU）/ 4 g干物质并全部固体中有活力的寄生虫卵小于1个/4 g。B级生物性固体包含的大肠杆菌小于2×106 MPN/g，并且有活力的寄生虫卵小于1

14、0个/4 g(Brasil, 2006)。许多研究报告针对微生物的去除作了大量的描述，涉及多种处理方法和应用方向。总体说来，堆肥腐熟来生产有机肥料存在两大系统。一个是有氧性堆肥，采用肥堆或者管道；另一个是厌氧性生物消化（Jimenez，Garcia1989年），它具备额外的好处是能够同时发电和生产肥料。ORRICO等（2007）的研究表明堆肥能够使病原体减少（99.99），非常重要、高效。他们发现，总的和粪大肠菌群数量，在肥堆建立初期的含量（MPN）与腐熟末期存在显著不同。与植物废弃物相比，动物废弃物的自身特点更适合堆肥腐熟。实验兔的废弃物富含氮，磷，钾。其中还含有钙，钠，镁，硫等常规营养素和

15、其他微量元素。每年平均粪便排泄水平约为80100千克/只，是建议施用于莴苣类作物的几种有机肥料组分之一。然而，它含有高水平的病原体，其中包括人畜共患病病原体（Andrade，1996年）。虑及直接应用动物性废弃物到土壤中所造成的环境影响，这种材料必须准备适当的处理以最大限度地减少对环境的负面影响。动物尸体和粪便残余物中的确携带有数量相当大的微生物和寄生虫，尤其是一些非常常见的、对人类和其他动物的致病性病原体。因此，动物繁育设施的废弃物必须经过适当的处理以消除其不良特性，特别是当其被集成于既有灌溉系统后如何发掘自身潜力，保证其卫生质量是安全的。因此，本研究评估了堆肥手段用于处理动物性废弃物的效果

16、、腐熟肥料后续的农业用途以及合理优化条件下这些材料的使用方法。 材料与方法这项研究得到UFMG动物研究伦理委员会的批准许可，协议号：183/ 07。收集来自实验兔、豚鼠、小鼠和大鼠的固体废弃物。在对动物的活体种群规模进行调查后，做出后续的分析计划。我们连续收集和称重3周内的动物性废弃物，包括分泌物、垫料。收集物按照动物品种归类并且统计群体中的每只动物的个体废弃物单周排泄量（kg/W）。按照每个动物品种随机选择饲养笼盒4个、每笼含有动物4只的方法来收集所产生的固体废弃物，并且称重、量化。采集到的样本先称重，然后绝对干燥(105×24h)后再次称重。总的固体比重按照如下公式计算：总固体重

17、（%）=（恒重或最终重量/初始重量）×100%每种动物抽样一个废弃物样品在标准条件下，用0.01 mol/L的氯化钙溶液滴定pH值、相对湿度65度，总的有机碳含量、总氮（N）、总磷（P2O5）、总钾（K2O）、钙（CaO）、镁（MgO）、硫（S）和等效碳酸钙（CaCO2）(Tedesco et al., 1985)。我们设立6个肥堆进行有氧腐熟堆肥的过程。每个料堆包含由500公斤的动物固体废物和221.65 kg棉花废弃物组成的固体混合物，以确保碳氮比（C:N)比接近30:1。我们用湿的麻袋保护料堆的顶部和四周，以防止日光曝晒造成的局部干燥。我们每天监测pH值和温度的变化。我们每天用

18、自来水浇灌料堆直到肥堆完全湿透。在为期100天的实验腐熟周期内，我们每15天彻底翻动肥堆一次。检测时，我们按照每个组分采样500 g，对于微生物和寄生虫等病原体我们在料堆建立之初和腐熟结束之后分别采样一次。实验中采用灭菌措施，防止不同料堆之间发生交叉污染。寄生虫学分析检测和大肠杆菌、沙门菌检测标准均按照世界卫生组织（WHO-1996）所描述的程序。在对来自每个个体的样本进行均质化处理后，取10 g样品放入一个含有10甲醛溶液30 mL的塑料瓶中，以保存其中的虫卵、囊尾幼、卵囊。为了识别这些碎片，样品加水至1 L，然后沉淀处理12 h。接下来，我们采用Bailenger法，该方法于1996年由A

19、yres和Mara修改、由WHO（1989）所推荐。虫卵、囊尾幼、卵囊的统计使用光学显微镜（10倍和40倍）和虫卵计数板（McMaster chamber）。两个计数板中统计到的虫卵、囊尾幼、卵囊的平均数值乘以沉淀的体积数（mL）。计算在两个腔室中的元素的平均数量乘以最后的沉淀物的体积（mL）然后除以0.30（两个计数区域体积之和，0.15 mL/个），然后再乘以1000，最终得到每千克肥堆中的虫卵数目（Ayres、Mara，1996）。评价堆肥效率，我们使用通常用于评估的去除效率的公式： EF = 100（Co - Ce）/CO，此处Co是料堆建立之初样本中粪大肠杆菌、寄生虫卵的原始数量，C

20、e是堆肥腐熟之后样本中粪大肠杆菌、寄生虫卵的原始数量。 结果和讨论动物饲育设施中的固体废物的每周产量见表-1。表-1统计结果中，实验兔所产生的周废物重量与先前的报道一致，如表-1所示，每只兔年粪便产量86.4 kg，这印证了Parodi的结论（Parodi, 2007）。本研究中涉及的其它动物的粪便年产量，在之前的文献中没有表述。化学检验，微生物和寄生虫学检验分析显示了采用的组分的特点。每种动物的废弃物在堆肥腐熟前后的化学特性，见表-2。 表-2实验兔的废物呈现出具有最低的总固体含量的特点。之所以发生这种情况，是因为这些固体废弃物是由粪便和尿液组成的，而其它动物的废弃物中还包含了垫料等。腐熟产

21、物中挥发性固体相比料堆建立时减少了，这极有可能是因为有机质在经历了腐熟过程后逐渐矿化所致。Kiehl（1985）认为，初始碳氮比（C:N)介于20:1到50:1之间会导致堆肥腐熟过程中的干物质减少达50。然而，这也和堆肥中所使用的材料的性质直接相关，并且一些容易降解、纤维含量低的材料呈现减重更多的趋势。根据早期的研究，我们选用棉废料使得混合物的总体碳氮比（C: N)比接近30:1。当混合物的植物性材料和和动物性废弃物达到此比例，料堆更适合于进快速降解过程（Costa,1985）。据Matos（1998）的报道，碳氮比达到12意味着堆肥熟化。在我们的研究中，在整个堆肥腐熟过程结束后仍然存在高碳氮

22、比，其中的原因可能是我们的材料中含有垫料较多。然而，没有研究显示它阻碍了堆肥熟化。在巴西，生产的稳定化的腐熟有机肥料，如厌氧生物消化和堆肥腐熟有机必须满足农业及供应部（MAPA，巴西）于1983年订立的要求中的参考指标，才能够商业化。本研究中堆肥腐熟后的多项指标在数值上非常接近这些参考指标。堆肥腐熟研究中采用的棉花废弃物由Santanense纺织工厂（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，代表碳氮比比为20.55。粪便大肠菌群数和沙门氏菌有等相关微生物学指标的检测结果，见表-3所示。结果显示，最高的粪大肠菌群污染水平的数据来自实验兔的固体废弃

23、物，高达1100 MPN/g，地鼠和小鼠为210 MPN/g。动物粪便中大肠菌菌群水平较高所造料堆建立之初大肠杆菌水平居高不下。这再次强化一个事实就是来自动物饲育设施的固体废弃物需要经过处理以降低其微生物载量。另外，见于有报道（WHO，1989）称在动物饲育设施产生的固体废弃物的样本呈沙门氏菌检测阳性，使得我们认为在直接施用新鲜分飞到土壤中进行堆肥腐熟是不适当的。表-3通过比较堆肥腐熟前后样本中微生物的含量，我们计算得出微生物去除效率（EF），见表-4。结果表明，沙门菌属和大肠杆菌的载量显着降低，两者的去除率在所有肥堆中接近100。这些结果与Rocha(2003)的报道存在出入。然而，Pego

24、rini（2003），Almeida（2005年）和Silva（2005）用和我们本次实验类似的方法，得到很高的微生物去除率。ORRICO（2007）的研究结果显示了堆肥腐熟对于减少羊粪中总体大肠杆菌、粪大肠杆菌、沙门氏菌属的重要作用和高效性。从料堆建立之初到堆肥腐熟的这一过程，这些值至少相差99.99。去除或减少沙门氏菌属和大肠杆菌的含量非常重要，因为它间接代表着测试材料的卫生质量。这些细菌包括了绝大多数的病原体，其计数水平升高意味着不健康。表-4最终，堆肥腐熟过程所形成的有机肥料在被施到土壤中之前，必须具备极低的病原体载量。这一点特别重要的，因为一旦土壤中这些细菌病原体污染到饮用水，家畜家

25、禽将更容易生病，从而间接降低劳动生产率并可能导致大面积的动物死亡。堆肥后，污染水平低于1000 MPN/g。基此标准，我们生产的堆肥可以被归类为“A级”生物固体，根据巴西有机肥料管理法规（2006），可不加限制的应用于农业生产。 表-5和表-6示出在堆肥腐熟前后的寄生虫进行测试结果。如表-5中所示，除仓鼠以外的其它动物粪便均感染有艾美耳球虫属/？。并且，所有的料堆都存在较高的寄生虫和原虫载量。结果，所有的抽检结果受到料堆中高水平的虫卵和囊幼而推高。实验动物检测艾美耳球虫属这一指标至关重要，因为它既能寄生于家畜家禽也能寄生于野生动物，并且持续捣乱。我们的研究结果表明，对动物饲育设施排出的这些固体

26、废弃物进行后续处理是非常必要的，因为其中检测出的病原体包含了人畜共患病病原体，有可能相互传递进而传播疾病。的动物之间，并可以被发送，从而传播疾病。这些情况在多个文献中有过描述，虫卵和原虫（Long1984、Joyner1984、Silva2006）、寄生虫卵（Doyle2006,Scaini2003, Anderson2000，Luca1996）。2013-01-24 表-5我们的实验中得到的结果与先前的几篇报道中的数据相印证。Correa（2007年）使用的堆肥腐熟原料中每克干物质含有寄生虫卵约4.7个，熟化后虫卵的去除率约为93%100%。 Fernandes（1997）报道寄生虫卵堆肥腐

27、熟后相比堆肥前锐减了86的数量，Soccol（1997年）采用伴有锯末的原料堆肥腐熟，发现虫卵检出率下降了93%和100%。大多数的杀菌过程发生在堆肥的高温阶段，这暗示病原体的消除是借助于高温因素、人畜病原体和腐生生物间存在的矛盾作用这两重因素的结合而得以实现的（Golueke，1975）。Duarte（2008年）评估了家畜家禽粪便、农作物秸秆等原料中寄生虫卵、原虫的囊尾幼和卵囊情况。他发现即使是经过堆肥腐熟和热处理之后，仍然能够检出虫卵，这一情况凸显了造成人与动物被再次污染的风险。正如我们实验中寄生虫检测分析的结果显示的那样，那些来自动物饲养和繁育设施的固体废弃物在未经堆肥之前禁止被用于农

28、业生产，因为其中存在很高的致病病原体载体，很可能污染动物甚至人类。因此，堆肥腐熟的处理措施是一种可行的和有效的动物废弃物处理方法，非常有助于环境保护。然而，也应看到在高效的病原体除去率背后，全部样本的寄生虫卵计数仍高于1 egg/4g总固体的这一水平，我们实验产生的这些有机肥料依然需要谨慎地应用与农作物的生产中。因此，除5号肥堆外的其它肥堆可被归类为B类生物性固体颗粒，可用于咖啡作物，植树造林和纤维作物和油料作物的生产（Brasil，2006年）。需氧和兼性微生物的生长，是堆肥腐熟过程中最为活跃的微生物，2045°C（mesophils）和4565°C（摄氏温度thermo

29、phils）的温度范围高速繁殖。这些放热型微生物释放热能，天然地增加了堆肥温度（Reis，2004）。这一发现暗示所有的堆肥腐熟过程都依次经历高温和中温两个阶段。我们的研究中，最高温度出现于堆肥腐熟开始后第20天，接近60。这与先前的文献报道的结果类似（Thambirajah1995，Hanajima2001和Georgacakis1996）。表-6每一个微生物种群都是特异性的，快速生长发生于一个最佳的温度范围内。高温阶段以有机物发生快速分解为特征，而中温阶段则表现为有机物的缓慢分解（Igue 1984，Paul Clark 1989，Pereira NetoStentiford 1992）。在记录的高温点所对应的时间处，肥堆中的微生物含量已经显著下降。微生物的活动自然地升高了肥堆的温度，在6065之间保持数天，籍此消除病原体（Hay,1996）。还有一个事实是，在先前的研究中，腐熟温度均未超过这一范围，可能存在某种因素制约该过程。肥堆内部温度受到定期翻动需氧微生物的情况影响。根据Pereira Neto（1996）报道，理想的堆肥温度是55ºC 左右，这是一个重要的控制温度，因为超过6