Лаборатория шкала модель для оценки запах и концентрации газов, испускаемых Deep местный пакет навоза
Summary
Протокол был разработан для измерения газов, запахов и питательный состав в лаборатории масштабируется местный навоза пакеты, которые могут быть использованы для изучения способов улучшения качества воздуха в помещениях коммерческих скота, используя пакеты глубоко местная навоза.
Abstract
Была разработана модель масштабируется лаборатории имитируемых местный пакет для изучения качества воздуха и питательный состав глубокого местная пакеты, используемые в зал моно склон крупного рогатого скота. Этот протокол был использован для эффективной оценки много материалов различных постельных принадлежностей, переменные среды (температура, влажность) и потенциал смягчения последствий лечения, которые могут улучшить качество в коммерческих объектов глубокого местная моно спуск воздуха. Модель является динамичным и позволяет исследователям легко собирать много химических и физических измерений от местный пакет. Загрузок измерений, собранные в течение шести-семи недель, позволяет достаточно времени, чтобы увидеть изменения в измерения качества воздуха с течением времени, как местный пакет созревает. Данные, собранные из моделируемых местный пакеты в диапазоне концентраций ранее измеряется в коммерческих глубоко местный зал моно наклон. Последние исследования показали, что 8-10 экспериментальных единиц на лечение, достаточно для обнаружения статистических различий между имитируемых местный пакеты. Местный пакеты просты в обслуживании, требующих меньше чем 10 минут труда за местный пакеты в неделю для добавления моча, фекалии и постельных принадлежностей. Пример коллекции с помощью системы отбора проб газа требует 20-30 минут в местный пакет, в зависимости от измерения, которые собираются. Использование масштабируется лаборатории местный пакетов позволяет исследователю управления переменных таких как температура, влажность и постельные принадлежности источник, которые трудно или невозможно контролировать в исследований или коммерческого объекта. Хотя не идеальный моделирование условий «реального мира», имитируемых местная пакеты служат хорошей моделью для исследователей, чтобы использовать для изучения лечения различия между пластовых пакеты. Несколько исследований лаборатории масштаба могут проводиться для устранения возможного лечения перед пробовать их в исследовательских или коммерческих размера объекта.
Introduction
Крупного рогатого скота камере имеется вариант популярной жилья в среднем западе и верхних Великих равнин. Родов услуги чаще встречается в этом регионе, чем на юге равнины, потому, что регион получает больше осадков, который создает более откормочной стока, который должен содержаться. Многие производители решили построить моно склон амбары для крупного рогатого скота. Основные причины цитируется производителями для выбора объекта моно склон был возможность удаления график труда и навоза и повышение производительности, по сравнению с открыть много откормочных площадках1. Большинство производителей крупного рогатого скота (72,2%) с помощью моно склон амбары поддерживать местный пакет за один оборот крупного рогатого скота или больше, с использованием системы управления глубоко-постельные принадлежности для постельных принадлежностей и отходов1. Наиболее распространенным материалом постельные принадлежности является кукуруза stover, хотя производители отчета с помощью сои стерни, соломы пшеницы, кукурузы початков и опилок1. Из-за регионального спроса на кукуруза stover постельных принадлежностей многие производители были заинтересованы в альтернативных постельные принадлежности материалов, которые могут быть использованы в моно наклон объектов. В дополнение к экономике и комфорта животных производители под сомнение как постельные принадлежности материал будет воздействие на окружающую среду объекта, включая производство пахучие газы, питательный состав результате навоза и постельные принадлежности и присутствием патогенных организмов.
Было проведено несколько исследований для измерения качества воздуха в результате постельные принадлежности различных материалов, используемых в скота, с большинства фокусирование только на аммиак. Большинство предыдущих оценок качества воздуха включают сбор данных на ферме с один или два экспериментальных единиц на лечение анализируемого сразу2,3,4,5. Ограниченное число экспериментальных единиц требует изучения следует повторить несколько раз, тем самым добавив дополнительные переменные, такие как Погодные условия, возраста или стадии производства животных, и возможно постельные принадлежности материалы производятся в различных вегетационного периода .
С не известных лаборатории масштабировать модель для изучения факторов, влияющих на качество воздуха и питательный состав навоза и постельные принадлежности смесь, вытекающие из говядины глубокой местная моно склон зал, исследователи впервые попытался использовать Услуги коммерческих скота с помощью 7,6,глубоко местные системы8. Статические потока камеры были использованы для измерения концентрации NH3 на поверхности объектов моно склон глубокого местный скот за период 18 месяцев6. Две ручки в каждом из двух амбары были измерены. Рубленые стебли кукурузы были материал предпочитаемый тип кроватей, но стебли пшеницы соломы и сои были также использованы для постельных принадлежностей в краткие периоды этого проекта. Постельные принадлежности использования варьировались от 1,95-3.37 кг на одно животное в день и ручка плотности, варьировались от 3,22-6.13 m2 на животных. Последующие исследования измеряется аммиак и сероводород выбросов из амбара7и концентрации твердых частиц вне сарая8. Эти исследования были проведены в течение 2 лет с помощью двух-четырех местах сарай. Проблема со сбором данных на ферме является отсутствие контроля, что исследование имеет над системой. Производители изменения диеты крупного рогатого скота, перемещение животных ручка ручка, использовать постельные принадлежности материалы из различных источников и чистой и повторно кровать ручки как их производства и рабочей силы позволяет, таким образом смешение многих переменных. Исследования на ферме также включает в себя путевые расходы и большое количество экспериментальные методы лечения (например, постельные принадлежности материала). Целью этого проекта было разработать модель лаборатории масштаба, которые могут быть использованы для изучения факторов, влияющих на качество воздуха и питательных веществ в крупного рогатого скота глубоко местный зал моно склон.
Protocol
Representative Results
Discussion
Частым добавлением мочи и Кала в местный пакетов является важным шагом. Мы экспериментировали с добавлением мочи и Кала, только один раз в неделю, но обнаружил, что местный пакет разработан коры, который ловушке газов внутри пакета и не было представителя коммерческих помещений. Исполь?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Автор хотела бы отметить Алан Крюгер, Боман Тодд, Шеннон Ostdiek, Элейн Берри и Ferouz Айяди, который помогал с помощью имитируемых местный пакеты сбора данных. Автор также признает Tami Браун-Brandl и Дейл Janssen за их помощь, поддержания экологической палаты.
Materials
| 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 |
References
- Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance. Feedlot Forum 2010. , 8-16 (2010).
- Andersson, M. Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure. J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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. , (2014).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Herbert, S., Hashemi, M., Chickering-Sears, C., Weis, S. . Bedding options for livestock and equine. , (2008).
- Effects of bedding on pig performance. Iowa State Research Farm Progress Reports Available from: https://lib.dr.iastate.edu/farms_reports/134/ (2012)
- Brown-Brandl, T. M., Nienaber, J. A., Eigenberg, R. A. Temperature and humidity control in indirect calorimeter chambers. Trans. ASABE. 54, 685-692 (2011).
- 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).
- Miller, D. N., Woodbury, B. L. A solid-phase microextraction chamber method for analysis of manure volatiles. J. Environ. Qual. 35, 2383-2394 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Watson, M., Wolf, A., Wolf, N., Peters, J. Total nitrogen. Recommended methods of manure analysis. , 18-24 (2003).
- Wolf, A., Watson, M., Wolf, N., Peters, J. Digestion and dissolution methods for P, K, Ca, Mg, and trace elements. Recommended methods of manure analysis. , 30-38 (2003).
- Euken, R. A survey of manure characteristics from bedded confinement buildings for feedlot beef productions: Progress report. Animal Industry Report. , (2009).
- 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).
