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

Der Autor möchte anerkennen, Alan Kruger, Todd Boman, Shannon Ostdiek, Elaine Berry und Ferouz Ayadi, die Datenerfassung mit dem simulierten gebettet Packs unterstützt. Der Autor erkennt auch Tami Brown-Brandl und Dale Janssen für ihre Unterstützung, die Aufrechterhaltung der Klimakammern.

Die Studie soll mehr als 42 Tage mit wöchentlichen Datenerhebung durchgeführt werden. Alle tierische Verfahren wurden geprüft und durch die uns Fleisch Animal Research Center institutionelle Animal Care and Use Committee genehmigt.
1. Konstruktion simuliert gebettet Packs
<ol><li>Beginnen Sie mit Kunststoff-Zylinder Container, 0,42 m hoch mit einem Durchmesser von 0,38 m. Hinweis: In dieser Studie wurde eine besondere 10 Gallonen kommerzielle Abfallbehälter verwendet (siehe Tabelle der Materialien), aber andere ähnlicher Größe Kunststoffbehälter geeignet wäre.</li>
	<li>Bohrlöcher 6 1 cm Abstand ebenso um den Umfang der Kunststoffbehälter in jeder Kunststoff-Behälter ca. 5 cm oben auf der Kunststoffbehälter. Alle Kunststoff Reste aus dem Behälter zu entfernen.</li>
	<li>Tarieren Sie den Kunststoffbehälter und notieren Sie die Masse auf der Seite der Kunststoffbehälter. 320 g ausgewählte Einstreu in wiegen Pfanne mit einer Waage wiegen und Bettwäsche Material auf die Kunststoff-Container hinzufügen. Hinweis: Einstreu geeignet für Einsatz in Vieh Einrichtungen kann9,10,11,12,13,14,15verwendet. Für die Modellierung von tief gebettet Vieh Einrichtungen in den oberen Great Plains, Mais Stover gilt als die häufigste Bettwäsche Material1 aber Soja Stover, Weizenstroh und Hackschnitzel wurden auch verwendet1. Wenn dieses System Modell tief gebettet Schweine oder Milchprodukten Einrichtungen, Weizenstroh, Gerste Stroh, Hafer Stroh, Heu, Sägespäne, Hackschnitzel, Sägemehl, Zeitung, Maiskolben, Soja Stoppeln, Reis Rümpfe, oder Sand möglicherweise besser geeignet16,17 ,18.</li>
	<li>Wiegen Sie 320 g frische Rinder Kot auf einem Kunststoff Platte mit Waage und füllen in den Kunststoff Behälter. Hinweis: Urin und Kot gesammelt und gepflegt wie oben beschrieben11.</li>
	<li>Messen Sie 320 mL frische Rinder Urin in 1000-mL-Messzylinder. Leerer Inhalt in der Kunststoff-Container. Mit einem Rührstäbchen (5,08 cm Umfang), mischen Sie die Bettwäsche Material Mischung leicht für 30 s. Hinweis: In diesem Fall war eine hohle Stahlstange mit einer Kunststoff-Abdeckung am Ende verwendet. Alternativ könnte jede Art von Rute verwendet werden.</li>
	<li>Reinigen Sie das Ende der Rührstab zwischen jedes Bett Pack mit einer antiseptischen Entsorgung wischen um Cross-Kontamination von Mikroben zu verhindern. Hinweis: Ein Eimer mit warmem Seifenwasser kann auch verwendet werden, zu den Rührstab reinigen. Ein Plastikbeutel kann auch sicherte sich mit einem Gummiband am Ende des Stabes und ersetzt nach jedem Pack um Kreuzkontaminationen zu vermeiden gebettet werden.</li>
	<li>Weigh und nimmt die endgültige Masse der Bettwäsche Mischung. Stellen Sie den Kunststoff Behälter in der Klimakammer19 stellen auf einer Umgebungstemperatur von 18-20 ° C mit einem Taupunkt von 12 ° C.</li>
</ol>2. Erhaltung der simulierten gebettet Packs
<ol><li>Achtundvierzig Stunden vor dem Hinzufügen von Kot und Urin, gefrorenen Kot und Urin aus dem Gefrierschrank zu entfernen und bei Raumtemperatur (20-25 ° c) auftauen lassen.</li>
	<li>Messen Sie weniger als eine Stunde vor dem Hinzufügen von Urin zu Bett Pack, den pH-Wert des Urins.</li>
	<li>Setzen Sie auf geeigneter persönlicher Schutzausrüstung (Handschuhe, Schutzbrille) notwendig für den Umgang mit 6 M NaOH.</li>
	<li>Gießen Sie den Messzylinder 25 mL 6 M Natronlauge (NaOH). Rühren Sie die Mischung, dann testen Sie den pH-Wert mit einem pH-Sonde. Wiederholen Sie, bis der Urin pH 7.4, physiologischen pH-Wert20erreicht.</li>
	<li>Sobald der pH-Wert des Urins eingestellt ist, Verschlusskappe auf den Urin-Behälter bei Nichtgebrauch Verflüchtigung von Stickstoff aus dem Urin zu verhindern.</li>
	<li>Weigh und nimmt die Masse des Bett-Packs. Wenn frische Bettwäsche ist an diesem Tag hinzugefügt werden, wiegen Sie 320 g ausgewählt Einstreumaterial in Aluminium-Pfanne mit Waage und fügen Sie Einstreu zu den jeweiligen gebettet Packs hinzu. Wenn keine Bettwäsche ist an diesem Tag hinzugefügt werden, fahren Sie mit Schritt 2.7.</li>
	<li>Gewicht 320 g aufgetauten Vieh Kot auf einem Kunststoff Platte mit Waage und das Bett Pack hinzufügen. Hinweis: Am Tag 21, verwenden Sie frischen Kot anstelle von aufgetauten Kot.</li>
	<li>Messen Sie 320 mL Urin aufgetauten Rinder in 1000-mL-Messzylinder. Leerer Inhalt auf das Bett Pack. Hinweis: Am Tag 21, verwenden Sie frischem Urin anstelle von aufgetauten Urin.</li>
	<li>Mit einem Rührstäbchen, rühren Sie die Bettwäsche Pack Mischung leicht für 30 Sekunden. Reinigen von Kunststoff Ende der Rührstab zwischen jedes Bett Pack, Cross-Kontamination von Mikroben zu verhindern. Weigh und nimmt die endgültige Masse der Bettwäsche Mischung.</li>
	<li>Die Kunststoff-Behälter in der Klimakammer zurück.</li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 2.1-2.10 am Montag, Mittwoch und Freitag jeder Woche mit Bettwäsche Material hinzugefügt wird (Schritt 2.6) und Luftproben jeden Mittwoch.</li>
</ol>3. Sammeln von Proben aus den simulierten gebettet Packs
Hinweis: Sind aus den simulierten gebettet Packs einmal wöchentlich Proben vor dem Hinzufügen von Kot, Urin und frische Bettwäsche.
<ol><li>Vorbereitung, Luftproben von Headspace jedes simulierte gebettet Packs zu sammeln.
	<ol>
<li>Schalten Sie alle Luft Probenahmegeräte und gemäß den Anweisungen des Herstellers, ca. 1 Stunde aufwärmen lassen. Hinweis: Siehe Tabelle der Materialien für Ammoniak (NH3), Schwefelwasserstoff (H2S), Methan (CH4), Lachgas (N2O) und Kohlendioxid (CO2) Gasanalysatoren in dieser Studie verwendet.</li>
		<li>Messen Sie den Abstand vom oberen Rand des simulierten gebettet Packs an die Spitze der Kunststoff Behälter mit der simulierten gebettet Pack mit einem Lineal.</li>
		<li>Berechnen Sie das Volumen des Bereichs Headspace mithilfe der folgenden Formel: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq1.jpg"> wo R = Radius der Kunststoffbehälter h = Abstand vom oberen Rand das Bett Pack an die Spitze der Kunststoff-Behälter, und V-Flussmittel Kammer = Volumen der Flussmittel Kammer befindet sich oben auf der Kunststoffbehälter. Hinweis: In dieser Studie verwendeten Flussmittel Kammern hatte ein Innenvolumen von 0,007 m3 mit einer Fläche von 0,064 m21,22.</li>
		<li>Oberfläche des gebettet Packs in die ungefähre Mitte der Packung schieben Sie eine Metall Pfahl ca. 5 cm. Thread-0,64 cm inert Schlauch durch eines der 1-cm-Löcher an der Spitze jedes Behälters simulierten gebettet Pack und sichere auf 12,5 cm Metall 1,3 cm über der Oberfläche der Bettwäsche Packung. Platzieren Sie Edelstahl halbkugelförmigen statische Flussmittel Kammern21,22 mit Kautschuk Röcken auf der Oberseite jedes simulierte gebettet Packung (Abbildung 1). Hinweis: Rubber Röcke sind 61 cm Quadrate, die weichen, elastischen Gummi mit 22,9 cm Durchmesser-Löcher in der Mitte geschnitten. Das Loch passt über die Flux-Kammer und die Röcke bilden ein Siegel auf der Oberseite der Kunststoffbehälter, wenn auf dem Behältnis platziert.</li>
		<li>Die Flux-Kammern mit inerten Klemmringverschraubungen zuordnen Sie 0,64 cm inert-Schläuche. Hinweis: Der inerte Schlauch ist Probenahme Gasarmatur beigemessen, was in der Luft Probenahmegeräte einspeist. Das Probenahmesystem Gas wird durch einen 24 Volt programmierbare Logik Relais gesteuert (siehe Tabelle der Materialien) das Multi-Positions 3-Wege-Magnetventile öffnen und Schließen einer der acht Luftleitungen Einlass auf Probenahme Gasarmatur signalisiert. Eine Zeile wird zu einem Zeitpunkt zu ermöglichen individuelle Luftproben aus jedem Bett Pack geöffnet.</li>
		<li>Beginnen Sie Spülung der Umgebungsluft aus dem Raum durch den Schlauch mit einer Rate von 5 L min-1 für 30 Minuten. Hinweis: Siehe Tabelle der Materialien für Pumpe verwendet, um die Luft durch den querprofillinien bündig.</li>
	</ol></li>
	<li>Messen Sie Konzentration von Ammoniak, Methan, Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff im Gasraum des simulierten gebettet Packungen.
	<ol>
<li>Nachdem ausreichend Spülen der simulierten Packungen gebettet, öffnen Sie Absperrhahn auf Probe Linie zeichne Umgebungsluft aus dem Zimmer in inerten querprofillinien mit Probenahme Gasarmatur verbunden.</li>
		<li>Aktivieren Sie das programmierbare Logik Relais zu beginnen, ziehen Luft in die Luft Probenahmegeräte. Aufzeichnung von Messungen aus der Umgebungsluft für 20 Minuten, um die Konzentration der gemessenen Gase in der Luft zu bestimmen. Dies wird als ein Hintergrund Luftkonzentration verwendet werden. Wenn fertig Umgebungsluft-Konzentration zu sammeln, schließen Sie den Absperrhahn auf die Entnahmeleitung.</li>
		<li>Aktivieren Sie das programmierbare Logik Relais zunächst Probenahme Luft aus inerten querprofillinien an jeder Fluss Kammer angebracht. Aufzeichnung von Messungen aus jeder Probe Zeile 20 Minuten gemessene Gaskonzentrationen in den Gasraum jedes Bett Packs zu bestimmen.</li>
		<li>Ergebnisse können als die durchschnittliche Konzentration des Gases (NH3, CO2, N2O, CH4H2S) in Luftproben (mg kg-1 oder ppm) gemeldet werden, oder die Flussdichte (Emissionsrate) des Gases kann auf eine Masse pro Einheit berechnet werden Fläche pro Einheit Zeit-Basis unter Verwendung der folgenden Gleichung: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq2.jpg"> wo J = das Flussmittel in µg m-2 min-1, A = Fläche der Quelle (m2) im Inneren der Kammer Q = die Sweep Air Flow Rate m3 min-1, und CLuft = der VOC-Konzentration verlassen die Kammer (µg m-3)23.</li>
	</ol></li>
	<li>Konzentration der duftende flüchtige organische Verbindungen in den Kopfraum der simulierten gebettet Packs zu messen.
	<ol>
<li>Setzen Sie auf Latex oder Nitril Einmalhandschuhe.</li>
		<li>Nachdem ausreichend Spülen der simulierten Packungen gebettet, abnehmen Sie Messing Lagerung Deckel von vorkonditionierten Sorbens Edelstahlrohre. Hinweis: In dieser Studie verwendeten Sorptionsmittel Röhren waren 89 mm × 6,4 mm OD mit Tenax TA Sorptionsmittel (siehe Tabelle der Materialien) gefüllt. Messing-Kappen haben Polythtrafluorethylene (PTFE) Aderendhülsen.</li>
		<li>Befestigen Sie die erzielte Ende des Sorbens Rohres an der Ansaugöffnung auf die Flux-Kammer mit flexiblen Gummischlauch und das andere Ende des Sorbens Rohres mit einer Vakuumpumpe. Hinweis: Die Vakuumpumpe verwendet in dieser Studie (siehe Tabelle der Materialien) Luft durch das Sorptionsmittel Röhren mit einer Durchflussrate von 75 mL min-1gezogen.</li>
		<li>Lassen Sie die Pumpe Luft in das Sorbens Rohr für 5 min für ein Probenvolumen von 0,375 L, ziehen dann schalten Sie die Pumpe und Sorbens Rohr trennen. Messing-Lagerung-Kappen an den Enden der Sorptionsmittel Röhren zu ersetzen.</li>
		<li>Wiederholen Sie die Schritte 3.3.1 - 3.3.4 eine Sorbens Röhre für jedes Bett Pack zu sammeln.</li>
		<li>Speichern Sie Sorptionsmittel Röhren bis zur Analyse durch thermische Desorption-Gas-Chromatographen-Masse-Spektrometrie (TD-GC-MS). Röhren können bei Zimmertemperatur (20-25 ° c) gelagert werden, für < 24 h. Wenn die Speicherung > 24 h, Store im Kühlschrank.</li>
		<li>Unmittelbar vor der Analyse von Proben auf dem TD-GC-MS-System Messing Lagerung Kappen aus Sorptionsmittel Röhren entfernen und ersetzen mit PTFE analytische Caps23.</li>
		<li>Sorptionsmittel Röhren für flüchtige organische Verbindungen24 (Essigsäure, Buttersäure, Propionsäure, Isobutyric Säure, Isovaleric Säure, Valeric Säure, Hexanoic Säure, Heptanoic Säure, Phenol, p-Cresol, Indole, Skatole, Dimethyl Disulfid und Dimethyl analysieren Trisulfide) mit TD-GC-MS23,24,25.</li>
		<li>Ergebnisse können als Konzentration der VOC in Luftproben (µg m-3) gemeldet werden, oder die Flussdichte (Emissionsrate) der VOC kann auf eine Masse pro Maßeinheit Bereich pro Maßeinheit Zeitbasis unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq2.jpg"> wo J = das Flussmittel in µg m-2 min-1, A = Fläche der Quelle (m2) im Inneren der Kammer Q = die Sweep Air Flow Rate m3 min-1, und CLuft= der VOC-Konzentration verlassen die Kammer (µg m-3)23.</li>
	</ol></li>
	<li>Physikalische und chemische Messungen der simulierten gebettet Packs zu sammeln. Hinweis: Temperatur, pH-Wert und Verdunstungskühlung Wasserverlust werden jedes Mal gemessen, was zusätzliche Materialien zu den simulierten gebettet Packs hinzugefügt wurden. Nährstoffzusammensetzung richtet sich an Tag 0 und Tag 42. Freier Luftraum wird nur bei Tag 42 bestimmt.<ol>
<li>Bestimmen Sie die Temperatur des gebettet Pack durch Einfügen einer Temperatursonde ins Bett Pack, ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des simulierten gebettet Pack. Lassen Sie die Temperatur zu stabilisieren und zu erfassen.</li>
		<li>Geschätzte evaporative Wasserverlust zu bestimmen<ol>
<li>Legen Sie die Kunststoff-Behälter auf die Waage.</li>
			<li>Messung und Aufzeichnung der Mass des simulierten gebettet Packs vor und nach jeder Zugabe von Kot/Urin/Bettwäsche auf den simulierten gebettet Pack.</li>
			<li>Berechnen Sie den geschätzten evaporative Wasserverlust durch Subtraktion des aktuellen Tages Anfang Masse aus am Vortag endenden Masse. Der Unterschied ist die geschätzte Masse des Wassers, die aus dem Bett Pack zwischen den Tagen verdampft und kann verwendet werden, um relative Unterschiede zwischen gebettet Pack vergleichen obwohl es absolute Verlust nicht widerspiegelt.</li>
		</ol>
</li>
		<li>PH-Wert des simulierten gebettet Pack ermitteln<ol>
<li>Sammeln Sie eine repräsentative 5-10 g-Probe von jedes simulierte gebettet Pack von der Mitte der Packung in einer Tiefe von ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des Bett-Packs. Legen Sie die Probe in ein Kunststoffrohr 50 mL konisch, Deckel und Etikett.</li>
			<li>Kalibrieren Sie das pH-Meter mit Puffer pH 4 und 7 nach Anweisungen des Herstellers.</li>
			<li>Bestimmen Sie die Masse des jeweils konisch.</li>
			<li>Verdünnen Sie jede Probe 1:2 auf Masse Basis mit destilliertem, entionisiertem Wasser. Schütteln Sie die konische um das Wasser und Bettwäsche Material zu mischen. Legen Sie die pH-Sonde in die konische, Messen Sie und zeichnen Sie den pH-Wert der Probe auf.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Bestimmen Sie an den Tagen 0 und nur 42 Nährstoffgehalt des simulierten gebettet Packs.<ol>
<li>Sammeln Sie eine repräsentative Stichprobe von 50 g von jeder simulierten gebettet Pack aus der Mitte der Packung in einer Tiefe von ca. 7,6 cm unter der Oberfläche des Bett-Packs. Legen Sie in eine Papiertüte für Boden-Probe.</li>
			<li>Transport in ein Labor zur Nährstoff Analyse innerhalb von 24 Stunden. Im Kühlschrank lagern Sie, bis die Proben an ein Labor für Nährstoff Analyse transportiert werden können. Hinweis: Keine Makro oder Mikro-Nährstoff kann analysiert werden. Wir analysieren für Gesamtstickstoff26, Phosphor und Schwefel Analyse27 in einem gewerblichen Labor.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Am Tag nur 42 ermitteln Sie freien Luftraum in simulierten gebettet Pack.<ol>
<li>Ein Gleichgewicht den Kunststoffbehälter aufsetzen und die Masse aufnehmen. Füllen Sie langsam mit Wasser, bis die Oberfläche des Wassers sogar mit der Oberfläche des simulierten gebettet Packs. Lassen Sie das Wasser zu begleichen, bis keine Luftblasen mehr aus dem simulierten gebettet Pack kommen, dann nehmen Sie die Masse der Kunststoffbehälter</li>
			<li>Bestimmen Sie den Prozentsatz des freien Luftraums mithilfe der folgenden Berechnung: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57332/57332eq3.jpg">
</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>Nach Abschluss aller gewünschte Daten hinzufügen Sammlung Schritte (Schritte 3.1 - 3.4), Kot, Harn und Einstreu der simulierten gebettet Packs nach Schritte 2.1 - 2.10.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Doran, B., Euken, R., Spiehs, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hoops+and+mono-slopes:+What+we+have+learned+about+management+and+performance.">Hoops and mono-slopes: What we have learned about management and performance.</a> Feedlot Forum 2010. , 8-16 (2010).</li><li>Andersson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+bedding+materials+in+affecting+ammonia+emissions+from+pig+manure.">Performance of bedding materials in affecting ammonia emissions from pig manure.</a> J. Agric. Engng. Res. 65, 213-222 (1996).</li><li>Jeppsson, K. 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E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ammonia,+total+reduced+sulfides,+and+greenhouse+gases+of+pine+chip+and+corn+stover+bedding+packs.">Ammonia, total reduced sulfides, and greenhouse gases of pine chip and corn stover bedding packs.</a> J. Environ. Qual. 45, 630-637 (2016).</li><li>Spiehs, M. J., Berry, E. D., Wells, J. E., Parker, D. B., Brown-Brandl, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> J. Environ. 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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>

Diese Forschung wurde durch staatlich bewilligter Mittel um die USDA Agricultural Research Service, Forschung Projektnummer 3040-41630-001-00D finanziert.
Erwähnung von Handelsnamen oder kommerzielle Produkte in diesem Artikel wird ausschließlich zum Zweck der Bereitstellung von spezifischen Informationen und bedeutet keine Empfehlung oder Billigung durch die USDA.
USDA ist eine Chancengleichheit Anbieter und Arbeitgeber.

Die häufige Zugabe von Urin und Kot auf dem Bett Packs ist ein entscheidender Schritt. Wir experimentierten mit dem Hinzufügen von Urin und Kot nur einmal pro Woche, aber festgestellt, dass das Bett Pack eine Kruste entwickelt, die Gase im Inneren der Packung gefangen und war nicht repräsentativ für kommerzielle Einrichtungen. Die Verwendung von frischem Kot zu Beginn der Studie wird sichergestellt, dass die Betten Packs ist geimpft mit gemeinsamen Bakterienpopulationen in Vieh Einrichtungen gefunden. Es ist auch wic...

Fleischrinder Entbindung Einrichtungen sind eine beliebte Gehäuse-Option in den mittleren und oberen Great Plains. Entbindung Einrichtungen sind häufiger in dieser Region als den südlichen Plains, weil die Region erhält mehr Jahresniederschlag schafft mehr Feedlot Abfluss, die enthalten sein müssen. Viele Hersteller haben Mono-Hang Scheunen für Rinder zu bauen. Die wichtigsten Gründe angeführt von den Herstellern für die Auswahl einer Mono-Hang-Anlage war die Fähigkeit, Zeitplan Arbeits- und Dünger entfernen und verbesserte Leistung im Vergleich zur Menge Futterrationen1öffnen. Eine Mehrheit der Rinder Hersteller (72,2 %) mit Mono-Hang Scheunen erhalten eine Bett Pack für eine Umdrehung von Rindern oder mehr, mit einem tief-Bettwäsche-Management-System für Bettwäsche und Abfall1. Die am häufigste verwendete bettwäschematerial ist Mais Stover, obwohl Hersteller Bericht mit Soja Stoppeln, Weizenstroh, Maiskolben und Sägemehl1. Aufgrund der regionalen Nachfrage nach Mais Stover Bettwäsche waren viele Produzenten interessiert alternative Bettzeug-Materialien, die in Mono-Slope-Anlagen verwendet werden könnte. Neben Wirtschaft und Tierkomfort befragt Produzenten wie die Einstreu die Umgebung der Anlage, einschließlich der Herstellung von wohlriechenden Gase, Nährstoffzusammensetzung der daraus resultierenden Gülle/Einstreu und Vorhandensein von Krankheitserregern auswirken würde.
Nur wenige Studien wurden durchgeführt, zur Messung der Luftqualität aus verschiedenen Bettzeug-Materialien in Stalleinrichtungen, mit der meisten Fokussierung nur auf Ammoniak verwendet. Die meisten der bisherigen Auswertungen der Luftqualität sind auf dem Bauernhof Datenerfassung mit ein oder zwei experimentelle Einheiten pro Behandlungen analysierten auf einmal2,3,4,5. Begrenzten Zahl von experimentellen Einheiten erfordert die Studie mehrere Male wiederholt werden damit du weitere Variablen wie Wetter, Alter oder Phase der Produktion von Tieren, und vielleicht Bettwäsche Materialien in unterschiedlichen Vegetationsperioden produziert .
Ohne bekannte Lab-skaliert Modell, Faktoren, die die Luftqualität und Nährstoffzusammensetzung der Gülle/Einstreu zu studieren Mischung aus Rindfleisch tief gebettet Mono-Hang Einrichtungen, Forscher zunächst versucht, mit kommerziellen Vieh nutzen eine tief-Bett System6,7,8. Statische Flussmittel Kammern wurden verwendet, um NH3 Konzentrationen auf der Oberfläche von Mono-Hang tief gebettet Vieh Einrichtungen über einen 18-monatigen Zeitraum6zu messen. Zwei Stifte in jedem der zwei Scheunen wurden gemessen. Gehackte Maisstroh waren die bevorzugten Einstreu, aber Weizen Stroh und Soja Stiele dienten auch für Bettwäsche in kurzen Zeiträumen dieses Projektes. Bettwäsche-Nutzung reichte von 1,95-3.37 kg pro Tier pro Tag und Stift Dichte reichten von 3,22-6.13 m2 pro Tier. Nachfolgende Studien gemessen, Ammoniak und Schwefelwasserstoff Emissionen aus der Scheune7und Feinstaub-Konzentrationen außerhalb der Scheune8. Diese Studien wurden über einen Zeitraum von 2 Jahren mit zwei bis vier Scheune Standorte. Die Herausforderung bei der Datenerfassung auf dem Bauernhof ist die mangelnde Kontrolle, die die Forschung über das System hat. Hersteller wechseln Rinder Diäten, Tiere von Stift zu Stift bewegen, Bettzeug-Materialien aus verschiedenen Quellen zu verwenden und reinigen und wieder ins Bett Stifte als ihre Produktions- und Arbeitskräfte ermöglicht, so viele Variablen Störfaktoren. Eigenbetriebliche Forschung beinhaltet auch Reisekosten und große Mengen von experimentellen Behandlungen (z. B. Einstreumaterial). Das Ziel dieses Projektes war es, eine Lab-Modell zu entwickeln, die verwendet werden könnten, um Faktoren, die die Luftqualität und Nährstoffmanagement in Vieh tief gebettet Mono-Slope Anlagen zu studieren.

<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

Ein Labor-skaliert simulierten gebettet Pack-Modell wurde entwickelt, um Studie Luftqualität und Nährstoffzusammensetzung tief gebettet Packs in Rinder-Mono-Slope-Anlagen eingesetzt. Dieses Protokoll wurde verwendet, um viele verschiedene Bettzeug-Materialien, Umgebungsvariablen (Temperatur, Luftfeuchtigkeit) und Potenziale effektiv bewerten Mitigation-Behandlungen, die zu verbessern, können Luftqualität in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen. Das Modell ist dynamisch und erlaubt es den Forschern, viele chemische und physikalische Messungen leicht aus dem Bett Pack zu sammeln. Wöchentlichen Messungen, im Laufe von sechs bis sieben Wochen gesammelt ermöglicht genügend Zeit, um Veränderungen in Luftgütemessungen im Laufe der Zeit zu sehen, wie das Bett Pack reift. Die Daten aus den simulierten gebettet Packs werden zuvor in kommerzielle tief gebettet Mono-Slope-Anlagen innerhalb des Bereichs der Konzentrationen gemessen. Frühere Studien haben gezeigt, dass 8-10 experimentelle Einheiten pro Behandlung ausreichen, um die statistischen Unterschiede zwischen den simulierten gebettet Packs zu erkennen sind. Die Bett-Packs sind leicht zu pflegen, erfordert weniger als 10 Minuten Arbeit pro Bett Packungen pro Woche, Urin, Kot und Einstreu hinzuzufügen. Entnahme von Proben mit dem Gas-Probenahme-System erfordert 20-30 Minuten pro Bett Pack, je nach den Messungen, die gesammelt werden. Die Verwendung von Lab-skaliert gebettet Packs ermöglicht den Forscher zur Kontrollvariablen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bettwäsche-Quelle, die schwierig oder unmöglich zu kontrollieren in einem Forschungs- oder kaufmännischen Facility. Während keine perfekte Simulation des "realen" Bedingungen, die simulierte gebettet dienen Packungen als ein gutes Modell für Forscher, die Behandlung Unterschiede zwischen gebettet Packungen zu untersuchen. Mehrere Labormaßstab Untersuchungen können durchgeführt werden, um mögliche Behandlungen beseitigen, bevor sie in einem Forschungs- oder kommerzielle Größe Anlage.

Bisher sieben Forschung Studien wurden veröffentlicht9,10,11,12,13,14,15 verwenden dieses Verfahren mit Modifikationen und Anpassungen vorgenommen, um das Modell zu verbessern und Ziele der spezifischen Experimente widerspiegeln. Dieses Verfahren wurde zur b...

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

Lab-Modell auszuwertende Geruch und Gaskonzentration emittierten tief gebettet Pack Gülle

Ein Protokoll wurde entwickelt zur Messung von Gasen, Gerüchen und Nährstoffzusammensetzung in Lab-skaliert gebettet Gülle-Packs, die verwendet werden können, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Luftqualität in kommerziellen Vieh Einrichtungen mit tief gebettet Gülle Packs zu studieren.

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

Research

JoVE Journal

Environment

6.3K Aufrufe.  USDA ARS U.S. Meat Animal Research Center. Ein Protokoll wurde entwickelt zur Messung von Gasen, Gerüchen und Nährstoffzusammensetzung in Lab-skaliert gebettet Gülle-Packs, die verwendet werden können, um Möglichkeiten zur Verbesserung der Luftqualität in kommerziellen Vieh Einrichtungen mit tief gebettet Gülle Packs zu studieren.

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

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.

Biocontained Carcass Kompostierung für 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 ...

Forschung

Immunologie und Infektion

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the biogeochemical drivers of climate change and to the development and evaluation of GHG mitigation strategies based on modulation of landscape management practices. The static chamber-based method described here is based on trapping gases emitted from the soil surface within a chamber and collecting samples from the chamber headspace at regular intervals for analysis by gas chromatography. Change in gas concentration over time is used to calculate flux. This method can be utilized to measure landscape-based flux of carbon dioxide, nitrous oxide, and methane, and to estimate differences between treatments or explore system dynamics over seasons or years. Infrastructure requirements are modest, but a comprehensive experimental design is essential. This method is easily deployed in the field, conforms to established guidelines, and produces data suitable to large-scale GHG emissions studies.

This article showcases the static chamber-based method for measurement of greenhouse gas flux from soil systems. With relatively modest infrastructure investments, measurements may be obtained from multiple treatments/locations and over timeframes ranging from hours to years.

Messung der Treibhausgas-Flux aus landwirtschaftlichen Böden mit statischer Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

Umwelt

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.

Die Verwendung eines automatisierten Systems (GreenFeed) bis Enteric Methan und der Kohlendioxidemissionen von Wiederkäuern Überwachen

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

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.

Kalibrierte Passive Sampling - Multi-Plot Feldmessungen von NH<sub&gt; 3</sub&gt; Emissionen mit einer Kombination von Dynamic Tube-Methode und Passive Samplers

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

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is highly sensitive to disturbance. It is also the primary substrate for soil microorganisms, which is fundamental to nutrient cycling. Due to these attributes, labile organic carbon (LOC) has been identified as an indicator parameter for soil health. Quantifying the turnover rate of LOC also aids in understanding changes in soil nutrient cycling processes. A sequential fumigation incubation method has been developed to estimate soil LOC and potential C turnover rate. The method requires fumigating soil samples and quantifying CO2-C respired during a 10 day incubation period over a series of fumigation-incubation cycles. Labile organic C and potential C turnover rate are then extrapolated from accumulated CO2 with a negative exponential model. Procedures for conducting this method are described.

Labile organic carbon (LOC) and the potential carbon turnover rate are sensitive indicators of changes in soil nutrient cycling processes. Details are provided for a method based on fumigating and incubating soil in a series of cycles and using the CO2 accumulated during the incubation periods to estimate these parameters.

Bewertung von Labile organischer Kohlenstoff im Boden Mit Sequential Begasung Incubation Procedures

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

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.

Bewertung von Methan und Lachgas Wärmeflüsse vom Reisfeld mittels statischer geschlossen Kammern, die Pflege der Pflanzen im Gasraum

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

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.

Mittlere Vorbereitung für den Anbau von Mikroorganismen unter streng anaeroben/anoxischen Bedingungen

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

Biochemie

Mikroalgenzucht zur Biomethangewinnung aus Schweineabfällen Biogas

Biogas Purification through the use of a Microalgae-Bacterial System in Semi-Industrial High Rate Algal Ponds

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of polluting gases such as carbon dioxide and hydrogen sulfide to increase the content of methane. In this study, we used a microalgal cultivation technology to treat and purify biogas produced from organic waste from the swine industry to obtain ready-to-use biomethane. For cultivation and purification, two 22.2 m3 open-pond photobioreactors coupled with an absorption-desorption column system were set up in San Juan de los Lagos, Mexico. Several recirculation liquid/biogas ratios (L/G) were tested to obtain the highest removal efficiencies; other parameters, such as pH, dissolved oxygen (DO), temperature, and biomass growth, were measured. The most efficient L/Gs were 1.6 and 2.5, resulting in a treated biogas effluent with a composition of 6.8%vol and 6.6%vol in CO2, respectively, and removal efficiencies for H2S up to 98.9%, as well as maintaining O2 contamination values of less than 2%vol. We found that pH greatly determines CO2 removal, more so than L/G, during cultivation because of its participation in the photosynthetic process of microalgae and its ability to vary pH when solubilized due to its acidic nature. DO, and temperature oscillated as expected from the light-dark natural cycles of photosynthesis and the time of day, respectively. Biomass growth varied with CO2 and nutrient feeding as well as reactor harvesting; however, the trend remained primed for growth.

Autor im Rampenlicht: Skalierung der Mikroalgenbiotechnologie für eine verbesserte Biomethanproduktion 

Air pollution impacts the quality of life of all organisms. Here, we describe the use of microalgae biotechnology for the treatment of biogas (simultaneous removal of carbon dioxide and hydrogen sulfide) and the production of biomethane through semi-industrial open high-rate algal ponds and subsequent analysis of treatment efficiency, pH, dissolved oxygen, and microalgae growth.

Biogasreinigung durch den Einsatz eines Mikroalgen-Bakterien-Systems in semi-industriellen Hochstrom-Algenteichen

In recent years, a number of technologies have emerged to purify biogas into biomethane. This purification entails a reduction in the concentration of ...

Lab-Modell auszuwertende Geruch und Gaskonzentration emittierten tief gebettet Pack Gülle

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Biocontained Carcass Kompostierung für Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock

Messung der Treibhausgas-Flux aus landwirtschaftlichen Böden mit statischer Chambers

Die Verwendung eines automatisierten Systems (GreenFeed) bis Enteric Methan und der Kohlendioxidemissionen von Wiederkäuern Überwachen

Kalibrierte Passive Sampling - Multi-Plot Feldmessungen von NH

Bewertung von Labile organischer Kohlenstoff im Boden Mit Sequential Begasung Incubation Procedures

Bewertung von Methan und Lachgas Wärmeflüsse vom Reisfeld mittels statischer geschlossen Kammern, die Pflege der Pflanzen im Gasraum

Mittlere Vorbereitung für den Anbau von Mikroorganismen unter streng anaeroben/anoxischen Bedingungen

Biogasreinigung durch den Einsatz eines Mikroalgen-Bakterien-Systems in semi-industriellen Hochstrom-Algenteichen

Biogasreinigung durch den Einsatz eines Mikroalgen-Bakterien-Systems in semi-industriellen Hochstrom-Algenteichen

Biogasreinigung durch den Einsatz eines Mikroalgen-Bakterien-Systems in semi-industriellen Hochstrom-Algenteichen