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糞尿施用時の粒子状物質（PM）排出量、動物種、水分量の機能的関係
Functional relationship of particulate matter (PM) emissions, animal species, and moisture content during manure application.
PMID: 32682052 DOI: 10.1016/j.envint.2020.105577.
抄録
家畜糞尿は有機肥料として農地にリサイクルされています。従来の畜産業では抗生物質が多用されているため、糞便や糞尿には抗生物質耐性菌が非常に多く存在しています。糞尿の施用により、潜在的に関連する有害な細菌を伴う風による粒子状物質（PM）が拡散することは、環境と人の健康に脅威をもたらす可能性がある。我々は、固体および乾燥家畜糞尿の適用中に PM がエアロゾル化したかどうか、および PM の放出、糞尿乾物含有量（DM）、処理および動物種の間の機能的関係を研究した。並行して、糞尿とその結果得られたPMについて、病原性および抗生物質耐性菌種の生存状況を調査した。その結果、DMが高い糞尿からは小粒子が発生し、より多くのPMが放出されることが示された。また、糞尿のDMとPMのエアロゾル化率との間には正の相関が認められた。糞尿が環境中にPMを放出し始める臨界乾燥度（家禽：60％DM、豚：80％DM）は種に依存していた。最大PM放出ポテンシャルは、適用した家禽糞尿で1kgt、豚糞尿で3kgtであった。乾燥した糞尿とその結果得られたPMは、新鮮なサンプルと比較して、調査対象の病原性微生物および抗生物質耐性微生物の量が大幅に減少していた。この結果から、PM排出量が少なく、病原体の生存率が低い最適な糞尿DMを家禽糞尿では55～70％、豚糞尿では75～85％のDMと定義した。本研究で得られた知見は、糞尿のPM排出量の詳細な理解と基礎知識を深め、糞尿管理の最適化を可能にし、PM排出量と病原体の環境への放出を低減する糞尿DMを目指すものである。
Livestock manure is recycled to agricultural land as organic fertilizer. Due to the extensive usage of antibiotics in conventional animal farming, antibiotic-resistant bacteria are highly prevalent in feces and manure. The spread of wind-driven particulate matter (PM) with potentially associated harmful bacteria through manure application may pose a threat to environmental and human health. We studied whether PM was aerosolized during the application of solid and dried livestock manure and the functional relationship between PM release, manure dry matter content (DM), treatment and animal species. In parallel, manure and resulting PM were investigated for the survival of pathogenic and antibiotic-resistant bacterial species. The results showed that from manure with a higher DM smaller particles were generated and more PM was emitted. A positive correlation between manure DM and PM aerosolization rate was observed. There was a species-dependent critical dryness level (poultry: 60% DM, pig: 80% DM) where manure began to release PM into the environment. The maximum PM emission potentials were 1 and 3 kg t of applied poultry and pig manure, respectively. Dried manure and resulting PM contained strongly reduced amounts of investigated pathogenic and antibiotic-resistant microorganisms compared to fresh samples. An optimal manure DM regarding low PM emissions and reduced pathogen viability was defined from our results, which was 55-70% DM for poultry manure and 75-85% DM for pig manure. The novel findings of this study increase our detailed understanding and basic knowledge on manure PM emissions and enable optimization of manure management, aiming a manure DM that reduces PM emissions and pathogenic release into the environment.
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