Сегодняшняя очистка воды для птиц представляет много проблем. Стандарты качества воды для производителей не были полностью установлены, и большинство производителей используют необработанную поверхностную или колодезную воду. Проблемы с водными болезнетворными микроорганизмами и масштабом являются общими. Из-за низкого качества, часто встречающегося в колодцах или поверхностных водах, многие фермеры стали использовать муниципальную / муниципальную воду. Высокая стоимость этой тенденции сильно повлияла на конечный результат селекционера. Исследования будут сосредоточены на экономически эффективных решениях для дезинфекции воды, которые не влияют на химический состав воды и не производят вредных побочных продуктов дезинфекции. Для обоснования такого подхода были проанализированы используемые в настоящее время методы дезинфекции.
Хлор и его различные формы (газообразный хлор, хлорамин, диоксид хлора, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия и т. Д.) Использовались в качестве дезинфицирующих средств в коммунальном водоснабжении около века. Для домашней птицы растет давление на уровни окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) без учета рН воды. Производители чрезмерно хлорируют воду, чтобы достичь целевого уровня ОВП. Это важно, потому что недавние исследования показали, что хлор может прямо или косвенно быть основной причиной многих форм рака.
В 1979 году EPA приняло постановление по тригалогенметану для ограничения уровня канцерогенных побочных продуктов дезинфекции (ДАД) в питьевой воде. Хотя хлор является хорошим дезинфицирующим средством, он также может создавать следовые количества DBP, называемого тригалогенметаном (THM) (Swichtenberg, 2003). THM — это химические вещества, которые возникают, когда органические материалы (например, гниющие деревья и листья, а также стоки с муниципальных хозяйств) соединяются со свободным хлором. Это вызвало серьезную обеспокоенность по поводу использования хлора в последние годы, и EPA и компании по водоснабжению искали способы уменьшить эти побочные продукты.
Хлорамины фактически используются в качестве ингибиторов ДАД в 30% поверхностных водных ресурсов страны и, как ожидается, вырастут до 65% через 10 лет (Long, 2005). Хлорамины образуются из смеси хлора и аммиака в воде. Хлорамины также могут влиять на вкус воды. Диоксид хлора также можно использовать в качестве ингибитора ДАД. После добавления к хлору наблюдалось снижение общего тригалогенметана (ТТГМ) (Rittman et al., 2002). В то же время, диоксид хлора известен для производства хлоритов, которые были определены как вызывающие гемолитическую анемию (Condie, 1986). В настоящее время максимальный уровень примесей для общего количества ТГМ в питьевой воде общего пользования составляет 0,1 мг / л.
Газифицированный хлор становится все более распространенным в птицеводстве. Хлор (Cl2) и диоксид хлора (ClO2, также называемый антиоксидумом) могут быть произведены на месте или доставлены в специализированные магазины. На сегодняшний день это самое опасное дезинфицирующее средство на рынке сегодня. Фактически, газообразный хлор использовался в химической войне в наших войсках во время Второй мировой войны. Самая большая проблема заключается в том, что хлор будет производить хлорорганические соединения. Хлорорганические соединения образуются при контакте газифицированного хлора с органическими веществами. Органические вещества могут включать дубильные вещества, водоросли, бактерии и биопленки. Их хлор-углеродные связи очень прочны, что означает, что они не разрушаются легко и устойчивы к метаболизму. Хлорорганические соединения имеют тенденцию к биоаккумуляции и накапливаются в жировой ткани. Когда мы продвигаемся по пищевой цепи, проблема становится более серьезной. Когда хищник съедает другой организм, любые жирорастворимые хищные вещества, которые хищник не переваривает, сохраняются в его жирах (Thornton, 2000). Это сравнимо с отравлением ртутью в том, что хлористый водород может передаваться через пищевую цепь и наблюдаться в мясе утиной грудки (Tsuji et al., 2007, Braune et al., 1999, Braune and Malone, 2006). Это может потенциально представлять огромную ответственность для птицеводства.
Озон также в последнее время вызывает большой интерес. Он очень эффективен при дезактивации всех групп организмов (особенно вирусов и бактерий) и может обрабатывать большое количество воды. Озон может быть самым сильным и эффективным дезинфицирующим средством против криптоспоридиума. Однако это также имеет свои недостатки. Озон может производить избыток бромата (который является потенциальным канцерогеном), если вода содержит бромид (Siddiqui, et al., 1995). Это также уменьшило эффективность в холодной воде. Озон также не обеспечивает постоянную остаточную дезинфекционную способность, может потребовать больших капиталовложений и имеет относительно высокие эксплуатационные и эксплуатационные расходы (Funyak, 2003).
Ультрафиолетовая (УФ) дезинфекция становится все более популярной, чем когда-либо прежде. Ультрафиолетовое излучение — это система точечной дезинфекции, которая очень эффективна для инактивации простейших (вирусы остаются наиболее устойчивыми) и не требует добавления каких-либо химических веществ, требует короткого времени контакта и не имеет известного ДАД. Это происходит без изменения химического состава, вкуса или качества воды. Однако помутнение (определяемое как уменьшение прозрачности раствора из-за присутствия взвешенных и некоторых растворенных веществ, которое вызывает рассеивание, отражение и затухание падающего света вместо передачи его по прямой линии), однако, влияет на качество дезинфекции из-за так называемого эффекта затенения. Как и в случае с озоном, у УФ нет остаточной дезинфекции.
Подкисление воды бисульфатом натрия или лимонной кислотой оказалось многообещающим в снижении уровня бактерий в воде птицы. Однако подкисление не является процессом дезинфекции. Его воздействие обеспечивает среду, в которой живет меньше микроорганизмов. Широко признано, что подкисление воды приводит к увеличению конверсии корма. Недавнее исследование показало обратное (Watkins et al., 2005). Кроме того, исследования по снижению патогенных микроорганизмов показали, что у кур, получавших подкисленный корм, наблюдалась относительная задержка роста, которая увеличивалась в течение первых двух недель до стабилизации (Heres et al., 2004). Поэтому вполне вероятно, что обеспечение бройлеров подкисленной водой в сочетании с подкисленным кормом может отрицательно повлиять на конверсию корма и привести к подкислению. Вода со слишком низким pH также может вызвать коррозию труб, сосков, запотевание и сократить срок службы холодных камер.
В Соединенных Штатах и за рубежом ионизация переходными металлами (TMI) в течение многих лет использовалась в качестве альтернативы хлору для дезинфекции во многих областях применения. Было доказано, что ионизация меди и серебра очень эффективна против некоторых из наиболее устойчивых организмов, таких как легионелла, в системах горячего водоснабжения, и продемонстрировала длительную остаточную дезинфекцию. Ионы меди в форме солей меди годами использовались в кормах для животных, чтобы убить и запретить рост сальмонелл, кишечной палочки и кампилобактера. Исследования поверхности меди на перерабатывающих заводах показали ее способность контролировать Salmonella enterica и Campylobacter jejuni (Faundez et al., 2004).
Хотя есть известные опасности, связанные с хлором, это все еще самый распространенный метод дезинфекции. Существует достаточно доказательств того, что TMI может предложить лучшие варианты дезинфекции по сравнению с существующими методами без изменения химического состава воды или производства вредных побочных продуктов дезинфекции. Также считается, что предлагаемый метод дезинфекции обеспечит бройлеров необходимыми питательными веществами, которые могут помочь в создании устойчивости к распространенным птичьим патогенам. USEPA тратит миллионы долларов на исследование альтернативных методов дезинфекции, которые не производят DPB. Отрасль не должна концентрироваться на сокращении количества ДАД, таких как TTHM, а на их полной ликвидации.
Ионизация медью и серебром становится все более распространенным методом дезинфекции, особенно в системах горячего водоснабжения больниц. Биоцидный эффект меди и серебра обусловлен сочетанием механизмов. Положительно заряженные ионы металлов прикрепляются к отрицательно заряженной бактериальной клеточной мембране и вызывают лизис и гибель клеток (Britton et al., 1978; Freedman et al., 1968; Slawson et al., 1990). Ионы меди разрушают ферментативные структуры клетки, позволяя ионам серебра проникать внутрь, где они быстро убивают систему жизнеобеспечения клетки. Это связано с тем, что положительно заряженные ионы серебра и меди обладают сродством к электронам и при попадании в бактериальную клетку мешают переносу электронов в системах дыхательных клеток. Ионы металлов будут связываться с сульфгидрильной, амино- и карбоксильной группами аминокислот, тем самым денатурируя белки, которые они образуют. Это делает ферменты и другие белки неэффективными, угрожая биохимическим процессам, которые они контролируют. Белки клеточной поверхности, необходимые для транспортировки материалов через клеточные мембраны, также инактивируются, поскольку они денатурированы.
Когда медь связывается с фосфатными группами, которые являются частью структурного остова молекул ДНК, результатом является распад двойной спирали и, следовательно, разрушение молекулы (Meyer, 2001). Концентрации меди от 0,2 до 0,4 мг / л и концентрации серебра от 0,02 до 0,04 мг / л рекомендуются для достаточных уровней дезинфекции в соответствии с исследованиями in vitro и в полевых условиях (Lin et al., 1996; Liu and et al., 1994; Liu et al., 1998).
Ионизация цинка, используемая в водоподготовке, не изучалась, но цинк часто добавляют в корм и антибиотики. Значительные эффекты, стимулирующие рост, наблюдались у бройлеров, получающих цинк-бацитрацин (Engberg, et al., 2000). Вероятно, это связано со значительным снижением количества кишечной палочки (C. perfringens и Lactobacillus salivarius) в подвздошной кишке птиц, получавших цинк-бацитрацин. Следует также отметить, что цинк-бацитрацин не влиял на количество энтеробактерий в подвздошной кишке. Цинк, как и медь, обладает превосходным антимикробным эффектом.
В отличие от хлора, ионизация переходных металлов не вызывает опасных галогенированных органических побочных продуктов, таких как тригалогенметаны, хлорамины и хлороформ. Кроме того, эти ионы стабильны, что способствует поддержанию эффективной остаточной дезинфекции (Meyer, 2001). Кроме того, ионы будут оставаться активными, пока они не будут поглощены микроорганизмом. Однако использование растворимых солей металлов в качестве источника этих ионов и мониторинг их концентраций для поддержания последовательных эффектов, как правило, проблематично. Следовательно, большинство современных ионизационных систем используют электролитические ионные генераторы для контроля концентрации растворенного металла. Генератор ионов электролита является наиболее экономически эффективным подходом, и именно этот подход будет использован в данном исследовании.
Эффективность дезинфекции TMI зависит от нескольких переменных. Концентрация ионов металлов в воде должна быть достаточной и определяется потоком воды, объемом воды в системе, проводимостью воды и текущей концентрацией микроорганизмов. Это похоже на хлор, потому что уровни активной дезинфекции снижаются при контакте с микроорганизмами.
Ионизация меди и серебра очень эффективна против легионелл, которые, как известно, устойчивы к большинству дезинфицирующих средств и даже дезинфицируют биологическую пленку, выделяемую бактериями. Ионы меди остаются в биологическом слое, вызывая остаточный эффект. Когда в воду постоянно добавляются ионы меди и серебра, концентрация бактерий легионеллы остается низкой. Ионизация меди и серебра также имеет более низкую скорость дезактивации, чем озон или УФ. Другое преимущество ионизации меди и серебра состоит в том, что ионы остаются в воде в течение длительного времени, вызывая длительную дезинфекцию и защиту от повторного загрязнения (ни озон, ни УФ не обладают такой способностью). Ионы меди и серебра остаются в воде до тех пор, пока они не выпадут в осадок и не будут поглощены бактериями или водорослями или удалены из воды путем фильтрации.
У систем TMI есть несколько преимуществ, которые включают:
- Установка и обслуживание просты
- Температура воды не влияет на эффективность
- Очень хорошая защита от остаточной дезинфекции
- Реколонизация задерживается, потому что ионы переходных металлов убивают, а не подавляют
- Это даже работает на Legionella и Cryptosporidium.
Дополнительное потребление меди в рационах для домашней птицы и свиней показало способность стимулировать рост (Burnell et al., 1988; Cromwell et al., 1989; Dove, 1993), что, как считается, связано с биоцидным действием меди (Varel et al., 1987 ). Противоречивые результаты были опубликованы на уровне потребления, когда повышение уровня меди в рационе (выше 120 ppm) показало неблагоприятные реакции роста и токсичность (Kashani et al., 1986; Harms et al., 1987). Эти несоответствия могут быть отнесены к разнице в расе, возрасте, продолжительности лечения, типе диеты и условиях роста между различными экспериментами. Также следует отметить, что только 1,3 ч / млн является стандартом EPA для меди в питьевой воде для потребления человеком (количество, протестированное в вышеупомянутых исследованиях, было в 100 раз выше этого количества), и даже нормативы EPA намного выше, чем предлагается как уровень дезинфекции (
