Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние подкормок цеолита природного и полифепана на содержание радионуклидов в организме откормочных свиней

ВАК РФ 06.02.04, Частная зоотехния, технология производства продуктов животноводства

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Голиков, Андрей Николаевич, Великий Новгород

(¿¿исцени- на ßaeecjwuuc

cpiema X 00. зл. ад $

üHOui ^ftick^BUmtw иисёни

шфш- /Ш

/ >t

WSHà ШьШьа^

¿¿г^тщ^шсш^

тш^шп- ¿i. . иа^ку ¿jvyetm-

X / / я л V

4 ' > ^ | —- * • / п -г' г/

'V/ V с ° / ^

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

На правах рукописи

Голиков Андрей Николаевич

ВЛИЯНИЕ ПОДКОРМОК ЦЕОЛИТА ПРИРОДНОГО И ПОЛИФЕПАНА НА СОДЕРЖАНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ В ОРГАНИЗМЕ ОТКОРМОЧНЫХ СВИНЕЙ

Специальность 06.02.04 - Частная зоотехния, технология

производства продуктов животноводства

Диссертация

На соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных

наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор АбрамовВ.Ф.

Великий Новгород 1999

Оглавление

Введение............................................................................5

1. Цель и задачи исследований................................................6

2. Обзор литературы.............................................................9

2.1. Ионизирующие излучения..........................................9

2.1.1. Естественная и искусственная радиоактивность...............10

2.2. Природа радиации и ее биологическое действие..............11

2.3. Поступление радионуклидов и их метаболизм в организме сельскохозяйственных животных.................................14

2.4. Зоотехнические мероприятия по снижению содержания радионуклидов в продукции животноводства.....................19

2.5. Характеристика компонентов, используемых в опыте.......22

2.5.1. Полифепан..............................................................22

2.5.2. Цеолит природный..................................................23

2.6. Состояние изученности данного вопроса в Новгородской области..............................................................................31

3. Результаты исследований....................................................35

3.1. Материал и методика исследований.............................35

3.2. Концентрация радионуклидов цезия-137 и калия-40 в рационах боровков крупной белой породы............................37

3.3. Влияние скармливания цеолита природного и полифепана на среднесуточные приросты боровков............................40

3.4. Компоненты, влияющие на степень загрязненности цезием-137 почек, легких и кожи боровков на откорме...............42

3.5. Влияние скармливания боровкам различных компонентов на степень загрязненности цезием-137 мяса, подкожного жира и сало внутреннего......................................................47

3.6. Влияние скармливания различных компонентов на степень загрязненности радиоцезием печени и селезенки боровков на откорме..................................................................51

3.7. Влияние скармливания цеолита природного и полифепана на загрязненность радионуклидом цезием-137 12-ти перстной и прямой кишки..........................................................56

3.8. Влияние скармливания цеолита природного и полефепана на загрязненность радионуклидом цезием-137 крови и костной ткани (ребро) боровков...............................................58

3.9. Размеры накопления радионуклида цезия-137 в организме боровков на откорме.................................................62

3.10. Компоненты, влияющие на степень загрязненности почек, легких и кожи боровков на откорме радионуклидом калием-40.........................................................................64

3.11. Влияние скармливания добавок цеолита природного и полифепана на степень загрязненности мяса, подкожного жира и сало внутреннего радиокалием....................................70

3.12. Влияние скармливания цеолита природного и полифепана на степень загрязненности радиокалием крови и костной ткани боровков на откорме..................................................73

3.13. Влияние скармливания цеолита природного и полифепана на степень загрязненности радионуклидом калием-40 печени и селезенки боровков на откорме....................................76

3.14. Влияние скармливания цеолита природного и полифепана на степень загрязнения радионуклидом калием-40 12-ти перстной и прямой кишки..................................................78

3.15. Размеры накопления радионуклида калия-40 в организме боровков на откорме.....................................................81

3.16. Концентрация радионуклидов цезия-137 и калия-40 в кале и моче боровков на откорме на начало опыта.....................83

3.17. Концентрация радионуклидов цезия-137 и калия-40 в кале и моче боровков на откорме в конце опыта........................86

4. Экономическая эффективность использования цеолита природного и полифепана при откорме боровков......................................94

5. Выводы...........................................................................97

6. Практические предложения.................................................99

Приложения...................................................................100

Библиографический указатель использованной литературы........104

Введение

Наш век часто называют атомным. И уже привычной стала фраза о том, что атомная энергия все шире используется в народном хозяйстве, что уже трудно отыскать отрасль, где бы она не нашла своего применения. Ученые XX века обогатили мир атомной энергией, которая таит огромные возможности преобразования жизни человека и окружающей среды. Атомная энергия входит в нашу жизнь вместе с электроэнергией, получаемой от атомных электростанций; судами, движимыми энергией атома; радиационными технологиями и биотехнологиями, применяемыми в промышленности и сельском хозяйстве; приборами и методами, используемыми в самых различных областях науки и техники. Иногда она вторгается вместе с известиями о взрывах атомных бомб, авариях на предприятиях атомной энергетики, трагическими последствиями неумелого или неграмотного обращения с ней.

Тем не менее, лиц, непосредственно соприкасающихся с атомной энергией - то ли с получением ядерного сырья, то ли с эксплуатацией атомных агрегатов, то ли с приборами и препаратами, содержащими ее источники совсем немного - не более 1% населения. Может быть поэтому и знания подавляющего большинства людей о действии на живые организмы ионизирующих излучений, сопровождающих превращения атомных ядер в процессе их распада, долгое время были на весьма низком уровне и связаны лишь с военной угрозой.

В науке о кормлении сельскохозяйственных животных, кормоприго-товлении в настоящее время отсутствуют материалы о концентрации ряда долгоживущих радионуклидов в сельскохозяйственной продукции и переходе их в пищевые продукты.

В связи с ростом техногенного загрязнения природных сред радионуклидами возникает необходимость в изменении их поведения почвен-но-растительном покрове и организме сельскохозяйственных животных.

Информация по этим вопросам поможет прогнозировать накопление их в продуктах растительного и животного происхождения, нормировать их поступление в трофические цепи миграции и разработать мероприятия по ограничению этого поступления с целью производства экологически чистого продовольствия на территории Новгородской области и за ее пределами.

Изучение загрязненности кормов радионуклидами и закономерности перехода их в трофических цепях сельскохозяйственных животных позволяют детализировать общие принципы организации агропромышленного производства в условиях техногенного загрязнения территории.

Цель и задачи исследований

Основной целью работы явилось определение степени загрязненности рационов радионуклидами и их переход в органы и ткани боровков на откорме. В связи с этим нами поставлены следующие задачи:

- изучить степень загрязненности кормов и ряда компонентов (це-зий-137 и калий-40)

- изучить возможность использования в рационах цеолита природного и полифепана

- определить удельную активность радионуклидов в органах и тканях боровков крупной белой породы

- определить интенсивность перехода радионуклидов в органы и ткани боровков на откорме из рационов кормления

- определить экономическую эффективность использования цеолита природного и полифепана в рационах боровков на откорме.

Тема является составной частью государственной научно-технической программы Главного управления высших учебных заведений МСХ РФ (госрегистрационные номера 372-36-2Ж, 95-34-2Ж), тематического плана НИР Новгородской Академии сельского хозяйства и природных ресурсов при НовГУ им Ярослава Мудрого, Всероссийской Ассоциации

«Кормление сельскохозяйственных животных и технологии кормов» (РАСХН, ВИЖ).

Научная новизна

Впервые дана оценка степени загрязненности кормов и рационов кормления боровков на откорме. Установлена возможность использования в рационах цеолита природного и полифепана для получения экологически чистой продукции свиноводства. Выявлен уровень перехода радионуклидов в органы и ткани боровков на откорме из рационов.

Практическая значимость работы

В результате исследований доказана высокая эффективность использования цеолита природного и полифепана при очистке организма боровков на откорме от радионуклидов цезия-137 и калия-40. Продукты убоя боровков можно контролировать на загрязненность их радионуклидами.

Разработаны рекомендации по ускорению выведения радионуклидов из организма сельскохозяйственных животных.

Реализация результатов исследований

Результаты исследований рекомендуется использовать в учебных курсах «Кормление сельскохозяйственных животных», «Основы сельскохозяйственной радиологии».

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на научно-практических конференциях аспирантов, профессорско-преподавательского состава Академии сельского хозяйства и природных ресурсов Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого (1997 - 1999 гг.).

Публикация результатов исследований. Основные положения диссертации опубликованы в 2 научных статьях.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, собственных исследований, выводов и практических предложений, приложения, включает 33 таблицы. Список используемой литературы включает 133 источника, в том числе 10 на иностранных языках.

2. Обзор литературы 2.1. Ионизирующие излучения

Ионизирующие излучения - это излучения, взаимодействие которых с веществом приводит к ионизации его атомов и молекул, т. е. Превращению их из электрически нейтральных частиц в положительно и отрицательно заряженные ионы.

К ионизирующим излучениям относятся электромагнитные излучения высоких энергий, а также потоки заряженных и нейтральных частиц (корпускул). Заряженные частицы (альфа-частицы, электроны, позитроны, протоны и некоторые другие) ионизируют атомы и молекулы вещества непосредственно при столкновениях, если их кинетическая энергия достаточна для ионизации. При прохождении через вещество потоков нейтральных частиц (нейтроны) или фотонов электромагнитного излучения (кванты рентгеновского и гамма-излучений) ионизация вызывается вторичными заряженными частицами, возникшими в результате взаимодействия первичных частиц или фотонов с веществом. (7, 16, 17).

Ионизированное, как возбужденное, состояние атома или молекулы

о

длиться всего 10" с (стомиллионная доля секунды), после чего ионы вновь превращаются в нейтральные частицы, и само по себе это состояние, длящееся в течении столь незначительного периода времени, не является сколько-либо драматичным для живой клетки. Однако оно сопровождается возникновением потока частиц, обладающих, как источник излучения, способностью глубоко проникать в вещества тканей живых организмов и наносить повреждения. Например, средняя кинематическая энергия гамма-квантов цезия-137 - одного из наиболее опасных радиоактивных загрязнителей окружающей среды — составляет 660 кэВ (эВ - электрон вольт - внесистемная единица измерения энергии излучений 1 эВ=1,6-10"19 Дж.), (58). При попадании лишь одного его фотона в веществе в ходе реализации (размена) энергии может произойти до

11000 ионизаций, в результате которых возникает лавина электронов.

о

При дозе излучения всего в 1 Р (рентген) в 1 см воздуха возникает 2,8 •109 пар ионов. Сопровождающие ионизацию потоки частиц являются причиной высокого повреждающего действия ионизирующей или проникающей радиации (15, 18).

2.1.1. Естественная и искусственная радиоактивность

Еще несколько десятилетий назад человечество не знало о существовании явления радиоактивности, так как радиоактивность не ощущается органами чувств человека. Лишь после открытия процесса деления атомного ядра в результате цепной реакции была открыта искусственная радиоактивность, а в дальнейшем была обнаружена так называемая естественная или фоновая радиоактивность Земли. Вплоть до получения искусственной радиоактивности (управляемой - атомные электростанции, а также применяемой в медицине, и не управляемой - атомные бомбы) человек не мог влиять на фоновую радиоактивность Земли.

Жизнь на Земле зародилась и развивалась в условиях естественной радиоактивности, величина которой могла меняться лишь в результате космических (вспышка «сверхновой» звезды) или природных катаклизмов (землетрясения), в результате которых локально обнажались залежи радиоактивных руд. (9, 13, 14, 17, 20, 26, 30, 69).

Взрыв «сверхновой» звезды мог вызвать краткосрочное резкое повышение общего фона естественной радиоактивности, в результате чего могло произойти глобальное облучение живого мира земли и, как следствие, совершенно непредсказуемые результаты вплоть до исчезновения отдельных видов, как, например, динозавров. (117, 118, 121).

В настоящее время, когда человек научился вызывать искусственную радиоактивность, причем самой разной величины, в том числе во много раз превышающую естественную радиоактивность, опасность воздейст-

вия радиоактивности на живые организмы многократно возрастает (19, 23).

До настоящего времени считалось, что радиоактивность опасна, если она во много раз выше естественного уровня, т. е. В результате атомного взрыва. Малые дозы радиации, сравнимые с естественным уровнем, вообще считались безопасными (8, 68, 73). Дальнейшее изучение явления радиоактивности показало, что это мнение ошибочно (75, 83, 86, 98).

2.2. Природа радиации и ее биологическое действие

Для того, чтобы оценить степень биологического воздействия радиоактивности, необходимо знать природу различного излучения и формы его воздействия на биологические системы (29, 78, 80, 81).

Было установлено, что существуют два типа радиоактивного излучения в виде волн и частиц (8, 13, 17, 25, 26).

Волновое излучение - это излучение более коротких, чем свет, электромагнитных волн, к нему относятся рентгеновское излучение, используемое в медицине, а также с еще более высокой проникающей способностью гамма-изучение, впервые обнаруженные при исследовании радиоактивности радия.

В качестве радиоактивных частиц можно рассматривать бета-лучи (обычные электроны только с более высокой энергией) и альфа-частицы, состоящие из ядер гелия. В дальнейшем были обнаружены и другие радиоактивные частицы, из которых наиболее часто встречающийся, а потому и наиболее опасный, радиоактивный нейтрон, образующийся при распаде урана и плутония (129, 130).

Осколки деления урана и плутония являются изотопами обычных химических элементов (барий, стронций, йод и др.), они отличаются от стабильных химических элементов лишь по массе. Поглощаясь организмом и переходя в результате дальнейшего радиоактивного распада в

различные химические элементы с образованием ряда так называемых «дочерних продуктов», они излучают уже внутри организма бета и гамма-лучи (27, 40).

Все виды радиации в конце концов поглощаются веществом при взаимодействии с электронными оболочками атомов, приводя их последовательно к состоянию ионизации и возбуждения. В итоге биологическое повреждение живых клеток происходит в следствие действия быстро движущихся электронов внутри организма независимо от типа первоначальной радиации (27, 28).

В отличие от внешнего облучения, которое может быть ослаблено или прекращено удалением от источника, внутреннее облучение организма в результате поглощения радиоактивных веществ, продолжается длительно и непрерывно (37, 39).

Количество поглощенных радионуклидов в организме убывает вследствие двух одновременно проникающих, не связанных между собой процессов: радиоактивного распада и биологического выведения. Коротко живущие радиоактивные изотопы убывают в организме за счет своего распада, а долгоживущие в результате биологического выведения из организма. Поэтому одним из критериев биологической опасности радионуклида служит длительность периода его полураспада. Если он очень велик или наоборот очень мал, то радионуклид малоопасен. Первый - потому что обладает низкой радиоактивностью, а второй распадается, еще не успев попасть в организм. Это явление можно рассмотреть на изотопах йода. Из 24 известных в настоящее время изотопов йода 12 (I127, I129, i131"140) являются либо осколками деления тяжелых ядер, либо

137 129

продуктами радиоактивного распада таких осколков. I - стабилен, I

п

- имеет период полураспада 1,72-10 лет, то есть практически тоже стабилен, период полураспада I134, i136"140 - не превышает несколько минут, поэтому в молодых продуктах деления сначала биологически опасны I131, I132, I133 и I135, а через неделю только I131 и I132 (8.25 123). Если

�