Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
ОБМЕН ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГРОСФЕРЕ И ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ И МЕТОДЫ ЭЛИМИНАЦИИ В ТРОФИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ИХ МИГРАЦИИ
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия
Автореферат диссертации по теме "ОБМЕН ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГРОСФЕРЕ И ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ И МЕТОДЫ ЭЛИМИНАЦИИ В ТРОФИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ИХ МИГРАЦИИ"
М-шіз
ВЕРОТЧЕНКО Маргарита Александровна
ОБМЕН ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГРОСФЕРЕ И ОРГАНИЗМЕ ЖИВОТНЫХ И МЕТОДЫ ЭЛИМИНАЦИИ В ТРОФИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ИХ МИГРАЦИИ
03,00.04- Биохимия
06.02.02 - Кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Дубровицы - 2006 г.
Рабата выполнена во Всероссийском государственном научно-исследовательском институте животноводства (ВГНИИЖ)
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор
Фомичев Юрий Павлович
Официальные оппоненты: академик, доктор биологических наук
Самохнн Валентин Трофимович
доктор биологических наук, профессор Еськов Евгений Константинович
доктор биологических наук, профессор Агафонов Владимир Иванович
Ведущая организация: Российский государственный аграрный университет МСХА имени К.А, Тимирязева
Защита диссертации состоится «¿1?% июня 2006 года в /Ужасов на заседании диссертационного Совета Д.ООб.О[3.01 во Всероссийском государственном научно-исследовательском институте животноводства Россель-хозакадемии по адресу: 142132, Московская область, Подольский район, п. Дубров и цы, факс 8-27-651)01 — Москва и Московская область, 8-4967-651)01 — другие регионы.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВИЖа. Автореферат диссертации разослан мая 2006 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических н
В.П. Губанова
з
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Среди множества проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством - охрана окружающей среды занимает одно из первых мест в мире. Интенсивное промышленное производство и сельскохозяйственное использование природных ресурсов привело к изменению циклов большинства химических элементов, в том числе тяжелых металлов (ТМ), изменились направления и темпы их миграции, переместились зоны выноса и накопления. В связи с чем загрязнения ТМ окружающей среды стало частью комплекса проблем, связанных с её охраной,
Наряду с природными миграционными потоками (водной миграцией и биологическим круговоротом) сформировался техногенный поток, который для многих районов стал специфическим фактором почвообразования (Овчаренко М.М., 1997; Ильин В.Б., 2001; Сает Ю.Е., 1990; Сычев В.Г., Черных Н.А., 1995; Добровольский В.И., 1997; Ковальский В В., 1974 и др.).
Наибольшую опасность ТМ представляют для человека, в продуктах питания которого концентрация токсикантов на несколько порядков выше, чем в почвах. Одним нз источников поступления ТМ в организм человека является продукция животноводства.
Получение безопасных продуктов животноводства определяется многими параметрами экологического состояния окружающей среды (Тезиев К.К. и др., 1998; Васильев А.В., 2001; Бокова Т.И., 2004; Нагдалиев ФА., Рабинович Л.Л., 1998; Вяйзенен Г-Н. и др., 2001; Сироткин A.M., 1997; Барановский М.В., 1994; Илизов Р.Г., Зарипова Л.И., 2000; Донник И.М., 2000; Татарчук А..Т. и др., 2000 и Др.).
Загрязнения природной среды, основными источниками которого являются предприятия по добыче н переработке черных и цветных металлов, тепловые электростанции, транспорт, сельскохозяйственное производство, жилищно-коммунальная сфера, осложнило экологическую ситуацию и привело к ухудшению состояния питьевой воды, кормов, растениеводческой и животноводческой продукции в ряде промышленных регионов России.
В зависимости от степени загрязнения окружающей среды экотоксикан-ты могут привести к экологическому напряжению или кризису среды и нарушить весь цикл получения экологически безопасной продукции. Изучение и анализ воздействия неблагоприятных экологических факторов на окружающую среду и состояние пишевой цепи является одной из важнейших задач обеспечения продовольственной безопасности страны.
Цели и задачи исследований.
❖ Изучить содержание ТМ в почвах, прилегающих к фермам, рассчитать уравнения регрессий между элементами плодородия почв и содержанием ТМ и установить индексы поглощения их растениями;
*> Разработать методику и критерии оценки экологического паспорта сельскохозяйственного предприятия ;
<* Провести экологическую оценку животноводческих предприятий в зонах разной степени загрязнения по содержанию ТМ в окружающей среде и продукции животноводства. Разработать ориентировочные параметры концентрации тяжелых металлов в животноводческой продукции на основании экспериментальных данных;
*> Определить воздействие ферм на окружающую среду. Разработать нормативные значения по выделению азота и фосфора фермой КРС в зависимости от технологических факторов (типа кормления, величины удоя, системы содержания);
❖ Изучить эффективность применения хитозана и цеолита в кормлении молочного скота в качестве энтеросорбентое тяжелых металлов и донаторов микроэлементов.
❖ Разработать технологическую схему получения молочных продуктов, удовлетворяющих нормативным требованиям, из загрязненного тяжелыми металлами молока.
Научная новизна исследований.
Впервые изучено содержание ТМ в почвах прифермскнх полей в зонах разной степени загрязнения, определены взаимосвязи и составлены уравнения регрессии между элементами плодородия и тяжелыми металлами, установлены конкретные индексы поглощения ТМ из почв в растительные корма.
Разработаны критерии н методика оценки животноводческих предприятий. Изучено содержание ТМ в питьевой воде животноводческих ферм, кормах, продукции в зонах разной степени загрязнения.
Определено воздействие молочных ферм на окружающую среду, разработаны нормативные значения азота и фосфора, выделяемые КРС на фермах в зависимости от технологических факторов (типа кормления, величины удоя, системы содержания).
Впервые изучена эффективность совместного применения хнтозана и цеолита в кормлении молочного скота, дана биохимическая и экономическая оценка использования их в молочном животноводстве.
Теоретическое, практическое значение н реализация результатов
работы.
Установлены закономерности миграции ТМ по трофической цепн (почва-вода-корма-организм животных-нродукция), которые позволили разработать конкретные нормативные показатели для каждого загрязнителя окружающей среды и составить экологический паспорт сельскохозяйственного предприятия.
Составлены конкретные нормативные показатели воздействия животновод-
s
ческой фермы на окружающую среду в зависимости от технологических факторов. Определены количественные характеристики распределения ТМ по компонентам коровьего молока.
Материалы научно-хозяйственных опытов показали целесообразность использования хитозана и цеолита в качестве онтеросорбентов и донаторов микроэлементов для молочного скотоводства в зонах загрязнения ТМ.
Разработаны «Рекомендации по использованию энтеросорбентов для производства молока и мяса в техногенных зонах».
Апробацияра боты.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на:
— Международной научно-практической конференции «Эколого-генети-ч ее кие проблемы животноводства и экологически безопасные технологии производства продуктоя питания» (Дубровины, ВИЖ, 1998 г.);
— Международной научно-практической конференции, посвященной 80-лстию МВА (Москва, 1-3 июня 1999 г.);
— Международной юбилейной научно-практической конференции «Животноводство России в XXI веке (Дубровицы, 1999 г.);
— Международной конференции «Миграции тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва - растение - корм - рацион - животное - продукт животноводства» (Великий Новгород, 1999,2000, 2001,2003, 2005 гг.);
— Международной конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве России — ресурсосберегающие технологии производства экологически безопасной продукции животноводства» (Дубровицы, 2003 г.);
— конференции «Аграрная наука в решен ни проблем АПК и экологии района» (Великий Новгород, 2004 г.);
— Международной научно-практической конференции. (Астрахань, 12— 13 мая 2005 г.);
— Международной геоэкологической конференции, посвященной 75-летию Тульского государственного университета «Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами» (Тула, 2004 г.);
— Международной научно-практической конференции «Прошлое, настоящее и будущее зоотехнической науки» 7-11 сентября (Дубровицы, 2004 г.);
— Международной научно-практическая конференции «Современные технологии и селекционные аспекты развития животноводства России» (Дубровицы, 2005 г.).
Основные положения, выносимые на защиту:
— Уровень загрязнения воды, кормов солями тяжелых металлов в зонах разной интенсивности загрязнения;
— Взаимосвязи тяжелых металлов с элементами плодородия почв, прилегающих к фермам на основании их агроэкологииеского обследования;
— Животноводческие фермы — как источники загрязнения окружающей среды в зависимости от технологических факторов;
— Критерии и методика разработки экологического паспорта сельскохо-
зяйственного животноводческого предприятия;
— Эффективность применения цеолита и хитозана для получения экологически безопасной продукции;
— Миграция тяжелых металлов и методы их элиминации в технологии производства молока, биохимическая и экономическая эффективность разработок;
— Нормативные содержания тяжелых металлов в животноводческой продукции & зонах разной степени загрязнения;
— Получение пищевых продуктов, удовлетворяющих нормативным требованиям из загрязненного тяжелыми металлами молока.
Обьем и структура работы
Диссертация состоит из введения, материалов и методов исследований, результатов исследований и предложений производству, библиографического списка, включающего 256 наименований, в том 94 на иностранных языках.
Работа изложена на 224 страницах, содержит 50 таблиц, 10 рисунков и схем.
2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Концепция и общие направления исследований представлены в таблице 1.
Изучение миграции тяжелых металлов в почве, кормах, воде, животноводческой продукции проводились в ВИЖе на базе лаборатории исследований экологических проблем в животноводстве в 1995 — 2005 гг.
Основным объектом исследования было опытное хозяйство ВИЖа: «Дубровины», расположенное в экологически благополучной зоне.
К зоне экологического напряжения были отнесены ряд хозяйств Тульской области и летально обследованы три хозяйства Дубенского района; СПС «Воскресенский», СПС «Заветы Ленина», СПС «Ударник».
А 1Троэкологические исследования проводили в ОПХ «Дубровицы» в 2000 -2005 гг. Проводимые исследования включали несколько этапов. Первый -предварительный, в ходе которого в 2000 году до наступления устойчивого промерзания почвы были обследованы поля полевого и кормового севооборотов, где в соответствии с ГОСТами 28168-84 отбирались объединенные пробы в полевом V поле — технологический участок 8 и кормовом 111 и IV поле — участки 16 и 22 севооборотов.
Подготовка проб и проведение анализов выполнены в соответствии с ГОСТами (17 4.3.01.83 — Общие требования к отбору проб, 17 4.4.02.84 — Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа, кислотность — по ГОСТу 26 483-85, подвижный фосфор - по Кирсанову — ГОСТ 26207-84; гумус - по Тюрину — ГОСТ 28213-84.
Схема исследований
s
На втором этапе в 2001 голу был детально обследован прилегающий к ферме 16-й технологический участок (III поле) кормового севооборота площадью 15,7 га. Этот массив примыкает к ферме, имеет удлиненную форму, что позволяет оценить состояние изучаемых химических показателей, связанных с функционированием животноводческой фермы.
Обследование выполнено согласно «Методических указаний по обследованию почв сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства на содержание тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и радионуклидов», утвержденных (5.12.1995 заместителем Министра сельского хозяйства и продовольствия РФ.
Третий ?тал, проводимый в 2002 г., включал обследование поля V участка 22 и повторный отбор проб почв с участка 16 (III). Площадки апробирования по участку 16 поля Ш располагали в узлах прямоугольной сетки с размером ячейки 100 х 50 м, точечные пробы в площадке апробирования (25 по регулярно-случайной схеме) из слоя 0-20 см отбирали буром БП-25-15. Подготовка* образцов к анализу включала нх высушивание, измельчение в фарфоровой ступке и просеивание через сито диаметром 2 мм.
Определение подвижных форм тяжелых металлов в почвах проводили в соответствии с «Методикой выполнения измерений массовой доли кисло-торастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия и др.) в пробах почв атомио-абсорбционным анализом». Кормовые культуры, выращиваемые на поле III и V, отбирали и определяли в них ТМ в соответствии с межгосударственными стандартами «Сырье и продукты пищевые. Методики определения токсичных элементов», изд-во стандартов, 1992.
План отбора лочвенных и растительных образцов представлен на схемах I и
2.
Схема 1
Ферма Автомобильная дорога
+ 0 1* +0 2* і +0 3* 16*0 021 *
+ 4* + 5* + 6* 17* 22 *
7* 8* | о* 18* 23 *
0 10* 0 11* I 012* 0 19* 0 24
13* 14* | 15* 20* 25 *
Огороды
Главный корпус ВИЖа
Схематический план отбора почвенных (*) и растительных (0) образцов на прифермском участке 16 поля Ш в 2001 г. Арабскими цифрами указаны +- отбор почвенных образцов 2002 г.
9
Схема 2
Отбор проб почв и кормовой свеклы на участке 22 поля V
Река Пахра
I * 0 2* 0 3* Мост 0 4* 0 5*
6* 07* 08* 0 9* 0 10*
Автомобильная дорога
Схематический пюн отбора почвенных (*) и кормовой сахарной свеклы (0) образцов на участке 22 поля V.
На 1 и 6 полосах образцы сахарной свеклы не отбирались, т.к. они были засажены индивидуальным картофелем.
В 2003-2004 годах нами проводилась э ко лопН>ио геохимическая оценка прифермскнх территорий трех животноводческих хозяйств Тульской области. Все они (СПС «Воскресенский», СПС «Заветы Ленина», СПС «Ударник») расположены в Дубенском районе.
Все три хозяйства имеют мол очно-товарные фермы, где содержатся дойные коровы черно-пестрой породы.
Продуктивность животноводства в хозяйствах Ду венского района Тульской области
Показатели СПС (сВоскресенский» СПС «Заветы Ленина» СПС «Ударник»
Поголовье коров 624 237 504
Получено телят 371 223 504
Надой на одну фуражную корову с начала года, кг 2086 1532 1764
Содержание в молоке в среднем по хозяйствам белка — 2,8%, жира — 3,1%. Плотность молока— 1,026 г/см .
Рационы кормления зависят от сезона года и, в целом, удовлетворительно обеспечивают потребности крупного рогатого скота В питательных веществах и энергии. Зимой, в основном, скармливают грубые, сочные и концентрированные корма: сено (6-8 кг на корову в сутки), силос или сенаж (до 20 кг на корову в сутки), комбикорм (5-6 кг на корову в сутки). В качестве минеральных кормовых добавок используют поваренную соль, комбикорм, фелуцен. Летние рационы состоят из пастбищной травы (задаваемой при пастьбе скота), сена (2-3 кг на голову в сутки), комбикорма (4-6 кг на голову в сутки). Летний сезон примерно продолжается около $ месяцев (примерно с 15 мая по И октября).
Агроэкологичсские обследования полей данных хозяйств проводились следующим образом.
В ходе обследований из пахотного слоя (0-20см) были отобраны почвенные образцы буром БП-25-15:
1)СЛС «Воскресенский», 2-е поле, 2-Й технический участок с уклоном
1-2° на северо-запад, площадью 53,9 га, по двум параллельным линиям в 10 пунктах;
2) СПС «Заветы Ленина», 3-е поле, 4-й технический участок с уклоном
2-3° на запад, площадью 13,1 га, по двум перпендикулярным линиям в 10 пунктах;
3) СПС «Ударник», 2-е поле, 2-й технический участок с уклоном 1-2° на восток, плошадью 10 га, по двум перпендикулярным линиям в 10 пунктах.
Подготовка проб и анализы выполнены в соответствии с ГОСТами.
Экологические исследования проведены в 2000-2005 годах в ряде хозяйств Тульской области, производящих мясо и молоко в зависимости от степени загрязнённости территорий данного хозяйства.
Содержание тяжёлых металлов определялось в кормах, воде, животноводческой продукции.
Тяжелые металлы определялись в соответствии с ГОСТами; ртуть — 2692786; мышьяк — 26930-36; медь — 26931-86; свинец — 26932-86; кадмий — 2693386; цинк — 26934-86. Кадмий, медь, свинец и цинк определялись атомно-абсорбционным способом на спектрофотометре АА5-30.
Ртуть определяли колориметрическим методом в виде тстраиодомеркурата меди на приборе «Юлия». Мышьяк — колориметрическим метолом с диэтилдио-карбаматом серебра на ФЭКЕ-56.
Исследования проводили по следующей схеме:
корма вода свиней, кадмий, медь, цинк, ртуть, мышьяк
животноводческая продукции (молоко, мясо, мясопродукты) свинец, медь, кадмий, ртуть, мышьяк, цинк.
Отбор проб кормов и воды, животноводческой продукции проводились непосредственно в животноводческих хозяйствах в соответствии с ГОСТами отбора проб по каждому виду продукции.
Были обследованы два хозяйства: ААО «Прнупский» и опытное хозяйство Косогорского металлургического комбината ААО «Приупский» — многоотраслевое хозяйство, производящее животноводческую и овощеводческую продукцию. Всего в хозяйстве 800 голов КРС швицекой породы и 400 дойных коров, удой за 1999 г. — 3888 кг, 2000 г. — 3479 кг на голову. В 2000 году удой на 1 корову за полгода— 1878 кг. Корма собственного производства,
В опытном хозяйстве Косогорского металлургического комбината: всего КРС — 87 голов, из них дойных коров — 50 голов, удой за 2000 г. — 5000 кг. Все корма собственного производства. В совхозе «Приупском» были изучены следующие корма: сенаж разнотравный, жом свекловичный, силос (кукуруза + ка-
пуста), сено разнотравное + райграс, зеркосмесь, а также животноводческая продукция: молоко, мясо, печень, почки.
В 2002 - 2003 годах в трех хозяйствах Дубенского района Тульской области СПС «Заветы Ленина», СПС «Воскресенский» и СПС «Ударник» проведен систематический комплексный мониторинг по определению и содержанию тяжелых металлов, а также оценки влияния факторов среды на организм животных.
Для определения экологической характеристики данного региона в выбранных хозяйствах проведены исследования кормов, составляющих суточный , рацион коров и питьевой воды. Эти же вещества определялись в молоке, мясе, и субпродуктах. Отбор мяса и субпродуктов в хозяйствах проводили по схеме: от 34 коров во второй-треггьей лактации после убоя отбирали пробы мышечной ткани, печени, почек, сердца для проведения токсикологических исследований. Пробы молока отбирали из сборной емкости после утреннего доения в количестве 2-3 литров, питьевой воды из водопровода в помещении молочной фермы в таком же объеме. Отбор и упаковку проб проводили с соответствующими МУ н ГОСТами, Все отобранные пробы молока, мяса и субпродуктов, кормов и воды анализировали по 6 показателям, соответствующим ГОСТам и Методическим рекомендациям.
Состояние здоровья животных, их продуктивность, качество животноводческой Продукции во многом зависят от состояния кормовой базы.
Загрязнение кормов токсическими элементами (кадмием, свинцом, медью, цинком, ртутью и мышьяком) имеют региональный характер н связаны с содержанием их в почвах и внешним воздействием окружающей среды.
Экологическую опенку кормов, воды, животноводческой продукции и влияние факторов продуктивности и концентрации поголовья на состояние ферм проводили на молочных фермах опытных хозяйств института «Дубровины» и «Батыбино» в 1995 - 1996 гг.
Количество исследуемых животных и годовой удой по фермам представлен в табл. 2.
Таблица 2
Паз ванн« фермы 1495 г. 1996 г.
Всего животных, гол. Мелочных коров, гол. Удой на Ї гол. в год, кг Ясего животных, гол. Молочных короп, ГОЛ. Удой на 1 1ХЫ. в год, кг
«Дубровины» 429 206 5393 717 245 5923
«Батыбино» 455 310 3985 367 250 4961
Влияние молочных ферм на окружающую среду определяли ло количеству выделенного азота, фосфора, кальция с калом и мочой всем поголовьем.
Содержание азота, фосфора, кальция считали выделенное одной коровой в сутки, за год, всем поголовьем с учетом баланса и использования поголовья, типа кормления и величины удоя по результатам балансовых опытов, проводимых в отделе кормления ВИЖа.
Рационы кормления молочных коров представлены в табл. 3.
Рацион кормления коров га период опыта ОПХ «Дубровнцы» Подольского района Московской области
Показатели TpviniM
I II Ш IV
Сено злаковое, кг 2.0 2.0 2.0 2,0
Силос злаково-разнотравный, кг 36,0 34,5 33,0 33,0
Зерносмесь, кг 7,3 5,1 5.3 5,9
Патока кормовая 1.5 1,5 1.5 1,5
БВЛ - 2.5 -
КВД-Э - 2.3
БВД-ЭН - - - 2,5
В рационе содержатся:
кормовых единиц 14,8 16,4 18.0 18,7
обменной энергии, МДж 152,3 169,8 176.8 184.6
сухого вещества, кг 16.1 17,8 17.8 18,3
сырого протеипа, г 241t 2686 2645 2721
переваримого протеина, г 1495 1746 172t 1815
жира, г 516,0 519,1 990.0 1002,0
клетчатки, кг 3,06 3,22 3,01 3.04
БЭВ, кг 9,67 10,2 9,97 10,30
сахара, г 1445 1436 1426 1452
крахмала, Г 3907 2711 2796 3082
кальция, г 105,2 126,8 124,1 125,3
фосфора, г 58,9 83,0 81,3 83,7
магния, г 52,4 57,0 52,9 54,7
калия, г 4 i 3,4 388,4 362,3 374,3
серы, г 40.7 39,0 39,1 40,7
мел», мг 153,5 204,8 199,6 206,2
цинка, мг 411.3 635,7 612,6 627,6
кобальта, мг 12,6 12,6 12,6 12,6
марганца, мг 944 1012 991 1015
каротина, мг 1682 1647 1552 1552
Эффективность применения в кормлении молочного скота энтеросорбентов (хнтозана и цеолита) исследовали в «Воскресенском» Тульской области Ду-бенского района.
Было сформировано S групп животных по 8-10 голов в каждой группе.
Коров I контрольной группы кормили по схеме, принятой в данном хозяйстве, коровам П опытной группы в комбикорм добавляли кислоторастворимый хитозан с вязкостью 380 сПс из расчета 25 мг на 1 кг живой массы.
Ш и Ша опытным группам в комбикорм добавляли хитозан с цеолитом — 2% от рациона (Шивы рту йс кого месторождения Читинской области), в 111 группе хитозана добавляли первые 10 дней каждого месяца.
IV опытная группа получала цеолит 250 г на голову в сутки.
Материалом исследований служили корма, вода, молохо, цельная кровь, фекалии и моча коров, которые определяли в подготовительный период на 30-Й, 60-й и 90-й день опыта, В этн же периоды определялись биохимические показатели крови.
Убой животных проведен в начале опыта и после его окончания, лля определения ТМ отобраны образцы мышечной ткани и субпродукты.
Рацион молочных коров состоял из 10 кг сена, 5 кг силоса, 20 л барды пшеничной, 2,5 кг зерна и 15 кг зеленой смеси.
В отделе кормления сельскохозяйственных животных по специально разработанной программе был рассчитан рацион, необходимый для полноценного кормления животных и получения от ник удоя 12 л вдень.
Рацион кормления коров в хозяйстве «Воскресенский» Тульской области Дубенского района, химический состав и питательность представлены в таблицах 4 и 5.
Таблица 4
Корма Кол-ве I Процент по питательности Зоотехнические н экономические показатели
1 2 3 4
Вид корма (1а именование корма Кг %
сено Разнотравье-злаковое 10 45,98 Сухого в-ва на 100 кг живой массы
0 0 0 0,00 3.65
0 0 0 0,00 КОЭ в СВ МДж 9,54
0 0 0 0,00 Ш1 на 1 эке, г, 66,42
Силос Кукурузный 5 6,61 % сыр. протеина 10,31
Барда, жом, м Пшеничная свежая 20 7,24 % клетчатки 27.14
Пастбище Зпаково-разнотцав. лас. 15 26,55 Сан. прот. отнош. 0.67
Зерно злаков Кок 2,5 13,62 Расход на 1 кг молока ЭКЕ 1,45
2,574 Итого концентратов 2,5 13,62 Перев. протеина, г. 96,00
Итого кормов 52,5 100 Концентратов, г. 208,33
Стоим. Рациона, РУб, 0,04
Стоим. I эке, руб. 0,00
Стоим. 1 кг молока 0,00
Мел кормовой 0
Премикс, г I | Элемент, мг
1 2 3 4
Соль повар., г 73 Са Р Добавка витаминов
Обесфтор. фосфат, г 0 0 0
Дккаль-цийфосф, г В ит. А
Д и натрий-фосфат, і 0 0 ОА,МЕ 0
Ссрно-кисд.м 0 0 0 ОД,МЕ 8,1975
Серно-кисл.цннк 0,505 0 Ш Е, мг 0
^горист, кобал, г 0,016 0 3,825
Серно-кисл.марг, г 0,333 0 76,5
Йодистый К. г 0,006 0 2,9
0,85889165 требуется содержится Отклонение ± % обепечекия Понижающий эффект %
Корм.ед. 0 17,345 0 0 0
ЭКЕ 12,6 17.4 4.8 138,10 0
О.Э.МДж 126 174 48 138,1 0
Сухое в-во кг 14,1 18,2459 5 4,14595 129,40 0
Сырой прот,, г 1615,3042 1880,8 265,4958 116,44 0
РП., г 1127,7 1269.2 141,5 112,55 0
НРП.. г 187,60423 611,6 123,9958 125,43 0
Персе, прот., г 1060 1152 92 108,68 0
Л шин, г 99 84,5 -14,5 85,35 0
Мет.+цисги н. г 49,5 64,25 14,75 129,80 0
Триптофан, г 34,65 20, К -13,85 60,03 0
Сырая КЛСТЧ-, г 3810 4951,25 1141,25 129,95 0
Сырой жир, г 340 453,75 113.75 133,46 0
1 2 3 1 4
НДК, г 33-40% 9387,5 о ! о,оо 0
Крахмал г N55 1554 99 106,80 0
Сахар г. 995 775 -220 77,89 0,76532 15
Кальиий. г 73 76,1667 3,1667 104,34 0
Фосфор, г 51 83,02 32,02 162,78 0
Магний, г 22 27 5 122,73 0
Калий, г 82 215,5 133,5 262,80 0
Сера, г 27 22 -5 81,48 0
Железо, мг 850 2603 1753 306,24 0
Мель, мг 95 341 246 358,95 0
Цинк, мг 635 635 0 100,0 0
Кобальт, мг 7,4 7,4 0 100,0 0
Марганец, мг 635 635 0 100,0 0
Иод, мг 8,5 8,5 0 100.0 0
Каротин, мг 475 778,25 303Д 5 163,84 0
Бит.Д тыс.МЕ 10,6 10,6 0 100,00 0
Иит.К, мг 425 1599,75 1174,75 376,41 0
1 Соль по-1 вар., г 73 0,7653 215
Таблица 5
Химический состав и питательность кормов
В вев, % Сене Солома Силос Барда свежая
Пер. вл., % 5,01 5.01 73,65 95,01
Гигровпага 4,57 4.57 4,27 4,39
Общ. Влага 9,35 9,35 74,78 95,23
Сух. в-во. 94,99 94,99 26,35 4,99
лев»/. 90,65 90,65 25,22 4,77
Сыр.здяа 4,74 5,24 8,88 5,81
Сыр. протеин 6,13 6,60 13,16 31,40
Сыр.жир, 1,11 1,50 1,26 10,02
Сыр.кдет, 29,44 38,21 29,76 17,14
БЭВ,% 54,01 43,«8 42,67 31,24
ВЭВ в АС 56,60 45,98 44,57 32.67
Кальций, % 0,34 0,25 1,22 0,26
Фосфор, % 0.17 0,10 0,35 0,54
В 1 кг натурального корма.-
Сухв-ва I 906,49 | 906,49 [ 252,25 1 47,71
В ВСВ, % Сено Солома Силос Барда свежая
Влаги, г 93,51 93,51 747,75 952,29
Сыр. протеин 58,23 62,69 36,68 15,67
Сыр.клегг. 279,65 362,96 78,42 8,55
Сьф.жир. 10,54 14.25 3,32 5,00
БЭВ, г 513.04 416,82 112,44 15,59
Вал.энерг, (6,36 16,59 4,49 1,01
Об. э черг. 8,53 7,76 2.30 0,63
Корм .ед. 0,57 0,47 0,16 0,07
ЭКЕ 0,85 0,78 023 0,06
Перев. протеин 24.78 28,53 23,26 14.26
Каротин, мг 0,00 0,00 0,00 0,00
Кальций, г 3.20 2,35 3,21 0,13
Фосфор, г. 1,57 0,97 0,92 0,27
^.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Содержанке тяжелых металлов в почвах различных территорий
Российской Федерации
Интенсификация промышленности и химизация сельского хозяйства увеличили опасность накопления в окружающей среде, прежде всего в почвах, ряда химических веществ, в т.ч. тяжёлых металлов. Почва не только прочно фиксирует ТМ в гумусодержаших горизонтах, но и загрязняется вторичными источниками, приземным воздухом, природными водами и растениеводческой продукцией. Поэтому постоянное поступление их даже в небольших количествах в течение длительного времени приводит к существенному накоплению ТМ в почвах.
Таблица 6
Среднее содержание тяжёлых металлов в почвенном и распгтельном покрове ОПХ «Дуброыщы» Подольского района Московской области
Объект исследований Тяжёлые металлы
Свинец Кадмий Цинк Медь Никель Хром
Почва 9,7 ±0,19 0,012 ± 0,0014 -н 11,4 ±0,34 35,9 ±2,18 35,3 ±2,1
Травы 0 0,0022* 0.003 46,58 ± 3.26 1,13 ±0,13 0,91 ±0,11 4,75 ± 0,33
Индекс поглощения 0 0,19 0,32 0,12 0.03 0,14
В соответствии с ориентировочными пороговыми показателями содержание ТМ в почвах (ГН 2,1.7.020.-94) на пастбищах ОПХ «Дубров ииы» следующее: свинца и меди среднее, никеля и хрома высокое, уровень загрязнения почв цинком и кадмием низкий.
Соответственно в кормовых травах, выращенных на этих полях, содержание свинца, кадмия, цинка, меди и никеля соответствует нормативным данным, выявлено повышенное содержание хрома.
По индексам поглощения тяжёлых металлов растениями они расположены в следующей убывающей последовательности.
Цинк > кадмий > хром > медь > никель > свинец
0,32 > 0,19 > 0,14 > 0,12 > в,03 > 0
В миграции тяжёлых металлов большую роль играют органические вещества почв. Преобладающая часть тяжёлых металлов (69-90 %> связаны с водорастворимыми органическими веществами. При этом способность к образованию комплексов с ТМ обладают как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные фракции органического вещества.
Все взаимодействия между металлами и компонентами почв происходят на границе жидкой и твёрдой фаз. ТМ во взвешенном веществе могут быть в составе орган ом ииеральных соединений гумуса, ГК и ФК комплексов.
К механизмам удерживания ТМ почвой относится обменная адсорбция на поверхности глин и гумуса, формирование комплексных соединений с гумусом. Поэтому взаимосвязи между шестью тяжёлыми металлами и гумусом с различными значениями рН почвенного раствора подсчитаны нами с помощью коэффициентов множественных корреляций. Установлены тесные взаимосвязи между гумусом и содержанием меди и хрома на пастбищах. Что обосновывает теоретическую модель процесса уменьшения токсического действия тяжелых металлов в связывании их гуминовыми кислотами.
Таким образом механизм детоксикаини меди и хрома заключается в связывании их гуминовыми кислотами и в биохимическом стимулировании развития растений.
рН (5,76-6,0 > Я = 0,68 Си К = 0,63Сг
рН (6,0-6,24 ) 0,66 Си Я = 0,69 Сг
Подвижные формы фосфора взаимосвязаны со свинцом почв, составлены уравнения регрессий.
рН( 5,5-6,65) Я =0,57 РЬ
рН (5,75 - 6,0) К = 0,69 РЬ
На характер миграции техногенных загрязнителей в системе почва-корм оказывают влияние агрохимические свойства почв. Значительной способностью детоксикации ТМ обладают фосфорные удобрения. В наших исследованиях высокие взаимосвязи фосфора со свинцом почв (Н.=0,69) свидетельствуют об образовании труднорастворимых соединений фосфатов свинца, которые малодоступны для растений,
В 2003 - 2004 гг. были обследованы поля тр€х хозяйств Тульской области Дубенского района. Средние данные по содержанию ТМ в почвах представлены в таблице 7.
Среднее содержание ТМ в почва к хозяйств Дубенского района Тульской области
Название хозяйства Содержание ТМ, мг/кг
калмнй свинец цннк медь никель к ром
СПС «Воскресенский» 4,5 ±0,019 2,5 ± 0.05 211,0 ± 6,34 26,82 ± 0,53 20,37± 0,38 87,75 ± 6.14
СПС «Заветы Ленина» 3.35 ± 0.067 4.50 ±0,08 198,0 ± 3,96 38,8 ± 0,35 9,9 ± 0,19 31,7 ± 1.90
СПС «Ударник» 2,50 ±0,05 3,0 ± 0,075 71,0*4,25 16,25± 0,33 40,0 ± 1,24 129,0 ± 5,16
Содержание тяжёлых металлов по полям было не одинаково. Самое высокое содержание 2п, СУ, Сг установлено в СПС «Воскресенский», меди — в СПС «Заветы Ленина», N1 — в СПС «Ударник».
В соответствии с ПДК тяжелых металлов содержание кадмия -высокое, особенно в СПС «Воскресенский», никеля, меди, свинца - в пределах фона, пинка - > 1 ПДК, Таким образом, пашни ОПХ «Дубровины» и поля трёх хозяйств Тульской области (СПС «Воскресенский», СПС «Ударник», СПС «Заветы Ленина») различаются по уровням содержания ТМ. Однако, среднее содержание ТМ не достигло опасного уровня. Поэтому необходима своевременная и точная оценка содержания ТМ на основе сплошного обследования с последующим выделением загрязнённых участков.
ЗЛ Методические подходы и критерии оценки экологического состояния животноводческих предприятий на примере ФГ11У «Дубров» цы»
Содержания многих элементов в т.ч. н ТМ в природной среде определяется процессами их поступления в результате хозяйственной деятельности человека. Для получения полной и достоверной информации об уровнях содержания ТМ в различных компонентах конкретного биогеоценоза необходимо установить основные источники поступления элементов в природную среду и оценить вклад каждого из них.
Главными антропогенными источниками поступления ТМ в биосферы являются предприятия но добыче и переработке черных и цветных металлов, тепловые электростанции, сельскохозяйственное производство, транспорт, природные источники: пыль, лесные пожары, вулканическая деятельность и т.д.
В то же время сельскохозяйственные предприятия загрязияют окружающую среду в результате применения пестицидов, нарушая регламент внесения минеральных и органических удобрений, сброса в водные объекты недостаточно очищенных сточных вод, выброса в атмосферу без очистки продуктов сгорания твердого и жидкого топлива, захламления окружающей
среды экологически вредными отходами (люминисцснтными лампами, металлической стружкой, изношенными автомобильными н тракторными покрышками и т.д.). Чтобы приостановить дальнейшую деградацию природной среды и антропогенное воздействие на ей природопользоватслей, необходимо ограничить, установить для этих целей нормативы предельно допустимых выбросов, основанных на безвредных для человека растительного и животного мира санитарно-гигиенических нормах. Такие нормативы разрабатываются для каждого конкретного источника загрязнения внешней среды. Они должны быть зафиксированы в официально принятом сельхозпредприятием природоохранном документе, который кроме экологических нормативов должен обладать организационно-правовой функцией - устанавливать на основе государственных тарифов суммы платежей за природопользование и при необходимости разрабатывать и внедрять соответствующие природоохранные мероприятия.
Документом, объединяющим весь спектр указанной информации, должен стать экологический паспорт сельхозпредприятия - организационно-правовой инструмент улучшения экологической ситуации в стране и нормативно-информационного обеспечения государственного контроля её состояния.
Структура экологического паспорта определяется исходя из концепции целостного ландшафта и тесной взаимосвязи его природных и хозяйственных возможностей. В экологический паспорт входят характеристики отдельных элементов природной среды: почв, кормовых культур, домашних животных н окружающей атмосферы.
Данный документ содержит сведения о природопользовзтеле, воздействии на почвы через удобрения средств химизации, которые изменяют естественную растительность, водный и газовый режим почвы.
Экологическая оценка требует включение показателей его хозяйственно-экономической деятельности, применение технологий, продуктивности стада, урожайности, качества возделываемых культур.
На любое сельскохозяйственное предприятие накладывается воздействие окружающих промышленных предприятий, дорог и других с.-х. предприятий.
Для пространственного обобщения данных паспортизации необходима географическая привязка, адрес, карта-схема угодий.
Разработка экологического паспорта - первый этап в решении задач контроля состояния природной среды, которая должна быть в дальнейшем связана с разработкой автоматической системы экологического контроля.
Используя такую информацию, можно выявить факторы, наиболее сильно влияющие на качество продукции и экологическую обстановку в регионе и разработать мероприятия по их целенаправленному изменению.
Структура базы данных экологического паспорта сельскохозяйственных предприятий отражена в следующей схеме:
Статистическая часть Динамическая часть
Географический и административный адрес Состояние почвы (агрофизические, агрохимические, биологические, токсикологические характеристики)
Характеристика естественного ландшафта Урожайность, продуктивность стада, качество продукции
Поч вен но-климатические условия Состояние атмосферы (газовый состав, состав аэрозолей, твердые частипы)
Структура землепользования Состояние вод, суши (объем, режим, качество)
Хозяйствен но-экономические показатели эрозионные процессы, динамика
Структура производства, транспорта, очистные сооружения и т.д.
Дана полная характеристика ОПХ Дубровнцы. Характеристика естественного ландшафта, описаны почвенно-климатическне условия землепользования, хозяйственно-экономические показатели, описана структура производства и транспортные средства. На основании собственных исследований н в соответствии с методикой севооборота, описанной в разделе 2 , нами проведено полное обследование почв кормового и полевого севооборотов ОПХ «Дубровнцы» по агрохимическим н токсикологическим характеристикам. Почвы ОПХ «Дубровицы» относятся к типу дерново-подзолистых, средне-суглннистых. 100% пастбища и 56% пашни но кислотности относятся к нейтральным и близким к нейтральным (рН—5,6-6,0).
По содержанию фосфора почвы 100% пастбищ и 77.3 % пашни характеризуются высоким содержанием фосфора (252-939 мг/кг). Даны количественные характеристики содержания в почве фосфора, калия и обеспеченность ими с.-х. культур. Содержание водорастворимого калия высокое - на 100% пастбищ и на 54% пашни может обеспечить основную потребность с.-х. культур.
Дерново-подзолистые почвы ОПХ характеризуются; 71,3% — средним содержанием гумуса, 114,2 % ~ повышенным и 6,7%-высоким, Даны параметры (оптимальные) дерново-подзолистых почв для семи сельскохозяйственных культур.
Оптимальные параметры дерново-подзолистых почв для сельскохозяйственных культур представлены в таблице 9.
Проведена экологическая оценка почв по содержанию нитратов, тяжёлых металлов н остаточных количеств пестицидов.
Содержание нитратов, в зависимости от размещения культур, не является избыточным н колеблется в пределах 16,4-21,8 мг/кг почвы. В соответствии с ориентировочной классификацией, содержание свинца и меди - среднее, никеля и хрома - высокое, а уровень загрязнения почв цинком и кадмием -низкий.
Культура Гумус % II КіО мг/кг
Озимая рожь 2,5-3,5 200-300 200-250
Озимая пшеница 3,5-4,0 250-300 200-250
Яровая пшеница 3,0-3,6 250-300 200-300
Ячмень 3,0-4,0 200-250 200-300
Картофель 3,5-4,0 200-300 300-400
Капуста бс-л окапанная 4,5-5,5 500-700 700-1000
Брюква кормовая 4,5-5,0 400-500 400-601
6 кормовых травах, выращенных на этих полях, сумма ТМ составляет 223,2 мг/кг почвы, что соответствует нормативным данным и они пригодны для кормления животных. Рассчитаны индексы поглощения ТМ растениями и дано расположение их в убывающей последовательности (от О у свинца до 0,32 у цинка).
Определено воздействие фермы «Дубровины» (всего поголовья) на окружающую среду. В 1993-1994 голу было подсчитано выделение одного из основных загрязнителей окружающей среды - углекислого газа. Для этого учитывался средний живой вес животных, удой по сезонам (контрольные дойки), находили среднее значение ССк по сезонам в стойловый и пастбищный периоды.
Всего животными ОПХ «Дубровнцы» (717 голов) выделено СОї за пастбищный период—140828400 л/час и за стойловый—197180760 л/час.
Загрязненность окружающей среды от продуктивности животных сотав-ляет 1,69 т СОї на душу населения или 685,616 кг на I га. По данным западных ученых, занимающихся проблемой загрязнения окружающей среды от продуктивности животных, этот показатель составляет 1 т СОг на душу масел сни я.
Проблема охраны окружающей среды связана о тем, что выделенные коровами с навозом и мочой азот, фосфор и кальций, при неправильном обращении с выделениями, вызывают опасность попадания азота и фосфора в сточные воды.
По результатам балансовых опытов подсчитано количество выделенного азота, фосфора и кальция с мочой и калом животными фермы «Дубровицы». За год всем поголовьем коров выделено: азота—552832 тыс.кг, кальция—164326 тыс.кг, фосфора—104518 тыс.кг, что в пересчете на душу проживающего населения составляет: 27,6 кг азота и 5,2 кг фосфора, или 1121,4 кг азота, 333,3 кг кальция, 212 кг фосфора на 1 га.
Обследованы поля ОПХ «Дуброеицы» на содержание в них остаточных количеств пестицидов групп ДДТ и ГХЦГ, метафоса, 2,4 Д аминной соли.
Пестициды - физиологически активные вещества и при избыточном поступлении в почвы оказывают отрицательное воздействие на почвенные
микроорганизмы, ухудшают условия аккумуляции гумуса, изменяют соотношение гуминовых и фульфокислот и азота.
Проводили текущий контроль почвенных проб через 3-5 дней, после применения пестицидов и в период уборки.
Средние значения содержания остаточных количеств пестицидов представлены в таблице 10. В наших исследованиях остаточные количества всех перечисленных пестицидов были значительно ниже ПДК,
Таблица 10
Содержание остаточных количеств пестицидов в почвах в зависимости от размещения сельскохозяйственных культур (средние данные), мг/кг.
Лаполя Плошал ь. Кормовые Исследуемые пестициды
га культуры х ло рсо.1 ержа ш ие метафос 2,4Д
ГХЦГ ддт
1 12 Однолетние и многолетние травм 0,014± 0,003 0,00 0.0007 0,015± 0.0013
2 7 Однолетние травы 0,032±0,008 0,023±0,009 0,0204 0,0017 _
3 10 Свекла кормовая 0,038±0,008 0.021 ±0,00« 0,0021* 0,0008 0,08± 0.0028
4 1« Многолетние травы, озимая рожь 0,016±0,004 0,0012± 0,0005 0,0018± 0,0015
5 16 Кормовая свекла, картофель 0,023*0,05 0,016± 0,0003 0,0014= 0,00012 0,045± 0,0010
6 4 Однолетние травы 0,018±0,004 0,012±0,0004 0.013± 0,001 —
Представлены количественные характеристики содержания тяжелых металлов в животноводческой продукции (молоке, мясс и мясопродуктах) ОПХ «Дубров и цы».
Животноводческая продукция ОПХ «Дубровицы» по содержанию ТМ относится к экологически безопасной и может быть использована для детского и диетического питания.
Описана гидрографическая сеть района и территории посёлка Дубровицы и динамика эрозионных процессов. Представлена методика распределения содержания и нагрузок химических элементов в тверлофазовых выделениях нз атмосферы и поставка химических элементов в воды источников различного типа.
3_3 Содержанке тяжелых металлов в корма к и воле
Важнейшими элементами технологического процесса по производству молока является уровень н полноценность кормления коров.
Среди факторов питания минеральные вещества, в т.ч, ТМ, имеют существенное значение, дисбаланс которых приводит к нарушениям обменных процессов, снижению роста, ухудшению качества производимой животноводческой продукции.
Широкий диапазон содержания тяжелых металлов в кормах обусловлен действием различных факторов, наличием геохимических аномалий, свойствами ночи, способностями генотипа накапливать ют или иной элемент н требует постоянного контроля.
Этот вопрос актуален в Тульской области, крупном центре черной и цветной металлургии.
Корма являются промежуточной ступенью перехода токсичных элементов из почвы, воды и воздуха в организм животных.
В лаборатории исследований экологических проблем в животноводстве изучено содержание тяжелых металлов в кормах Тульской области Дубен-ского района (экологически напряженная зона) и Московской области Подольского района (благополучная зона).
Содержание тяжелых металлов сравнивалось с предельно допустимыми концентрациями. Результаты исследований представлены в таблицах 11,12,13.
Таблица И
Изучаемые показатели Цинк Меяь Ртуть Мышьнк Кадмий Свинец
Ферма I
Комбикорм, п=5 30,21 ±1,51 0,23 ±0,04 0 1,60+0,30 0,10 ±0,006 0,84 ±0,042
Силос, п=5 1,21 ±0,13 2.81 ±0,32 0 0,34 ±0,06 0,045 ±0,005 0,96 ±0,048
Вода, п=3 0,78 ±0,010 0,08 ±0,013 0 0 0,005 ±0,0006 0,045 ±0,008
Травяная мука 6,65 ±0,40 1,40 ±0,15 0,0002 ±0,00004 1,24 ±0,24 0,02 ±0.0024 0,40 ±0.028
Сенаж разнотравный 2,24 ¿0,21 0,17 ±0,03 0,0006 ±0,00001 0,98 ±0,19 0,05 ±0,006 2,15 ±0,11
Вода 0,73 ±0,09 0,15 | ±0,024 " 0 0,0025 ±0,0003 0,045 ±0,008
Анализ кормов, выращенных на полях ОПХ «Дубровицы», показал, что содержание в них цинка, меди, ртути, кадмия и свинца находится в соответствии с нормативными данными. Исключение составил мышьяк - 3,3 ПДК обнаружено в комбикорме, 6,2-в травяной муке, 1,96-в сенаже.
Суммарное содержание ТМ в суточном рационе коров
Название хозяйства Содержание элементов в суточном рационе, мг/кг
Кадмий Сениен Цинк Медь Рпть Мышьяк
СПС «Ударник» 0 23,5*0,94 274,0± 16,44 9,3 7± 0,28 0,07* 0.015 1,54± 0,29
СПС «Воскресенский» ю,о±о,з 9,5 ±0,3 8 228.5± 13,71 10,8* 0,32 03 5± 0,08 5,3
С! 1С «Заветы Ленина» !,0±0,03 39,0±1,56 244.4* 14,66 9,08* 0.27 0.21± 0,05 8,0*1,52
Среднее 3,67 *0,11 24,0*0,96 248,9± 14,88 9,75* 0.29 0,21*0,05 4,94± 0,94
ОПХ «Дубровины» 1,9*0,06 10,5*0,42 145,5* 8,7 10,0*0.30 0,04± 0,009 2,9* 0,55
Таблица 13
Содержание П\1 в кормах Дубенского района, мг/кг
Название хозяйств Вид Кадмий Свинец Цинк Мель Ртуть Мышьяк
СПС «Ударник» Сено 0 1,5 * 0,075 1,6* 0,19 0,07 ± 0,012 0 0.3* 0,057
Солома 0 0,5 ± 0,03 0.5 ± 0.06 0,01 * 0.0016 0 0,02 ± 0,004
Сенаж 0 0,5 і 0.03 22.5 ± 1.25 0,5* 0,08 0.07 £ 0.015 0
Зерно 0 2,5 ± 0,12 10,0± 0,9 1,0* 0,11 0 0
Сено 0 0,5 ± 0,03 0,85 ± 0.08 0,05 * 0.008 0,07* 0,015 0,2* 0,38
СПС «Воскресенский» Солома 0 1,0 * 0,05 0.25 ± 0,03 0,02* 0,0032 0 0
Сенаж 0 0.5 ± 0,03 18,5 ± 1,1 025 ± 0,04 0 0,43 і 0,08
Зерно 2,5 0 9,7* 0,87 2,0 * 0.2 0 0
Сено 0 1,0* 0,05 0,95* 0,15 0,1 ± 0.016 0 0,4* 0,076
СПС «Заветы Ленина» Солома Сенаж 0 0,1 0,75 і 0,045 0.25 * 0,03 0,02 ± 0.0032 0,07 ± 0,015 0
1,25 * 0,062 20,0 ± 1,2 0,25* 0,04 0,07 ± 0.015 0,6 ± 0,11
Зерно 0 5,0 ± 0.25 9,8* 0,88 1,5 ± 0,015 0 0
Мы сравнивали содержание ТМ в кормах трех хозяйств Тульской области Дубенского района (СПС «Ударник», СПС «Воскресенский», СПС «За-
веты Ленина») и ОПХ «Дубровины» Московской области Подольского района.
В результате проведенных исследований установлено превышение содержания кадмия до 2,5 мг/кг в зерне СПС «Воскресенский», (при минимально допустимых уровнях в комбикормах 0,3 мг/кг), мышьяка в сенаже «Заветы Ленина» 1,1 ПДК.
Суммарная концентрация кадмия (табл. 12) в кормах суточного рациона в хозяйствах Дубенского района была выше, чем в ОПХ "Дубровицы" в 1,93 раза, свинца - в 2,23 раза, цинка - в 1,7 раза. По содержанию меди значительной разницы не выявлено. Накопление ртути выше в СПС "Воскресенский" и СПС "Заветы Ленина1*, что определяется повышенным содержанием этого элемента в сене, соломе и сенаже. Таким образом, в хозяйствах Дубенского района Тульской области актуален поиск путей снижения концентрации в кормах рациона токсичных элементов. Получение экологически безопасной продукции возможно при использовании кормов с нормативным содержанием тяжелых металлов.
3.4. Определение тяжелых металлов в воде хозяйств Дубенского района Тульской области
В настоящее время в науке о питании сельскохозяйственных животных недостаточно раскрыты механизмы поступления тяжелых металлов в организм и их перехода в животноводческую продукцию. Это связано с отсутствием учета поступления в организм тяжелых металлов с водой.
В вессннс-осенние периоды питьевая вода ряда регионов России не соответствует гигиеническим нормативам (СанПиН 2.3,21078-01).
Повышение конценграции тяжелых метатлов в воде, таких как свинец, кадмий, медь, цинк, железо, никель, хром приводит к накоплению их в организме человека и животных. Особенно опасно наличие в питьевой воде повышенных концентраций кадмия, что приводит к проблемам нарушения воспроизводительных функций, мертв орождаем ост и, а также повышает вероятность раковых заболеваний.
В табл, 14 представлены содержания ТМ в воде 1рех хозяйств: СПС "Ударник", СПС "Заветы Ленина", СПС "Воскресенский".
Таблица 14
Содержание 1711 в воде хозяйств Дубенского района Тульской области
Название ТМ (мг/кг)
хозяйств Свинец Кадмий Ртуть Мышьяк
СПС «Заветы Ленина» 0,05 ± 0,009 0,0025 ± 0,0003 0 0,004 ± 0,0007
СПС «Ударник» 0,025 ± 0,0045 0,0025 * 0,0003 0 0,04 ± 0,007
СПС «Воскресенский» 0,07 ± 0,012 0,011 ±0,0013 0 0
Средние значения 0,048 ± 0,008 0,0053 ± 0,0006 0 0,0146±0,003
В результате проведенных исследований установлено повышение кадмия в воде от 2,5 до 11 ПДК. Значения мышьяка, цинка, меди во всех хозяйствах были в пределах ПДК. Концентрация свинца близка к ПДК или незначительно превышает его.
Наибольшие значения кадмия в воде отмечаются летом, а зимой снижаются в несколько раз. Свинец в воде, отобранной летом и зимой, не отличается. Таким образом, необходимо контролировать содержание тяжелых металлов не только в кормах, но и в воле.
3.5. Концентрация ТМ в молоке и мисе коров
Конечным этапом миграции ТМ в системе почва - растение (корм) -животное — продукт животноводства — человек является построение моделей локализации и обезвреживания, прогнозирование интенсивности накопления и самоочищения растений, рационов и, наконец, организма животных. А главным итогом являются доброкачественные, экологически безопасные продукты питания для людей.
Проблема безвредных пищевых продуктов актуальна для населения всегда - это залог здоровья человека и сохранение его генофонда.
Значительное обогащение природной среды свинцом, ртутью, кадмием наряду с низким природным уровнем этих металлов в биосфере и высокой токсичностью, требуют постоянного контроля их содержания не только в объектах окружающей среды, но и в пищевых продуктах.
Загрязнение пищевых продуктов ТМ представляет наибольшую опасность тогда, когда они присутствуют в продуктах питания в повышенных биодоступных концентрация х.
Представленная в диссертации работа в данном направлении проводилась в 17 хозяйствах Московской области и трех хозяйствах Тульской области и связана с определением ТМ (меди, кадмия, цинка, свинца, ртути и мышьяка) в животноводческой продукции (молока и мяса).
Средние данные и диапазон концентраций ТМ в молоке и мясе хозяйств Московской области представлены в таблицах 15 и 16.
Проведенный анализ наличия ТМ в животноводческой продукции показал, что содержание мышьяка, кадмия, свинца в молоке находятся на уровне ПДК, все остальные показатели соответствуют нормативным значениям.
Исследовано содержание ТМ в животноводческой продукции Дубенского района Тульской области. В молоке содержание мышьяка, кадмия и свинца повышено и составило 1,16; 1,2; 1.3 ПДК соответственно.
Таблица 15
Средние значения н диапазон концентраций ТМ в молоке коров, мг/кг
Показатели Цинк* Медь Ртуть Мышьяк Кал м и И Свинец
Среднее 2,17 ±0,19 0,38 ±0,06 0,003* 0,0007 0,05± 0.0001 0,03 ± 0,004 0,10 ± 0,018
Диапазон 3,38-0,16 0,65-0,15 0,005 -0,0001 0,1 -0,02 0,1 -0.007 0,40-0,07
пдк 5,0 1,0 0,005 0.05 0,03 0,1
Количество проб / хозяйств 170/17 170/17 150/10 150/10 170/17 170/17
Таблица 16
Средине значения к диапазон концентраций I'M в мясе коров, мг/кг
Показатели Цинк Медь Ртуть Мышьяк Кадмий Свинец
Среднее 28,7 ± 2,29 1,7 ±0,16 0,0006 + 0.0001 0.002 ± 0.00038 0,007 ± 0,0008 0,07 ± 0,012
Диапазон 52,409,80 3,80-0,72 0,011-0 0,03-0 0,040-0 0,03-0
ПДК 70,0 5,0 0.03 0,1 0.05 0,5
Количество проб /хозяйств 44/11 44/11 40/10 40/10 44/11 44/11
Таблица 17
Средние значения н диапазон концентраций ТМ в молоке коров (Тульская область, ДуСенекой район), мг/кг
Показатели Цннк Медь Ртуть Мышьяк Кадмий Свниец
Среднее 1,95 ±0,23 0,70 ±0,11 0,004 ± 0.0009 0,058 і 0,011 0,036 ± 0,0043 0,013 ± 0,03
Диапазон 1,65-2,47 0,5 - 1,0 0-0,012 0.05 -0.065 0,03 - 0,08 —
ПДК 5,0 1,0 0.005 0.05 0,03 0,1
Количество проб/хозяйств 3/30 3/30 3/30 3/30 3/30 3/30
Таблица 18
Средние значення и диапазон концентраций ТМ в мясе коров (Тульская область, Ду йене кой район), мг/кг
Показатели Цинк Медь Ртуть Мышьяк Кадмий Свинец
Среднее 22,3 ± 2,67 0,95 ±0,15 0.03 ± 0,007 0,073 ± 0.014 0.04 ± 0,005 0,38 ±0,07
Диапазон 10,8-30,2 0,5-1,5 0,03-0,06 0.1 -0,12 0.05-0,07 0.28-0,50
" дк 70,0 5,0 0,03 0,1 0.05 0,5
Количество проб/хозяйств 3/9 ЗЛ> 3/9 3/9 3/9 3/9
Содержание свинца, меди, цинка, мышьяка в мясе находится в пределах норм, а ртути - на уровне IIДК (табл. 18).
Повышение содержания в молоке ряда ТМ в хозяйствах Московской и Тульской областей привело нас к разработке способа, позволяющего получить молоко, удовлетворяющее нормативным требованиям, который будет описан ниже,
3.6, Использование хнтозана и цеолита в качестве эигеросорбентов
и донаторов микроэлементов в молочном животноводстве.
Вмешательство человека в окружающую среду обусловило загрязненность продуктов питания токсическими веществами, такими как ртуть, свинец, кадмий, которые обладают низким природным уровнем при высокой токсичности и риске поступления их в продукты питания.
Поэтому с целью решения данной проблемы в странах с развитым животноводством идет интенсивный поиск эффективной защиты с.-х. животных и получаемой от них продукции.
Нормализация неблагоприятного воздействия загрязнителей на организм животных и получаемую от них продукцию (молоко и мясо) достигается разработкой мероприятий по снижению поступления загрязнителей (ТМ) почвы, воды, воздуха и растительных кормов в организм животных. Это • использование безвредных для организма сельскохозяйственных животных лекарственных профилактических препаратов, кормовых добавок, обладающих сорбционными ионообменными и биологически активными свойствами.
К таким методам относится энтеросорбция, основанная на связывании экзо- и эндогенных веществ в желудочно-кишечном тракте путем адсорбции, ионообмена и комплексообразования.
В практике животноводства широко применяются цеолиты, которые являются эффективным средством повышения продуктивности животных и эн-теросорбции токсических элементов, а также обеспечивает животных минеральными подкормками. В наших исследованиях в качестве энтеросорбента применяется цеолит Шивыртуйского месторождения, который является источником макро н микроэлементов и содержит: натрий (2,81-10,71 г/кг), калий (4,75-32,3 мг/кг), кальций {2,56-13,69 г/кг), марганец (25,6-49,4 мг/кг), медь (1,6-1,8 мг/кг), железо (700-П00 мг/кг). С учетом полученных данных о содержании микроэлементов при 2% цеолита Шивыртуйского месторождения в состав комбикормов содержание марганца увеличивается на 1,5%, железа-на 45%, меди - на 0,005%, цинка - на 0,17%. Следовательно, в качестве микроэлементной добавки в составе комбикормов цеолиты могут служить основным источником железа, в меньшей степени - марганца и цинка.
В настоящее время широко используется в качестве иммуномодулятора, антисептика, сорбента хитин и хитозан, произведенные из панциря дальневосточных крабов.
Сорбиконная активность хитозана связана с присутствием в его молекулах нескольких функциональных групп. Азот первичной аминогруппы содержит свободную электронную пару, которая может связываться с нонами металлов. Возникшая связь затем усиливается при взаимодействии с гндро-ксильными группами с образованием хелатов. Полимерные цепи хитозана с высоким содержанием аминогрупп и разнообразной пространственной конфигурацией способствуют усилению сорбиионных свойств.
В данной работе проведен ряд исследований по эффективности применения энтеросорбентов для решения экологических проблем.
С целью получения нормативной животноводческой продукции проведен научно-хозяйственный опыт в СПС «Воскресенский» Тульской области Дубенского района, где по указанной выше схеме дойным коровам добавляли в комбикорм 25 мг на кг живой массы кислоторастворимого хитозана с вязкостью 380 сПз и цеолита Шивыртуйского месторождения в дозе 250 г на животное в сутки или 2% к суточному рациону.
3.6,1, Накопление ТМ в организме К PC
Наиболее достоверные данные о наличии микроэлементов и тяжёлых металлов можно получить исследуя печень животных, в которой после всасывания из желудочно-кишечного тракта поступают все питательные вещества, в т.ч. и микроэлементы, где наиболее интенсивно протекают обменные процессы.
Содержание кадмия и свинца в органах н тканях является основным критерием определения экологической безопасности.
В печени происходит синтез сложных органических вешеств, обезвреживание неокисленных it ядовитых соединений, а также распад сложных соединений гликогена, жиров и других компонентов с образованием простых соединений.
Печень - это химический реактор, в котором происходят биохимические реакции при участии ферментов, витаминов, гормонов, в которых важнейшую роль играют микроэлементы, особенно медь, цинк, и др. Поэтому большую ценность для контроля за обеспеченностью микроэлементами и отложением солей тяжёлых металлов имеют результаты определения их в печени животных.
Установлены тесные взаимосвязи между содержанием кадмия в кормах и печени (R = 0,86), в кормах и мясе (R = 0,85),
В мясе коров контрольной группы (I) обнаружено 0,07 мг/кг кадмия (при ПДК=0,05), к окончанию исследований оно снизилось в 1,33 раза и составило уровень ПДК.
Самое большое уменьшение (в 3,17 раз) содержания кадмия в мышечной ткани наблюдалось у животных, получавших цеолит, в остальных опытных группах оно снизилось в 2,2-3,0 раза.
В условиях »чистой зоны» содержание кадмия в мышечной ткани составляет 0,011 - 0,156 мг/кг, что соответствует нашим данным,
В печени корой контрольной группы кадмия содержалось 0,4 мг/кг (при ПДК 0,3 мг/кг). В опытных группах кадмия было меньше (0,15 - 0,25 мг/кг).
Содержание свинца и кадмия в организме коров мг/кг
Группы Кадмий Свинец
I взятие 11 взятие I взятие II взятие
мясо печень мясо печень мясо печень мясо Печень
I контроль 0,07 ± 0,008 0,4 ± 0,02 0,05 ± 0.025 0.3 ± 0.05 0,5 ± 0,03 0,5 ± 0,03 0,25 ± 0,02 0,20 ± 0,01
11 опытная хитозан 0,04 ± 0,005 0,18 А 0,011 0,018 ± 0.002 0.085 ± 0,010 0,25 ± 0,02 0,45 ± 0,027 0 0,15 ± 0,009
III опытна* хитозан + цеолит 0,045 ± 0,005 0,25 ± 0,015 0,015 ± 0,0018 0,092 ± 0,011 0,25 ± 0,02 0,40 ± 0,032 0 0,10 ± 0,009
111а опытная хитозан 10 лн. 0,040 ± 0,0048 0,18 ± 0,011 0,017 ± 0,002 0,085 ± 0,010 0,25 ± 0,02 0,35 ± 0,024 0 0,10 ± 0,009
IV опытная цеолит 0,035 ± 0,004 0,15 ± 0,009 0,011 ± 0.0013 0,070 ± 0,008 0,10 ± 0.009 0,46 ± 0,028 0 0,10 ± 0.009
Введение в рацион коров хитозана и цеолита снизило содержание кадмия в печени в 2,12 - 2,71 раза. Самое большое снижение его было в группе коров, получавших хитозан.
По данным Донник И.М., кадмий преимущественно накапливается в печени и его содержание у коров в хозяйствах «чистой зоны» составило 0,4 мг/кг, в загрязнённых хозяйствах - в 2 - 4 раза выше ПДК.
Свинец представляет не меньшую токсическую опасность, чем кадмий.
Аналогичная картина наблюдалась в отношении свинца в мышечной массе коров. Снижение содержания свинца в ней эффективней при применении цеолита в 5 раз, в остальных группах - в 2 раза к концу исследований.
Абсолютные величины содержания металла в мясе составили 0,25 мг/кг, что соответствует нормам экологической безопасности продукции. К концу исследований свинец в опытных группах не был обнаружен совсем.
В печени свинец на протяжении всего опыта находился в пределах нормативных данных. Следует отметить снижение его во всех группах в 2-4 раза. Больше всего снизилось содержание свинца в печени коров, в рационе которых был хитозан и цеолит.
При применении цеолита и хитозана все полученные результаты достоверно отличались от контрольных значений {К< 0,001).
Проанализировав полученные данные, можно сказать, что хитозан и цеолит эффективны для выведения кадмия и свинца из мышечной массы и печени, причем применение цеолита наиболее оптимально для снижения свинца.
3.6.2. Тяжёлые металлы в молоке и использование неолита и хнтозана для улучшения его качества.
Качество молока находится в прямой зависимости от той окружающей среды, где оно производится. Корма и вода в СГІС «Воскресенский» оказали определенное влияние на содержание ТМ в молоке.
Таблица 20
Содержанке тяжёлых металлов в проба* молока ( мг/л)
Тяжёлые металлы міУкг 1 Контроль н Хи roía и III Xкто гак + неолит Ша Хитоїак 10 дней IV Цеолит ПДК
Кадмий 0,08*0,009 0.05 * 0,006 0,045*0.0054 0,048*0,006 0.055*0.007 0.03
Свинец 0,08*0.014 0,070*0,012 0,040*0,007 0,050+0,009 0.012*0,0022 0,10
Медь 0,5*0,08 0,58*0,09 0,65±0,11 0,62*0,11 0,61*0.10 1,00
Цинк 1,65*0.16 1,95*0,22 2,01*0,22 1.89*0,20 ],95±0.21 5,00
Ртуть 0 0 0 0 0 0,00
Мышьяк 0,05*0.009 0.012*0,002 0,010*0,002 0,015*0,003 0.12*0.023 0,01
Нашими исследованиями установлено, что молоко коров по содержанию ТМ (кадмий, ртуть, мышьяк, свинец, медь, цинк) существенно отличается в зависимости от использования в рационах кормления хитозана и цеолита,
В летне-пастбищный период содержание кадмия в молоке коров СПС «Воскресенский» составило 2,6 ПДК.
Хитозан обеспечивает экологическую чистоту молока, снижая уровни ТМ кадмия в 1,66-1,77 раза, свинца • в 1,14-2,0 раза.
На фоне цеолитовой подкормки в молоке опытной группы снизилось содержание кадмия в 1,45 раза, свинца - в 6,6 раз.
Минеральный адсорбент, в нашем опыте цеолит, не нарушая обмена в организме, селективен в отношении кадмия и особенно свинца, в то же время увеличивает содержание в молоке меди в ),22 разах цинка - в 1,18 раз.
Содержание свинца уменьшилось во всех группах, концентрация меди и цинка по сравнению с контрольной группой возросла (1,16 - 1,3 раза - медь, 1,18 — 1,45 раза — цинк). Наиболее существенное снижение мышьяка (в 5,0 раз) установлено в Ш группе, получавшей хитозан + цеолит, в остальных группах мышьяк снизился в 3,33 — 4,16 раза. За весь период исследований содержание ртути в молоке не обнаружено. Таким образом, можно сделать следующие выводы,
Использование цеолита и хитозана позволило улучшить качественные показатели молока, в т.ч. снизить содержание тяжелых металлов: кадмия в 1,45 — 1,77 раза, мышьяка - в 3,33 - 5 раз, свинца - в 1,14— 6,6 раза, повысить содержание меди в 1,13-1,3 раза, цинка - ¡,18-1,45 раза.
3.63, Обмен тяжелых металлов в организме лактируюших коров.
Роль микроэлементов в процессе обмена веществ и жизнедеятельности организма велика. Поступившие с кормами и водой микроэлементы и ТМ исполь-
зуются и расходуются в процессах обмена веществ, задерживаются в органах и тканях при росте и развитии организма, выделяются с молоком, мочой и другими экскрсме нтам и.
Корма и вода - единственные источники микроэлементов и ТМ для животных. Поэтому, чтобы знать уровень их поступления и степень удовлетворения потребностей организма в микроэлементах, надо знать содержание их в кормах, входящих в состав суточного рациона.
Описание обмена тяжелых металлов: кадмия и свинца, меди и цинка в организме лактирующих коров с использованием в рационе кормления хитозана, цеолита отдельно и совместно посвящен данный раздел. Изучение этого вопроса проводилось в СПС «Воскресенекое» Дубенского района Тульской области по методике, описанной выше.
Экскреция с калом представляет основной путь выделения кадмия из организма, особенно это характерно при добавлении к рациону хитозана с цеолитом (гр. III и Ша), что способствовало увеличению выделения его на 21,9 и 26,8% соответственно по сравнению с контролем.
С мочой кадмия больше всего выделялось во 11 группе, получавшей хито-зан, в моче коров контрольной группы кадмий не был обнаружен.
Выявлена тесная связь между содержанием кадмия в кормах и молоке (R=0,71).
С молоком кадмия выделилось больше у животных контрольной группы -0,085 мг, в опытных группах оно было в пределах 0,075-0,080 мг в сутки.
Применение хитозана в лозе 25 мг/гюл, в сутки и цеолита - 250 г/гол, в сутки, способствовало выделению кадмия с калом и мочой, что не оказало отрицательного влияния на обмен кадмия у лактирующих коров. Баланс кадмия составляет от 14,80 до 15,19 мг.
Коровами опытных ipynnax с капом выделено 32,3,32,6, 33,2 и 31,6% цинка от принятого в контрольной — 33,6%.
Высокий коэффициент (R=0,90) показывает взаимосвязь цинка в кормах и моче животных. С мочой коров, получавших в рационе хитозан, выделилось 0,63% цинка, 0,41-0,47% — у получавших цеолит с хнтозаном, 0,33% — у иеоли-товой группы,
У животных, получавших хитозан н хитозан с цеолитом, отложилось в организме 587,7; 585,4; 579,1 мг цинка соответственно, цеолит способствует максимальному отложению 602,6 мг цинка в организме коров, за счёт менее интенсивного выделения его с молоком и мочой.
Как и кадмий, свинец выделяется из организма в основном с калом, особенно интенсивно у животных III группы, получавшей в рационе цеолита с хитозаном 7,2 мг, что составило 184,6% к контрольной группе.
Выделение с молоком из организма коров 0,085 мг свинца у контрольной группы, в II, Ш и Ша, IV группах составило соответственно 0,075, 0,078, 0,080 и 0,082 мг. Использование хитозана с цеолитом в течение всего опыта способствовало выведению евнниа через желудочно-кишечный тракт.
Балансы свинца были получены положительные, самый высокий - 9,14 мг в Illa гр., самый низкий - 3,88 мг - в Ш группе
Нал а не тяжелых металлов в организме коров, м г/сутки
Название ТМ Название групп Поступило С кормом Выделилось: Отложилось в теле
с калом с мочой С молоком
Кадмий I контроль 16,28 ± 032 1,23 ±0,012 0 0,085 ± 0,042 14,36 ± 0,29
II опытная хитозан 16,40 ± 0,33 1,08 ±0,032 0,065 ± 0,0078 0,080 ± 0,040 15,19 ± 0,31
III опытная (хитозан + цеолит) 16,40 ±0.33 1,5 ±0,045 0,025 ± 0,003 0,078 ± 0.039 [4,89 ±0,29
Lila опытная (хитозан 10 дн.) 16,45 ±0,33 1,5б±0,065. 0,015± 0.0018 0,075± 0,037 14,80±0,28
IV опытная цеолит 16,40 ±0,33 1,2 ±0,048 0,010 ± 0,0012 0.078 ± 0.039 15,11 ±0,39
Свинец I контроль 11,6 ±0,25 3,9 ±0,16 0 0,085 ± 0.007 7,62 ±0,30
11 опытная хитозан 11,5 ±0.23 2,31 ±0,10 0 0,075± 0,006 8.44 ± 0,34
111 опытная (хитозан + 1 КОЛ ИТ) 11,6 ±0,25 7,2 ± 0,22 0 0,078 ± 0,006 3.88 ±0.19
111а опытная (хитозан 10 дн.) 11,5 ±0,23 2,28 ± 0,091 0 0,080 ± 0,005 9,14 ±0,18
IV опытная цеолит 11,7 ±0,26 3,6 ±0,16 0 0,082 ± 0.006 8,02 ± 0,32
Медь контроль 100.8 80,1 ±0.81 4,75 ±0.31 10,8 ±0,32 5Л
11 опытная хитозан 113,3 78,3 ±0,77 3,75 ±0,26 10.0 ± 0.30 22,5
III опытная (хитозан + цеолит) 115,8 86,7 ±0,87 4,25 ±0,30 9,85 ±0,25 15,0
Ша опытная (хитозан 10 дн.) 115,3 84,9 ±0,89 5,5 ± 0,38 9,70 ±0,24 15.2
IV опытная цеолит 117,8 ±1,16 85,8 ±0,98 5,5 ±0,38 9,28 ±0,23 17,2
Цинк контроль 904,2 304 ±2,47 3,25 ± 0,45 33.0 ±2,14 564.8
II опытная хитозан 910 294 ± 2,29 5,75 i 0,60 22,5 ±1,46 587,75
Ш опытная (хитозан + цеолит) 912,0 298 ±2,36 3,75 ±0,52 24,8 ± 1,62 585,45
Ша опытная 910,5 302,1 ± 2.43 4,25 ±0,58 25.0 ± 1,68 579,15
В рационах л актирующих коров содержится меди от 100,8 мг в суточном рационе контрольной группы до 117,8 мг в IV группе, получавшей цеолит. Во всех опытных группах мы отмечаем повышенное содержание мели. Так, во П, Ш, Illa группах меди в суточном рационе больше на 12,5, 5,0 и 14,5 мг соответственно, так как медь поступает дополнительно из хитозана и цеолита.
Экспериментами установлено, что медь в большей степени выводится из тела л актирующих коров через желудочно-кишечный тракт, с молоком и незначительная часть - через почки с мочой, что подтверждает взаимосвязь между содержанием меди в кормах и кале (R=0,61).
Особенно интенсивно выделяют медь с калом животные, получавшие хито-зан -+• цеолит (Ш гр.) и неолит- (IV гр.).
Баланс меди в организме л актирующих коров положительный. Меньше всего (5,2мг) отложено меди в теле коров, получавших контрольный рацион. Во II, Ш, ИГа и IV группах меди отложено 22,5; 15,0; 15,2; 17,2 мг соответственно.
У опытных коров, получавших хитозан и цеолит, больше меди в кормах суточного рациона, она интенсивней выводится через желудочно-кишечный тракт с калом и мочой, при этом в больших количествах откладывается в организме животных.
3.6.4. Содержание тяжелы* металлов в крови коров
В условиях производства для определения уровня ТМ и микроэлементов используют образцы крови. Несмотря на непрерывное поступление в кровь и выделение из неё различных веществ, химический состав крови быстро выравнивается и остаётся постоянным. При достаточном уровне микроэлементов в кормах рациона их содержание в крови животных различных видов довольно стабильно и колеблется в определенных физиологических пределах (Самохин В.Т., 2003). В тоже время содержание тяжелых металлов в крови коров по мнению ряда авторов (ХенкингА., 1976, Иванов B.C., \999, Оси кипа Р.В., 2000, Тимошкнна Е.А., 2004, БоковаТ.И., 2004) значительно отличаются,
В задачу наших исследований входило установление содержания кадмия, свинца, цинка и меди в крови лактирующмх коров в течение трех месяцев.
Миграция и транспорт тяжелых металлов от трофической системы к тканям осуществляется через кровь. Проведенный нами атомно-абсорбиионный анализ крови показал высокую связь между содержанием ТМ в крови в зависимости от наличия в рационах кормления коров хитозана и цеолита.
За первые два месяцу опыта содержание кадмия, свинца и меди снизилось в крови коров: в 1,93-1,40 раз, 2,12-1,5 раза, 2-4,45 раза. Соответственно при этом концентрация цинка незначительно повысилась - в 1,19- 1,65 раза,
В течение 3-х летних месяцев исследований прослеживается четкая картина снижения в крови коров кадмия, самое значительное - в 6,56 раза, свинца - в 3,03 раза в опытной группе II, получавшей хитозан, что подтверждает адсорбционные свойства хитозана и возможность использования его в качестве энтеросорбента. Хитозан способствует повышению защитных функций организма за счет проник* новения в кровь и стимулирующе го воздействия на нмму но компетентные клетки.
Использование хитозана и цеолита соответственно (Ш и Ша опытные группы) привело к снижению кадмия в 2,27 и 2,40 раза, свинца — в 2,12 и 2,4 раза соответственно за счет образования сложных металлосодержаших хитозанорганиче-ских и хеяат-хитозан-лзктиновых комплексов, что снижает выход их в кровь. Использование хитозана 10 дней в месяц дало такой же эффект (группа Ша), как и в группе Ш, где коровы получали хитозан ежедневно. Высокий коэффициент корреляции между содержанием кадмия в крови и моче (R=0,77) говорит об интенсивном участии его в обменных процессах.
Отмечено снижение содержания меди во Л группе в 3,4 раза, в IV группе — в 4,09 раза, в III и Ша — в 1,66 и 1,67 раза соответственно. Выявлены взаимосвязи между содержанием меди в кормах и крови (R=0,83).
Таким образом, цеолит снижает содержание меди в крови в 4,09 раза, при совместном действии с хитозаном этот эффект значительно ниже.
Таблица 22
Содержание микроэлементов в крови коров
№ п/п Время взятия / Название групп Тяжелые металлы и микроэлементы
Cd ! Pb I Си ¡ Zn
Май 2004 г.
1 Контроль 5.52 * 1.3 1,4*0,3 49.7*1,06 365*7,0
2 Опытная (хитояшО 6,84*1,42 2,0*0,29 66.82*0,87 353,8*6,56
3 Опытная (хитозан + неолит) 5,340,3 1,4*0,2! 35,14+0,32 27-1,2*1,38
За Опытная (хитозан- 10 ли.) 5,06*0,4 1.2*0,94 27,8*0,42 282,0*1,78
4 Опытная (цеолит) 3.08*0,56 1,0*0,45 60.42*1,74 254,3*2.99
Июнь 2004 г.
1 Контроль 3,9*0,81 0,66±0T06 21,6*0,78 580,6
2 Опытная (хитозан) 3.59*0,44 0,66*0,06 15,6*0,5 585.0
3 Опытная (хитозан + цеолит) 2,77*0,23 0,66*0,06 18,5*0,18 434,0
За Опытная (хитозан— 10 дн.) 3,43*0,38 0 17,5*0,22 335,0
4 Опытная (цеолит) 2,20*0,58 0.66*0,06 14.26*0,47 252.6
Мюль 2004 г.
1 Контроль 2,0*0.28 0,66*0.057 11,5*0.64 2633*5,5
2 Опытная (хитозан) 1,04*0,12 0,66*0,038 16,3*0,39 249*9.2
3 Опытная (хитозан + цеолит) 2,33*0,12 0,66*0,038 21,13*0,90 252,518,4
За Опытная (хитозан— 10 дн.) 2,1(H0,11 0,50*0,083 16,3*0,39 245,5*6.9
4 Опытная (цеолит) 1,75*0,14 0 17,6*0,7 3I6±3,4
Цинк в организм животных поступает в основном с кормами, отсюда тесные взаимосвязи цинка в крови и кормах (&~0,66), активно участвует в обменных процессах. Коэффициент корреляции между концентрацией цинка в крови и моче
- R=0,62. Поэтому уровень цинка в кормах, крови можно считать объективным показателем обеспеченности организма цинком.
На третий месяц исследований содержание цинка в крови коров снизилось во всех группах в 1,36 - 2,35 раза, кроме коров IV группы, получавших в рационе цеолит.
Содержание свинца в начале опыта составляло 1-2 мкг/ %, к середине - 0,66 мкг/ %, в большинстве групп не изменилось до конца исследований. Выявлен высокий коэффициент корреляции (R-=0,67) между содержанием свинца в кормах и крови.
3.6.5. Состояния межуточного обмена вешест»
Биологическая роль каждого минерального элемента в живом организме специфична, большинство ТМ участвуют в поддержании гомеостаза, обеспечивают физиологические функции, регулирующие нормальную жизнедеятельность, что проявляется в виде биохимических изменений процессов обмена веществ.
Применение хитозана совместно с цеолитами с целью эффективного выделения ТМ из организма и положительного воздействия на обменные процессы в организме с.-х. животных является актуальным.
С этой целью нами в мае-сентябре 2004 года в СПС «Воскресенский» Дубе некого района Тульской области были проведены исследования на коровах 2-Й, 3-й лактации.
Биохимические показатели в сыворотке крови представлены в таблице 23.
Между содержанием ТМ и биохимическими показателями крови проводили регрессионный анализ, определяли коэффициенты множественных корреляций к рассчитывали уравнения регрессии.
По биохимическим показателям крови коров судили о степени влияния хитозана и цеолита на физиологическое состояние молочных коров.
Белковую функцию печени оценивали при определении общего белка и белковых фракций. Обнаружили недостаточный уровень общего белка во всех группах (от 6,5 до 7,1 г/%), что связано с низким содержанием цинка и меди во всех группах животных, что подтверждается следующими коэффициентами корреляций:
Обший белок и медь R=0,79 у = 8,15 -0,07х
Общий белок и цинк R=0,51 у «= 7,24 - 0,009х
При недостатке белка в организме животных возникают различные нарушения обмена вешсств, задерживается рост, снижается продуктивность животных, ослабляется образование биохимических комплексов с витаминами и ферментами.
Почти у всех животных контрольной и опытных групп завышен уровень у-глобулинов : Ш опытной — 61,38, Ша — 59,4, IV — 57,68. Самое низкое содержание у- глобулинов (50,2) у животных И группы, получавших хитозан.
Отмечено снижение альбуминов и (А/Г коэффициента) в Ша и ÍV группах они составили 38,46%, 37,9%, 33% соответственно.
Кадмий оказывает заметное влияние на обмен белка, о чем свидетельствуют высокие коэффициенты множественных регрессий и представленные ниже уравнения:
Глобулины и кадмий R=0,70 у = 4,85-03*
Альбумины и кадмий R=0,89 у = 1,44 ~ 0,4х
Снижение содержания тяжелых металлов в крови коров тесно связано с белковым обменом и может быть определено с помощью соответствующих уравнений регрессий.
Поскольку синтез белка является одной из важнейших функций печени, изменения в белковом обмене свидетельствуют о недостаточной синтетической функции её, особенно об этом говорит снижение уровня альбуминов.
Содержание аспартамикотранеферы (ACT) находится в пределах нормативных значений, самое низкое в контрольной группе 25,0 ИЕ/л, 34 и 32 ИЕ/л в группах, получавших хитозан и цеолит.
Содержание аланинаминотрансферазы (AJIT) колеблется с 47,3 ИЕ/л во II Группе до 56,3 ИЕ/л в IV группе, получавших хитозан и цеолит соответственно.
Обычно повышенный уровень AJ1T и ACT в сыворотке кров», связанный с нарушением обменных процессов, является чувствительным местом при поражении печени. В наших исследованиях таких изменений не обнаружено.
Образование мочевины - конечного продукта распада азотистых веществ, происходит в печени и о ней можно судить об интенсивности процессов белкового обмена.
Концентрация мочевины в крови коров свидетельствует об ослаблении катаболизма белка в организме, самым низким она была в цеолктовой группе. Получен коэффициент множественных корреляций R=0,60 между мочевиной и содержанием кадмия.
Недостаток белка в ор^низме молочных коров связан со снижением синтеза мочевины и её уровня в крови. Увеличить синтез белка можно при использовании комплекса микроэлементов (медь, марганец, кобальт, цинк) по рукописи академика Самохина В.Т. Снижение содержания белка не имеет патологического характера и объясняется замедлением процессов синтеза белка и уменьшением его запасов в организме коров.
Низкое Р:Са соотношение зафиксировано у животных контрольной группы 1:3, в опытных группах оно выше и колеблется от 1:46 до 1:53, что связано с нарушением фосфор но-кальциевого и Д-витаминного обмена.
Содержание кальция находится в пределах нормативных значений, несколько понижено (9,25 и 9/26 мг/%) у коров контрольной (I) и цеолитовой групп (IV).
Содержание фосфора повышено до 7,7% в Ша группе, получавшей цеолит и хитозан.
Проведенный регрессионный анализ между содержанием ТМ в крови и биохимическими показателями показал, что увеличение фосфора тесно связано с понижением содержания меди, кадмия и цинка в крови к представлено коэффициентами множественных корреляций.
Фосфор и кадмий 11=0,51 у = 6,03 + 0,23х Фосфор и медь К=0,89 у = 5,01 + 0,1х
Фосфор и цинк И =0,61 у =«6,22+ 0,01х
В то же время кальций не связан с тяжелыми металлами в крови, все коэффициенты корреляций были (К < 0,5).
Медь участвует в синтезе соединительной ткани и костей. Цинк способствует кальцификации костяка. Содержание основного элемента углеводного обмена глюкозы во всех группах находится в пределах нормативных значений, при наибольших концентрациях в группах, получавших хнтоэан и хитозан с цеолитом {11 и Ш гр.) 51,6 и 50,0 мг/% соответственно.
Взаимосвязи между содержанием глюкозы, свинца и цинка в крови коров представлены следующими уравнениями регрессий.
Глюкоза и свинец 11=0,93 у = 42,6 + 10,9х Глюкоза и цинк 11=0,56 у - 42,3 + 0,14-х
Таким образом, проведенные исследования показали, что снижение содержания тяжелых металлов и микроэлементов в крови животных приводят к понижению общего белка мочевины, альбуминов, повышению глобулина, общего фосфора, при нормативном содержании глюкозы, что подтверждают высокие коэффициенты множественных корреляций Я =0.60 — Н=0.94.
Таблица 23
биохимические показатели крови коров
Изучаемые показатели Норматив I контроль II опытная хнтозан .П 111 опытная хитозан + неолит 111 а опытная хитозан 15 дней IV опытная чеолит
ЛЛТ ИЕ/п 22-25 25,0 34,0 27,5 27.3 32,0
ACT ИЕ/л 75-97 58,0 47,3 52,5 51,6 56,3
Кальций мг/% 10-12,5 9.25 9,76 10.5 10,3 9,26
Фосфор мг/% 4,3-5,0 7,1 6,66 7,1 6,7 6,36
Глюкоза мг/% 40-60 49,5 51,6 50.0 42,6 48,3
Мочевина мг/% 20-40 14,5 13,6 10,5 14,6 13,0
Общий белок 2% 7,2-8,6 6,65 6,96 6,5 6,96 7,16
Альбумины 2% 38-50 3,0 3,08 2,5 2,64 2,38
Глобулины 2% 25-40 3,61 3,49 3,99 4,13 4,13
3.6.6. Экономическая эффективность разработок
Использование хнтозана и цеолита в качестве добавок в рационе дойных коров позволило повысить среднесуточные удои с 9,45 до 13,05 кг, жира - с 3,10% до 3,15% белка - с 2,8 до 3,05%. (таблица 24)
Повышение среднесуточных удоев молока 4% жирности составило по II опытной группе 34,2%, по III и Ша - 38,2 и 36,8%, соответственно, и в IV - 34,1%,
Удой за лактацию во II опытной группе составил 3744 кг, жирность - 3,15%; III - 3915 кг, жирность - 3,10%; Ша- 3855 кг, жирность - 3,12%; IV - 3756 кг, жирность - 3,14%.
Таблица 24
Затраты кормов на производство молока
Показатели Группы
I контроль II опытная ХІІТ01ЯН III опытная (хитозан + неолит) III а кнтоіан 15 дн. IV опытная иеолнт
Среднее уточн ы й удой молока, кг 9,45 12,48 13;05 12,85 12,52
Содержание жира, % 3.10 3,15 3,14
Содержание белка, % 2,8 2,98± 3.05± 3,00± 2,95±
Среднесуточный удой молока 4% жирности 7,32 9,83 10,12 10,02 9,82
% к контролю 100 134.2 138,2 136.9 134.2
Удой за лактацию 2835 3744 3915 3855 3756
Затраты кормов на 1 кг молока 4% жирности 1,72 1,40 1,43 1,36 1,38
Затраты кормов на 1 кг молока 4% жирности составили 81,3, 83,2, 79,1 и 30.2% по второй, третьей, третьей а и четвертой іруипам соответственно по сравнению с контролем и были наименьшими в 1,36 при использовании цеолита и хи-тозана 15 дней.
Следовательно, скармливание хитозана и цеолита положительно влияет на молочную продуктивность, качество молока и физиологическое состояние коров опытных групп. Одновременно хитозан и цеолит выполняют роль сорбента, обеспечивая снижение в организме коров и молоке содержания токсичных соединений свинца и кадмия.
В следующей таблице рассчитан экономический эффект при скармливании донным коровам хитозана и цеолита с учетом стоимости дополнительно полученного молока за вычетом затрат на покупку и внесение препарата.
Расчеты показали высокую экономическую эффективность использования цеолита в практике молочного животноводства. В среднем за период опыта этот показатель составил 550 рублей, в том числе на I рубль затрат, получено дополнительной продукции на 11 рублей (IV группа).
Эффективным оказалось использование цеолита и хитозана 15 дней (Illa группа). Экономический эффект на 1 голову - 225 руб., на 1 руб. затрат получено 0,65 кг дополнительной продукции.
Использование хитозана и хитозана и цеолита (II и Ш опытные группы) не дали высокого экономического эффекта из-за высокой стоимости хитозана.
Экономический эффект скармливания хнтозана и цеолита дойным коровам
11 ока газ ели Группы животных
II хитогаН 111 хнтозан + цеолит Ша хнтозан 15 дней IV неолит
Израсходовано хитозана и неолита, кг 0,900 24,9 25,450 25,0
Стоимость израсходованного хитозана и цеолита, руб. 630 630 365 50
Дополнительно получено молока в пересчете на базовую жирность, кг 126,5 119,5 ИЗ 120
Стоимость дополнительно полученного молока, руб. 632,5 597 590 600
Экономический эффект на 1 гол., руб. 2,5 -83 225 550
В т.ч. на 1 р\ б, затрат, руб. 0,004 -0,13 0,65 11,0
Получено молока 4% жирности за 100 дней опыта, кг 1012 895 944 960
Исследования проводились в Тульской области, где имело место значительное технологическое воздействие на экосистемы с токсическими выбросами промышленных предприятий цветной и черной металлургии и химизации сельского хозяйства,
В этих условиях необходимо проводить мониторинг загрязнения среды тяжёлыми металлами и своевременно проводить опенку последствий накопления их в организме с.-х. животных и получаемой от них животноводческой продукции.
В техногенных зонах с целью элиминации ксенобиотиков в трофической цепи их миграции включают в рацион кормления животных различные сорбенты: цеолиты, феррацнаннды и др. Однако многие сорбенты минерального и органического происхождения наряду с элиминацией отдельных ксенобиотиков могут сорбировать и выводить из организма необходимые для него вещества.
Поэтому, поиск сорбентов, способных избирательно сорбировать различные экотокси канты и быть одновременно экологически безопасными для организма является весьма перспективным.
Одним из таких сорбентов является хигозан, Применение его с цеолитами с целью более эффективного выведения ТМ из организма с.-х. животных является актуальным.
Исследования проведены в мае-сентябре 2004 г, в СПС «Воскресенское» Дубенского района Тульской области на дойных коровах 2-Й - 3-й лактации черно-пестрой породы.
3,7. Получение лишевых продуктов, удовлетворяющих нормативным
требованиям, из загрязненного тяжелыми металлами шлыюго молока
Из всех существующих требований к качеству животноводческих продуктов питания самые высокие предъявляются к молоку. Причем, токсикологическая оценка молока — самый эффективный и простой метод оценки экологического состояния животноводческой фермы. Сочетание различных форм и соединений ТМ оказывает влияние на свойства молока при его переработке, а также качество молочной продукции и её сохранности. Важным показателем качества молока является распределение ТМ между составными частями молока. Согласно литературным источникам в обрате остается 61,3 - 94,8% меди, 69,5 -93,1% цинка, 3 -96% кадмия, 70% ртути, 92 - 92% свинца, 33,6 - 90% марганца, 60 - 98% железа, 80% кобальта, 39 - 83% молибдена. В сливки переходит не менее 22% меди, 6% цинка, 3% кадмия. 20% ртути, 4% марганца, 22% железа, 6,8% кобальта, 26 - 68% меди, 7 - 60% цинка, 30% марганца и 49% молибдена. Водная фракция молока содержит 37% ртути. Достаточно большое количество - от 28% до 57% ТМ (медь, цинк, кадмий, свинец) содержит молочный сахар. Все эти данные носят ориентировочный характер. Они получены в несопоставимых условиях эксперимента и к тому же малочисленны, особенно по кадмию и ртути. Поэтому, чтобы переработать загрязненное тяжелыми металлами молоко в пищевые продукты, удовлетворяющие нормативным требованиям, необходимо сначала получить достоверные данные о распространении ТМ между отдельными частями молока с учетом нормативных требований заводского производства этих продуктов.
Содержание токсических элементов в молоке может находиться в широком диапазоне концентраций, причем верхние пределы концентрации иногда превышают ПДК. В связи с этим возникает необходимость получения из такого молока пищевых продуктов, удовлетворяющих нормативным требованиям. Решить эту задачу можно двумя способами:
■ Первый — выделением групп молока по отдельным фракциям, избирательно удерживающих ТМ;
■ Второй — связыванием и выделением ТМ с помощью вводимых реагентов.
Молоко, отобранное в опытном хозяйстве ВИЖа «Дубровицы», загрязняли некоторыми токсическими микроэлементами и осушествляли его переработку в соответствии со следующей схемой:
Схема проведения исследования
Нативное сборное молоко
Распределение ТМ по фракциям пищевых молочных продуктов представлено в следующей таблице.
Таблина 26
Продукт Концентрат соде «я ТМ относительно общего шкаїшя в молоке, %
Си Сії ИЙ РЬ Мл Ре Сг
Масло сливочное 0,*4 0,3 0,66 0,52 0,04 1,66 0,62 0,5
Пахта 2,57 2,0 3.2 1,73 2,35 2,53 2,53 2,5
Творог 70,49 70,37 80,37 &0,23 59,07 49,99 15,55 8,8
Растворимый белок 11,88 10,37 16,20 2,90 5,08 4,70 6,22 1,8
Безбелковая сыворотка 15,15 14,90 ит 13,01 31,91 40,02 70,02 76,5
Прослеживается общая тенденция распределения ТМ ПО фракциям. Так, медь, кадмий, ртуть, свинец и марганец в основном (более 50%) сорбируются творогом, степень сорбции железа несколько ниже. Хром и особенно мышьяк остаются в растворе.
Масло сливочное содержит минимальные количества ТМ: от 0,04% марганца до 1,66% железа, в пахте несколько выше — от 1,73% свинца до 2,57% меди.
Растворимый белок удерживает ТМ от 1,8% мышьяка до 16,2% ртути, безбелковая сыворотка — от 1,37% ртути до 40,02% железа, а Хром и мышьяк — 70,02%И 78,5% соответственно.
Следовательно, ТМ, лимитируемые нормативными документами, распределяются в двух фракциях: в твердой сосредотачиваются медь, кадмий, ртуть, свинец, марганец, в жидкой - хром и мышьяк.
Следовательно, учитывая такое распределение ТМ, в процессе технологической переработки молока необходимо перевести все ТМ вместе с водной частью сыворотки или с безбелковой сывороткой в раствор и экстрагировать ТМ творогом и фракцией растворимых белков.
Распределение ТМ в процессе переработки загрязненного молока в присутствии реагента К представлено в таблице 27.
Таблица 27
Распределение ТМ но фракциям пищевык молочных продуктов в присутствии ком ллексооАраэова геля
Продукт Концентрация ТМ относительно общего содержания в молоке, %
Си са Не РЬ Мп Ре Сг А*
Творог 33,39 9,26 42,21 4,59 7.50 8,46 7,94 4,0
Растворимый белок 1,20 1,8 1,66 1,84 2,72 2.0 2,0 0.9
Безбелковая сыворотка 57,72 82,12 47,43 87,52 88,03 81,44 87,64 9458
Анализ данных таблицы 21 показал, что все исследуемые ТМ, кроме ртути, перешли во фракцию безбелковой сыворотки. Ртуть сорбируется в значительном количестве (42,21%) творогом. В связи с зтим считаем целесообразным обрабатывать творог и фракции растворимых белков, удерживающих ТМ, водным раствором используемого комплсксообразователя.
В дальнейшем использовались твердые фазы творога и растворимых белков, которые подвергались обработке водным раствором комплексообразоватсля, что дало положительный результат: ТМ переходят в раствор. Ртуть удерживается белками более прочно, чем другие ТМ.
Проведенные исследования позволили нам сделать следующие выводы: Из молока, загрязненного ТМ, можно получить молочные продукты, удовлетворяющие нормативным требованиям, следующими способами:
- перераспределением содержания ТМ по отдельным фракциям в процессе заводской переработки молока,
• экстракцией ТМ, сорбированных белками (творогом и растворимыми белками) в результате обработки твердых фаз водным раствором реагента К,
Проведенные исследования позволили разработать «Рекомендации по использованию энтеросорбентов при производстве продукции животноводства (молока и мяса) в техногенных зонах России» и сделать следующие выводы.
ВЫВОДЫ
1. Загрязнение сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами как в зонах с наличием техногенных производств, так н "условно блашполучных", показывает, что содержание кадмия, свинца и других металлов находятся в уровнях, близких или превышающих ПДК, которые, находясь в начальном звене их
миграции по трофической цепи, представляют потенциальную опасность здоровью сельскохозяйственных животных и являются лимитирующим фактором производства экологически безопасной продукции растениеводства и животноводства.
2. Оценка полей, прилегающих к фермам, показала, что в соответствии с ориентировочной классификацией содержание ТМ в почвах следующее: свинца и меди средние, никеля и хрома высокие, уровень загрязнения почв цинком и кадмием низхий.
3. Установлены взаимосвязи подвижных форм свинца с гумусом и общим азотом (R=0,72 - R-0,90) и даны уравнения регрессий и индексы поглощения. Выявлены коэффициенты корреляции: по кадмию (R= 0,97), меди (R=0,95), хрому (R^0,62), в зависимости от времени года. Осснью содержание в почвах большинства изучаемых ТМ соответствует фоновым значениям, летом возрастает содержание меди и хромало (0,5-1,0 ПДК).
4. Размер молочных ферм, технологии содержания и продуктивность коров оказывают значительное влияние на экологическое состояние прифермерских угодий и через гумификацию на обмен и миграцию тяжелых металлов.
5. Животноводческой фермой «Дубровицы» с поголовьем коров 250 голов и продуктивностью 6-7 тыс. кг выделяется в окружающую среду на одну голову 27,6 кг азота и 5,2 кг фосфора, или 1121,4 кг азота, 212 кг фосфора на 1 га. Загрязнения фермой «Батыбино» с продуктивностью 5 тыс. кг на голову выше в 1,19 раз по азоту и 2,47 раза по фосфору.
6. Содержание цинка, кадмия, свинца, ртути в кормах и воде ОПХ «Дубровнцы» соответствует нормативным требованиям, а производимое молоко является экологически безопасным и соответствует ГОСТу Р520054» 2003.
7. Сравнительный анализ суммарной концентрации тяжелых металлов в загрязненной зоне по сравнению с экологически благополучной, показал, что в суточном рационе КРС больше свинца в 2,28, кадмия - 1,93, цинка - 1,7, ртутн-5,2 раза, в молоке обнаружено 1,3-2,5 ПДК кадмия.
8. Разработанные методологические подходы позволяют оценивать экологическую ситуацию для сельскохозяйственных предприятий, производящих животноводческую продукцию, основными критериями, которыми являются: полная агроэкологическая характеристика полей и пашни, влияние животноводческой фермы на окружающую среду, контроль за содержанием ТМ в пищевой цепи, изучение вод И суши, что способствует созданию оптимальных соотношений между регулированием состояния природной среды и уровнем антропогенного воздействия.
9. Установлено, что эффективным средством разрыва миграции тяжелых металлов в трофической цепи окружающая среда — организм являются энтеросор-бенты.
10. Использование в качестве сорбента хитозана в дозе 25 мг/кг живой массы и неолита 2 и 4% к рациону позволили улучшить качество кормов, снизить содержание свинца в мышечной ткани и печени в 2-4 раза, кадмия — в 1,4-3,2 и 1,39-2,71 соответственно. Установлены тесные взаимосвязи между содержанием кадмия в кормах и печени (К—0,86), в кормах и мышечной ткани (11=0,85), что подтверждает эффект действия используемых сорбентов.
11. Использование цеолита и хитозана способствовали улучшению качественных показателей молока, снижению содержания кадмия в 1,45 - 1,77 раза и свинца - в 1,14 - 6,6 раза, способствовали выделению их с капом и мочой через желудочно-кишечный тракт, не оказывая отрицательного влияния на обменные процессы.
12. Применение хитозана в дозе 25 мг/гол. в сутки и цеолита 250 г/гол. в сутки способствовало выделению кадмия с капом и мочой, свинца через желудочно-кишечный тракт, не оказывал отрицательного влияния на обменные процессы. Обмен по кадмию составил от 14,8-15,19 мг, по свинцу — 9,88 -9,14 мг.
13. Цинк выделяется, в основном, с калом 31,6 — 33,6%, откладывается в теле животных 579,4 - 587,7 мг в сутки. Выявлены высокие связи между содержанием цинка в кормах и моче (11-0,90),
14. Снижение содержания тяжелых металлов и микроэлементов в крови животных приводит к понижению общего белка, мочевины, альбуминов, повышению глобулинов, общего фосфора, при нормативном содержании глюкозы.
15. Разработана технологическая схема получения молочных продуктов, удовлетворяющих нормативным требованиям следующими способами:
- перераспределением содержания ТМ по отдельным фракциям в процессе заводской переработки молока,
- экстракцией ТМ, сорбированных белками (творогом и растворимыми белками) в результате обработки водным раствором реагента.
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ
1) В условиях повышенного техногенеза необходимо контролировать содержание тяжелых металлов в почве, воде, кормах, организме животных, получаемой животноводческой продукции.
2) Для улучшения состояния животных, нормализации обменных процессов, получения экологически безопасной животноводческой продукции в зонах повышенного техногенеза использовать в молочном животноводстве в качестве сорбентов хитозан в дозе 25 мг/кг живой массы и цеолит - в дозе 250 г на голову в сутки.
3) Рекомендуем из молока, загрязненного ТМ, получать экологически безопасные проду кты путем переработки их по отдельным фракциям и экстракцией ТМ сорбированными белками (творог и растворимые белки).
4) Для предотвращения загрязнения окружающей среды отходами животноводства необходимо разрабатывать экологический паспорт сельскохозяйственного предприятия, включающий как источники н уровни загрязнения среды, так и мероприятия по оздоровлению и совершенствованию технологией.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах;
1. Веротченко, М.А, Определение остаточных количеств пестицидов в кормах методом тонкослойной хроматографии /М.А.Веротченко, Г.Ф.Семенова, // Бюл. науч. работ / ВИЖ. —Дубровицы, 1994.-Вып. 110. - С. 46-47.
2. Веротченко, М.А. Экологическая оценка животноводческой Продукции ЛИ.А.Веротченко, Е.А.Печкурова //Зоотехния. - 1994. -№8. - С.29-30
3. Печкурова, Е.А, Содержание токсических веществ в кормах /Е.А. Печку рова, М.А. Веротченко //Сб. научных трудов ВНИИ полеводства, посвященный 70-летию Комарова А.Н.-Дивово, 1995, - С.119-120.
4. Терещенко, А.П. Экологическая оценка животноводческой фермы /А.П.Терещенко, М.А .Веротченко, Е.А.Печкурова И Научные труды ВИЖа. -Дубровицы, 1995. - Вып. 57. -Ч. 1.-С.178-191.
5. Владимиров, В.Л, Определение тяжелых металлов рентгенофлюрнс-центным методом в животноводческой продукции /В.Л. Владимиров, А.П. Терещенко, М.А. Веротченко//Зоотехния. -1995. -№11. -С 22-25.
6. Терещенко, А.П. Животноводческая ферма — искусственная экологическая система /А.П. Терещенко, М.А.Веротченко, Е.А.Печкурова // Аграрная наука. -1996. -Кз4. -С. 32-33.
7. Фомичев, Ю.П. Влияние уровня продуктивности и поголовья на загрязнение окружающей среды фермами по разведению молочного скота I Ю.П.Фомичев, М А. Веротченко // Э коло го-генетические проблемы животноводства и экологически безопасные технологии производства продуктов питания: материалы научно-практической конференции. - Дубровицы, 1998. - С,96-97.
8. Веротченхо, М.А, Роль животноводческих ферм в загрязнении окружающей среды // Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене почва-растение (корм, рацион) — животное - продукт питания - человек: сб.научн.тр. -Великий Новгород, 2002.
9. Терещенко, А.П. Получение пищевых продуктов из молока, загрязненного тяжелыми металлами / А.П, Терещенко, М.А Веротченко, АН. Пру до в Н Аграрная Россия. - 2000. - №5. - С. 34-36.
10. Фомичев, Ю.П. Исследования по зоотехнической микробиологии, экологии н и мму ко генетики / Ю.П. Фомичев, Р.Г.ШаЙдулина, М.А .Веротченко, Н.Г.Букаров, Л.А.Никонова // Зоотехния. - 1999. - Лг 8. - С.27-30.
11. Терещенко, А.П. Распределение тяжелых металлов между составными частями молока / А.П.Терещенко, М.А. Веротченко // Эколого-генетические проблемы животноводства и экологически безопасные технологии производства продуктов питания: материалы международной научно-практической конференции. — Дубровицы, 1998. - С. 108-110.
12. Методические рекомендации по оценке экологической чистоты и определению токсических элементов в продукции животноводства / Н-И.Стрекозов, А.П.Терещенко, М.А-Веротченко [и др.]. - М., 1998. -116с.
13. Веротченко, М.А. Получение пищевых продуктов из молока, загрязненного тяжелыми металлами / М.А. Веротченко, А.П.Терещенко, А .И .Прудов // Аграрная Россия. - 2005. - №5. - С. 34-37.
14. Веротченко, М.А. Био переработка свиного навоза-основа получения хитина и хитозана / М.А.Веротченко, А.П.Терещенко, Ф.И.Злочевский // Аграрная Россия. - 2000. - №5.- С.57-60.
15. Веротченко, М.А. Получение экологически чистых молочных продуктов / М.А .Веротченко, Л.П.Терещенко // Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене почва-растение (корм. рацион)-животное-продукт животноводства; материалы третьего международного симпозиума, март 2001 г. - Великий Новгород, 2001.-С. 155-159.
16. Фомичев, Ю.П, Технология переработки органических отходов в свиноводстве / Ю.П.Фомичев, Ф.И.Злочевский, М.А.Веротченко, Р.Г-Шайдулина, Е.О.Фоломова, В.П.Заболотский, Н.Г.Клецко, Л.А.Никанова // Зоотехния. -2002. -№ 3, - C.2I-23.
17. Фомичев, Ю.П. Содержание тяжелых металлов в продуктах животноводства в Тульской области / Ю.П.Фомичев, М.А.Веротченко, Т.В.Чомаева И Зоотехния. - 2003. - № 5. - С. 29-31.
18. Веротченко, М.А. Взаимосвязь между уровнем загрязнения тяжелыми металлами почв и кормовых растений / М.А .Веротченко, Н.Ф.Хохлов, A.C. Мс-телкин //Материалы IV научной конференции. -Великий Новгород, 2003. -С. 189192.
19. Веротченко, М.А. Экологические проблемы в животноводстве и пути их решения / М.А.Веротченко, Ю.П.Фомичев, Ю.В.Хвостов, А.В.Хвостова // На-учн.тр. ВИЖа. - Дубровицы, 2004. - Вып. 62. - Т. 1. -С.305-311.
20. Методические рекомендации по изучению н использованию хитина и хитозана в животноводстве, птицеводстве, пчеловодстве, звероводстве, рыбоводстве, ветеринарии и при переработке продукции АПК (экологические аспекты) / Ю.П.Фомичев,... М.А.Веротченко [и др.].—Дубровицы, 2004.-55 с.
21. Веротченко, М.А. Эколого-биохимичсская оценка пр«фермерских полей Тульской области / М.Л. Веротченко, Н.Ф.Хохлов, А.С.Метелкин // Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами: ма-
териалы 2-ой международной геологической конференции ТГУ. - Тула, 2004. -С.13-16.
22. Веротченко, М.А. Содержание тяжелых металлов в молоке коров при скармливании цеолита и хитозана / М.А.Веротченко, Т.В.Чомаева, Ю.В.Хвостов //Материалы III международной научно-практической конференции. - Астрахань, 2005. -С.150-151.
23. Веротченко, М.А. Содержание тяжелых металлов в крови коров и телят /М.А.Веротченко, Т.В.Чомаева // Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в звене: почва-растение (корм. рацион)-животное-продукг животноводства-человек. Материалы научной конференции НГУ. -Великий Новгород. -2005. -С. 163-168.
24. Веротченко, М.А. Агроэкологическая оценка прифермерских угодий в хозяйстве Тульской области / М.А.Веротченко, Н.Ф.Хохлов, А.С.Метелкин И Аграрная наука в решении проблем АПК и экологии региона: материалы научно-практической конференции. -Великий Новгород, 2004. -С.235-237.
25. Веротченко, М.А. Использование хитозана и цеолита в качестве сорбентов тяжелых металлов / М.А .Веротченко, Ю.П.Фомичев, Н.Ф.Хохлов // Зоотехния. - 2005. - №7. - С. 32.
26. Веротченко, М.А. Биохимические показатели крови коров при скармливании хитозана и цеолита / М.А .Веротченко, Ю.П.Фомичев, Ю.В.Хвостов, А.В.Хвостова, П.А.Науменко // Научные основы производства ветеринарных препаратов: материалы международной конференции ВНИиТИБМ. - Щелоково, 2005. -С. 483-489.
27. Рекомендации по использованию энтеросорбентов при производстве продуктов животноводства (молока и мяса) в техногенных зонах России /М.А. Веротченко, Ю.П. Фомичев, - Дубровицы, 2006. -«68; с.
Издательство РУЦЭБТЖ 141132, Московская обл.. Подольский р-н, п. Дубровины Тел. (8 - 27) 63-14-24, (« - 27) 65-14-07
Сдано в на&ор 13.05.2006. Подписано е печать 22.05.2006 _Заказ № 12. Печ.л. 2,7.' Тираж 1й0зщ._
-
Веротченко, Маргарита Александровна
-
доктора биологических наук
-
Дубровицы, 2006
-
ВАК 03.00.04
- Влияние органо-минеральной композиции на метаболизм тяжелых металлов в организме телят при их выращивании
- Обмен тяжелых металлов в агросреде и организме животных и методы элиминации в трофической цепи их миграции
- Обмен тяжелых металлов в агросфере и организме животных и методы элиминации в трофической цепи их миграции
- Влияние содержания тяжелых металлов в кормах на плодовитость кобыл русской рысистой породы в техногенно загрязненных условиях
- Обмен веществ и распределение Fe, Zn, Cu, Cd и Pb в организме свиней при включении в рацион новой добавки - ЛПКД
