Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оптимизация контроля загрязнения молочно-товарных ферм экополлютантами в зоне интенсивных техногенных эмиссий

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация контроля загрязнения молочно-товарных ферм экополлютантами в зоне интенсивных техногенных эмиссий"

На правах рукописи

Беспамятных Елисей Николаевич

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОЛОЧНО-ТОВАРНЫХ ФЕРМ ЭКОПОЛЛЮТАНТАМИ В ЗОНЕ ИНТЕНСИВНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ЭМИССИЙ

03.00,3 6 — экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

□ОЗ175842

Екатеринбург 2007

Работа выполнена на кафедре инфекционных и инвазионных болезней ФГОУ ВПО «Уральская государственная сельскохозяйственная академия» к в отделе эпизоотологического мониторинга и прогнозирования ГНУ Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт Российской академии сельскохозяйственных наук

Научный руководитель:

член-корреспондент РАСХН, доктор биологических наук, профессор Донник Ирина Михайловна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Мымрин Владимир Сергеевич УрГСХА, г. Екатеринбург

кандидат биологических наук Чкбиряк Мияйял Владимирович ИЭРиЖ УрО РАН, г, Екатеринбург

Ведущая организация: Уральский филиал ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института ветеринарной санитар?»:, гигиены и экологии, г. Челябинск

Защита состоится » ноября 2007 года в часов на заседании

диссертационного совета Д 220.067.02 в зале Ученого совета при Уральской сельскохозяйственной академии по адресу 620219, г. Екатеринбург, ул. К.Либкнехта, 42 (тел/факс 371-33-63)

С диссертацией можно ознакомиться к библиотеке ФГОУ ВПО «Уральская государственная сельскохозяйственная академия»

Автореферат разослан « // » 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор андаков Николай Васильевич

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

Проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является наиболее актуальной на сегодняшний день

Многочисленными исследователями установлено, что неблагоприятные экологические условия негативно влияют на живые организмы и биоту в целом, на состояние здоровья людей и животных, в том числе сельскохозяйственных (ИМ. Донник, ПН.Смирнов, 2001, Шкуратова И А., 2002, Большаков ВН, 2005; Безель B.C., 2006, Трапезников А.В , Трапезникова В Н и др, 2007) При этом основную угрозу в плане загрязнения окружающей среды оказывают тяжелые металлы и радиоактивные вещества, которые, в отличие от органических соединений, не разрушаются в почве и воде, а накапливаются в объектах внешней среды и мигрируют по трофическим цепям в корма сельскохозяйственных животных (Воробейчик Е JI, 2001, Безель В С , 2006)

В литературных источниках имеются данные о видовых особенностях накопления радионуклидов и тяжелых металлов различными кормовыми культурами При этом независимо от вида культуры в большей степени загрязняющие вещества накапливаются в корнях, меньше в стеблях, а минимальное их количество находится в репродуктивных органах (цветы, плоды) Накопление тяжелых металлов и радионуклидов в вегетативной массе кормовых культур может быть причиной загрязнения ими продуктов животноводства

В связи с этим, животноводческая продукция, получаемая в экологически неблагополучных районах, будет иметь низкое качество и не соответствие санитарно-гигиеническим нормам Уровень содержания в ней тяжелых металлов и радионуклидов зависит от степени загрязнения окружающей среды регионов, где эта продукция производится

Изучение накоплений токсичных элементов в биосфере в настоящее время является одним из важных аспектов в решении проблемы, связанной с экологической безопасностью пищевых продуктов (Романенко Г.А, 2003; Таланов Г А, 2003 )

В связи с этим назрела необходимость проведения оценки накопления тяжелых металлов и радионуклидов в цепи: атмосфера — почва — растения — животные

Существующие и используемые методы контроля за окружающей средой трудоемки и дорогостоящи, поэтому снижение затратной части таких исследований — актуальная задача

Дель работы - оптимизировать систему контроля загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами молочно-товарных ферм в районах с разным уровнем техногенных эмиссий

Основные задачи:

1. Изучить экологические особенности высокотоварных молочных ферм в зонах с разной степенью антропогенной нагрузки,

2 Изучить динамику эмиссий радионуклидов и тяжелых металлов на территориях ферм крупного рогатого скота на основе анализа снеговых осадков;

3. Изучить динамику накопления экотоксикантов в объектах окружающей среды (растительных кормах, организме животных, животноводческой продукции) этих территорий и влияние их на организм сельскохозяйственных животных

4. Разработать оптимизированную систему контроля загрязнения молочно-товарных ферм радионуклидами и тяжелыми металлами

Научная новизна и теоретическая значимость работы:

В условиях Среднего Урала впервые проведена комплексная оценка степени загрязнения экополлютантами территорий ферм крупного рогатого скота на основании комплексного анализа снеговых осадков, кормовых растений, а также органов и тканей животных Выявлены особенности кумуляции радионуклидов в органах и тканях животных в зависимости от интенсивности радиационной нагрузки

Разработана оптимизированная система контроля зафязнения продуктами техногенных эмиссий молочно-товарных ферм, позволяющая снизить затраты на проведение исследований качества животноводческой продукции, получаемой в зонах интенсивных промышленных выбросов.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные данные о характере и степени промышленных выбросов в зонах расположения молочно-товарных ферм позволили расширить знания об экологической обстановке территорий сельскохозяйственных производств на Среднем Урале Анализ динамики поступления продуктов техногенных эмиссий в организм крупного рогатого скота позволяет своевременно контролировать качество получаемой животноводческой продукции

Оптимизация мониторинговых исследований экологической ситуации на основе снеговых осадков снижает трудозатраты и стоимость контроля в 6-8 раз.

Результаты мониторинга могут быть использованы при ведении животноводства на загрязненных радиоактивными веществами территориях, а также в зонах интенсивных техногенных эмиссий, особенно от предприятий металлургического комплекса, а также при чтении курсов «Экология» студентам биологических и ветеринарных специальностей

По результатам исследований подготовлены три научно-методические рекомендации утвержденные Научно-техническим советом Минсельхозпрода Свердловской области (Протокол № 16 от 05 09.2005 г ).

Основные положения выносимые на защиту.

1 Экологические особенности ферм 1фупного рогатого скота из зон с разной степенью антропогенной нагрузки,

2 Динамика эмиссий тяжелых металлов и радионуклидов в районах молочно-товарных ферм на основании атмосферных осадков,

3. В организме крупного рогатого скота в районе Восточно-уральского радиоактивного следа происходит накопление экополлютантов, коррелирующего с содержанием и в объектах окружающей среды (кормовых растениях и снеговых осадках),

4 Оптимизированная система контроля загрязнения экополлютантами объектов окружающей среды в районах сельскохозяйственных организаций;

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены на конференции ведущих ученых России, СНГ и др стран «Научные основы профилактики и лечения болезней животных» (г. Екатеринбург, 2005), на конференции молодых ученых «Экология» Института экологии растений и животных УрО РАН (г Екатеринбург, 2006); заседании Ученого совета Уральского научно-исследовательского ветеринарного института (2007 г ), и на расширенном заседании кафедры инфекционных и инвазионных болезней Уральской государственной сельскохозяйственной академии (2007 г )

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в тч 2 публикации в изданиях вошедших в перечень ВАК РФ

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из оглавления, введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических предложений, библиографии и приложения Работа иллюстрирована 15 таблицами и 29 рисунками Список литературы содержит 120 источников, из них 39 иностранных авторов

1. Собственные исследования 2.1 Материалы и методы исследований

В работе обобщены результаты научных исследований, проведенных с 2003 по 2007 год. Работа выполнялась на кафедре инфекционных и инвазионных болезней УрГСХА в соответствии с государственной тематикой «Разработка и внедрение в техногенно загрязненных территориях системы мероприятий, повышающих устойчивость к инфекционным болезням (№ roc per 01 99 0007013) и в отделе эпизоотологаческого мониторинга и прогнозирования ГНУ «Уральский научно-исследовательский ветеринарный институт» РАСХН - «Разработать комплексную систему мероприятий, обеспечивающих повышение продуктивного долголетия крупного рогатого

скота в экологических условиях Уральского региона» (№ гос. per. 01.2.006 13101). Основными объектами исследований были атмосферные осадки, объекты окружающей среды, растительные корма и крупный рогатый скот.

Наиболее подробно были изучены сельскохозяйственные предприятия расположенные - в зоне с повышенной радиационной и химической нагрузкой, образованной Восточно-уральским радиоактивным следом и деятельностью крупных промышленных предприятий, в основном металлургического профиля (г. Каменск-Уральский); — предприятия из зоны с высокой техногенной эмиссией от промышленных выбросов алюминиевого завода (г. Краснотурьинск) и северо-восточной части Восточно-уральского радиоактивного следа (г. Богданович)

Пробы снеговых осадков для исследований были отобраны на 22 сельскохозяйственных предприятиях Свердловской области (Рис. 1)

Рисунок 1. Схема расположения исследуемых сельскохозяйственных

предприятий

Экологическая оценка проводилась путем определения уровней содержания радионуклидов искусственного и космического происхождения, тяжелых металлов в питьевой и снеговой воде, кормах и тканях крупного рогатого скота,

в сопоставлении с предельно допустимыми уровнями токсичных веществ, предусмотренными Сан ПиН № 2 3 2 1280-02

Для радиохимического и токсикологического анализов отбор проб молока осуществлялся из сборной емкости после утреннего доения коров в количестве 10 л, питьевой воды из водопровода в бутылки из темного стекла, с подкислением концентрированной азотной кислотой в расчете 2 мл на 1 литр воды На всех молочно-товарных фермах были отобраны пробы растительных кормов, составляющих суточный рацион взрослых животных Отбор и упаковку проб проводили по стандартной методике, применяемой для анализа растительных кормов (Г А Таланов, Б Н Хмельницкий, 1991)

Для оценки степени нагрузки на экосистему и ежегодное поступление экотоксикантов в нее использовали тестирование снеговых осадков Для радиологического исследования пробы снега отбирали в марте на территории сельскохозяйственных предприятий не ближе 100 метров от крупных транспортных магистралей Пробы отбирались пластиковой трубой диаметром 0,1 м на всю глубину снежного покрова, затем пробы снега растапливали в эксикаторах при комнатной температуре, крупные органические объекты удаляли пластиковым пинцетом Пробы фильтровали, подкисляли и концентрировали в 10 раз Пересчет производили на единицу площади. На каждой 'площадке анализировали три индивидуальные пробы Полученные результаты отражают валовое накопление экополлютантов за зимний период, что ориентировочно позволяет судить о годовых выпадениях

Для радиохимических и токсикологических исследований отбор материала проводили от животных 5-ти летнего возраста после убоя Были отобраны пробы костей скелета и мышечной ткани. В указанных пробах при радиохимических исследованиях после предварительной обработки (высушивание, озоление) определяли 90Sr, 137Cs и

210pb

общепринятыми

радиохимическими методами, основанными на выщелачивании проб и осаждении оксалатов щелочноземельных металлов, с последующим выделением из растворов элементов (И Хавезов, ДЦалев, 1983, ЭГ Чудинов, 1990). Радиометрию осадков, кормов и тканей животных проводили на базе Областной ветеринарной радиологической лаборатории Пробы для токсикологического исследования предварительно озоляли кислотным гидролизом с концентрированной азотной кислотой, а затем определяли содержание Cd,Co, Cr, Си, Fe, Mn, As, Hg, Mg, Mo, Ni, Pb, Zn в этих пробах путем эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой на приборе «Optima 4300DV» на базе Института высокотемпературной электрохимии УрОРАН

Всего отобрано 458 проб тканей и молока животных, выполнено 4678 анализов

Статистическую обработку цифровых данных проводили на PC Pentium с использованием стандартных прикладных программ Microsoft Word и Exel, Statistica 6,0, включающим подсчет средних величин (М), средней ошибки (т), среднеквадратических отклонений выборки (а), определение значения достоверности Стьюдента, коэффициента корреляции

2.2. Экологические особенности высокотоварных ферм крупного рогатого скота в зонах с разной степенью техногенных эмиссий

Отличительной особенностью Уральского региона является плотная концентрация промышленных предприятий. Для снабжения населения животноводческой продукцией ранее размещение молочно-товарных ферм проводили по принципу близости к рабочим поселкам и городам При этом не учитывался характер и степень антропогенного воздействия на окружающую среду и организм животных

В связи с этим вблизи крупных промышленных центров в настоящее время сосредоточено большинство сельскохозяйственных предприятий.

В непосредственной близости от Каменск-Уральского расположены молочные фермы крупного рогатого скота с поголобьем до 9 тысяч коров Однако, экологическая характеристика данной территории отличается крайним неблагополучием В г Каменск-Уральске одновременно с крайне высокими уровнями техногенного загрязнения, имеет место радиационный фактор - город подвергся радиоактивному загрязнению вследствие аварии на НПО «Маяк» Минатомэнергопрома в 1957 г (Волобуев П.В , Чуканов В Н, 2000). Кроме того, территория г. Каменск-Уральского и прилегающие к нему районы имеют плотную техногенную нагрузку, здесь расположено 32 промышленных предприятия, имеющих 2000 стационарных источников выбросов загрязняющих веществ всех классов опасности (Государственный доклад о состоянию окружающей природной среды и влияние факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области, 2003).

По величине валовых выбросов, а также по степени опасности выбрасываемых веществ среди всех предприятий выделяются Средне-Уральский алюминиевый завод (СУАЗ), Синарский трубный завод (СТЗ), завод по обработке цветных металлов (ОМЦ), Красногорская ТЭЦ Из них первые три являются предприятиями первого класса опасности Доля выбросов указанных предприятий в валовом выбросе стационарных источников составляет 90%.

Через город Каменск-Уральский протекает река Исеть и ее приток река Каменка Они используются в качестве источников питьевого и технического водоснабжения, а также приемника сточных вод, концентрация в реке азота, нитратов, и никеля превышает ПДК в 2 раза, цинка и нефтепродуктов в 16 раз, меди в 20 раз, марганца в 16 раз. Основными загрязнителями р. Исеть являются Уральский алюминиевый завод, который сбрасывает 15 млн м3 в год, Синарский трубный завод - 7 млн. м3, металлургический завод - 5 млн м3 В результате этого в донных отложениях реки концентрации алюминия, никеля, цинка, меди, хрома и кадмия многократно превышает допустимое содержание (МЯ Чеботина, 2004)

Нами проведены исследования в сельскохозяйственным предприятием ОАО «Каменское» Данное хозяйство включает поселки Позариха, Черноусово и Черемхово и расположено в северо-западной части г Каменск-Уральский.

Все населенные пункты вошли в зону ВУРСа, причем поселки Позариха и Черемхово - в зону «А» с уровнем активности 10 Ки/км2 (Волобуев П В , 2000; Трапезников А.В , 2006) В 2-3 км от поселка Позариха расположен Синарский трубный завод, Каменск-Уральский машиностроительный завод, а также ряд предприятий оборонного значения Все молочные фермы находятся в непосредственной близости от р Каменка Хозяйство — молочного направления, 90% стада коров голпггинофризкой черно-пестрой породы. Поголовье - 2200 голов, средняя продуктивность за лактацию - 4800 кг Тип кормления - силосно-концентратный Заготовку кормов осуществляют на собственных угодьях

ОАО «Богословское» находится на севере Свердловской области в г. Краснотурьинске В последнем имеется крупнейший в стране Богословский алюминиевый завод Молочно-товарные фермы хозяйства удалены от завода в среднем на расстоянии 2-5 км Поголовье коров составляет 1100 голов, 90% поголовья голштинизированая черно-пестрая порода Средняя продуктивность за лактацию - 4500 кг молока Тип кормления - силосно-сено-концентратный. Все корма заготавливаются на территориях хозяйства Ранее проведеные исследования по определению фтора в растениях и костной ткани коров Установлены высокие концентрации данного элемента (Любашевский НМ, Емельянов А М., Бахтиярова М Ф , 1992, Донник И М, 1996)

Богдановический район представлен ООО «Колхоз им Свердлова» расположенном в поселке Байны Промышленных предприятий в окресностях хозяйства нет, территориально входит в зону «С» ВУРСа Предприятие имеет культурные пастбища (все в зоне ВУРСа), поголовье коров 900 голов Порода голштинизированная черно-пестрая Средняя продуктивность за лактацию 5000 кг. молока Тип кормления - силосно-концентратный, корма заготавливают на территории хозяйства Но часть силоса закупают из других районов Качество растительных кормов и молока проверяют в Областной ветеринарной радиологической лаборатории

Таким образом практически все исследуемые сельскохозяйственные предприятия имели сельскохозяйственные угодья расположенные в зоне воздействия антропогенных факторов. В основном приоритетными для них загрязнителями являлись радиоактивные элементы (НПО «Маяк») и экополлютанты от предприятий металлургического профиля

2 3 Динамика эмиссии радионуклидов в снеговых осадках в зонах расположения ферм крупного рогатого скота

Необходимым условием для нормирования воздействий на окружающую природную среду является установление соответствия между их уровнем и экологическими последствиями Природные процессы и явления, обуславливающие пространственную дифференциацию земной поверхности, равно являются экологическими факторами. Поэтому необходим комплексный

эколого-географический подход к изучению экологических последствий вмешательства человека (Воробейник Е Л., 2001)

Для получения наиболее полной информации об экологической ситуации на Среднем Урале нами проведено в течение 4 лет комплексное определение содержания радионуклидов, тяжелых металлов и ряда других загрязняющих элементов в осадках (снег), в кормах и продукции молочно-товарных ферм Для определения основных путей эмиссий радионуклидов, мы определяли их содержание в снеговой воде в 22-ом сельскохозяйственном предприятии Среднего Урала

Таблица 1 — Количество отобранных проб снеговых орадков

№ Наименование населенного пункта Количество проб снега

1 г. Камышлов 36

2 г Краснотуринск 36

3 г В.Нейвенск 36

4 г Сысерть 36

5 с Патруши 36

6 г Богданович 36

7 г Первоуральск 36

8 г. Полевской 36

9 г Нижний Тагил 36

10 г. Нижняя Тура 36

И г Березовский 36

12 г В Пышма 36

13 Позориха 36

14 Черноусово 36

15 Черноскутово 36

16 п. Студенческий 36

17 г. Екатеринбург 60

Итого 636

Установлено, что наименьшие уровни стронция-90 в течение всего периода наблюдения отмечены в животноводческих хозяйствах птицефабрика «Свердловская», сЛатруши, с Щелкун и г. Краснотуринск, В-Пышма, г Камышлов. Содержание 908г составляло от 5 до 9 МБк/км2 (Рис.2)

Щелкун '

с. Паггруши

г. Камышлов

г. Краснотуринск

г. В.Пышма

ПФ «Свердловская» (Екб)

Рисунок 2 - Динамика эмиссии 90Sr в снеговых осадках, МБк/км2

В хозяйствах, расположенных в зоне ВУРСа концентрации 90Sr превышали минимальные в 5-6 раз. При этом 2005 год являлся критическим по 90Sr в выпавших осадках. По результатам наблюдений наибольшее загрязнение по стронцию-90 было отмечено на территории населенных пунктов Позариха, Черемхово (ОАО «Каменское»), - 52-65 МБк/км2 и г. Богданович - 35-41 МБк/км2.

Вблизи крупных промышленных центров также отмечали значительные уровни содержания стронция в снеговых осадках: так, в Н.Тагиле (ОАО «Победа») его содержание составило порядка 30 МБк/км , пос. Студенческий (ООО «Учхоз Уралец») - 30-35 МБк/км2, в окрестностях Екатеринбурга (ОАО «Свердловское», Горный щит, ООО «Сосновское») наибольшее загрязнение отмечали южных и юго-западных районах.

За период исследования во всех изученных фермах крупного рогатого скота максимальная концентрация стронция-90 отмечена в 2005 г, минимальная - 2007 г. Низкая концентрация стронция-90 в 2007 объясняется, по видимому, аномальным многократным таянием снежного покрова в течение зимы с 20062007, а максимальный уровень выпадения радионуклидов в снеговых осадках в 2005 г. скорее всего, объясняется глобальным характером. Полученные данные согласуются с исследованиями A.B. Трапезникова, 2007, П.В. Волобуева, В.Н. Чуканова и других.

Рисунок 3 - Динамика эмиссии 90Sr в снеговых осадках, МБк/км2

Рисунок 4 — Динамика эмиссии 908г в снеговых осадках, МБк/км2

Содержание цезия-137 в снеговых осадках также имело аналогичные закономерности (Рис. 5).

- Широкая речка (Екб)

•— УралНИИСХоз УралМаш (Екб) г. Березовский к— г. Первоуральск •—г. Полевской <— г. Нижний Тагил -— г. Нижняя Тура ----г. В.Нейвенск

2004

2005

2006

2007

80 70 60 50 40 30 20 10 О

Динамика содержания цезия-137 в снеговых осадках МБк/км

— Горный Щит (Е*е>

— Ширсж«« рему« (Екб)

— УрапНИИСХш -Ур«1М«и(Е».6)

2004

2005

2006

2007

Рисунок 5 - Динамика эмиссии 13'Се в снеговых осадках, МБк/км2

Одним из наиболее токсичных радионуклидов природного характера является свинец-210, он обладает нейротоксическим действием, снижает активность ряда ферментов. Тем не менее, нормирование его действующими НРБ-99 и СанПиН 2.3.2.1078-01 не предусмотрено (Безель В.Н., 2006)

Наибольшее содержание этого элемента выявили в снежном покрове сельскохозяйственных предприятий, расположенных в черте г. Екатеринбурга, что, вероятно, связано с деятельностью промышленных предприятий и продуктами сгорания автомобильного топлива. Особенно высокую эмиссию свинца-210 выявили в 2007г., что возможно связано с горизонтальным переносом с поверхности оттаявших почв (Рис. 6-7).

10,00 9,00

в, оо

~7, ОО 6, ОО 5, ОО 4-, ОО З.ОО 2, ОО 1 , ОО О, ОО

—«-г. Березовский

—ш-г. Первоуральск

г. Полевской

—--Г. Нижняя "Ту ра

—-г. Камыиилов

---г. Краснотуринск

-1- Г. В. Нейвенск

--— Щелкун

-~— с. Па-груши

Рисунок 6 - Динамика эмиссии

210рЬ

в снеговых осадках, МБк/км

- Позориха

- Черноусово Черемхово

п. Студенческий

- Горный 1_Цит (Е " к О )

- Широкая речка (Екб)

- УралНИИСХэз

- УрапМаш (Екб)

Рисунок 7 - Динамика эмиссии 210РЬ в снеговых осадках, МБк/км2

2.4. Динамика эмиссии тяжелых металлов и других элементов в снеговых осадках на территории молочно-товарных ферм крупного рогатого скота.

Результаты определения основных путей эмиссий тяжелых металлов и других элементов в снеговой воде показали, что максимальное выпадение большинства металлов отмечено в 2005г. во всех исследованных предприятиях, независимо от их расположения, как в южном, так и северном направлении. В этот период, согласно данным представленным в Государственных докладах по состоянию окружающей среды (2006) отмечена повышенная эмиссия промышленных выбросов на всей территории Среднего Урала, что связано с активизацией и подъемом уровня производства металлургических холдингов и комбинатов (СУАЛ-холдинг, УГМК и прочие). Наибольшие эмиссии бора, меди, алюминия, железа, молибдена, марганца, серы, никеля, цинка - отмечены в районе Краснотурьинска (ОАО «Богословское»); алюминия, меди, железа, марганца, магния, серы, титана, ванадия - в г. Богдановиче (ООО «Колхоз им. Свердлова»); алюминия, хрома, меди, железа, магния, марганца, никеля, свинца, серы - в г. Каменск-Уральский (ОАО «Каменское») (Таблицы 2-4), т.е. можно предположить, что данные поллютанты со снеговыми осадками и ветрами могли быть занесены на территорию молочно-товарных ферм, а затем и в организм животных с кормами, водой и атмосферным воздухом.

Таблица 2 - Динамика эмиссии элементов в снеговых осадках _ г. Каменск-Уральский, мг/л_

Элемент г Каменск-Уральский

2004 г 2005 г 2006 г

А1 67,86 157,3 61,91

Аз <0,8 <0,8 <0,8

В 3,2 1,79 2,33

с<а 0,04 0,13 0,05

СО 0,16 0,42 0,16

СГ 0,85 3,6 1,6

Си 2,27 5,19 3,83

Ре 146 398 173

Нд <0,1 <0,1 <0,1

Мд 131 636 211

Мп 2,93 8,58 4,01

Мо 0,151 0,082 0,038

N1 1,36 5,23 2,07

РЬ 2,05 5,71 1,89

Б 8,22 20,61 8,65

вь <0,5 <0,5 <0,5

Т1 3,84 9,19 4,62

V 0,182 0,52 0,097

2.П 4,79 19,79 6,22

Таблица 3 - Динамика эмиссии элементов в снеговых осадках г Богданович, мг/л

Элемент г Богданович

2004 г 2005 г 2006 г

А1 137,1 92,06 67,27

Ав <0,8 <0,8 <0,8

В 2,66 2,25 3,14

С<1 <0,03 0,05 <0,03

Со 0,23 0,22 0,13

Сг 1,78 1,9 0,78

Си 85,18 3,2 0,99

Ре 311 222 139

Нд <0,1 <0,1 0,227

Мд 251 322 57

Мп 4,56 3,87 2,17

Мо 0,118 0,067 0,119

N1 2,36 3,11 1,14

РЬ 1,39 2,62 0,66

в 21,41 12,84 20,05

вь <0,5 <0,5 <0,5

Т| 14,15 6,11 3,41

V 1,125 0,175 0,193

гп 3,38 9,96 4,9

Таблица 4 — Динамика эмиссии элементов в снеговых осадках __г Краснотурьинск, мг/л_

Элемент г Краснотурьинск

2004 Г 2005 г 2006 г

AI 62,94 270,4 152,5923

As <0,8 <0,8 <0,8

В 3 2,11 2,955015

Ве <0,001 <0,001 <0,001

Cd 0,07 0,19 0,09

Со 0,14 0,99 0,250648

Cr 0,6 10,83 1,983366

Си 6,1 3,74 94,80534

Fe 174 732 346,143

Hg <0,1 <0,1 <0,1

Mg 78 1847 279,4743

Мп 3,7 13,91 5,070828

Mo 0,163 0,152 0,131

Ni 0,93 16,74 2,623341

Pb 41,46 4,81 1,544844

S 13,49 48,68 23,82933

Sb <0,5 <0,5 <0,5

Tl 5,98 7,44 15,74895

V 0,542 <0,02 1,252125

Zn 7,82 20,06 3,764166

2.5 Динамика содержания экотоксикантов в объектах окружающей среды этих территорий и их влияние на организм животных.

Основными источниками поступления радиоактивных веществ и токсических элементов в организм животных и продукты питания животного происхождения являются растительные корма, питьевая вода, атмосферный воздух

Исследования содержания радионуклидов в растительных кормах и тканях животных проводили на территории Богдановического района, где отмечали высокий уровень содержания радионуклидов в снеговой воде (стронций-90 - 35-40 МБк/км2, цезий-137 - 22-26 МБк/км2 , свинца-210 - 1,4 -6,3 МБк/км2).

В пробах тканей животных выявили неоднородные концентрации радионуклидов Максимальное содержание всех радионуклидов отмечено в костях, при чем увеличение содержания радионуклидов в снеговой воде коррелирует происходит с повышение его уровня в костях Так, при содержании стронция-90 в снеговой воде в 2004 г. 34,5 МБк/км2, в костях его содержание в 2005 г составило 600,3 Бк/кг, при повышении его содержания в снеговых осадках в 2005 г до 41 МБк/км2, в костях его уровень повысился до 621 Бк/кг Такая же тенденция наблюдалась по количеству цезия-137 Аналогично происходило накопление радионуклидов в мышечной ткани коров-

повышение содержания радионуклидов в снеговой воде через год проявлялось повышением их содержания в мышечной массе (Табл. 5-9)

В течение всего периода наблюдений отмечали превышение ПДК стронция-90 в костях в 3 раза, цезия-137 - в 2 (2004 г) и - в 3 (2005 г), и в 7 раз (2006 г) В мышцах превышение ПДК радионуклидов не установлено.

При сравнении содержания радионуклидов в растительных кормах (сено, солома, силос, сенаж), можно отметить, что максимальное их количество содержалось в сене из естественных трав, сене из искусственных трав, соломе.

В разные периоды наблюдения в районах Восточно-уральского радиоактивного следа выявлено превышение ЦДК только по стронцию-90 в траве - от 1 до В раз, в сене - в 3-4 раза, в сенаже — в 7 раз, соломе в 1,5-2,5 раза Также отмечено значительное содержание свинца-210 во всех растительных кормах, кроме зерна

Таблица 5 — Динамика содержания радионуклидов в концентрированных

кормах и зерне пшеницы, Бк/кг

Наименование Год Богдановичский район (ООО «Колхоз ям. Свердлова»)

*8г шСз 21вРЬ

Концентраты 2004 14,76 2,7 19,25

2005 15,39 20,4 22,4

2006 58,5 230,8 50,9

Зерно пшеница 2004 31,7 6,3 2,9

2005 29,36 8,15 1,8

2006 34,27 8,27 1,3

ПДК 65 600 Не нормируется

Таблица 6 - Динамика содержания радионуклидов в сочных кормах, Бк/кг

Наименование Год Богдановичский район

"8г 137с* 2МРЬ

Сенаж 2004 165,3 18,4 24,8

2005 23 37,94 25,25

2006 720,3 12,84 153,8

ПДК 100 600 Не нормируется

Наблюдаемые концентрации стронция-90, свинца-210 отмечены в костях крупного рогатого скота в ОАО «Каменское», также расположенном в зоне ВУРСа. Кроме того, в организмах животных из этих же территорий выявлены повышенные уровни кадмия, свинца, цинка и меди.

Как отмечали многие авторы, в результате действия токсикантов происходят существенные сдвиги в функциях отдельных систем организма, проявляющиеся появлением атипических форм течения заболеваний, новых

нозологических форм (Шахов А Г, 2003; Смирнов П Н, 2006).

Таблица 7 - Динамика содержания радионуклидов в грубых кормах, Бк/кг

Наименование Год Богдановичский район

'"вг шСа 210рь

2004 35,3 34,5 35,4

Сено сеянное 2005 399,8 50,1 37,4

2006 286,5 451,1 33,9

2004 259,1 104,4 191

Солома пшеничная 2005 26,15 17,37 57,8

2006 261,7 13,53 67,21

ПДК 100 600 Не нормируется

Таблица 8 - Динамика содержания радионуклидов в зеленых кормах, Бк/кг

Наименование Год Богдановичский район

"8г ШС5 21«рЬ

2004 116,7 84,6 131,9

Трава естественная 2005 111,8 83,2 137,5

2006 406 73,16 202,95

пдк 50 370 Не нормируется

Таблица 9 - Динамика содержания радионуклидов в пищевых продуктах,

Бк/кг

Наименование Год Богдановичский район

"8г 137С8 210РЬ

Мясо говядины 2004 46,9 7,2 2,9

2005 23,1 43,1 15,2

2006 26,3 66,5 20,7

пдк 50 160 Не нормируется

Кость 2004 546,1 362,4 206,3

2005 600,3 993,7 626,7

2006 621,8 1490 206,69

пдк 200 160 Не нормируется

Молоко 2004 8,4 7,55 1,5

2005 25,2 6,8 3,6

2006 5,3 25,69 2,97

ПДК 25 100 Не нормируется

Угнетение отдельных звеньев иммуно-компетентной системы, сопровождается резким снижение естественной резистентности животных Проникающие на этом фоне болезнетворные агенты (прежде всего вирусы, бактерии, грибки) не встречают на своем пути достаточно эффективной защиты, отсюда их действие оказывается более тяжелым Слабый иммунный ответ обуславливает стертые клинические симптомы заболевания или удлинение инкубационных (скрытых) стадий болезни (Смирнов П Н, 2000)

Нами установлено, что новорожденные животные в промышленных территориях болеют чаще острыми респираторными заболеваниями, инфекциями вызываемыми условно-патогенной микрофлорой, которая в нормальных условиях патологических состояний обычно - не вызывает (колибактериоз, сальмонелез и пр )

В частности изучено распространение и особенности течения лейкоза крупного рогатого скота (ВЛ КРС) в разных экологических условиях

Крайне неблагополучная ситуация по лейкозу крупного рогатого скота отмечена в ОАО «Каменское» (Татарчук А Т с соавт, 1996г)

В районе Богословского алюминиевого завода (в Краснотурьинске) также выявлен высокий уровень вирусоносительства и заболеваемости лейкозом среди крупного рогатого скота В то время как в хозяйствах расположенных в зоне интенсивного животноводства, но имеющих менее плотную техногенную нагрузку напряженность инфекции и заболеваемость лейкозом животных были ниже

В связи тем, что антропогенное влияние на окружающую среду будет продолжаться и далее, а поступление загрязняющих отходов в природу неизбежно, можно прогнозировать и в дальнейшем увеличение частоты онкозаболеваемости домашних животных, в том числе злокачественного характера

Корреляционный анализ содержания экополлютантов в снеговой воде, растительных кормах и организме животных показал, что повышение их в растительных кормах наблюдается на следующий год после выпадения осадков, а в тканях животных, через 1,5-2 года после выпадения в осадках.

Накопление радионуклидов в тканях животных коррелирует с содержанием их в осадках, выпавших в предыдущем году Поэтому можно использовать радиохимическое и химическое исследование снеговой воды как метод контроля содержания радионуклидов и тяжелых: металлов в продукции животноводства

2.6. Оптимизация системы контроля загрязнения эконоллютантами объектов окружающей среды в районах сельскохозяйственных

организаций

При исследовании снеговых осадков можно делать прогнозы по содержанию экополлютантов в растительных кормах и тканях животных, а, следовательно, и в ожидаемой животноводческой продукции Для этого в конце зимнего периода необходимо отбирать пробы снежного покрова в

установленных референсных точках Затем после подготовки пробы тестировать содержание экополлютантов (радионуклидов, тяжелых металлов и пр). Спектр показателей можно расширить или сузить в зависимости от степени и характера техногенного воздействия

На основании полученных результатов считаем, что при нахождении вблизи сельскохозяйственной организации металлургического предприятия необходимо обязательно исследовать следующие тяжелые металлы- алюминий, медь, цинк, магний, марганец, свинец, кадмий, хром, кобальт, а также радионуклиды, стронций-90, цезий-137 и свинец-210

Полученные результаты загрязнения снеговых осадков необходимо сравнить с данными предыдущих лет В случае повышенной эмиссии какого либо поллютанта необходимо принять адекватные меры, препятствующие контаминации им растительных кормов, питьевой воды, а также применять методики снижающие негативное действие токсикантов на организм животного

Тем более что в сельскохозяйственной практике накоплен большой опыт по уменьшению перехода радионуклидов в культурные растения, а также по реабилитации почв (Алексахин РМ, 2001, 2002) Мероприятия позволяют снизить концентрацию элементов в организме животных, а, следовательно, и в продукции, получаемой от них

Оптимизация системы контроля за экополлютантами позволит удешевить исследования, а также снизить количество сельскохозяйственной продукции ненормативного качества Оптимизации позволяет удешевить необходимые исследования в 6-8 раз, тк стоимость исследований на тяжелые металлы и радионуклиды в молоке, мясе и растительных кормах составляет от 5 до 7 тысяч рублей, а стоимость одного анализа пробы снега на все необходимые показатели - 900 рублей Только на исследованиях и снижении ненормативной продукции в одном сельскохозяйственном предприятии можно экономить до 100 тысяч рублей в год

ВЫВОДЫ

1 Изучена четырехлетняя динамика эмиссий радионуклидов и тяжелых металлов в зонах расположения молочно-товарных ферм Среднего Урала. Установлена ежегодная территориальная динамика выпадений экополлютантов глобальных и антропогенных эмиссий Установлено наибольшее выпадение РЬ (в 40 раз), Fe (в 3 раза), Mg (в 6 раз) с атмосферными осадками в районах ферм крупного рогатого скота расположенных вблизи металлургических предприятий, по сравнению с другими территориями Выявленные колебания эмиссий экополлютантов в изученных территориях в 2007 г связаны с климатическими особенностями- аномальным таяньем снега, глобальными и антропогенными выпадениями загрязняющих веществ

2 Изучена динамика накопления радионуклидов в растительных кормах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота из зоны ВУРСа В кормах растительного происхождения отмечено превышение максимально допустимых уровней стронция-90 и свинца-210 - от 2 - 8 раз в естественных и

искусственных травах, соломе зерновых культур Увеличение концентрации поллютантов в снеговых осадках приводит к увеличению их содержания в кормах на следующий год от начала эмиссии

3. Изучена динамика накопления радионуклидов в костной, мышечной тканях и продукции молочно-товарных ферм крупного рогатого скота Максимальное накопление радионуклидов, превышавшее ПДК, отмечено в костной ткани Загрязнение мышечной ткани и молока можно оценить как несущественное Накопление радионуклидов в животных тканях коррелирует с содержанием их в снеговых осадках Увеличение их количества в организме животных реализуется через 1,5-2 года от начала эмиссий

4 Радиохимическое и химическое исследования, выпавших снеговых осадков одного зимнего периода, можно использовать как метод контроля состояния загрязнения окружающей среды в районах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота

5. Радиохимический анализ снеговых осадков можно использовать в качестве оптимизированного контроля состояния загрязнения окружающей среды в районах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота

6 Оптимизированная система мониторинга за экополлютантами в 6-8 раз снижает затраты на проведение необходимых тестовых исследований

Практические предложения В зонах с неблагоприятной экологической обстановкой необходимо проводить комплексные исследования уровня загрязнения окружающей среды в зависимости от вида источника техногенного загрязнения

Для оптимизации системы мониторинга сельскохозяйственных предприятий можно использовать тестирование атмосферных осадков с целью выявления качественного и количественного состава загрязнителей (поллютантов)

При выявлении повышенных уровней техногенных выбросов планировать проведение комплекса реабилитационных мероприятий

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Беспамятных Е Н Методология экологического мониторинга аграрных предприятий в зоне Урала / Донник И.М, Шкуратова И.А, Верещак Н.А., Ряпосова М В , Шушарин А Д, Беспамятных Е Н // Научно - методические рекомендации (утв НТС Минсельхозпрода Свердловской области (Протокол № 16 от 05 09.2005 г )) - Екатеринбург, 2005 19 с

2. Беспамятных ЕН Применение сорбентов в условиях экологического неблагополучия / Донник И М, Шкуратова И.А, Верещак Н А., Ряпосова М.В , Шушарин А Д, Беспамятных Е Н // Научно - методические рекомендации (утв НТС Минсельхозпрода Свердловской области (Протокол № 16 от 05.09 2005г)) - Екатеринбург, 2005 30 с

3. Беспамятных ЕН Возрастная динамика иммунологических показателей крупного рогатого скота при техногенных воздействиях / Донник ЙМ, Верещак Н А, Шкуратова И А, Аристархова Л Н, Беспамятных Е Н // Научно

- методические рекомендации (утв НТС Минсельхозпрода Свердловской области (Протокол № 16 от 05 09 2005 г )) - Екатеринбург, 2005 20 с 4 Беспамятных Е Н Повышение эффективности диагностики лейкоза крупного рогатого скота в техногенно загрязненных территориях / Донник И М, Коритняк Б М, Кадочников М Ю , Беспамятных Е Н // жур Аграрный вестник Урала №5, Екатеринбург, 2007 С 28-30

5. Беспамятных ЕН, Оптимизация контроля загрязнения ферм экополлютантами в зоне интенсивных техногенных эмиссий. / Беспамятных Е Н, Донник И М, Исаев М А, Михеев М П, Шилова Е Н // журнал Аграрный вестник Урала № 6, Екатеринбург, 2007. С 38-40

На правах рукописи

Беспамятных Елисей Николаевич

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ МОЛОЧНО-ТОВАРНЫХ ФЕРМ ЭКОПОЛЛЮТАНТАМИ В ЗОНЕ ИНТЕНСИВНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ЭМИССИЙ

03 00 16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Лицензия на издательскую деятельность ИД № 00069, выдана 10 09 99 г Подписано в печать 910 2007 г Бумага ВХИ Формат 60x84 1/16 Печать офсетная Уел Печ JI 1 Уч Изд Л 1,5 Тираж 100 экз ООО «Уральское издательство», 620017, г. Екатеринбург, а/я 822. e-mail urahzdat@mail ли Отпечатано в ООО «ИРА УТК» 620075, г Екатеринбург, ул К Либкнехта, 42

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Беспамятных, Елисей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Техногенное воздействие на аграрный комплекс и реабилитация загрязненных территорий.

1.2. Особенности экологической обстановки на Среднем Урале.

1.3. Проблемы обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов.

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты и методы исследований.

2.2. Экологические особенности высокотоварных ферм крупного рогатого скота в зонах с разной степенью техногенных эмиссий.

2.3. Динамика эмиссии радионуклидов в снеговых осадках в зонах расположения ферм крупного рогатого скота.

2.4. Динамика эмиссии тяжелых металлов и других элементов в снеговых осадках на территории молочно-товарных ферм крупного рогатого скота.

2.5. Динамика содержания экотоксикантов в объектах окружающей среды этих территорий и их влияние на организм животных.

2.6. Оптимизация системы контроля загрязнения экополлютантами объектов окружающей среды в районах сельскохозяйственных организаций.

3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

4. ВЫВОДЫ.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оптимизация контроля загрязнения молочно-товарных ферм экополлютантами в зоне интенсивных техногенных эмиссий"

Актуальность проблемы. Проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является наиболее актуальной на сегодняшний день.

Многочисленными исследователями установлено, что неблагоприятные экологические условия негативно влияют на живые организмы и биоту в целом, на состояние здоровья людей и животных, в том числе сельскохозяйственных (Безель В. С., 1992; Донник И. М., Смирнов П. Н., 2001; Шкуратова И. А., 2001; Донник И. М., Большаков В. Н., 2005; Трапезников А. В., Трапезникова В. Н. и др., 2007). При этом основную угрозу в плане загрязнения окружающей среды оказывают тяжелые металлы и радиоактивные вещества, которые, в отличие от органических соединений, не разрушаются в почве и воде, а накапливаются в объектах внешней среды и мигрируют по трофическим цепям в корма сельскохозяйственных животных (Донник И. М., Шкуратова И. А., Шушарин А. Д. и др., 2005).

В литературных источниках имеются данные о видовых особенностях накопления радионуклидов и тяжелых металлов различными кормовыми культурами. При этом независимо от вида культуры в большей степени загрязняющие вещества накапливаются в корнях, меньше в стеблях, а минимальное их количество находится в репродуктивных органах (цветы, плоды). Накопление тяжелых металлов и радионуклидов в вегетативной массе кормовых культур может быть причиной загрязнения ими продуктов животноводства.

В связи с этим, животноводческая продукция, получаемая в экологически неблагополучных районах, будет иметь низкое качество и не соответствие санитарно-гигиеническим нормам. Уровень содержания в ней тяжелых металлов и радионуклидов зависит от степени загрязнения окружающей среды регионов, где эта продукция производится.

Изучение накоплений токсичных элементов в биосфере в настоящее время является одним из важных аспектов в решении проблемы, связанной с экологической безопасностью пищевых продуктов (Романенко Г.А., 2003; Таланов Г.А., 2003)

В связи с этим назрела необходимость проведения оценки накопления тяжелых металлов и радионуклидов в цепи: атмосфера - почва - растения -животные.

Существующие и используемые методы контроля за окружающей средой трудоёмки и дорогостоящи, поэтому снижение затратной части таких исследований - актуальная задача.

Цель работы. Оптимизировать систему контроля загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами молочно-товарных ферм в районах с разным уровнем техногенных эмиссий.

Основные задачи;

1. Изучить экологические особенности высокотоварных молочных ферм в зонах с разной степенью антропогенной нагрузки;

2. Изучить динамику эмиссий радионуклидов и тяжелых металлов на территориях ферм крупного рогатого скота на основе анализа снеговых осадков;

3. Изучить динамику накопления экотоксикантов в объектах окружающей среды (растительных кормах, организме животных, животноводческой продукции) этих территорий и влияние их на организм сельскохозяйственных животных.

4. Разработать оптимизированную систему контроля загрязнения молочно-товарных ферм радионуклидами и тяжелыми металлами.

Научная новизна и теоретическая значимость работы;

В условиях Среднего Урала впервые проведена комплексная оценка степени загрязнения экополлютантами территорий ферм крупного рогатого скота на основании комплексного анализа снеговых осадков, кормовых растений, а также органов и тканей животных. Выявлены особенности кумуляции радионуклидов в органах и тканях животных в зависимости от интенсивности радиационной нагрузки.

Разработана оптимизированная система контроля загрязнения продуктами техногенных эмиссий молочно-товарных ферм, позволяющая снизить затраты на проведение исследований качества животноводческой продукции, получаемой в зонах интенсивных промышленных выбросов.

Теоретическая и практическая значимость работы

Полученные данные о характере и степени промышленных выбросов в зонах расположения молочно-товарных ферм позволили расширить знания об экологической обстановке территорий сельскохозяйственных производств на Среднем Урале. Анализ динамики поступления продуктов техногенных эмиссий в организм крупного рогатого скота позволяет своевременно контролировать качество получаемой животноводческой продукции.

Оптимизация мониторинговых исследований экологической ситуации на основе снеговых осадков снижает трудозатраты и стоимость контроля в 6-8 раз.

Результаты мониторинга могут быть использованы при ведении животноводства на загрязненных радиоактивными веществами территориях, а также в зонах интенсивных техногенных эмиссий, особенно от предприятий металлургического комплекса, а также при чтении курса студентам биологических специальностей.

По результатам исследований подготовлены три научно-методические рекомендации утвержденные Научно-техническим советом Минсельхозпрода Свердловской области (2006 г.).

Апробация работы

Материалы диссертационной работы представлены и обсуждены на конференции ведущих ученых России, СНГ и др. стран «Научные основы профилактики и лечения болезней животных» (г. Екатеринбург, 2005); заседании Ученого совета Уральского научно-исследовательского ветеринарного института (2007 г.), а также на конференции молодых ученых «Экология» Института экологии растений и животных УрО РАН (г. Екатеринбург, 2006)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 работ, в т.ч. 2 публикации в изданиях вошедших в перечень ВАК РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из оглавления, введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения результатов исследований, выводов, практических предложений, библиографии и приложения.

Работа иллюстрирована 15 таблицами и 29 рисунками. Список литературы содержит 120 источников, из них 39 иностранных авторов.

1. Обзор литературы.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Беспамятных, Елисей Николаевич

4. ВЫВОДЫ

1. Изучена четырехлетняя динамика эмиссий радионуклидов и тяжелых металлов в зонах расположения молочно-товарных ферм Среднего Урала. Установлена ежегодная территориальная динамика выпадений экополлютантов глобальных и антропогенных эмиссий. Установлено наибольшее выпадение РЬ (в 40 раз), Ре (в 3 раза), (в 6 раз) с атмосферными осадками в районах ферм крупного рогатого скота расположенных вблизи металлургических предприятий, по сравнению с другими территориями. Выявленные колебания эмиссий экополлютантов в изученных территориях в 2007 г. связаны с климатическими особенностями: аномальным таяньем снега, глобальными и антропогенными выпадениями загрязняющих веществ.

2. Изучена динамика накопления радионуклидов в растительных кормах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота из зоны ВУРСа. В кормах растительного происхождения отмечено превышение максимально допустимых уровней стронция-90 и свинца-210 - от 2 - 8 раз в естественных и искусственных травах, соломе зерновых культур. Увеличение концентрации поллютантов в снеговых осадках приводит к увеличению их содержания в кормах на следующий год от начала эмиссии.

3. Изучена динамика накопления радионуклидов в костной, мышечной тканях и продукции молочно-товарных ферм крупного рогатого скота. Максимальное накопление радионуклидов, превышавшее ПДК, отмечено в костной ткани. Загрязнение мышечной ткани и молока можно оценить как несущественное. Накопление радионуклидов в животных тканях коррелирует с содержанием их в снеговых осадках. Увеличение их количества в организме животных реализуется через 1,5-2 года от начала эмиссий.

4. Радиохимическое и химическое исследования, выпавших снеговых осадков одного зимнего периода, можно использовать как метод контроля состояния загрязнения окружающей среды в районах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота.

5. Радиохимический анализ снеговых осадков можно использовать в качестве оптимизированного контроля состояния загрязнения окружающей среды в районах молочно-товарных ферм крупного рогатого скота.

6. Оптимизированная система мониторинга за экополлютантами в 6-8 раз снижает затраты на проведение необходимых тестовых исследований.

5. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

В зонах с неблагоприятной экологической обстановкой необходимо проводить комплексные исследования уровня загрязнения окружающей среды в зависимости от вида источника техногенного загрязнения.

Для оптимизации системы мониторинга сельскохозяйственных предприятий можно использовать тестирование атмосферных осадков с целью выявления качественного и количественного состава загрязнителей (поллютантов).

При выявлении повышенных уровней техногенных выбросов планировать проведение комплекса реабилитационных мероприятий.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Беспамятных, Елисей Николаевич, Екатеринбург

1. Алексахин, P.M. Техногенез и агросфера актуальные задачи и пути их решения. Агроэкологическая безопасность в условиях техногенеза// Сборник научных докладов международного симпозиума: часть I. -Казань: Медок, 2006. - С. 42-46.

2. Аглюнина, А.Р. Изучение воздействия антропогенных загрязнений на организм крупного рогатого скота / А.Р. Аглюнина // Автореф. дисс. канд. вет. наук. Оренбург, 1999. - 20 с.

3. Алексеев, Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. J1. Агропромю-дат.1987.-143с.

4. Ассонов, A.M., Ильясов O.P. Водоохранные системы в сельском хозяйстве. Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - 156 с.

5. Безель, В.Н. Популяционная экотоксикология / В.Н. Безель, E.JI. Воробейчик. -М.: Наука, 1994. 81 с.

6. Барбер, С. А. Биологическая доступность питательных веществ в почве. М.: Агро-промиздат, 1988.-376с.

7. Безель, B.C. Экологическое нормирование антропогенных нагрузок. 1. Общие подходы./ B.C. Безель, Ф.В. Кряжимский, Л.Ф. Семериков, Н.Г. Смирнов. 1992.-С. 3-11.

8. Бударков, В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологический справочник. Минск: Урожай, 1992, 336 с

9. Бурлакова, Л.В. Эколого-биологические и адаптационные особенности популяции крупного рогатого скота Северо-Запада Зауралья: автореф. дис. докт. биол. наук / Л.В. Бурлакова.- Екатеринбург, 2007 32 с.

10. Буров, Н.И. Биологическое действие продуктов ядерного деления, поступающих в организм сельскохозяйственных животных / Н.И. Буров, А.Н. Сироткин, Л.В. Богатов // Радиоэкология позвоночных животных. -М.: Наука, 1978.-С. 149-170.

11. Важенин, И.Г. Почва как активная система самоочищения токсического воздействия тяжелых металлов-инградиентов технологических выбросов / И.Г. Важенин // Химия в сельском хозяйстве. 1995. - № 5. - С. 38-40.

12. Верещак, H.A. Характеристика иммуноморфологических показателей крупного рогатого скота разных экологических зон Среднего Урала: Дис. . канд. биол. наук / H.A. Верещак. Екатеринбург, 2001. - 152 с

13. Воронин, Е.С. Современная концепция этиологии, профилактики и лечения болезней молодняка сельскохозяйственных животных / Е.С. Воронин, А.Г. Шахов // Сб. мат. науч. сессии РАСХН. М., 1999. - С.209 -214.

14. Волобуев, П.В. Восточно-Уральский радиоактивный след (Свердловская область)/ П.В. Волобуев, В.Н. Чуканов, H.A. Штинов и др. ИПЭ УрО РАН - Екатеринбург, 2000

15. Воробейчик, E.JI. Экологическое нормирование токсических нагрузок на наземные экосистемы / E.J1. Воробейчик // Автореф. дисс.доктор. наук. -Екатеринбург, 2004. 48 с.

16. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных элементов в почвах. Москва, изд. АН СССР, 1957, с. 239.

17. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды ивлияния факторов среды обитания на здоровье населения Свердловской области в 1999 году. Екатеринбург: Изд-во Правительства Свердловской области, 2000. - 250 с.

18. Донник, И.М., Смирнов П.Н. Экология и здоровье животных/И.М. Донник, П.Н. Смирнов,- Екатеринбург, 2001.-331 с.

19. Донник, И.М. Проблемы получения качественных продуктов животноводства в районах техногенного загрязнения / И.М. Донник, В.Н. Большаков // Научные основы профилактики и лечения болезней животных, 2005. С. 433-442.

20. Донник, И.М. Состояние здоровья крупного рогатого скота на территориях техногенных загрязнений / И.М. Донник, И.А. Шкуратова, А.Д. Шушарин, H.A. Верещак, JI.B. Валова // Научные основы профилактики и лечения болезней животных, 2005. С. 457-462.

21. Донник, И.М. Содержание радионуклидов, солей тяжелых металлов и фтора в воде, растительных кормах, органах и тканях животных из районов промышленного загрязнения / И.М. Донник // ЦНТИ. -Екатеринбург, 1996. -№ 1014.-96. -4с.

22. Елпатьевский, П.В., Луценко Т.Н. Роль водорастворимых органических веществ в переносе металлов техногенного происхождения по профилю горного бурозема.// Почвоведение.-1990,- №6.-С.ЗО- 42.

23. Егоров, Ю. Экология атомных станций. Информ. бюл. ЦОИ, 1992, №6.

24. Жигарева, Т.Л. Эффективность минеральных удобрений на радиоактивно загрязненных территориях. /Жигарева Т.Л., Ратников А.Н., Попова Г.И. и др. //Химия в сел. хоз-ве. 1996. № 1.

25. Иванов, А.Л. Проблемы техногенеза в земледелии РФ и системы мероприятий по реабилитации техногенно-нарушенных территорий / А.Л. Иванов // Сб. мат. науч. сессии РАСХН. М., 2003. - С. 10 - 29.

26. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва- растение. Н.:Наука, 1991.-151 с.

27. Ильязов, Р.Г., Шакиров Ф.Х. Проблемы адаптации агроэкосферы к условиям техногенеза. Агроэкологическая безопасность в условияхтехногенеза// Сборник научных докладов международного симпозиума: часть I. Казань: Медок, 2006. - С. 29-41.

28. Кудрявцев, В.Н. Миграция цезия-137 в трофической цепи крупного рогатого скота и нормирование поступления радионуклида в ее звенья / В.Н. Кудрявцев // Автореф. дисс. канд. наук. Обнинск, 1991. - 19 с.

29. Котова, А.Ю. Поведение некоторых радионуклидов в различных почвах / А.Ю. Котова, Н.И. Санжарова //Почвоведение. 2002. - №1. - С. 108-120.

30. Кошелев, С.Н. Экотоксиканты в растительных и пищевых цепях Северо-запада Урала: автореф. дис. докт. биол. наук / С.Н. Кошелев. -Екатеринбург-2007. 41 С.

31. Любашевский, Н.М. Клинико-морфологические изменения у животных в зоне загрязнения фтором / Н.М. Любашевский, A.M. Емельянов, М.Ф. Бахтиярова // Ветеринария. 1992. - №2. - С. 50-52.

32. Малыгина, A.A. Уровень накопления тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота и методы снижения их аномального содержания в условиях Среднего Урала: автореф. дис.канд. вет. наук / A.A. Малыгина. Воронеж, 2001- 24 с.

33. Минеев, В.Г., Макарова А.И., Гришина Т.А. Тяжелые металлы и окружающая среда в условиях современной интенсивной химизации. Сообщение 1. Кадмий.//Агрохимия.-1981.-№5.-С.146 -155.

34. Первунина, Р.И., Зырин Н.Г. Влияние кадмия на рост и развитие ячменям/Загрязнение почвы, атмосферы и растительного покрова. М.: Гидрометеоиздат, 1980.-С.79-85.

35. Попова, Н.Б. Мониторинг земель Свердловской области / Н.Б. Попова // Экологические проблемы земледелия Среднего Урала. Екатеринбург, 1995.-С. 26-29.

36. Романенко, Г. А. Проблемы техногенного воздействия на агропромышленный комплекс и реабилитации загрязненных территорий / Г.А. Романенко // Сб. мат. науч. сессии РАСХН. М., 2003. - С.З - 9.

37. Романов, Л.М. Снижение поступления радионуклидов в организм основных видов сельскохозяйственных животных под влиянием ферроцианидов / Л.М. Романов, Д.М. Костюк //Тезисы докладов Радиобиологического съезда.- ч. 1. Пущино, 1993 - С. 868-870.

38. СанПин 2.3.2.1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

39. Сает, Ю.Е. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин.- М.: Недра, 1990. 335 с.

40. Судаков, В.Г. Применение энтеросорбента «Бифеж» при выращивании цыплят бройлеров / В.Г. Судаков // Аграрный вестник Урала. - 2004. -№5.-С. 46-48.

41. Соколов, O.A. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Книга 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды / O.A. Соколов, В.А. Черников. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1999. - 164 с.

42. Сироткин, А.Н. Основные факторы, определяющие размеры поступления радиоактивных веществ в организм сельскохозяйственных животных и закономерности их всасывания в пищеварительном тракте / А.Н. Сироткин. Обнинск: Урожай, 1991

43. Степанок, В.В., Голенецкий С.П. Влияние различных соединений цинка на урожай культур и его поступление в растения.// Агрохимия.-1990.-№3.-С.85-91.

44. Смирнов, A.M. Экологические проблемы ветеринарной медицины и пути их решения / A.M. Смирнов // Продовольственная безопасность XXI век: эколого-экономические аспекты. Сб. науч. трудов. Том 1. -Екатеринбург, УрГСХА, 2000. - С. 48-58.

45. Смирнов, П.Н. Теоретические и практические аспекты проблем экологии и адаптации животных / П.Н. Смирнов // Научное обеспечениеветеринарных проблем в животноводстве. Новосибирск, 1999. - с. 36 -48.

46. Смирнов, A.M. Животноводству безопасные корма / A.M. Смирнов, Г.А. Таланов, Г.П. Кононенко // Ветеринария. - 1999. - № 1. - с. 3-6.

47. Таланов, Г.А. Система мероприятий по охране окружающей природной среды, кормов и продуктов животноводства от загрязнений выбросами промышленных предприятий / Г.А. Таланов // Сб. мат. науч. сессии РАСХН. М., 2003. - С.30 - 39.

48. Таирова, А.Р. Иммунологические свойства хитинового препарата / А.Р. Таирова, В.А. Молоканов // Ветеринария. 2002. - № 1. - С. 45-48.

49. Таирова, А.Р. Применение хитиновых препаратов при хронических интоксикациях коров солями тяжелых металлов / А.Р. Таирова // Молочное и мясное скотоводство, 2002. № 1. - С. 31-34.

50. Таланов, Г.А. Санитария кормов: Справочник / Г.А. Таланов, В.Н. Хмелевский. М.: Агропромиздат, 1991. - 303 с.

51. Татарчук, А.Т., Донник И.М., Красноперов В.А. Уральская система оздоровительных противолейкозных мероприятий / А.Т. Татарчук, И.М. Донник, В.А. Красноперов. Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1996. -52 с.

52. Тощева, Т.М. Изучение уровня загрязнения растительной продукции тяжелыми металлами / Т.М. Тощева, В.В. Загарская, В.Д. Коноплев // Агрохимический вестник. 2001. - № 5. - С. 12-13.

53. Трапезников, A.B. Радиоэкологическая ситуация в Уральском регионе / A.B. Трапезников, В.Н. Трапезникова // Научные основы профилактики и лечения болезней животных, 2005. С. 563 -566

54. Ульяненко, JI.H. Влияние физиологически активных веществ на накопление растениями из почв радионуклидов цезия-137 и стронция-90 / J1.H. Ульяненко, C.B. Круглов, A.C. Филипас // Агрохимия. 2002. - № 3.- С. 67-72.

55. Уткин, В.И. Особенности радиационной обстановки на Урале / В.И. Уткин, М.Я. Чеботина, A.B. Евстигнеев, Н.М. Любашевский // Екатеринбург, УрО РАН, 2004.-151 с.

56. Федяева, Ю.А. Экологическая оценка техногенного воздействия на качество кормов в некоторых районах Татарстана / Ю.А. Федяева // Экологические проблемы патологии, фармакологии и терапии животных.- ВНИВИППФиТ, 1997 С. 308-309.

57. Фирсакова, С.К. Поступление стронция-90 и цезия-137 в растительность лугов и пастбищ / С.К. Фирсакова, Н.В. Гребенщикова. М.: ВАСХНИЛ, 1988.-236 с.

58. Хавезов, И. Атомно-абсорбционный анализ/И. Хавезов, Д. Цалев.-Л:Химия, 1983.-143с.

59. Хала В.Г. Оценка системы «почва-растение» по содержанию и транслокации тяжелых металлов / В.Г. Хала, В.М. Артемьев, В.И. Мешков //Агрохимический вестник. 2002. - № 4. - С. 7-8.

60. Чудинов, Э.Г. Атомно-эмиссионный анализ с индуктивной плазмой.// Итоги науки и техники, ВИНИТИ. Сер. «Аналитическая химия», 1990. В.2.-С. 3-258

61. Чуканов, В.Н. Восточно-Уральский радиоактивный след (Свердловская область) // Под. Ред. Проф. В.Н. Чуканова. Екатеринбург, УРОРАН. -1996.- 167с.

62. Чуканов, В.Н. Инженерно-экологические проблемы Урала / В.Н. Чуканов, П.В. Волобуев, В.А. Поддубный, A.B. Трапезников // Инженерная экология. 1994. - № 1. - С. 46-57.

63. Шахов, А.Г. Экологические проблемы патологии сельскохозяйственных животных / А.Г. Шахов // Экологические проблемы патологии и терапии животных. Мат. коорд. совещ. 19-23 мая1999г. - Воронеж, 1999. - с. 17 -20.

64. Шестаков, Е.И., Кауричев А.И. и др. Состав, устойчивость и доступность для растений водорастворимых органических соединений марганца.// Почвоведение.-1991 .-№ 10.-С.38-50.

65. Шкуратова, И.А., Эндемические болезни крупного рогатого скота на Среднем Урале /И.А. Шкуратова// Научные основы профилактики и лечение болезней животных: Сборник научных трудов ведущих ученых России, СНГ и др. стран.-Екатеринбург, 2005.-С.569-574

66. Шкуратова, И.А. Биогеоценотическая патология крупного рогатого скота на Среднем Урале и методы ее коррекции / И.А. Шкуратова // Автореф. дис. д. вет. наук. Казань, 2001.-41 с.

67. Эйхлер, В. Яды в нашей пище / В. Эйхлер. М.: Мир, 1985. - 213 с.

68. Ягодин, Б.А., Ступакова Г.А. Физиологическая роль кобальта и факторы, влияющие на его поступление в растения.// Агрохимия,-1989.-№12.-С. 111 -120.

69. Andersen, U. Untersucyungen zur Pb und Hg Verteilung in verschidenen Korperkompartimenten von Rindern und Kuhnen / U. Andersen. Dinnover, 1991.-64 s.

70. Anspaugh, L. The global impact of the Chernobyl reactor accident / L. Anspaugh, R. Caltin, M. Goldman. Science, 1988. - 54 p.

71. Berlison, J. Feeding green cut forage contaminated by radioaktiv fallout to dairycows. Healf Physics / J. Berlison, D. Anderson, K. Johnson, 1988. - 43 p.

72. Betty, D. Atomic Energy Authority Report ARCRL / D. Betty, 1963. 51 p.

73. Binnerts, W.T. Endogenous copper Loss in cow / W.T. Binnerts // Trase Element Metabolism in Manand Animals 3, 1978.-P. 136-139.

74. Boekhold Alexandra E., Van der Zee Sjoerd E.A.T.M. Field scale variabiliti of cadmium and zink in soil and barley// Environ. Monit and Assess. 1994. - 29, #1.-P. 1-15.

75. Bond, J.S. Biochem / J.S. Bond, R.J. Beynon, 1985. P. 565-574.

76. Bowen, H.J.M. Trace elements in biochemistry / HJ.M. Bowen. New York. -London: Academic Press, 1966. - 241 p.

77. Bremner I. Brit. J. Nutr., 1970, v. 24, № 3, p. 769-783.

78. Bremner I. Hepatio copper and zinobinding proteins in ruminants /1. Bremner, R.B. Marshall // Brit. J. Nutr, 1974. -32 P. 283-291.

79. Comar C.L., Davis G.K. Arch. Bioch., 1947, v 12, p. 257.

80. Cousins, R.J. Rhysiol / R.J. Cousins. Rev. - 65, 1985. - P. 238-309.

81. Cousins, R.S. Absorption, transport and hepatic metabolism of copper and zinc: special reference to metallothionein and ceruloplasmin / R.S. Cousins // Physiol. Rev, 1985. Vol 65. - P. 238-310.

82. Cunningham G.N., Wise M.B., Barrick E.R. et al. J. Animal Sei., 1966, v. 25, № 2, p. 532-538.

83. Ekern, A. Radiocaesium contamination of Norwegian mountain pastures and grasing animals after the Chernobyl accident / A. Ekern, K. Hove, T. Garno. -Oxford, 1988.-24 p.

84. Forberg, S. Can zeolite decrese the uptake and accelerate the excretion of radio-caesium in ruminants / S. Forberg, B. Jones, T. Westernak. Science Tot. Env, 1989.-36 p.

85. Furnhammer, H. Und Kasereverband Soil ingestion by dairy cattle / H. Furnhammer. Science, 1990. - 51 p.

86. Grace N.D. Effect of high dietary Mn levels on the growth rate and the level of mineral elements in the plasma and soft tissues of sheep. N.Z.J. Agr., Res., 1973, v. 16, №2, p. 177-180.

87. Hambidge, K.M. In: Trace Elements in Human and Animal Nutrition / K.M. Hambidge, C.E. Casey, N.F. Krebs // Ed. W. Merts. 2, 1968. - P. 1-15.

88. Hardy, E. Fallout programm guarterly summerly report NASA 117 / E. Hardy.-USA, 1989.-47p.

89. Hasselriis, F. Evaluation of the potential for health effects due to shortterm emissions of chronic toxicity: conceptual paradigms / F. Hasselriis, R. Wood // Environ. Health Rerspect, 1998. Vol. 106, №1. - P. 1-8.

90. Holdt, C. Untersuchugen zur Verminderrung der Radiocaesium delastung von Schweinen durch bei Aufnahme von kontaminierten futter / C. Holdt. - Vet. Med. University Wienal, 1987. - 147 s.

91. Hristenson, K. Food Chemic / K. Hristenson, B. Fadler, 1961. 327 p.

92. Iach,R. Soil ingested by cattle a cattle a neglected pathway / R. Iach, R. Keitli. Health Physics, 1984. - 186 p.

93. Kessler I. Spurenelementvensorgung der Milchkuhe// Berichtuber die 23. Tierzuchttagung. Irding, 1996. S. 107-115.

94. Kirchgessner, M. Tierernahrung.-7 A u fl Frankfurt: DLG-Verlag / M. Kirchgessner, 1987. - 215 s.

95. Miller J.K., Swanson E.W., Aschbacher P.W. et al. J. Dairy, Sci., 1967, v. 50, №8, p. 1301 - 1305.

96. Morgan E.A. The role of transferring in iron metabolism // Med. 1. Austral, -1977. -V. 2. № 6 P. 322-325.

97. Norheim, G. Chronic copper poisoning in sheep. The distribution of soluble copper -, molybdenum and zinc binding proteins from tiver and kidne y. / G. Norheim, N.E. Soli // Acta Pharmacol, 1977. - 40. - P. 178-187.

98. Philip, E. Intracellular distribution of copper in seep Liver and its response to the administration of copper sulphate / E. Philip // M. Sc. Thesis-Universiti of Aberdeen, 1973.-P. 28.

99. Piotrowska, M. Estimation of maximum permissible levels of cadmium in a light soil by using cereal plants / M. Piotrowska, S. Dudka // Water, Air, and Soil. Pollut. 1994. - 73, № 1 - 4. - P. 179-188.

100. Richmond, K. Health Physics / K. Richmond, 1970. 264 p.

101. Sadusky, M.C. Toxicity of brass powder to corn and the relationship to soil fractionation of copper and zinc / M.C. Sadusky, R.S. Wentsel // Commun. Soil Sci. And Plant Anal, 1991. V. 22. - N 17-18. - P. 1817-1829.

102. Sansom, B.F. The metabolism of caesium 137 in dairy cows / B.F. Sansom. -Agr. Science, 1986.-210 p.

103. Suttle, N.F. Effect of age and weaning on the apparent availabiliti of dietary copper to young lambs / N.F. Suttle // Prao. Nutr. Soo., 1973. 32 - P. 24-25.

104. Their E. Kraftfutter, 1972, 55, № 5,245-248.

105. Thompson J.N., Scott M.L. J. Nutr., 1969, v. 97, p. 335.

106. Twardock, A. Caesium 137 retention by cattle, sheep and swine / A. Twardock, W. Crackel. - Health Physics, 1980. - 187 p.