Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности в содержании радионуклидов в рационах и способы снижения их перехода в организм свиней на откорме

ВАК РФ 06.02.02, Кормление сельскохозяйственных животных и технология кормов

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Зинкевич, Владимир Николаевич, Великий Новгород

'-ими êœmoâuocp ш>

аиже^шц^м^ 0$.ЗЛ. 09

ж Зсщ шж ля/ шттш-

штет тиммсшл- ш^/t-

Шйорй

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ

ЯРОСЛАВА МУДРОГО

На правах рукописи

ЗИНКЕВИЧ Владимир Николаевич

ОСОБЕННОСТИ В СОДЕРЖАНИИ РАДИОНУКЛИДОВ В РАЦИОНАХ И СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ИХ ПЕРЕХОДА В ОРГАНИЗМ СВИНЕЙ НА ОТКОРМЕ

Специальность 06.02.02 - Кормление сельскохозяйственных животных

и технология кормов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки

Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Г.Н. ВЯЙЗЕНЕН

Великий Новгород, 1998

Оглавление

стр.

Введение................................................................................................................4

1. Цель и задачи исследований.............................................................................5

2. Обзор литературы..............................................................................................7

2.1 Виды биологического действия долгоживущих радионуклидов..................7

2.2 Влияние низкого уровня радиации на здоровье человека и животных........8

2.3 Радиоактивные осадки, здоровье человека и животных...............................9

2.4 Процессы всасывания радиоактивных веществ в живом организме...........И

2.5 Усвояемость радионуклидов.........................................................................12

2.6 Снижение интенсивности трансформации радионуклидов в организме ....15

2.7 Возможности уменьшения трансформации радионуклидов из рационов в организм животных..............................................................................................18

2.7.1 Зоотехнические способы снижения интенсивности перехода радионуклидов из рационов в организм............................................................19

2.8 Характеристика компонентов, используемых в рационах свиней на откорме.................................................................................................................21

2.8.1 Крапива жгучая (Urtica urens L).............................................................21

2.8.2 Лопух большой (Lappa major)...................................................................23

2.8.3 Лопух малый (Lappa minjor).....................................................................25

2.8.4 Некоторые компоненты пивоваренного производства.........................26

2.8.5 Цеолит природный...................................................................................28

3. Результаты исследований...............................................................................30

3.1 Материал и методика исследований.............................................................30

3.2 Влияние скармливания солодовых ростков, солода, крапивы, лопуха и цеолита природного свиньям на приросты живой массы..................................32

3.3 Влияние скармливания солодовых ростков, солода, крапивы, лопуха и цеолита природного на содержание радионуклидов в выделительных органах

и коже свиней на откорме....................................................................................38

3.4 Степень загрязненности печени радионуклидами.......................................43

3.5 Степень загрязненности селезенки радионуклидами...................................44

3.6 Степень загрязненности сердца радионуклидами........................................47

3.7 Степень загрязненности жира внутреннего радионуклидами.....................49

3.8 Степень загрязненности жира подкожного радионуклидами......................51

3.9 Степень загрязненности скелета (ребер) радионуклидами..........................53

3.10 Степень загрязненности мяса свинины радионуклидами..........................56

3.11 Степень загрязненности стенки желудка радионуклидами.......................59

3.12 Степень загрязненности 12-перстной кишки радионуклидами.................61

3.13 Степень загрязненности прямой кишки радионуклидами.........................64

3.14 Распределение радионуклидов в организме свиней на откорме...............66

4. Концентрация радионуклидов цезия-134, 137 и калия-40 в рационах и их переход в продукты свиноводства (результаты второго научно-хозяйственного опыта)..........................................................................................69

4.1 Приросты живой массы свиней.....................................................................72

4.2 Концентрация радионуклидов в органах и тканях.......................................74

4.3 Переход радионуклидов в продукцию свиноводства...................................76

5. Производственная проверка результатов исследований.............................80

6. Выводы...............................................................................................................83

7. Практические предложения............................................................................85

Библиографический указатель использованной литературы...............................86

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

Введение

Сложившаяся технология производства мяса свинины в стране в настоящее время не учитывает степень загрязненности радионуклидами. Откорм свинопоголовья нередко ведется кормами (комбикормами) с обязательным использованием в рационе воды питьевой, которые не подлежат радиологическому контролю.

Продукция клинически здоровых откормленных свиней, проверенная на загрязненность радионуклидами, и соответствующая контрольным уровням содержания, а также гигиеническим показателям пищевой ценности продовольственного сырья и пищевых продуктов ( Мясо и мясопродукты, Сан ПиН 2.3.2.560-96 ) по конкретному региону, не оказывает отрицательного влияния на здоровье человека, всегда вкусное, потребляется с аппетитом. Словом, пользуется потребительским спросом, конкурентно способна на внутреннем и внешнем рынке.

В доступной нам специальной литературе не удалось обнаружить сведения об использовании в рационах дешевых , отечественных, безопасных для здоровья животных и человека кормовых добавок, в основном растительного происхождения, для снижения загрязненности органов и тканей свиней на откорме радионуклидами.

Хотелось бы отметить, что наличие цезия - 137 и калия - 40 в отдельных органах и тканях быков на откорме в Новгородской области определяли кандидаты с.-х. Наук A.B. Некрасов (1996 г.) и В.А. Самойленко (1997 г.). Работа, связанная с выявлением интенсивности накопления этих радионуклидов в органах и тканях свиней на откорме, особенно при потреблении зеленых кормов и воды питьевой из различных источников, представляет несомненный научный и практический интерес.

1. Цель и задачи исследований

.Основной целью работы являлось определение степени загрязненности кормов радионуклидами и активности перехода их в организм свиней на откорме.

В связи с этим нами поставлены следующие задачи:

* определить возможность использования в рационах свиней на откорме солодовых ростков, солода, сухой крапивы, листьев лопуха;

* выявить эффективность использования адсорбента цеолита природного в рационах без вит. С и с вит. С;

* установить степень загрязненности кормов, воды питьевой и ряда компонентов радионуклидами;

* определить интенсивность перехода радионуклидов в органы и ткани свиней на откорме из рационов кормления;

* определить экономическую эффективность использования кормовой добавки в рацион свиней на откорме.

Тема является составной частью государственной научно-технический программы Департамента кадровой политики и образования МСХ и АРФ (государственные номера 372-36-2Ж; 1.129.99Ф - фундаментальные исследования, тематического плана НИР Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого (код темы ГАСНТИ 87.26.27).

Научная новизна. Установлена возможность использования лекарственных кормовых трав, компонентов пивоваренного производства, адсорбента цеолита природного при одновременной подкожной инъекции вит. С для снижения загрязненности организма откормочных свиней радионуклидами. Впервые разработаны способы снижения интенсивности перехода радионуклидов цезия-137 и калия-40 в органы и ткани.

Практическая значимость работы. В результате исследований доказана высокая эффективность использования лекарственных кормовых трав (крапивы, сухих листьев лопуха), адсорбента цеолита, солодовых ростков и солода для снижения интенсивности локализации радионуклидов в органах и тканях свиней на откорме. Эти кормовые добавки рекомендованы для производства полнорационных комбикормов, других сухих кормосмесей.

Составлены справочные материалы по содержанию радионуклидов в кормах, добавках и воде питьевой при откорме свиней.

Реализация результатов исследований. Производство комбикормов при производстве мяса свинины рекомендовано вести с учетом оценки загрязненности их радионуклидами.

Апробация работы. Основные положения нашли отражение на научно-практических конференциях аспирантов, профессорско-преподавательского состава Новгородской сельскохозяйственной академии (1996 г.), научных конференциях Академии сельского хозяйства и природных ресурсов Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого (1997 - 1998 гг.), опубликованы в периодической печати.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, собственных научных выводов и практических предложений, приложения (6 табл.), включает 28 таблиц. Список литературы включает 165 источников, в том числе 27 на иностранных языках.

2. Обзор литературы 2.1 Виды биологического действия долгоживущихрадионуклидов

Явление распада элементов или радиоактивности было открыто человеком менее 100 лет назад [2,4,21,34,61].

В результате распада радиоактивных элементов выделяется 3 вида излечения и появляются новые радиоактивные элементы - осколки от деления урана или тория, которые в свою очередь распадаются более или менее быстро также излучая вплоть до распада всех радиоактивных элементов. Радиоактивное излучение бывает трех видов:

1. волновое излечение, или гамма-излучение; с ним мы встречаемся при рентгеновских обследованиях [68,24];

2. бета-излечение - излечение быстрых электронов;

3. альфа-излучение - излучение альфа-частиц - ядер гелия, к нему можно также отнести и излучение нейтронов, которое в большом количестве выделяется при радиоактивном распаде элементов [21,112,114].

Сразу же после открытия явления радиоактивности было выяснено, что оно оказывает опасное воздействие на организм живых существ, в том числе и человека [112,116].

Биологические системы поглощают продукты распада: радиоактивные изотопы обычных элементов калия, цезия, стронция, йода и других [110,118,19], так как они по своим химическим свойствам не отличаются от стабильных изотопов тех же элементов. Включаясь в общий цикл организма, радиоактивные изотопы продолжают распадаться дальше, при этом излучая все три вида радиоактивного излучения, из которых наиболее опасным является бета-излучение или излучение возбужденных электронов. В результате

быстрого движения электронов происходят биологические повреждения клеток живых организмов [121,124].

2.2 Влияние низкого уровня радиации на здоровье человека и

животных."

До недавнего времени считалось, что так как жизнь на Земле развилась в результате постоянного воздействия естественной радиации, то существует какой-то безопасный уровень, ниже которого радиация не влияет на здоровье человека и животных. Но более поздние исследования доказали, что это мнение ошибочное [127, 129.

Например, в опытах на животных применяли очень малые дозы стронция-90 (около пКи/г массы тела). Использовались сопоставимые пары животных, которым вводили очень малые дозы стронция-90, при этом было замечено, что число клеток костного мозга сильно уменьшалось в зависимости от дозы вводимого стронция-90 [156...159]. Причем, эффект уменьшения клеток костного мозга ослабевает при увеличении дозы стронция-90, достигая некоторой постоянной величины.

Аналогичные данные были получены [4] при изучении проницаемости мембран эритроцитов у человека. Было установлено быстрое возрастание проницаемости мембран при малом облучении; при больших дозах проницаемость достигает максимума [ 160... 164].

Можно говорить о том, что даже при очень низком уровне радиации, сопоставимом с естественным уровнем, преобладает косвенное химическое повреждение клеточных структур [29]. Это приводит к таким функциональным эффектам, как угнетение роста белых кровяных телец и снижение сопротивления организма инфекционным болезням [165].

При этом будут доминировать и другие условия, связанные с повреждением мембраны клетки [52... 156].

Это приведет к эволюционным дефектам, возникающим в следствии нарушения процесса размножения клетки или ее видоизменения [139]. При этом происходит нарушение иммунологической системы и, как следствие, увеличение смертности живых организмов [140... 144].

2.3 Радиоактивные осадки, здоровье человека и животных

В последнее время все большее внимание стало уделяться влиянию выпадающих радиоактивных осадков на здоровье человека. Было установлено, что около 90% высотных радиоактивных осадков выпадает с дождем или снегом, откуда они попадали в почву и воду и включались в обычные пищевые цепи, в конечном счете попадая в организм человека.

Наибольшему изучению подвергались изотопы йода, цезия, стронция, бария, которые в наибольших количествах находятся в радиоактивных осадках, и, соответственно, проникают в больших количествах в организм животных и, в конечном счете, человека.

Радиоизотопы цезия имеют большое биологическое влияние, так как в следствии химического подобия с натрием и калием легко усваиваются животными. Поскольку цезий-137 имеет большой период полураспада (30 лет), то даже по сравнению с временем нахождения его в теле человека (около 10 дней) [135... 138] он может накапливаться в окружающей среде. Цезий, подобно Na и К проникает в клетки тела, приводя к довольно равномерному его облучению [114, 115,117...120].

Установлено, что если радиоактивность молока составляет 3600 пКи/'л и человек постоянно потребляет определенное количество молока, например, 1

л, то максимальная полная доза цезия-137, попадающая в организм через молоко, достигает около 500 мрад, а максимально допустимой дозой для населения США является 70 мрад/год, то есть в 3 раза меньше.

Суточное потребление молока, содержащего стронций-90 с уровнем радиоактивности 200 пКи/л, приводит к среднему значению дозы около 170 мрад/год [122, 123].

Так как стронций-90 накапливается в теле и очень медленно выводится из организма (3...5 лет), то с точки зрения возможности заболевания лейкемией и развития рака тех органов, где накапливается стронций-90, изотоп стронция-90 представляет значительно большую опасность, чем цезий-137 [110, 113].

Причина значительно большей токсичности радиоактивных элементов заключается в механизме косвенного химического действия радиации этих веществ [109].

Обычно при распаде цезия-137, стронция-90 образуется одна или несколько бета-частиц. Один радиоактивный атом выделяет энергию, достаточную для возбуждения 10 миллионов молекул в объеме, равном нескольким кубическим миллиметрам [112]. При этом существует большая вероятность, что несколько возбужденных молекул достигнут жизненно важных точек структуры клетки и разрушит ее, прежде чем произойдет дезактивация молекулы. Этим и объясняется высокая токсичность радиоактивных веществ, присутствующих в организме [94, 100, 106] . Из всего вышесказанного следует, что радиация низкого уровня (попадающая в окружающую среду с радиоактивными осадками) вызывает в основном не генетические, а соматические повреждения [21, 67]. Увеличение смертности происходит в следствии снижения способности организма к распознаванию и уничтожению вирусов и бактерий. Этот эффект сопровождается повреждением клеток костного мозга и белых кровяных телец, участвующих в иммунологических процессах. Кроме того, при одном распаде

радиоактивных молекул образуется большое число возбужденных молекул кислорода. Это значит, что жизненно важная молекула превращается в высокотоксичное вещество, разрушающее целую клетку [59, 61, 71, 73].

Радиоактивные вещества попадают в организм животных и человека с пищей, водой и воздухом. Существуют 3 пути поступления: кожа, легкие и желудочно-кишечный тракт.

2.4 Процессы всасывания радиоактивных веществ в живом

организме

Основной путь поступления радиоактивных веществ малых доз через пищу [87]. В процессе пищеварения они всасываются через кишечные стенки. Здесь важно заметить, что те радиоактивные вещества, которые образуют плохо растворимые соединения, с каловыми массами, довольно быстро покидают организм [88]. Те же радиоактивные изотопы, соединения которых легко растворимы, к ним относятся радионуклиды йода, цезия, калия, стронция, легко всасываются в кровь [90,91, 94].

В желудочно-кишечном тракте одновременно протекают сложные процессы: тщательное перемешивание пищи с пищеварительными соками (образуется химус), всасывание (абсорбция) питательных веществ из химуса в кровь, выделение (экскреция) в составе пищеварительных соков различных органических и минеральных веществ, циркулирующих в кровеносном русле, повторная абсорбция (реабсорбция) питательных веществ [97, 99, 101].

На начальном этапе пищеварения, благодаря интенсивному выделению различных пищеварительных соков с разным уровнем рН, интенсивному перемешиванию химуса, его сравнительно длительному пребыванию в желудке обеспечивается пере