Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка эффективности применения ферроцианидов для снижения содержания 137 Cs в продуктах животноводства

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Оценка эффективности применения ферроцианидов для снижения содержания 137 Cs в продуктах животноводства"

РГ6 од

На правах рукописи УДК 574.4/.5:539.136; 599:539.1.047

Гащак Сергей Петрович

Оценка эффективности применения ферр о цианидов для снижения содержания 137Сз в продуктах животноводства

Специальность 03.00.01 - радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Обнинск -1995

Работа выполнена в Научно-Техническом Центре НПО "Припять", г.Чернобыль, Киевской области, Украина.

Научные руководители:

- доктор биологических наук, профессор

А.Н.Сироткнн (ВНИИСХРАЭ)

- доктор биологических наук,

Н.П.Архшюв (НТЦ НПО "Припять")

Официальные оппоненты:

- доктор биологических наук

Н.П.Аеташева (ГлавЧернобыль РФ)

- кандидат биологических наук

А.В.Васильев (ВНИИСХРАЭ)

Ведущая организация:

Украинский аграрный университет, г.Киев

Защита диссертации состоится /У ^ ^С&Ь/С-О 1995 г в -/С. СО на заседании диссертационного Совета по радиобиологии Д 120.81.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. Отзывы на автореферат просим отправлять по адресу: 249020, Калужская обл., г.Обнинск, ВНИИСХРАЭ, диссертационный Совет.

Автореферат разослан « Ь » клгло /ио 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат биологических, наук

Н.И.Санжарова

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В результате аварии на Чернобыльской АЭС обширные территории европейского континента подвергнулись радиоактивному загрязнению. Суммарный выброс продуктов деления был оценен в 1.85x1018 Бк [Крышев и др., 1991]. После распада короткоживущих радионуклидов доминирующий вклад в дозообразование стали вносить радиоактивные изотопы цезия: 134Сэ и '"Сэ. По оценкам экспертов НКДАР ООН во время аварии их было выброшено около 7х1016 Бк [цит.по: Крышев и др., 1991]. С первых же месяцев из-за высокой биодоступности содержание радиоцезия в сельскохозяйственной продукции многих стран превысило допустимые уровни концентрации, поставив в разряд наиболее актуальных проблему получения "чистых" продуктов. Особое значение эта проблема приобрела в животноводческом производстве.

Ранее разработанные технологии ведения животноводства в условиях радиоактивного загрязнения угодий в большей мере носили теоретический характер. Чернобыльская авария заставила не только пересмотреть известные контрмеры, но и разработать дополнительные, адекватные масштабам последствий этой катастрофы. Так, существенное загрязнение обширных сельскохозяйственных территорий практически исключило для многих регионов бывшего Союза реальную возможность замены "грязного" рациона "чистым" [Абрамова, Санжарова, 1991; Асташева, 1991; Асташева, Романов, 1991; Ильязов и др., 1991]. По этой причине в 1986 г. в Беларуси, России и Украине было произведено 31.3 тыс.т. мяса с превышением временных нормативов содержания радиоцезия (3700 Бк/кг) и более 1300 тыс.т. молока [Крышев и др., 1991]. Между тем, массовое и одновременное перепрофилирование хозяйств, с целью сохранения на загрязненных территориях агропромышленного производства, могло бы быть пагубным для экономики целых областей и республик. По-

этому, полное прекращение сельскохозяйственного производства и эвакуация населения носили вынужденный и весьма ограниченный характер.

Исходя из создавшихся условий, приоритетным направлением радиоэкологической науки стала разработка способов и средств получения "чистых" продуктов животноводства в условиях постоянного загрязнения кормовой базы радиоцезием. В этом направлении наиболее перспективным был поиск эффективных форм энтеросорбентов цезия, в частности, на основе ферроцианидов.

Цели и задачи исследования. Цель диссертационной работы - оценить эффективность новых ферроцианидных кормовых добавок как антидотов радиоцезия в условиях эксперимента на сельскохозяйственных животных.

Работа выполнена в рамках "Комплексной программы научных исследований и производственных испытаний способов снижения перехода радиоактивных изотопов цезия в продукцию животноводства с помощью ветеринарных препаратов на основе ферроцианидов (Ферроцианид)", утвержденной в 1990 году Минатомэнергопромом СССР.

В ходе выполнения этой программы несколько институтов и учреждений разрабатывали технологию применения этих препаратов в животноводстве и оценивали их эффективность в условиях обычной практики. При этом, в ряде случаев были получены отличные друг от друга оценки эффективности. Поэтому в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

•оценить эффективность новых ферроцианидных кормовых добавок в условиях поступления радиоцезия в составе рациона;

•изучить влияние начального уровня загрязнения организма животных на эффективность ферроцианидов;

•определить зависимость эффективности препаратов как антидотов радиоцезия от длительности их использования;

•выявить зависимость эффективности препаратов от возраста животных.

Научная новизна. Научной новизной данной работы является использование в испытаниях новых отечественных кормовых добавок на основе калий-железо(Ш)-гексациаЕю-феррата (II), тогда как западно-европейские ученые преимущественно изучали аммонийные формы гексацианоферрата [Arnaud et.al.,1988; Daburon et.al.,1991; Gise 1988, 1989; Hove et. al., 1988, 1990, 1991] и другие формы [Ioannides et.al.,1991; Pearce et.al.,1989; Unsworth et.al.,1991].

Научной новизной диссертационной работы является также то, что в ней определена зависимость эффективности препаратов от уровней исходного содержания l37Cs в организме животных; от возраста животных и от длительности применения препаратов,- тогда как в работах других исследователей основное внимание уделялось изучению зависимости эффективности препаратов от их дозировки или формы, а также возможному воздействию ферроцианидов на организм животного и качество получаемой продукции [Асташева и др., 1992; Бударков и др., 1991; Булдаков и др., 1991; Буров и др., 1991; Васильев и др., 1991; Ильязов и др., 1991а,в; Маяков и др., 1991а,б,в].

Характерной особенностью данной работы является и то, что рацион экспериментальных животных обеспечивал поступление радиоцезия в составе растительной органики и почвенных частиц, тогда как во многих экспериментах прежних лет радионуклид вводили животным орально ввиде раствора.

Оценку эффективности новых ферроцианидных препаратов осуществляли в диссертационной работе на фоне высокого содержания радиоцезия в рационе, что позволяло более наглядным и доступным образом исследовать существующие закономерности.

Практическая значимость. Показанная в диссертационной работе высокая эффективность новых ветеринарных пре-

паратов Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ подтверждает их пригодность для широкого использования в качестве антидота радиоцезия в животноводстве. Научно обоснованы приемы использования этих препаратов. Результаты исследований могут быть использованы при разработке концепции реабилитации земель, на которых было прекращено сельскохозяйственное производство после аварии на Чернобыльской АЭС.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Ферроцианидные кормовые добавки Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ являются высоко эффективными антидотами радиоцезия при его поступлении с кормом в условиях радиоактивного загрязнения сельскохозяйственных угодий.

2. Ферроцианидные кормовые добавки Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ позволяют получать "чистую" животноводческую продукцию при высоких уровнях поступления радиоцезия с рационом.

3. Эффективность ферроцианидных кормовых добавок зависит от возраста животных, от начального содержания радиоцезия в их организме, а также от длительности применения ферроцианидов.

Апробации работы. Результаты проведенных исследований были доложены на рабочих совещаниях по программе "Ферроцианид" и ежегодных научно-технических советах НПО "Припять" (г.Чернобыль), а также представлены в докладах на 1-м семинаре Советского отделения Международного Союза радиоэкологов (Киев, 1991); на ежегодных чтениях памяти академика В.М.Клечковского (г.Обнинск, 1991 г.); на научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Ленинградского сельскохозяйственного института (г.Пушкин, 1991 г.); на III-м научно-техническом совещании по основным результатам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (п.З.Мыс, 1992 г.); на И-м радиобиологическом съезде (г.Киев, 1993 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 123 страницах и состоит из общей характеристики работы, 4-х основных разделов, выводов, предложений по животноводческой практике и списка цитированной литературы. Список литературы включает 145 источников, в том числе 69 - на иностранных языках. Диссертационная работа содержит 31 таблицу и 16 рисунков.

Объекты исследования и объем экспериментальной

работы

В ходе проводимых исследований испытывали три формы ферроцианидных препаратов, предлагаемых в качестве кормовых добавок: Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ.

Ферроцин - мелкодисперсный темно-синий порошок: КРе+3|Ре+2(СК)б]. Допущен Минздравом СССР в 1978 г. в качестве антидота при поступлении в организм радиоцезия или радиорубидия. В диссертационной работе использовали его аналог "Ферроцин-2", разработанный в Пермском политехническом институте в конце 80-х годов для применения в животноводстве. Бифеж (биологический ферроцианид железа) -ферроцин, нанесенный химическим способом на целлюлозную основу (опилки). Препарат разработан в УНИИХИМ НПО "Кристалл" (г.Екатеринбург). ЦИИОМ (цезий избирательный ионнообменный материал) - полученный нанесением на гидролизированные древесные опилки лиственных пород суспензиии (0.75М:1.0М) К4|Ре(СМ)б] и РеСЬ. Изготовлен в Институте механики металлополимерных систем АН Беларуси (г.Гомель). Основным функциональным отличием этих трех препаратов является количество действующего вещества на единицу веса препарата (Ферроцин - 100%, Бифеж - 10% и ЦИИОМ - 3%). Согласно техническому описанию, препараты устойчивы в широком диапазоне рН, в желудочно-кишечном

тракте не разлагаются и не оказывают токсического и другого побочного действия на организм животных.

Испытания ферроцианидных препаратов осуществляли на протяжении 3-х лет. Было проведено 5 основных экспериментов (продолжительностью от 30 до 150 суток) на овцах и коровах, общим поголовьем 38 и 26 особей, соответственно. В течение экспериментов отобрали и проанализировали около: 350 проб органов и тканей животных, 550 проб молока и 70 проб кормовых объектов.

В исследованиях использовали животных экспериментального вивария Научно-технического Центра НПО "Припять" (30-км зона Чернобыльской АЭС). Крупный рогатый скот был представлен черно-пестрой породой. Овцы -тонкорунной породой асканийский меринос.

Рацион животных состоял из сена, комбикорма и поваренной соли. Сено (злаковая травосмесь) заготавливалось на лугу с высоким радиоактивным загрязнением почвы (3-45 МБк/м2 по 137Cs). Концентрация радионуклида в сене варьировала от 10 до 180 кБк/кг. Концентрация 137Cs в образцах комбикорма не превышала 0.65 кБк/кг. КРС получал по 2 кг/сут комбикорма, овцы - по 0.3 кг/сут.

Результаты исследований

Эффективность ферроцианидных кормовых добавок Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ в эксперименте на овцах^

К моменту проведения нашего эксперимента (лето 1990 г) были известны только результаты испытания Бифежа в дозировках 3 и 6 г/сут ДВ и Ферроцина - 3 г/сут ДВ. Причем, в этих работах животные либо начинали получать препараты сразу с "грязными" кормами, либо продолжительность экспе-

Здесь и далее по тексту приняты следующие сокращения: ДВ - действующее вещество; КРС - крупный рогатый скот; ЖКТ - желудочно-кишечный тракт.

римснта была недостаточно большой. Поэтому задачей диссертационной работы было: оценить эффективность Ферро-цина, Бифежа, и ЦИИОМа при кормлении овец рационом с высоким содержанием |37Сз; определить эффект увеличения дозировки препаратов с 1 до 3 г ДВ на одну особь в сутки на степень снижения концентрации |37Сз в тканях организма овец.

Для каждого из вариантов с определенным видом фер-роцианида отобрали по девять овец 2-3 летнего возраста и разделили на 3 группы, по три особи в каждой. Содержание 137Сз в рационе животных в течение эксперимента в среднем составляло 72.3 кБк/сут. До начала исследований рацион овец содержал не более 3-5 кБк радио цезия. В варианте с Ферроцином с 6-го дня эксперимента и в течение 33 суток одной группе ежедневно задавали по 1 г/особь препарата; 2-й группе - по 3 г/особь. Третья группа была контрольной.

В вариантах с Бифежем и ЦИИОМом, схема эксперимента была такой же. Суточные дозы сорбентов в группах задавались из расчета 1 и 3 г/сут ДВ на одно животное. В эксперименте с Бифежем животные начали получать препарат на 10-е сутки после перехода на "грязный" рацион, а в эксперименте с ЦИИОМом - на 22-е сутки. По окончании эксперимента был произведен отбор проб органов и тканей у всех овец.

В результате использования сорбентов концентрация '37Св во всех тканях животных оказалась ниже, чем в контроле (табл.1). Однако общая тенденция роста эффективности препаратов (в 1.2-6 раз) с увеличением их дозировки, как правило, была статистически незначима.

Сравнение результатов испытаний трех форм ферроцианидов показало, что эффективность Ферроцина (в мышцах) была в 1.4 и 1.8 раз выше (р<0.05), чем Бифежа и ЦИИОМа, соответственно. Наиболее вероятной причиной этих различий является отличие длительности поступления радионуклида с рационом в этих вариантах.

Таблица 1. Концентрация шСз и органах и тканях овец, в %% от суточного поступления с рационом (среднее ¿ стандартная ошибка)

Органы и ткани Количество вводимого действующего вещества на животное

контроль 1 г/сут 3 г/сут

Ферроцан

мышцы 16.2 + 2.2 2.06+0.39 1.7310.25

печень 15.1 ±2.8 0.99 ±0.23 1.75 + 0.45

кровь 1.11 ±0.08 0.12 ±0.03 0.1710.02

Бифеж

мышцы 15.2+1.4 2.03 ±0.26 2.5510.19

печень 16.5 ± 0.5 0.63 ±0.06 0.56 ± 0.09

кровь 1.19 ± 0.10 0. И ±0.02 0.5710.11

ЦИИОМ

мышцы 20.3 ±2.1 4.40 ± 0.45 3.31 ±0.28

печень 12.4 ±0.1 1.35± 0.16 0.70 ±0.12

кровь 1.47 ±0.22 0.1610.01 0.14 ±0.02

В ряде других исследований были получены более высокие значения эффективности препаратов: 8-18 раз [Асташева и др., 1990; Васильев и др., 1990], что либо связано с меньшим содержанием '"Се в рационе в этих работах, либо с одновременным началом скармливания сорбента и "грязного" сена. При последнем подходе известны и более высокие значения эффективности - 92-110 раз [Булдаков и др., 1991].

Наиболее сопоставимы с нашими результатами данные работы Асташевой и соавт.[1992], где у 95% животных эффективность для мышечной ткани была не ниже 5.5-7.6 раз.

В 3-х месячном эксперименте на овцах [Васильев и др., 1991] значения эффективности препаратов оказались ниже наших - 3.2-5.4 раз. Если допустить, что величина содержания 137Сз в рационе в этой работе была завышенной (111-185 кБк/сут, из расчета 2 кг сена в сутки), то с учетом более низких дозировок ферроцианидов (0.5-1.0 г/сут ДВ) полученные

результаты можно рассматривать как аналогичные нашим и предыдущей работе.

Таблица 2. Кратность снижения концентарции |3'С5 в организме овен в результате применения ферроцияшщов

Органы и ткани Количество действующего вещества, вводимого на животное

Ферроцин Бш >еж ЦИИОМ

1 г/сут 3 г/сут 1 г/сут 3 г/сут 1 г/сут 3 г/сут

мышцы 7.9 9.4 7.5 5.9 4.6 6.1

печень 15.1 8.6 26.0 29.6 9.2 17.8

кровь 9.4 6.7 11.0 2.1 9.3 10.5

В целом, результаты диссертационной работы и материалы других исследований показывают, что в условиях эксперимента, приближенного к условиям животноводческой практики, увеличение дозировки ДВ ферроцианидов в пределах 1-3 и 3-6 г/сут часто не приводит к достоверному увеличению эффективности их применения. Отсутствуют также и заметные различия в эффективности трех форм ферроцианидов.

Сравнительная оценка эффективности препаратов Ферроцин, Бифеж и ЦИИОМ в эксперименте на лактиругащих коровах

С целью выявления различий в эффективности трех форм ферроцианидных препаратов был поставлен эксперимент на лактирующих коровах, в котором сорбенты использовали в одной дозировке (по ДВ).

Для эксперимента отобрали 12 коров 3-5 летнего возраста, находящихся на 3-6 месяце лактации и разделили на 4 группы по 3 особи в каждой. До эксперимента рацион коров содержал не более 5-8 кБк/сут 137 Сэ, а в течение 2 месяцев его проведения - около 103.5 кБк/сут. На 6-й день эксперимента животным первой группы ежедневно стали задавать препарат

Фсрроцин, второй - Бифеж, третьей - ЦИИОМ, по 12 г ДВ на особь в сутки. Оставшиеся 3 коровы ферроцианид не получали. В течение первых двух недель ежедневно, а последующего срока - еженедельно, от каждого животного отбирались пробы молока и оценивался суточный удой.

После перевода животных на рацион с высоким содержанием 137Се выведение радионуклида с молоком интенсивно увеличивалось в течение недели, а затем относительно стабилизировалось (в контрольной группе) в пределах 0.35±0.02% от поступления его с рационом (рис.1).

Рисунок 1.

Бк/кг

Начало применения Продолжительность эксперимента,

ферроцяанядов сутки

Динамика концентрации 137Сз в молоке коров, согласно регрессионным уравнениям

В опытных группах, на 2-3-й день после начала применения ферроцианидов, Концентрация |37Сз в молоке стала снижаться и к концу второй недели достигла минимальных значений - 0.034±0.002% от суточного поступления с рационом, которые в дальнейшем практически не изменялись. При

этом, снижение концентрации радионуклида в молоке происходило в соответствии со следующей закономерностью:

А, = А0[К,е- '/т' +К2е-°'693 1/т=] (1)

где: А| - концентрация '"Се в пробе ко времени I; Ао - концентрация '"Сб в пробе после окончания его поступления; Кь Кг - доли радионуклида, выводящиеся с эффективными периодами полувыведения Т1эфф и Тгэфф; I - момент времени после прекращения поступления 137Сб, сутки.

Идентичность процессов выведения радиоцезия с молоком в опытных группах подтвердило отсутствие достоверных отличий в вариантах между параметрами регрессии этого процесса (табл. 3).

Таблица 3. Параметры экспоненциального снижения активности

молока в опытных группах

Вариант Параметры уравнения 1

Т|зфф, сут К, Тзэфф, сут к2

Ферроцин 3.84 0.91 87 0.09

Бифеж 4.17 0.94 858 0.06

ЦИИОМ 4.51 0.94 131 0.06

Поскольку на величину значений эффективности препаратов могут оказывать влияние как объективные причины, так и методика ее расчета, был проведен сравнительный анализ значений, полученных с использованием разных единиц измерения, с учетом размеров поступления 137Сз с рационом конкретной группы и величины суточного удоя животных (табл. 4).

Сравнение полученных значений эффективности наглядно демонстрирует различия результатов использованных методов расчета. Однако можно допустить, что в практических целях достаточным будет использование абсолютных значений концентрации. Результаты анализа, кроме того,

свидетельствуют об отсутствии закономерных различий в эффективности трех форм ферроцианидных препаратов.

Таблица 4. Значения эффективности ферроцианидных препаратов при разных способах расчета, кратность снижения относительно контроля, количество раз

Группы Величины и единицы их измерения, использованные при расчете эффективности препаратов

Концентрация 137 С,ч в молоке Содержание137 в удое

Бк/кг % суточного поступления Бк/сут % суточного постумения

Ферроцин 12.0 11.9 13.2 13.0

Бифеж 12.4 9.4 13.9 10.5

ЦИИОМ 12.0 8.5 14.1 9.9

В ходе выполнения диссертационной работы было установлено, что изменение содержания 137Сз в рационе животных может отразиться на величине его выведения с молоком, даже на фоне применения ферроцианидов. Так, не ставив предварительно такую цель, мы продолжили эксперимент с использованием Ферроцина и Бифежа в той же дозировке в течение 5 месяцев. На определенном этапе, при использовании сена с концентрацией радио цезия 126±32 кБк/кг активность молока опытных групп возросла до 129±19 Бк/кг. Это могло быть либо следствием истощения сорбционных возможностей данной дозировки препаратов, либо неполного контакта ферроцианидов с носителями 137Се. (Следует отметить, что при этом относительно рациона величина концентрации осталась прежней - около 0.02%.) Тем не менее, по-сравнению с контролем (7860±830 Бк/кг) молоко опытных групп было приблизительно в 60 раз "чище". Как и в начале эксперимента различий в эффективности между двумя формами ферроцианидов не было выявлено.

Эффективность препарата Бифеж в зависимости от длительности предварительного кормления дойных коров рационом, содержащим 137Ся.

Применение ферроцианидов приводит к тому, что даже при сохранении рациона с повышенным содержанием 137Сз, снижение активности тканей организма происходит так, как если бы рацион был заменен на "чистый". При этом выведение радиоцезия с мочой и молоком закономерно снижается по экспоненте. Поскольку оно также зависит и от начального содержания |37Сэ в организме, то последнее должно повлиять не только на параметры экскреции, но и на оценку эффективности в один и тот же момент времени. Для проверки этого предположения был поставлен эксперимент на лактирующих коровах.

Десять коров 4-6 летнего возраста, находящихся на 5-8 месяце лактации, разделили на 3 группы. Первая группа коров получала "грязное" сено (31.6 ± 3.2 кБк/кг) в течение 50 сут до начала применения препарата Бифеж, а вторая - 15 сут. Третьей группе "грязное" сено предложили одновременно с препаратом. До эксперимента животные получали сено с концентрацией радионуклида 1.8+0.3 кБк/кг. Препарат задавали в количестве 6 г/сут ДВ на одну корову. В качестве контроля в каждой группе выбрали по одному животному, которые на протяжении всего эксперимента Бифеж не получали. Эксперимент продолжался в течение 14 сут после начала применения Бифежа.

После перевода животных на "грязный" рацион интенсивность выделения 137Сз с молоком в течение первых двух недель быстро увеличивалась, а в дальнейшем ее рост замедлился (асимптотические значения концентрации были близки к 1.20±0.23% от поступления 137Сз с рационом). Динамика этого процесса описывалась с помощью следующего уравнения (табл.5):

А, = А„ + к

(2)

где: А| - концентрация радноцсзия в молоке па 1-сутки от начала использования Бифежа; Ао - концентрация радионуклида в молоке к началу этана эксперимента с применением Бпфсжа; к - прирост концентрации за 19 суток наблюдения; ^ - сутки, начиная с которых данные использовались при расчете параметров; ТЭфф - эффективный период полуувеличения концентрации.

Таблица 5. Параметры изменения концентрации Г,1С5 в молоке контрольных коров, "/о от поступления с рационом

Группы животных Параметры уравнения (2)

Ао к Тэфф, сут

группа "50 сут" 1.1 0.2 -23 41.6

группа "15 сут" 0.8 1.4 1 9.70

группа "0 сут" 0.6 1.2 4 6.93

В опытных группах, уже на третьи сутки применения Бифежа концентрация '"Сб в молоке стала быстро снижаться, а затем это снижение замедлилось (рис.2). Примечательно, что в последней группе также наблюдается снижение его концентрации в молоке. Очевидно, при этом выделялся радионуклид, накопленный в организме до перевода животных на экспериментальный рацион.

На 10-е сутки, в соответствии с рассчитанными линиями регрессии, эффективность препарата (как отношение концентраций |37Сз в контроле и опыте) составила 5.8, 10.4 и 60 раз, соответственно в группах "50", "15" и "0" суток. Однако, относительно величины активности молока в 1-й день применения Бифежа концентрация 137Сз в этих же группах соответственно снизилась в 8.8, 12.2 и 5.5 раз.

Таким образом, если рассматривать эффективность как отношение активности молока в контроле к активности в опыте, то ее величина тем ниже, чем выше содержание радионуклида в теле животного к началу применения ферро-цианида.

Рисунок 2.

%%

0.1

0.01

■У.п

:>Оеуг

у,- = ] 4е-0.Г>!)Зх/2.77 уп -О.По-0"633^4-09

4 6

Дни эксперимента

10

Изменение концентрации |37Св в молоке коров при использовании Бифежа, %% от поступления с рационом

Если же под эффективностью препарата понимать степень снижения концентрации |37Сз относительно активности молока до применения ферроцианида, то такая закономерность не наблюдается. Более того, по-видимому, следует ожидать обратную зависимость.

Анализ результатов исследований других ученых подтверждает эти закономерности. Так, в одном эксперименте на лактирующих коровах [Васильев и др., 1989] к 9-му дшо применения Бифежа было получено 17-20-кратное снижение концентрации радиоцезия в молоке относительно контроля (в большинстве других работ эффективность не превышает 8-12 раз). Высокие значения эффективности, очевидно, были связаны с тем, что начало применения ферроцианида совпало с переводом животных на более "грязный" рацион.

В тех случаях, когда животные практически не имели '"Сб в организме, введение ферроцианида приводило к еще

большей эффективности (к примеру, 92-110 раз в мышцах овец [Будцаков и др., 1991] ).

Использование интерэнтеральных сорбентов предотвращает усвоение пуС&, связывая его в ЖКТ. Можно считать, что при этом метаболические процессы с '"Се ограничиваются его перераспределением и выведением, а количество радионуклида экскретируемого с молоком (или мочой) зависит от величины депонированного в организме. И оно тем выше, чем "грязнее" животные до начала применения препарата.

Блцяние длительности применения препарата Бифеж на содержание радиоцезия в организме овец

В ходе испытаний ферроцианидных кормовых добавок на жвачных животных их эффективность оценивали на разных этапах: от двух недель до двух месяцев и более - от начала использования препаратов. Вследствие этого значения эффективности трудно было сопоставлять, поскольку достигалась различная степень снижения активности в тканях животных. Поэтому было решено дать количественное описание процессу снижения содержания 137Сз в организме животных при использовании ферроцианида на фоне рациона с высоким содержанием радионуклида, и определить значение эффективности препарата через разные промежутки времени.

Одиннадцать овец 1-3 летнего возраста, постоянно содержащихся на сене с концентрацией 137Сэ 31.6+3.2 кБк/кг, разделили на две группы. Одной группе в смеси с комбикормом скармливали препарат Бифеж в количестве 3 г/сут ДВ на голову. Другая группа препарат не получала. Перед началом эксперимента был осуществлен убой контрольных двух особей с отбором образцов органов и тканей. В дальнейшем, на 19-й, 31-й и 62-й день эксперимента, осуществляли убой одной контрольной и двух опытных овец.

На протяжении 62 сут наблюдений содержание 137С8 в тканях контрольных овец характеризовалось незначительным линейным ростом (табл. 6-7):

А. = Ао + Ьх1, (3)

где: А1 - концентрация |37Сз в ткани в момент времени I; Ао - концентрация радионуклида в ткани в начале эксперимента; Ь - коэффициент суточного прироста концентрации; к = Ь/Ао - доля суточного прироста относительно начальной концентрации 137Сз

Таблица 6. Концентрация |37Сз в органах и тканях овец, %% от суточного поступления с кормом

Органы Группы Продолжительность эксперимента (сут)

и ткани животных 0-е 19-е 31-е 62-е

мышцы контроль 83 67 85 94

опыт - 33 41 24

печень контроль 50 46 49 53

опыт - 8 21 4

Таблица 7. Параметры роста активности тканей контрольных овец в течение 62 суток наблюдения, % от поступления с рационом

Органы и ткани Параметры уравнения (3)

Ао Ъ к (хЮ-2) г

мышцы 74.8 0.28 0.37 0.61

печень 15.0 0.02 0.13 0.58

почки 41.3 0.23 0.56 0.87

Поскольку концентрация 137Cs в органах и тканях сильно варьировала, для сравнительного анализа использовали значения, полученные с помощью уравнений линейной регрессии. В частности, в мышечной ткани они составили 75.1, 80.0, 83.3 и 91.9% от суточного поступления с рационом в 1-е, 19-е, 31-е и 62-е сут, соответственно.

В тканях животных, получавших Бифсж, в это же время происходило снижение концентрации 137Cs (табл.8), и, как следствие этого, увеличивалась величина рассчитываемой

эффективности препарата Бифеж (рис.4). Так, для мышечной ткани значения эффективности составили 2 раза на 19 сутки, 2.5 - на 31 сутки и 3.4 - на 62 сутки. Аналогичные закономерности отмечаются и для других тканей.

Таблица 8. Параметры снижения концентрации ,37Сз в тканях опытных овец, % от суточного поступления с рационом

Органы и ткани Параметры уравнения (1)

Ао, % К, Тьфф, сут к2 Тгзфф, сут

мышцы 82 0.56 7 0.44 145

печень 15 0.65 4 0.35 45

почки 40 0.70 5 0.30 70

Рису нок 4.

Продолжительность эксперимента, сутки

Кратность снижения концентрации 137Сз в тканях овец относительно контроля при длительном использовании препарата Бифеж, количество раз

Рост активности мог быть обусловлен не только не полным равновесным состоянием метаболизма '"Сэ, но и варьированием его содержания в рационе.

В работах других авторов также отмечена зависимость величины эффективности применения препаратов от продолжительности эксперимента. Так, Ильязов и др. (1991, 1992) в одном эксперименте на откормочных бычках показал, что к 35-м суткам применения сорбентов эффективность достигла 1.5-2.1 раза, а в другом к 49-м суткам - 4.5-6.6 раз. А в работе Асташевой и др.(1991) на подсвинках к 30-м суткам были получены значения 1.1-2.5 раз, а к 45-м - 1.8-6.9 раз.

В наших исследованиях, когда у животных были изначально очень высокие концентрация радиоцезия в мышцах -26.1 кБк/кг, при отмеченной интенсивности снижения активности, уровни, соответствующие ВДУ-91 для мяса (0.74 кБк/кг) могли бы быть достигнуты не ранее 500-х суток эксперимента, при приблизительно 35-кратном снижении концентрации цезия. Обычно рекомендуемые сроки "очистительного" откорма - 2-3 месяца,- при отмеченных в нашем эксперименте темпах выведения радионуклида допустимы только для овец, имеющих исходные уровни около 1.4-1.6 кБк/кг радиоцезия в мышцах.

Эффективность применения препарата Бифеж в эксперименте на откормочном поголовье КРС различного возраста

Известно, что возрастные особенности физиологии животных определяют уровни накопления радиоцезия в их тканях. Эффективность использования ферроцианидов в качестве контрмеры, очевидно, также будет зависеть от возраста животных. Для выяснения этого вопроса был поставлен эксперимент на крупном рогатом скоте различных возрастных групп.

Четырнадцать голов КРС обоих полов в возрасте от 5 до 31 мес распределили на две группы таким образом, чтобы возрастной состав в каждой из групп был аналогичен. Одна группа оставалась контрольной, другая - в течение 60 сут по-

луч ала препарат Бифеж в количестве 6 г ДВ на голову в сутки. Концентрация шСз в кормах составляла 106 ± 17 кБк/кг. До этого всех животных кормили сеном с 0.96 ±0.17 кБк/кг ШС8. В течение эксперимента оценивали поедаемость кормов. По окончании эксперимента произвели отбор образцов органов и тканей у всех животных.

Результаты измерений показали, что при применении ферроцианида концентрация 137Сз в тканях контрольных телят была закономерно выше, чем в опыте. При этом, в мышцах контрольных телят младших возрастных групп концентрация 137Сб достигла 1.7-4.2% от суточного рациона, тогда как у телят в возрасте свыше 17 месяцев только 1.2-1.7% (рис.5). Аналогичные закономерности получены и для других органов и тканей.

Рисунок 5.

0 5 10 15 20 25 30 35

Возраст (мес)

Изменение концентрации '"Сб в мышечной ткани телят с возрастом животных, %% от поступления с рационом

В мышцах опытной группы телят концентрация 137Сз практически не отличалась между возрастными группами и составляла 0.38-0.86% от поступления его с рационом. В

остальных органах отмечены тенденции к снижению концентрации радионуклида с возрастом.

Изменение накопления |37Сз с возрастом у телят было описано с помощью одно- и двухкомпонентных экспоненциальных уравнений (табл. 9-10), а в мышцах опытной группы -линейным уравнением.

Таблица 9. Параметры изменения величины накопления 157С$ в тканях контрольных телят с возрастом, начиная с 5-го месяца жизни, концентрация - % от поступления с рационом

Органы и ткани Параметры уравнения (1)

Ао, % Т|, мес К, Тг, мес к2 X2

Мышцы 3.85 0.80 0.55 87 0.45 1.04

Печень 3.10 2.65 0.46 300 0.54 0.43

Почки 5.07 4.00 0.45 95 0.55 2.85

Таблица 10. Параметры изменения величины накопления '"Сэ в тканях телят опытной группы с возрастом, начиная с 5-го месяца жизни, концентрация - % от поступления с рационом

Органы и ткани Параметры уравнения регрессии Вид регрессии

Ао, % К,% Т, мес

Печень 0.120 0.500 13.0 А1=Ао+К.<г°-693('-5)/т (4)

Почки 0.270 0.497 8.9

Мышцы 0.659 0.004 - А,=Ао+Кхг (5)

В целом, величина накопления 137Сз в тканях телят характеризуется снижением с возрастом. Однако, если в мышцах контрольных телят это проявилось очевидным и резким снижением для возрастов менее 10 месяцев, то в опыте концентрация |37Сз практически оставалась одинаковой для всех возрастов.

Возрастное увеличение массы органов и тканей отразилось па размерах общего содержания |37Сз в них. Так, в кон-

т>

трольной группе животных, не смотря на рост массы органов, заметное линейное увеличение содержания радионуклида происходит лишь в мышечной ткани и в печени:

А

= 99.0 + 5.40x1, г=0.88

(6)

Апечень =3.77 + 0.13x1, г=0.91 (7)

В опытной группе телят достоверный рост содержания ,37Сз с возрастом отмечен в мышцах и селезенке:

»■мышцы

= 8.80 + 5.40x1, г=0.98

(8)

А,,

^селезенка = 0.099 + 0.007x1 , Г=0.79 (9)

В связи со всем выше сказанным происходило закономерное изменение и величины эффективности препарата Би-феж (рис. 6). В период с 5-го по 10-й месяцы происходило резкое падение эффективности, а в дальнейшем она снижалась намного медленнее.

_Рисунок 6.

Эффективность, тайная пс —■— концентрации —с— содержания в мышцах телят контрольной и опытной групп

рассчитанная по отношепиго: 137 Сз 137 Сз

25

30

15 20

Возраст (мес)

Изменение величины эффективности применения препарата Бифеж, рассчитанной двумя способами, в зависимости от возраста телят, количество раз

По сравнению с литературными данными [Корнссв, Си-роткин, 1987], в мышцах телят опытной группы отмечено несколько повышенное накопление l37Cs (0.4-0.9%). Это, возможно, связано с выбором для исследований дозировки Би-фежа (6 г/сут ДВ) неадекватной высокому содержанию радионуклида в рационе. Так, абсолютные значения концентрации радиоцезия в мышцах телят этой группы составили 6.80+1.12 кБк/кг. В это же время концентрация 137Cs в мышцах КРС из группы, незадействованной в исследованиях и получавшей прежний рацион (0.96 кБк/кг), составляла 2.39+ 0.50 кБк/кг (4 особи). К тому же, в опыте абсолютные значения концентрации в мышцах с возрастом увеличиваются: от 2.7-5.9 кБк/кг у 5-мес телят до 7.4-10.4 кБк/кг у телят старше 17 мес. Не исключено, что использование одной и той же (и так, очевидно, недостаточной) дозировки сорбента для животных с различной абсолютной массой рациона привело к неполному фиксированию радионуклида в ЖКТ и поступлению его в организм.

Обнаруженное абсолютное различие тенденций в накоплении 137Cs органами и тканями, а именно: снижение концентрации 137Cs с возрастом на фоне роста или сохранения содержания радионуклида, - является отражением процесса "разбавления" радиоцезия в массе формирующихся тканей и снижения интенсивности метаболизма с возрастом, в целом [Корнеев, Сироткин, 1987]. При этом различия между органами обусловлены особенностями их метаболизма и интенсивностью роста. По нашим расчетам, месячный прирост массы органов и тканей у телят в период с 5-го по 30-й месяц составил: 4.2% - мышц, 4.5% - почек, 8.3% - легких, 10.0% -сердца, 10.2% - печени и 15.6% - селезенки. Причем, наибольшие значения абсолютного прироста характерны для мышечной ткани и печени.

По-видимому, с учетом того, что интенсивность роста у телят старше 17 месяцев меньше, чем у телят в возрасте до 10 месяцев, у старших телят следует ожидать более низко]! эф-

фективности применения ферроцианидных кормовых добавок, причем, практически неизменяющейся с последующим увеличением возраста.

Таким образом, полученные данные хорошо согласуются с известными представлениями об особенностях метаболизма радиоцезия в организме КРС разного возраста и свидетельствуют, что конечная оценка эффективности применения препаратов ферроцианидной группы будет зависеть и от возраста животных.

Выводы

1.Новые ферроцианидные кормовые добавки Ферроцин-2, Бифеж и ЦИИОМ являются эффективным средством, предотвращающим поступление 137Сз из рациона в организм животных. В условиях, приближенных к обычной животноводческой практике, введение этих препаратов позволяет снизить содержание радиоцезия в мышцах животных в 1.8-9.4 раз, а в молоке - 5.8-60 раз.

2. Эффективность ферроцианидов имеет тенденции к росту с увеличением их дозировок. Однако, в реальных условиях различия эффективности введения овцам 1 и 3 г/сут ДВ ферроцианидов будут несущественными.

3. Можно считать, что данные формы ферроцианидных препаратов в условиях обычного животноводческого хозяйства по эффективности практически не будут отличаться.

4. Количество радиоцезия в молоке и тканях животного после применения ферроцианидов пропорционально исходному уровню накопления радионуклида в организме.

5. Эффективность использования ферроцианидных кормовых добавок зависит от длительности их применения и имеет тенденции к росту со временем.

6. Величина эффективности введения ферроцианидов в рацион КРС находится в зависимости от возраста животных: значения ее выше у телят в возрасте до 10 месяцев, чем у более старших животных.

Дополнительные выводы:

• Очень высокое содержание 137Сз в рационе животных или нарушение регулярности поступления необходимого количества сорбента требуют увеличения его дозировки.

• Снижение концентрации '"Сэ в молоке животных после введения в рацион ферроцианидов происходит намного быстрее, чем - в мышечной ткани: максимальные значения эффективности в молоке достигаются уже в первые 10-14 суток использования ферроцианидов, в мышечной ткани -спустя много месяцев.

•Величина эффективности препаратов зависит также и от выбранных способов ее расчета. Однако для условий хозяйственной практики вполне приемлемым является расчет на основе абсолютных значений концентрации радионуклида.

• С практической точки зрения, важным является не столько достижение максимальной эффективности ферро-цианидных препаратов, сколько достижение ПДС шСб в продукции животноводства. В связи с этим, при условии адекватности дозировки ферроцианида размерам поступления радионуклида с рационом, вне зависимости от величины достигнутой эффективности, сроки использования препаратов будут определяться начальным содержанием 137Сз в продуктах животноводства и эффективным периодом его полувыведения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Буров Н.И., Архипов Н.П., Гащак С.П., Рудченко М.С. 1991. Влияние применения ферроцианидов на содержание l37Cs в продукции животноводства после аварии на ЧАЭС. // Тез.докл.: I семинар Советского отделения Международного Союза радиоэкологов.- Киев, - с. 108.

2. Архипов Н.П., Буров Н.И., Гащак С.П., Душутин К.К., Рудченко М.С., Доломатов С.И. 1992. Некоторые итоги испытаний ветеринарных ферроцианидных препаратов Ферро-цин, Бифеж и ЦИИОМ // Докл. III всесоюз. иауч.-тех. совещания по итогам ЛПА на Чернобыльской АЭС (Май 1992. Зеленый Мыс).- т.2.- с.330-337.

3. Архипов Н.П., Буров Н.И., Гащак С.П., Рудченко М.С., Доломатов С.И. 1993. Влияние продолжительности предварительного кормления дойных коров "грязным" рационом на оценку эффективности применения ферроцианидных препаратов // Тез. докл.: Второй радиобиологический съезд (Киев, 20-25 сентября 1993 г.)- Пущино.- т.1.- с.38-39

4. Архипов Н.П., Буров Н.И., Гащак С.П., Рудченко М.С., Доломатов С.И. 1993. Особенности выведения радиоцезия из организма овец при длительном применении ферроцианид-ного препарата Бифеж // Тез. докл.: Второй радиобиологический съезд (Киев, 20-25 сентября 1993 г.)- Пущино.- т.1.- с.37-

5. Гащак С.П., Буров Н.И., Архипов Н.П. 1995. Зависимость эффективности ферроцианидного препарата Бифеж от возрастных особенностей крупного рогатого скота II Наук.-техн. зб.: Проблеми Чорнобильско! зони вщчуження.- Кихв: Наукова думка.-Вип.2.

38