Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.04) на тему:Фармакоррекция аномального содержания тяжелых металлов в организме и продуктах убоя крупного рогатого скота в техногенной эндемической провинции

Уральский государственный институт ветеринарной медицины

На правах рукописи

Лобова Ирина Александровна

ФАРМАКОРРЕКЦИЯ АНОМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНИЗМЕ И ПРОДУКТАХ УБОЯ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В ТЕХНОГЕННОЙ ЭНДЕМИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ

16.00.04 - ветеринарная фармакология с токсикологией

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук

Научный руководитель:

Заслуженный деятель науки РФ, доктор ветеринарных наук, профессор Рабинович М.И.

Научный консультант:

кандидат ветеринарных наук, и.о. профессора Гринишин A.B.

Троицк - 1999

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ........................................................................4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ......................................................9

1.1. Биогеохимические провинции Южного Урала.....................9

1.2. Характеристика зоны выбросов Троицкой ГРЭС................15

1.3. Характеристика метаболической функции ряда

тяжёлых металлов..............................................................18

1.4. Ветеринарно-санитарная экспертиза туш и органов при эндемических болезнях.........................................34

1.5. Краткая характеристика и применение препаратов серы элементарной и белого шлама.............................39

1.6. Заключение.......................................................................42

2. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ................................45

2.1. Материал и методика исследований..................................45

2.2. Содержание в объектах внешней среды свинца,

никеля, железа, кобальта, цинка, меди...............................54

2.3. Характеристика клинического состояния поголовья крупного рогатого скота..............................................61

2.4. Диагностика эндемических болезней и скрытых токсикозов по результатам предубойного осмотра, вскрытия и послеубойной экспертизы..........................62

2.5. Товарная характеристика мяса говядины, убойные качества.....................................................................65

2.6. Характеристика показателей крови коров...........................67

2.6.1. Гематологические и биохимические показатели.................67

2.6.2. Содержание тяжелых металлов в крови коров....................75

2.7. Органолептические и физико-химические показатели мяса говядины........................................................76

2!8. Бактериологическая характеристика продуктов

убоя крупного рогатого скота............................................81

2.9. Характеристика пищевой и биологической ценности мяса.........................................................................84

2.10. Содержание тяжёлых металлов в продуктах убоя крупного рогатого скота....................................................89

2.11. Динамика выведения тяжелых металлов из организма коров на фоне подкормок серой элементарной и белым шламом.........................................................95

2.12. Характеристика гематологических и биохимических показателей крови коров на фоне подкормок

серой элементарной и белым шламом............................... 103

2.13. Характеристика показателей мяса говядины на фоне подкормок серой элементарной и белым

шламом............................................................................108

2.13.1. Химический, фракционный и аминокислотный состав говядины..................................................................113

2.13.2 Остаточные количества тяжелых металлов в продуктах убоя......................................................................117

3. Обсуждение полученных результатов............................122

Выводы...........................................................................144

Практические рекомендации.........................................149

Список литературы........................................................150

Приложение....................................................................178

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Проблема биогеохимии агроэкосистем и качества производимых в них пищевых продуктов приобрела особую остроту и актуальность. Пищевая ценность мяса - это понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств пищевых продуктов, включая степень обеспечения данным продуктом физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Пищевая ценность зависит от содержания и соотношения белков, жиров, углеводов, биологически активных веществ - ферментов, гормонов, витаминов, в состав которых входят макро- и микроэлементы. Химические элементы являются катализаторами различных биологических процессов, протекающих в организме.

Избыток, дефицит или дисбаланс микроэлементов в организме животных вызывают эндемические заболевания, синдромы или патологические состояния, являющиеся реакцией на аномальный химический состав природной или измененной техногенными влияниями среды. Интенсивность и особенности реагирования организмов неразрывно связаны с генетическими механизмами их гомео-стаза III.

На Южном Урале сформированы разнообразные биогеохимические провинции / 76, 109, 189, 54, 163 /.

Серьезным загрязнителем является Троицкая ГРЭС, с выбросами которой в окружающую среду поступает большое количество тяжёлых металлов: свинца, никеля, кадмия, мышьяка, ртути, селена и др. / 199, 23, 152, 221, 177 /.

Следовательно остаются объективные предпосылки увеличения контакта животных с загрязненными объектами окружающей среды, потенциальной возможности возникновения у них острых и

хронических интоксикаций. Продукты питания, получаемые от больных животных в эндемических зонах, особенно по токсическим элементам, представляют непосредственную опасность для здоровья людей. Поэтому комплексные исследования содержания тяжелых металлов в объектах внешней среды, в организме животных и продуктах убоя с попыткой их коррекции в одном из хозяйств экологически неблагополучной зоны являются актуальной задачей.

Цель исследований. Научно обосновать ветеринарно-санитар-ную, товарную и санитарно-гигиеническую оценку продуктов убоя крупного рогатого скота и рекомендовать фармакологическую коррекцию уровня тяжелых металлов в организме животных, продуктах убоя.

В соответствии с этим в работе поставлены следующие задачи:

- исследовать объекты внешней среды почву, воду, корма по содержанию тяжелых металлов;

- изучить симптоматику эндемических заболеваний, исследовать гематологические и биохимические показатели крови коров;

- исследовать содержание тяжелых металлов в крови и продуктах убоя крупного рогатого скота;

- изучить характер патоморфологических изменений в органах и тканях убойных животных;

- определить товарные, физико-химические, санитарно-гигиенические показатели продуктов убоя скота;

- исследовать содержание тяжёлых металлов в крови коров, получивших подкормки серы элементарной и белого шлама;

- провести комплексные исследования по характеристике пищевой и биологической ценности продуктов убоя крупного рогатого скота экологи-

чески неблагополучного хозяйства, до и на фоне подкормок серой элементарной и белым шламом;

- на основе материалов собственных исследований и обобщения литературных данных дать обоснованную, ветеринарно-сани-тарную, товарную, санитарно-гигиеническую оценку продуктов убоя животных и рекомендовать препараты по фармакоррекции тяжелых металлов в организме.

Научная новизна. Уточнены параметры биогеохимической провинции техногенного происхождения на территории хозяйства «Ключевское» Троицкого района Челябинской области, расположенного по розе ветров в зоне выбросов Троицкой ГРЭС.

Впервые установлено положительное влияние серы элементарной и белого шлама на снижение уровня тяжелых металлов в крови, продуктах убоя крупного рогатого скота, подтвержденное результатами исследований»

Дана ветеринарно-санитарная и товарная характеристика продуктов убоя животных из этой провинции на основе комплекса ор-ганолептического, патоморфологического, биохимического, бактериологического исследований и изучения их пищевой и биологической ценности.

Разработаны рекомендации по фармакоррекции выведения избыточных количеств тяжелых металлов из организма крупного рогатого скота.

Практическая значимость. На основании материалов собственных исследований испытана и предложена дозировка, схема подкормки серой элементарной и белым шламом с целью профилактики, фармакоррекции выведения аномального содержания тяжелых металлов, позволяющая улучшить товарные качества мяса.

На защиту выносятся:

- данные исследований почвы, воды, кормов хозяйства по содержанию тяжелых металлов;

- симптоматика и патоморфологические изменения у животных;

- результаты гематологического, биохимического исследований крови;

- характеристика продуктов убоя и крови коров по содержанию тяжелых металлов;

- характеристика товарных, физико-химических, бактериологических показателей, пищевой и биологической ценности продуктов убоя животных;

- применение серы элементарной и белого шлама в качестве фармакорректоров при аномальном содержании тяжелых металлов в организме крупного рогатого скота и продуктах убоя;

- научно-обоснованная ветеринарно-санитарная экспертиза и санитарно-гигиеническая оценка туш и органов животных биогеохимической провинции;

- научно-обоснованные рекомендации по фармакологической коррекции уровня тяжелых металлов в организме коров и продуктах убоя.

Апробация.

Представлено два доклада на научно-методической межвузовской конференции УГИВМ, посвященной 90-летию A.B. Есюти-на. - Март, 1997:

-«Экологическое неблагополучие окружающей среды как фактор расстройства обменных процессов в организме животных»;

-«Ветеринарно-санитарная оценка продуктов убоя крупного рогатого скота из зоны с аномальным содержанием тяжелых металлов» .

Публикация. По материалам опубликовано 4 научных статьи.

Объем и структура диссертации.

Диссертация включает следующие разделы: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение полученных результатов, выводы, практические рекомендации, список литературы, состоящий из 267 работ отечественных и зарубежных авторов, приложения.

Диссертация изложена на 149 странице машинописного текста. Объем текстовой части по результатам собственных исследований составляет 77 страниц. Работа иллюстрирована 24 таблицами, 15 рисунками.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Биогеохимические провинции Южного Урала

А.П. Виноградов (134) разработал учение о биогеохимических провинциях - областях на Земле, отличающихся от соседних по уровню содержания в них химических элементов и вследствие этого вызывающих различную биологическую реакцию со стороны местной флоры и фауны. В результате резкой недостаточности или избыточности содержания какого-либо химического элемента (элементов) возникают биогеохимические эндемии. В.В. Ковальский (90) наряду с областями, вводит зоны и ареолы, отличающиеся характером сочетания химических элементов, реакцией со стороны животных и растительных организмов.

Значительный вклад в изучение биогеохимических провинций внесли и вносят отечественные ученые (148, 66, 166, 169, 14, 60, 90, 94, 76, 77, 78, 141, 121, 170, 174, 2 13, 2 1 0, 37, 104, 209, 189, 55, 162, 163, 164 и др.)

Провинции зоны Южного Урала. Зона представляет сложную геохимическую структуру, связанную с богатыми природными запасами различных химических элементов. Месторождения являются источником образования биогеохимических провинций.

Описаны провинции с недостатком отдельных элементов: кобальта, марганца, меди (33, 44, 107, 226).

Изучены провинции, характеризующиеся одновременно избытком одних и недостатком других макро- и микроэлементов в объектах внешней среды: избытком никеля, недостатком кобальта, меди (218); избытком никеля, магния, фосфора и недостатком марганца и меди (75, 76, 78).

Большую работу по изучению биогеохимических провинций в зоне Южного Урала проводит A.A. Кабыш при участии сотрудни-

ков кафедры внутренних незаразных болезней УГИВМ. Материалы исследований легли в основу разработанных мероприятий по профилактике и ликвидации эндемических болезней сельскохозяйственных животных в хозяйствах зоны Южного Урала. Итоги этой работы обобщены в монографии, многочисленных статьях автора и аналитическом обзоре И.В.Воротницкой и др. (37).

Наряду с провинциями естественного происхождения в последние десятилетия, в результате возросшего загрязнения окружающей среды вследствие производственной деятельности человека, образуются провинции техногенного происхождения (29, 155).

Источники загрязнения биосферы химическими элементами, в частности тяжелыми металлами, самые разнообразные, но главные - предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, автотранспорт (155, 24, 43).

Особенно велико накопление тяжелых металлов в районах, испытывающих непосредственное воздействие промышленных выбросов. Концентрации тяжелых металлов в зоне промышленных выбросов на 1-5 порядков выше, чем в районах, свободных от атмосферных перегрузок (222).

Активное рассеивание тяжелых металлов происходит с выбросами промышленных предприятий, работающих на различных видах твердого топлива, ежегодно в атмосферу поступает более 1 млрд. тонн твердых соединений за счет тепловых электростанций - десятки млн. тонн золы и сернистого ангидрида (155, 24, 45). Крупная тепловая электростанция выбрасывает ежесуточно с дымом и золой более 1 тыс. тонн элементов и соединений высокой токсичности ( 56, 155 и др.). Концентрация токсических элементов в составе золы в десятки, сотни раз больше их естественного содержания в почвах, растительных и животных организмах (204).

Пространственное рассеивание токсических элементов и соединений охватывает зоны на расстоянии 40 км и более от источников выбросов (51), однако зависит это от мощности предприятий, химического состава и физических свойств выбросов, рельефа местности, почвенного покрова, направления господствующих ветров (61).

Источниками загрязнения объектов внешней среды тяжелыми металлами являются выбросы автотранспорта. В почвах и растениях придорожной зоны установлены повышенные концентрации цинка, кадмия, превышающие фоновое соответственно в 4-10 и 2-3 раза (17, 172).

Немаловажный источник загрязнения внешней среды тяжелыми металлами связан с интенсификацией сельскохозяйственного производства. Длительное применение пестицидов приводит к значительному накоплению тяжелых металлов в почве (224).

В состав минеральных удобрений входят некоторые тяжелые металлы: кадмий, свинец, никель, хром, кобальт, ртуть. С фосфорными удобрениями в почву поступает кадмий в больших количествах - 3-4 г/га в год, и его содержание ежегодно возрастает в ней на 0,3 % (156).

Наибольшую опасность для накопления тяжелых металлов в окружающей среде представляют удобрения от отходов (осадок сточных вод, компост из бытового мусора, отходов животноводческих комплексов). Бессистемное использование отходов животноводческих комплексов может привести к накоплению тяжелых металлов в почве и миграции их в системе почва - вода - растения.

Зона Южного Урала является зоной интенсивного промышленного и сельскохозяйственного производства. Многие города, области и регионы Южного Урала являются зоной экологического

бедствия (142, 5, 6, 7, 8).

Исследованиями, проведенными в последнее десятилетие сотрудниками Уральского отделения ВНИИВС, кафедры ветсанэкс-пертизы УГИВМ, обнаружены в высоких концентрациях токсические элементы в зоне выбросов промышленных предприятий, мощных тепловых электростанций. Загрязнение объектов среды прослеживается на значительном расстоянии от тепловых электростанций, где формируются искусственные биогеохимические провинции, эндемические по токсическим элементам (52, 53, 54, 179, 184, 1 19, 219, 18, 162, 23 и др.). Создается реальная угроза здоровью животных, а следовательно и людей, в результате острых и хронических отравлений - специфических эндемических болезней.

Поступление химических элементов в организм не всегда предполагает токсическое действие, т.к. могут быть нарушены количественные соотношения между ними вследствие антагонизма (239, 91).

Возможны антагонистические взаимодействия между химическими элементами непосредственно в организме в результате затруднения всасывания одного при избытке другого (27).

Нередко избыток одних элементов сопровождается недостатком других, что приводит к дисфункции обменных процессов в организме (167).

Пороговая чувствительность установлена для многих микроэлементов, хотя возможны и изменения в зависимости от геохимических и экологических факторов (91).

В Троицком районе Челябинской области расположена биогеохимическая провинция с относительным недостатком в почве, кормах меди, марганца, кобальта и отмечена энзоотическая болезнь (107), связанная с нарушением минерального обмена (178).

Схема реакций организма на содержание химических элементов в системе почва - растения, предложенная В.В. Ковальским (89), основана на их жизненной необходимости, критерием которой являются специфические метаболические функции (236, 257, 265, 254, 249, 235, 198, 169).

Содержание химических элементов в организмах « ... как правило, пропорционально не валовому содержанию элементов в биосфере, а составу среды обитания с поправкой на растворимость соединений, в состав которых входят эти элементы, и количеству ионов, находящихся в этой среде» (32).

Организмы из�