Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.06) на тему:Ветеринарно-экологическая оценка безопасности производства продукции животноводства в условиях комбинированного техногенного загрязнения рационов животных 137Cs, 90Sr, Cd и Pb

На правах рукописи

Захаров Александр Станиславович

ВЕТЕРИНАРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА В УСЛОВИЯХ КОМБИНИРОВАННОГО ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ РАЦИОНОВ ЖИВОТНЫХ

,37Ся, 908г, Сё и РЬ

16.00.06 - Ветеринарная санитария, экология, зоогигиена

и ветеринарно-санитарная экспертиза 03.00.01 - Радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук

О 9 №

МОСКВА 2009

003466502

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» (МГУПБ).

Научный руководитель:

Доктор ветеринарных наук,

профессор, академик РАСХН Уша Б.В.

Официальные оппоненты:

Доктор ветеринарных наук, профессор Смирнова И.Р.

Доктор биологических наук Сыпин В.Д.

Ведущая организация: ФГУ ФЦТРБ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт», г. Казань.

30

Защита состоится «¿7» 2009 г. в и часов на заседании

диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата ветеринарных наук Д 212.149.03 при ГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» по адресу: 109316, Москва, ул. Талалихина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПБ и на вебсайте www.msaab.ru

Автореферат разослан .¿¿¿у?/'И 2009 г.

Серегин И.Г.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема производства экологически безопасной и биологически полноценной продукции животноводства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем является одной из актуальных. Она непосредственно касается качества питания и среды обитания человека, поэтому самым тесным образом связывает проблемы экологии, ветеринарии и здравоохранения.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству продовольственного сырья и пищевых продуктов основную опасность в питании человека представляет содержание в продуктах 137Cs, <J0Sr, Cd и Pb.

Хроническое воздействие различных химических факторов отдельно, а чаще в различных сочетаниях приводит к метаболической переориентации организма, нарушению баланса минеральных элементов и клинически выраженным изменениям обмена веществ. Эти нарушения в существенной степени оказывают воздействие на уровень продуктивности животных, их воспроизводительную способность и биологическую ценность животноводческой продукции (Долгов В.А., 1992; Самохин В.Т., 2000; Шкуратова И.А., 2001; Андрианова Т.Г., 2003; Донник И.М., 2003; Гертман A.M., Папуниди К.Х., 2004).

В основе решения данной проблемы лежит комплексный подход к оценке безопасности производства животноводческой продукции в районах экологической нагрузки и разработка частных технологий, позволяющих значительно снизить степень миграции экотоксикантов в трофической цепи корм - животное - продукция. В связи с этим в системе ветеринарного обеспечения защиты здоровья животных и получения доброкачественной продукции требуется применение комплекса мероприятий, основанных главным образом на использовании различных вещества, обладающих сорбционными свойствами (Бударков В.А. и др., 1996, 2003; Фомичев Ю.П., 2004; Шадрин A.M., 2004).

При этом первое место должно принадлежать комплексному мониторингу, который позволяет контролировать содержание нормируемых экотоксикантов в кормах, и на основании которого должна проводиться оценка безопасности рациона животных по совокупности присутствующих l37Cs и ^Sr или Cd и РЬ с последующим прогнозом получения продукции животноводства, отвечающей санитарным требованиям.

Простое соблюдение соответствия содержания радионуклидов и токсичных элементов (ТЭ) в кормах их допустимым уровням (ДУ) не может в полной степени обеспечить получение экологически безопасной продукции, поэтому наиболее достоверным критерием оценки безвредности кормов является предельно допустимое содержание экотоксикантов в суточном рационе.

Вторым этапом в решении рассматриваемой проблемы в районах экологического неблагополучия является необходимость применения энтеросорбентов (активированные угли, цеолиты, ферроцианиды, хотозан и др.), осуществляющих связывание токсических веществ в желудочно-кишечном тракте путем адсорбции, ионного обмена или комплексообразования.

При использовании того или иного вида энтеросорбента следует иметь в виду, что техногенные ареалы разного химического состава и интенсивности часто пересекаются в пространстве, а в объектах окружающей среды всегда содержится определенное количество ТЭ и радионуклидов естественного происхождения.

На практике часто оказывается, что даже при большой сорбционной емкости, полифункциональные сорбенты малоэффективны в условиях комбинированного загрязнения кормов различными экотоксикантами. Поэтому при выборе сорбента для снижения поступления в организм животных экотоксикантов при комбинированном загрязнении ими кормов требуется проведение широких опытов на лабораторных животных и разработка технологий применения композиционных сорбентов.

Цель и задачи исследований. Дать оценку производства экологически безопасной и биологически полноценной продукции животноводства в условиях комбинированного техногенного загрязнения рационов сельскохозяйственных животных '"Сб, ^Бг, Сё и РЬ.

В задачи исследований входили:

1. Расчет коэффициентов перехода (КП, %) Сё и РЬ из рациона в продукцию животноводства и теоретическое обоснование предела суточного поступления (ПСП) |37Сз, ^г, С<1 и РЬ с рационом крупного рогатого скота (КРС);

2. Проведение оценки степени безопасности рационов КРС и прогнозирование загрязненности продукции животноводства при комбинированном загрязнении кормов 137Сз и ^Бг, Сё и РЬ на основании теоретических расчетов и мониторинговых исследований в Брянской области.

3. Ветеринарно-санитарная экспертиза и оценка некоторых показателей качества и безопасности мяса молодняка КРС, загрязненного137Сз, ^Бг, Сс1 и РЬ.

4. Установление взаимного влияния Сс1, РЬ, ,34Сз и Бг на поступление их в организм белых крыс при хроническом раздельном и сочетанном загрязнении рациона животных экотоксикантами.

5. Оценка эффективности применения энгеросорбекгов (бифежа, цеолитов, ХЖ-90, хитозана и полисорба) в условиях хронического поступления Сс1, РЬ, '"Сб

с рационом в организм белых крыс.

Научная новизна. Впервые проведены расчеты КП С<1 и РЬ из рациона в продукцию животноводства (мышцы, печень, почки, кости) для КРС, свиней и овец, позволившие дать оценку ПСП для получения продукции, отвечающей санитарным нормам. Средняя величина ПСП Сд и РЬ с рационом КРС должна составлять 3,9 и 13,4 мг, для овец - 0, ] 4 и 1,8 мг, Сс1 для свиней - 0,9 мг.

Определены ПСП ,37Сб и "Бг для КРС. Показано, что для получения безопасной продукции животноводства суточное поступление (СП) с рационом |37Сб должно составлять 4000 Бк для коров и мясного скота в возрасте старше года, а поступление ^Бг для всех видов животных не должно превышать 450 Бк. Впервые дан критерий оценки безвредности рациона сельскохозяйственных животных по совокупности содержания в нем '"Се и ^г (В = Во-ш+ В5г.9о 5 2), С6 и РЬ (В = Вса + Врь < 2).

Изучена эффективность сорбентов (бифежа, цеолитов, ХЖ-90, хитозана, полисорба и их композиций) при комбинированном загрязнении рациона белых крыс

|34Сз, '"Се, «Зг, Сс1 и РЬ. При комбинированном загрязнении рациона экотоксикантами с десятикратным превышением нормативных показателей их в кормах, эффективность сорбентов снижается в 2-8 раз и не обеспечивает в большинстве случаев снижение содержания

"'се, ^г, са и РЬ в органах и

тканях животных до ДУ.

Практическая значимость работы. Предложен простой способ оценки безопасности рационов сельскохозяйственных животных по совокупному содержанию |37С5 и ^г или Сс1 и РЬ. Это позволяет в условиях ведения животноводства на загрязненных территориях непосредственно в хозяйствах прогнозировать получение нормативной продукции животноводства и разрабатывать комплекс мероприятий по снижению поступления

экотоксикантов в организм животных путем корректировки рациона или применения сорбентов.

Расчеты по определению ПСП ^Бг, Сс1 и шСз для КРС (разделы 3.1 и 3.2) вошли в методические рекомендации: «Оценка безопасности кормов, загрязненных радионуклидами цезия и стронция и тяжелыми металлами, в зонах экологического риска» (утверждены Отделением ветеринарной медицины РАСХН 09.11.05 г.)

Результаты проведенных теоретических исследований по определению КП Сс1 и РЬ, ПСП "'Се, ^Бг, СсЗ и РЬ, и экспериментальные данные по оценке эффективности сорбентов в условиях комбинированного загрязнения кормов экотоксикантами войдут в последующие рекомендации. Они могут быть представлены в качестве учебного материала по экологии, радиобиологии и токсикологии в ветеринарных учебных заведениях.

Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены на заседании секции «Радиобиология» Отделения ветеринарной медицины РАСХН (2005 г.), на 5 и 6 Международных научных конференциях студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (20062007 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 137 страницах и состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических предложений, списка литературы, включающего 169 источников отечественных и зарубежных авторов, иллюстрирована 44 таблицами.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Расчет КП Сс1 и РЬ для КРС, свиней и овец из рациона в продуцию животноводства.

2. Теоретическое обоснование ПСП |37Сб, ^г, Сё и РЬ с рационом КРС и критерий безопасности рациона по совокупности присутствующих экотоксикантов.

3. Степень безопасности рационов КРС, прогнозирование загрязненности продукции животноводства и оценка некоторых показателей качества и безопасности мяса молодняка КРС, при комбинированном загрязнении кормов '"Сэ и ^Бг, Сё и РЬ на основании теоретических расчетов и мониторинговых исследований в Брянской области.

4. Оценка эффективности применения сорбентов бифежа, цеолитов, полисорба, ХЖ-90, хитозана и их композиций в условиях хронического поступления 134 Сэ,137 Сэ, ^Бт, Сё и РЬ с рационом в организм белых крыс.

Собственные исследования

1. Материалы и методы исследования

1 серия. Для оценки эффективности сорбентов на модельных растворах (№№ 7,9,10, таблица 1) навеску сорбентов заливали 25 мл растворов '"Сб, ^Бг, кадмия нитрата и свинца ацетата в различных комбинациях, встряхивали в течение 1 часа и оставляли на сутки. Растворы фильтровали, осадок промывали 5 мл воды и проводили анализ фильтратов на содержание С(1, РЬ, |37С5, ^Бг.

Таблица 1

Схема проведения опытов

№ растворов Состав элементов в растворе и корме ПСП С<1, РЬ, мг, "Ъ/^Эг.Бк Серия опыта, номера растворов, сорбенты и их суточная доза на животное

1 С<1 0,3 Серии опытов: 1 - модельные растворы - № 7,9, 10; 2 - взаимное влияние экотоксикантов при поступлении в организм крыс без применения сорбентов - № 1-10; 3 - полисорб, цеолит, ХЖ-90 -Х» 1-6, 8; 4 - бифеж, СХ, ХЖ-90+СХ, бифеж+СХ, бифеж+пегасин - № 7,9,10 Сорбенты: бифеж - 30 мг, ХЖ-90 - 30 мг, пегасин - 100 мг, цеолит - 100 мг, СХ -10 мг, полисорб - 20 мг

2 92

3 402

4 са+'34с5 0,3+92

5 са+'^г 0,3 +402

6 ""Сз+'^г 92 +402

7 "'Сз+^г 112+413

8 С(Н'-!4С5+ '"БГ 0,3+92+402

9 са+рь 0,3+3

10 Сй+РЬ+' "СБ+'^БГ 0,3+3+112+413

2 серия. Изучение взаимного влияния экотоксикантов проводили на беспородных белых крысах - самцах живой массой 180-190 г, разделенных на 10 групп по 10 крыс в каждой. Крысы получали в течение 30 суток гранулированный комбикорм с внесением в него 0,5 мл растворов ,34С.ч или '"Се, ^Бг, Сс1 и РЬ (№№ 1-10). Опыты по Сй проводили совместно с Андриановой Е.Е. (2004 г.).

3 и 4 серии. В 3 серии опытов на крысах использовали полисорб, ХЖ-90 (10% ферроцианида калия-железа, 90% бентонитовой глины) и цеолит Уральского месторождения (Челябинская область), при загрязнении кормов Сё, '"Сб и 50 Б г, в 4 серии - бифеж (10% ферроцианида железа, 90% древесины хвойных пород), сукцинат хитозана (СХ), ХЖ-9Р+СХ, бифеж+пегасин (цеолит

Кемеровского месторождения), бифеж+СХ при загрязнении кормов С<1, РЬ, '"Сб и ^Бг. На каждый раствор и сорбент формировали группы животных по 6 крыс в каждой, которые получали в течение 30 суток (3 серия) или 45 суток (4 серия) с кормом сорбенты. Для этого в размолотый предварительно комбикорм для крыс вводили сорбенты, затем формировали гранулы массой 4-5 г и наносили на них 0,5 мл раствора экотоксикантов. Последняя группа (контрольная) получала только различные комбинации элементов без сорбентов. Опыты по РЬ проводили совместно с Лыткиным Д.В. (2006 г.)

Радиометрические и атомно-абсорбционные спектрометрические измерения. Радиометрические измерения тСБ и '"Сб проведены в лаборатории радиобиологии ГНУ ВНИВСГЭ РАСХН с использованием бета-гамма-спектрометрического комплекса «Спектр-1С» (при участии д.б.н., в.н.с. Игнаткина В.И.) путем прямого измерения проб массой до 100 г, м8г - после озоления проб в течение 1 -1,5 часа в тонком слое.

Определение Сс1 и РЬ проводили в МГУТТБ по «Методике выполнения измерений массовой доли Сс1 и РЬ в пищевых продуктах и продовольственном сырье методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии» (МУК 4.1.986-00) с использованием спектрометра «КВАНТ-гЕТА».

Ветеринарно-санитарная экспертиза мяса КРС. Образцы мяса оценивали по следующим показателям: органолептическим (ГОСТ 7269-79), бактериологическим (ГОСТ 21237-75), свежести мяса (ГОСТ 23392-78); содержанию белка (ГОСТ 25011-81), влаги (ГОСТ 9793-74), золы (Журавская Н.К. и др., 1985), величине рН (ГОСТ Р 51478-99); безвредности и биологической ценности согласно «Методическим указаниям по ускоренному определению токсичности продуктов животноводства и кормов» (ДВ МСХ РФ 16.10.2000 г., № 13-7/2156) и «Методическим рекомендациям для использования экспресс-метода биологической оценки продуктов и кормов» (ВАСХНИЛ, 1990 г.), «Правилам ветеринарного осмотра убойных животных и ветеринарно-санитарной экспертизы мяса и мясных продуктов» (1985 г.).

2. Предел суточного поступления 134 Се, ШС«, "вг, С(1 и РЬ

В документе по продуктам питания (СанПиН 2.3.2.1078-01) помимо ДУ оговариваются ПСП с рационом '"Се и ®°8г, и продукт считают безвредным только по совокупности присутствующих в рационе радионуклидов. Эти показатели отсутствуют в нормах содержания в кормах '"Се, ?08г (ВП 13.5.13/06-01, 2000 г.) и Сё, РЬ (МДУ № 123-4/281-В, 1987 г.). Они не

учитывают расчета потоков экотоксикантов, не только относящихся к одному классу токсикантов, поступающих в организм животных, но и не рассматривают в районах экологического неблагополучия их, сложного комплексного воздействия.

137Cs и ^Sr. Для оценки безопасности кормов по ПСП проведены расчеты СП l37Cs и ^Sr, вытекающие из установленных ВП, a Cd и РЬ по МДУ. Было рассмотрено около 150 рационов КРС, используемых в Брянской области РФ, Гомельской области Белоруссии, территории которых загрязнены 137Cs и %Sr, и Республике Татарстан, где доминирующими загрязнителями являются ТЭ.

Расчеты СП радионуклидов с рационом показали, что ВП разрешают поступление в организм КРС 5300 (2800-10300) Бк l37Cs и 4800 (3290-6855) Бк ^Sr. В этих рационах содержание ^Sr по отношению к mCs составляет в среднем 96,1 % (44,1-170,7 %), что делает невозможным выполнение условия безопасности кормов по совокупности присутствующих в рационе mCs и ^Sr.

Второй задачей исследований было теоретическое обоснование ПСП радионуклидов с рационом. Безвредность кормов по ,37Cs оценивалась по переходу его в мышцы, для ^Sr - в кость для взрослых животных со стандартным рационом при откорме или использовании коров на мясо по усредненным значениям КН.

В качестве критерия безопасности рациона, содержащего один вид любого экотоксиканта, использовали математическое выражение, предложенное сотрудниками ВНИИВСГЭ (Игнаткин В.И. и др., 2005), для радионуклидов:

Bi = Ар(СП); / Ар(ПСП); = КН x £ с; x ihj / С x Р x я(ду) <, 1.

Величину ЛДСЩ суточного поступления токсиканта с рационом (Бк, мг) определяли по формуле АР(СЩ = £ С; х п^, где с,-концетрация токсиканта в конкретном компоненте рациона, Бк/кг, мг/кц т; - масса компонента рациона, кг.

Предел суточного поступления АР(ПСП); токсиканта с рационом (Бк, мг в сутки) рассчитывали по формуле: Ар(ПСЩ = С х Р х owy) / КН, где - ДУ содержания токсиканта в пищевом продукте согласно СанПиН, Бк/кг, мг/кг; Р -масса животного, кг; С - отношение массы органа к массе тела (весовые коэффициенты), КН - кратность накопления.

Согласно расчетам при потреблении загрязненного корма для молочного и мясного КРС СП с рационом 137Cs не должно превышать 4000 Бк, a ^Sr — 450 Бк. Мы объединили показатель КН для КРС молочного и мясного направления, так как молочное поголовье скота после окончания сроков его эксплуатации

используется на мясо. Различие величины С (20 %) для КРС молочного и мясного направления позволяет увеличить ПСП ,37С5 для коров до 5000 Бк.

Критерием безопасности рациона по совокупности присутствия в нем радионуклидов служит выражение: В=Во-»7+Взг-9о ^ 2, т.е. содержание 137Св или ®°8г в рационе должно быть меньше или равно ПСП (Во-ш В5г.м ^"1).

Наиболее существенным преимуществом использования величины ПСП является то, «по превышение ДУ загрязненности отдельного компонента рациона не предусматривает обязательного его исключения из рациона, если совокупная активность радионуклидов в рационе не превышает расчетного значения.

Далее была проведена оценка содержания ^Бг и '"Се (Бк на 1 кг рациона) по расчетным ПСП и предполагаемым СП по ВП в тех же рационах для КРС.

При расчетных ПСП средний уровень содержания '"Сб в рационе должен быть 124,1 ±24,3 (84-174) Бк/кг, для ^Бг - 14,3±2,9 (9-20) Бк/кг. В случае же соблюдения норм ВП среднее содержание '"Се было на 27 % больше расчетного - 169,8±74,9 (88-383) Бк/кг. Содержание %8г в кормах допускается выше среднего расчетного в 7 раз до 150±10,6 (137-177) Бк/кг.

Полученные данные хорошо объясняют, почему принятые нормы содержания '"Сб и ^г для основных видов кормов (80-400 Бк/кг и 100-180 Бк/кг) без учета ПСП не обеспечивают получение нормативной продукции животноводства. Поэтому сравнительный прогноз содержание в продуктах животноводства ,37Св и ^Бт по собственным исследованиям и по ВП (табл. 2) показал, что, несмотря на проведенные расчеты, получение нормативной продукции не гарантировано.

Таблица 2

Прогноз содержания в продуктах животноводства

Вид ПСП, Вид продукта и содержание в нем радионуклидов, Бк/кг (л)

изотопа Бк* молоко мышцы кости

1.2800-10300 27-123 53-484 47-295

137Сз 2. 4000 21-83 40-368 36-200

3.4000 69 (40-92) 160 (64-324) 17(9-224)

СаиПиН 100 160 160

1.3290-6855 3,4-33,7 2,9-33,7 1382-2879

"8г 2.450 0,7-7,0 0,6-7,0 189-207

3.450 0,7 (0,6-1,5) 2,0(0,2-5,6) 184(23-339)

СанПиН 25 50 200

* 1 - значение СП с рационом согласно ВП; 2, 3 - по расчетным ПСП при средних значениях КП по РФ и по литературным данным

ПСП ,37Cs и ^Sr позволяют также определить средние ДУ содержания их в отдельных компонентах рациона, что должно учитываться при нормировании токсикантов в зонах со специфическим видовым составом растительных кормов из-за разной способности растений поглощать радионуклиды и ТЭ из почвы, и влияния типа кормления на биологическую доступность их из кормов.

Cd и РЬ. Теоретические выкладки для ПСП 137Cs и ^Sr позволили предложить подход к расчету ПСП Cd и РЬ, обеспечивающего соблюдение ДУ содержания их в животноводческой продукции.

Расчеты по КП Cd и РЬ в мясо, печень и почки (КП=КНх100/РхС) произведены на основании мониторинговых исследований (Захарова Л.Л., 1982; Устенко В.В., 1983 г; Шкуратова И.А., 2001; Ежкова A.M., Ильязов, Ахметзянова Ф.К., 2005 и др.) по типовым и средним по РФ рационам.

Полученные средние величины КП Cd и РЬ в органы и ткани КРС, приведенные в табл. 3, показали, что наибольшее количество и РЬ и Cd поступает в убывающей последовательности: в кости, почки, молоко, печень и мышцы. При этом Cd переходит больше по сравнению со РЬ в молоко на 24 %, мышцы на 25 %, печень на 27 %, а в кости меньше, чем РЬ в 1,6 раза.

Таблица 3

Коэффициенты перехода и ПСП Cd и РЬ для КРС

Вид продукта КП, % ПСП, мг

Cd РЬ Cd РЬ

Молоко 0,82 (0,02-3,74) 0,69 (0,03-2,93) 3,7 (0,8-15,0) 14,4 (3,4-33,3)

Мышцы 0,28 (0,06-1,27) 0,21 (0,02-0,55) 35,7 (7,9-167) 476(181-818)

Печень 0,81 (0,25-2,34) 0,59 (0,13-1,26) 3,7(1,3-12,0) 10,2 (3,1-46,2)

Почки 1,62 (0,27-7,75) 1,56(0,11-5,09) 0,74 (0,15-4,4) 0,8 (0,2-10,9)

Кости 2,06(0,18-5,73) 3,33 (0,20-13,0) 7,3(2,6-83,3) 9,0(2,3-150)

Для оценки ПСП различных видов животных были вычислены КП Cd и РЬ в органы и ткани свиней и овец. У свиней в почках, мышцах, печени и костях Cd накапливается в 2-10 раз, а в мышцах овец - в 17,4 раз больше, чем в тех же органах и тканях КРС. Свинца в печень овец переходит в 5 раз, в почки — в 2 раза и мышцы - в 11 раз больше, чем у КРС.

По нашим данным в 1 кг рациона КРС должно содержаться 0,16 (0,08-0,39) мг/кг Cd и 0,29 (0,06-0,47) мг/кг РЬ. Сравнивая полученные значения с МДУ Cd и РЬ в кормах, необходимо сделать однозначный вывод: МДУ Cd (0,3-0,4 мг/кг) и РЬ (3-5 мг/кг), принятые в настоящее время, превышают то содержание ТЭ в рационе,

которое бы гарантировано производство продукции животноводства, отвечающей санитарным нормам - по Cd в 3-4 раза, по РЬ - в 2-10 раз.

Принимая во внимание сходство токсического действия Cd и РЬ в организме животных, критерием безопасности рациона по совокупности присутствия в нем ТЭ также служит выражение: BCJ + ВРЬ < 2 (BCd -Si» В№ < 1).

3. Радиационный и экологический мониторинг в Брянской области

В решении проблемы производства экологически безопасной продукции в зонах техногенного воздействия на первом месте стоит проведение контроля кормов и животноводческой продукции на содержание Cd, Pb, U7Cs и ^Sr.

Средняя плотность загрязнения 137Cs обследованных районов Брянской области составляла (кБк/м2): Гордеевского - 560, Клинцовского - 360, Красногорского - 530 и Новозыбковского - 700 (Фесенко C.B. и др., 2004 г.).

По данным ФГУ «Ветеринарная радиологическая лаборатория Брянской области» за 2003-2004 годы содержание l37Cs в траве находилось соответственно, в интервале 753-1175, 5129-6598, 225-1248 и 5837-6261 Бк/кг, в молоке до 819 Бк/л, в мясе до 1778 Бк/кг.

В 2005 г. в среднем по области содержание l37Cs в траве, сене, молоке и мясе составляло соответственно (среднее/максимальное, Бк/кг, л): 366/6598; 789/51242; 106/819 и 200/1778. Содержание ^Sr (Лысенко Н.П., Пастернак А.Д. и др., 2005) в сене 2000-2001 гг. составляло 104-187 Бк/кг.

В 2006 г. были отобраны образцы основных видов кормов, органы и ткани молодняка КРС, молока (частный сектор) в хозяйствах 4 районов Брянской области: СПК «Нива», «Надежда» Гордеевского района; СПК «Рассвет», «Победа» Клинцовского района; СПК «Селец», «Родина» Красногорского района; СХПК «Комсомолец», «Красная И путь», ОХ «Волна революции» Новозыбковского района), анализ которых представлен в табл. 4.

Наибольшее загрязнение кормов с превышением ДУ 137Cs было характерно для сена (в 4,3 раза), сенажа (в 17,2 раза), силоса (в 1,5 раза) и травы на выпасе (в 3,1 раза). Загрязненность кормов ^Sr выше ДУ (50 и 150 Бк/кг) обнаружено для травы на выпасе на уровне 64-73 Бк/кг и сенажа -183-322 Бк/кг.

Несмотря на то, что все остальные виды кормов соответствовали ВП, расчетные значения СП 137Cs с рационом молодняка КРС на выпасе составляли 5202860 и 1074-24152 Бк для коров в стойловый период, соответственно для ^Sr- 4021195 и 408-5554 Бк, тогда как расчетные величины составляли 4000 и 450 Бк.

Таблица 4

Содержание шСя и "вг в кормах и продукции животноводства

Наименование образца Содержание радионуклидов, Бк/кг

СБ ШС5

Гордеевский район Новозыбковскнй район

Сено, сенаж, силос 43-1600 28-262 354-1700 84-322

Зерно, зернофураж 14-145 3-27 10-20 8-10

Мышцы 78-102 <5 246 <5

Кости 21-37 360-505 55 601

Молоко 104 6 282 10

Клннцовскнй район Красногорский район

Сено, сенаж, силос 46-76 30-86 17-129 56-183

Зерно, зернофураж 29-96 14-29 8-18 3-10

Мышцы 17 <5 146 <5

Кости 9 156 105 524

Как видно из расчетов (табл. 5), показатель степени безвредности кормов по совокупности присутствующих радионуклидов для рационов молодняка КРС соблюдался только в 3 хозяйствах из девяти: «Рассвет», «Победа» и «Селец», а для коров в стойловый период- в хозяйстве «Победа».

Таблица 5

Оценка безопасности кормов по ПСП (В = Вс5-137+ В8г-9о < 2)

Наименование хозяйства СП, Бк (молодняк КРС) '"Св/^г В СП, Бк (коровы) Н,С8/*& В

СПК «Нива» 2860/779 2,5 11759/996 5,2

СПК «Надежда» 2296/998 2,8 4187/4274 10,5

СПК «Победа» 520/402 1,0 1074/408 1,2

СПК «Родина» 1311/1052 2,7 2427/3108 7,5

СПК «Рассвет» 520/716 1,7 1593 / 846 2,3

СПК «Селец» 529/459 1,2 2585 / 1352 3,7

СХПК «Комсомолец» 2700/1195 3,3 24152/5554 18,4

ПСП 4000/450 2 4000/450 2

Для молодняка КРС превышение показателя степени безвредности составляло 25-65 %, а для коров установленный уровень превышен в 2,6-9,2 раза. Такие количества |37Сз и ^Бг в рационе животных создают угрозу накопления их в животноводческой продукции выше ДУ, что и было выявлено анализом мышц,

костей молодняка КРС и молока коров (табл. 4). Содержание 137Cs в мышцах не превышало ДУ и находилось в интервале 17-146 Бк/кг, кроме СХПК «Комсомолеф), где активность достигала 246 Бк/кг и превышала ДУ в 1,5 раза. Количества ^Sr в костях молодняка КРС во всех хозяйствах, кроме СПК «Победа» (156 Бк/кг), были выше ДУ в 1,5-3,0 раза, достигая 360-601 Бк/кг.

Сравнительная оценка загрязненности продукции, сделанная по фактически найденному СП радионуклидов для молодняка КРС и коров в стойловый период, с фактическим их содержанием показала, что в молоке может содержаться l37Cs 11-242 Бк/л, в мышцах - 43-966 Бк/кг (КП=3,5 %), wSr в костях - 169-502 Бк/кг (КП=47,1 %).

Исследования рационов, мышц, печени и почек молодняка КРС на содержание в них Cd и РЬ показали, что их количества не превышали ДУ и находились в пределах 0,009-0,067 мг/кг, поэтому в ближайшее время ТЭ в этом регионе не будут представлять значительной опасности.

Анализ рационов коров и молодняка КРС в четырех районах, загрязненных ,37Cs и ^Sr, позволил сделать ряд выводов:

- включить ПСП ,37Cs и ^Sr с рационом сельскохозяйственных животных (КРС, свиньи, овцы) в зонах радиоактивного загрязнения в «Ветеринарные правила и нормы ВП 13.5.13/06-01»;

- рекомендовать ПСП l37Cs и ^Sr для коров и мясопродуктивного КРС старше 1 года на уровне, соответственно 4000-5000 и 450 Бк/кг;

- необходимо проведение полного анализа кормов в каждом хозяйстве в стойловый и пастбищный периоды с обязательным определением СП и расчетом критерия безопасности (В = Вс*-ш + BSr-9o < 2) с последующей корректировкой рациона при превышении установленных ПСП;

- для молодняка КРС до одного года при откорме на мясо ввести в ВП ранжирование ПСП радионуклидов по возрасту (3-6-9-12 месяцев);

- принять единые КП ,37Cs из рациона в молоко на уровне 1-1,5 %, мясо -3-3,5%, ^Sr в кости - 42-50% для КРС на территории Брянской области;

- вне зависимости от соответствия кормов ДУ и при непревышении установленных ПСП mCs и ^Sr с рационом рекомендовать постоянное применение сорбентов (бифежа, ХЖ-90, ферроцина, цеолитов);

- разработать и установить в зонах радиоактивного загрязнения четкий порядок использования мяса и молока, не отвечающих нормам безопасности.

Сделанные выводы в полной мере касаются регионов с преимущественным загрязнением ТЭ, при комбинированном загрязнении радионуклидами и ТЭ, и должны быть отражены в МДУ для Cd и РЬ.

4. Ветеринарно-санитарная экспертиза и оценка безопасности мяса, загрязненного радионуклидами и ТЭ

Расчет дозовой нагрузки при внутреннем облучении (ВП 13.73.13/12-00) для коров показал, что поглощенные дозы составили соответственно 0,012-0,016 Гр по 137Cs (содержание в рационе 1 кБк/кг) и 0,051-0,153 мГр по ^Sr за 1 год. В 2005 году в среднем по Брянской области содержание 137Cs в траве достигало 6,6 и сене 51,2 кБк/кг, что составило дозу внутреннего облучения — 0,11-0,82 Гр. Полученные величины с определенной степенью вероятности могут свидетельствовать о том, что при длительном облучении происходит нарушение физиологических функций организма, приводящее к снижению качества получаемой продукции.

Безвредность и относительная биологическая ценность (ОБЦ) мяса КРС, полученного в зонах с разной плотностью радиоактивного загрязнения Брянской области, недостаточно изучена. Количественное определение различных экотоксикантов не может в полной мере решить вопроса о степени опасности измеренных величин и их возможном токсико-биологическом эффекте, так как в условиях комбинированного воздействия загрязнителей, необходимо учитывать, как их суммарное количество, так и взаимное влияние.

Поэтому нами было проведено определение безвредности и ОБЦ мяса молодняка КРС с привлечением в качестве тест-объекта инфузорий Тетрахимена пириформис (при участии д.в.н., профессора Долгова В.А.).

Достоверных отличий, связанных с уровнем содержания ,37Cs в мышцах и изменением его качественных показателей (органолептических, содержания белка, золы и влаги, величины pH, свежести и бактериологических), не было установлено, кроме зависимости между плотностью радиоактивного загрязнения территории и содержанием l37Cs в мясе (табл. 6).

При определении возможной токсичности мяса КРС не выявлено его отрицательного влияния на выживаемость клеток инфузорий Тетрахимена пириформис, на степень их подвижности, характер движений и морфологические показатели, что свидетельствует об отсутствии токсических свойств исследованных образцов.

Таблица 6

Ветеринарно-санитарная экспертиза и оценка некоторых показателей _качества и безопасности мяса молодняка КРС__

Наименование района, хозяйства, '"Се (мышцы)/ 905г (кости), Бк/кг Основные показатели

Белок, % КМАФАнМ, КОЕ/г рн ОБЦ, % к контролю Зола, % Влага, %

СХПК «Комсомолец», Новозыбковский район, 246/601 20,82 2,6x10' 6,07 91,7 1,93 75,78

СПК «Родина», Красногорский район, 146/524 21,61 3,4x103 5,81 93,8 0,99 71,81

СПК «Надежда», Гордеевский район, 91/505 22,47 2,8x103 5,75 93,9 1,29 74,74

СПК «Нива», Гордеевский район, 102/360 20,89 0,8x10" 6,06 95,7 0,84 72,30

СПК «Надежда», Гордеевский район, 78/521 17,83 0,9x10" 6,02 93,5 0,77 79,40

СПК «Победа», Клинцовский район, 17/9 18,53 4,2x103 6,06 96,9 0,79 78,38

Контроль, 10-12/1-3 19,97 1,0x10" 5,68 100,0 1,40 74,50

ОБЦ мяса животных опытных групп также не отличала сь существенно от таковой контрольной группы, так как различия статистически недостоверны, хотя можно отметить некоторую тенденцию к ее снижению на 3,1-8,3 %.

5. Применение сорбентов для снижения поступления 134 Се, 131С5, "вг, Сс1 н РЬ в организм животных

Наиболее эффективным и практически единственным способом, предотвращающим поступление 137Сз, ^Бг, Сё и РЬ из кормов в животноводческую продукцию, является применение энтеросорбентов. Очень небольшая группа сорбентов может быть использована в течение длительного периода в условиях техногенной нагрузки с достаточно высокой степенью эффективности. Поэтому одной из главных задач, поставленных перед нами, стала оценка эффективности энтеросорбентов в защите животных при комбинированном загрязнении рационов '"Сб, ^Бг, Сс1 и РЬ. Было проведено 4 серии опытов - на модельных растворах экотоксикантов и на белых крысах.

1 серия. Установлено снижение эффективности сорбентов и их композиций в 1,3-4,3 раза для '"Се и в 1,2-6,3 раза для м8г на модельных

растворах в присутствии С<1 и РЬ. Средняя эффективность сорбции С<1 составляла 25,4 %, РЬ - 61,2 %, и не зависела от присутствия других элементов и вида сорбента.

2 серия. В связи с различным типом распределения 134,ШС5, ^Бг, Сс1 и РЬ, для оценки взаимного влияния экотоксикантов в организме белых крыс можно привести данные по изменению их содержания в костях. В костях крыс происходит одинаковое увеличение |34Сз на 12,1-15,2 % в присутствии Сс1 и Сё+^Бг. Композиция из четырех элементов и ^Бг влияния не оказывают.

Количество ^Бг в костях понижается на 69,3 % в присутствии Сс1 и на 12,8 % в присутствии Сс1+|34Сз. Состав из четырех элементов увеличивает поступление ^Бг в кости на 8,1-9,7 %. Наличие Сё и РЬ в рационе влияет на накопление '"Бг в костях за счет нарушения ими минерального обмена, вследствие выведения из организма животных Са, Си, Ъл, Ре. Поэтому экологически значимым фактором является не только сбалансированность кормов по микроэлементам, но и соотношение как токсичных, так и физиологически активных элементов.

Снижение содержания в костях С<1 происходит на 50 % в присутствии '^Бг или |34Сз, все другие сочетания в корме элементов увеличивают его накопление от 25 до 75 %. Накопление РЬ повышается на 35,5 % в присутствии всех элементов.

3-4 серии. Для 134Сз и |37Сз наилучшим сорбентом оказался бифеж с эффективностью 92 % вне зависимости от присутствия других элементов (табл. 7). Эффективность ХЖ-90 была в 2 раза ниже (47 %), так как бентонит в составе ХЖ-90 связывает Сс1, ^Бг и РЬ, снижая эффективность препарата в их присутствии. Доказательством этого является одинаковая эффективность (91 %) при применении как одного бифежа, так и композиции бифеж+цеолит.

В отношении 903г эффективность сорбентов оказалась для ХЖ-90, цеолита и полисорба равной 69-75 %, а композиция бифеж+цеолит уменьшала поступление 'ю8г в кости крыс только на 28 %. Бентонит лучше связывает ^Бг, чем цеолиты, при этом Уральский цеолит в 2,5 раза эффективнее, чем Кемеровский пегасин.

Сорбенты ХЖ-90, полисорб и цеолит показали сравнительно одинаковые величины снижения поступления Сс! в организм крыс на уровне 35-48 %, однако композиция бефеж+пегасин была в 2 раза эффективнее и составила 78 %. Для снижения содержания РЬ в организме крыс все исследованные

сорбенты показали эффективность 31-47 % вне зависимости от присутствия других экотоксикантов.

.Таблица 7

Эффективность сорбентов в снижении поступления Сс1, РЬ, 134Сз, ,37Сз

и 8г в организм белых крыс при их совместном присутствии в кормах

Вид сорбента Эффективность сорбентов (%)

"Ьг Сс1 РЬ

ХЖ-90 47 (27-64) 75 (73-77) 43(19-85) -

Полисорб 13 (4-30) 69 (62-80) 35(15-62) -

Бифеж 91 (90-92) 19(12-25) 44 (22-82) 47 (25-61)

Цеолит 16(3-36) 71 (63-80) 48 (30-83) -

СХ 25(11-39)* 14(1-27) 16(7-32) 38(11-63)

ХЖ-90 + СХ 30(30-31) 14(7-21) 32 (12-48) 31 (25-37)

Бифеж + СХ 91(91-92) 18(10-25) 20 (4-42) 33 (11-48)

Бифеж + пегасин 90 (89-90) 28 (27-30) 78 (54-88) 37 (22-53)

* при применении СХ накопление '""Сэ увеличивается.

Применение СХ повышало накопление '"Се на 11-39 % в мышцах крыс. Количество ^Бг уменьшалось на 14 %, но для пары составило 1 %.

Применение бифежа+СХ или ХЖ-90+СХ не приводило к улучшению сорбции П7Сз и 905г, поэтому использование СХ не целесообразно. В отличие от радионуклидов эти композиции сорбентов для Сс1+РЬ показали эффестивность 18,5,0-31,5 %, но в присутствии четырех элементов она снижалась до 7,0-8,0 %.

В условиях десятикратного превышения ДУ токсикантов в кормах, ни один из сорбентов не обеспечил достижения нормативного показателя для мышц по '37Сб (в опыте 400 Бк/кг) и по ад8г для костей (в опыте 3900 Бк/кг). Достичь ДУ С<1 в печени удалось только при использовании композиции бифеж+цеолит. Все сорбенты обеспечивали нормативный уровень содержания РЬ в печени, но в костях наблюдалось его превышение в 1,3-2,2 раза.

Испытания сорбентов при комбинированном загрязнении рациона показали нестабильные результаты в уменьшении поступления Сс1, РЬ, 137Сб и 908г в организм крыс и снижение в 2-8 раз их эффективности в зависимости от состава экотоксикантов в рационе и вида сорбента.

Выводы

1. В результате проведенной работы дана оценка безопасности производства продукции животноводства в условиях комбинированного техногенного загрязнения рационов животных '"Се, ^Бг, СЛ, РЬ, основой которой является критерий безвредности рациона В! = АР(СП)Г /АР(ПСП), й 1, определяемый по соотношению суточного поступления (СП) экотоксиканта к его установленному пределу суточного поступления (ПСП) с рационом.

2. Проведено теоретическое обоснование ПСП С<1, РЬ, шСб и ^Бг с использованием математического выражения: АР(ПСП)| = С х Р х адо), связывающего массу животного - Р, весовой коэффициент - С и ДУ содержания экотоксикантов в продуктах питания - аду). Показано, что для получения безопасной продукции животноводства ПСП '"Се с рационом должен составлять 4000 Бк для коров и мясного скота в возрасте старше года; ^Бг - 450 Бк; С<1 и РЬ соответственно - 3,9 и 13,4 мг в сутки.

3. Впервые по предложенной методике для радионуклидов рассчитаны коэффициенты перехода - КП Сй и РЬ с рационом КРС в отношении их поступления в мышцы (0,82 и 0,69 %), печень (0,81 и 0,59 %), кости (2,06 и 3,33 %), почки (1,62 и 1,56 %), а так же КП С<1 для свиней (1,81-8,26 %) и овец (4,88-12,95 %) и РЬ для овец (2,3-3,5 %). Расчет ПСП Сс1 и РЬ позволил определить средний уровень содержания их в 1 кг рациона КРС (0,16 и 0,29 мг/кг), овец (0,14 и 1,82 мг/кг) и свиней по Сд (0,88 мг/кг), который обеспечивает получение нормативной продукции.

4. Впервые дан критерий оценки безвредности рациона сельскохозяйственных животных по совокупности содержания в нем 137Сб и ^Бг (В = Вс-137 + В5г-90 2 2), Сс1 и РЬ (В = Вс<) + ВР1]< 2). Установлено, что превышение ДУ загрязненности отдельного компонента рациона не предусматривает обязательного его исключения, если совокупная активность радионуклидов или ТЭ не превышает расчетного значения.

5. Мониторингом кормов и продукции животноводства в 4 районах Брянской области установлены уровни СП с рационом ,37С8 (11759-24152 Бк) и ^Бг (846-5554 Бк), превышающие ПСП в 1,2-18,4 раза, а также превышение ДУ '"Сб в молоке коров (104-282 Бк/л), в мясе (246 Бк/кг) и ^г (360-601 Бк/кг) в костях молодняка КРС. Доказана необходимость принятия КП '"Сб из рациона в молоко в интервале 1-1,5 %, мясо - 3-3,5 %, а ^Бг в кости - 42-50 % для КРС.

6. Проведена ветеринарно-санитарная экспертиза, оценка некоторых показателей качества и относительной биологической ценности (ОБЦ) мяса молодняка КРС, загрязненного |37Сз, ^Бт, С4 РЬ на инфузориях Тетрахимена пириформис. Мясо по всем общепринятым показателям соответствовало доброкачественному продукту. Не выявлено его отрицательного влияния на выживаемость клеток инфузорий, морфологические показатели, на степень их подвижности и характер движений, что свидетельствует об отсутствии токсических свойств образцов мяса. ОБЦ мяса животных опытных групп не отличалась от таковой контрольной группы, несмотря на ее снижение на 3,1-8,3 %, так как различия статистически недостоверны.

7. Изучена эффективность сорбентов бифежа, ХЖ-90, полисорба, цеолита, пегасина, сукцината хитозана (СХ) и их композиций (бифеж+СХ, бифеж+пегасин, ХЖ-90+СХ) на модельных растворах и на белых крысах с целью снижения поступления '"се, ^г, са и РЬ при комбинированном загрязнении кормов. Установлено снижение эффективности сорбентов в 1,3-4,3 раза для '"Сб и в 1,2-6,3 раза для ^Бг на модельных растворах в присутствии Сс1 и РЬ и отсутствие данного эффекта в опытах на крысах только по |37Сб. Наличие СсЗ и РЬ снижало накопление ^Бг в костях на 3-26 %. Применение цеолита, ХЖ-90 и бифежа снижало поступление 137Сз в мышцы и эд5г в кости, соответственно в 1,4-12,6 и 1,1-1,4 раза. Применение СХ, как и его композиций с другими сорбентами, не эффективно в отношении радионуклидов.

8. Применение сорбентов ХЖ-90, цеолита и их композиции с СХ, а также полисорба показало сравнительно одинаковое снижение поступления Сс1 в организм крыс на уровне 35-48 %, однако композиция бефеж+пегасин была эффективнее в 2 раза и составила в среднем 78 % (54,2-87,7 %). Для снижения содержания РЬ в организме крыс все исследованные сорбенты и их композиции показали эффективность 31-47 % вне зависимости от присутствия других экотоксикантов.

9. При комбинированном загрязнении кормов с десятикратным превышением ДУ радионуклидов и ТЭ использование только сорбционных технологий с установленной в экспериментальных условиях на крысах максимальной эффективностью по '"Сэ - 92 %, %8г - 80 %, Сс1 - 88 % и РЬ -63 % не может гарантировать получения экологически безопасной продукции животноводства без учета ПСП и критерия оценки безвредности рациона.

Практические предложения

1. Расчеты ПСП для КРС 137Cs, ^Sr и Cd (разделы 3.1 и 3.2) вошли в методические рекомендации «Оценка безопасности кормов, загрязненных радионуклидами цезия и стронция и тяжелыми металлами, в зонах экологического риска» (утверждены Отделением ветеринарной медицины РАСХН 09.11.05 г.).

2. Результаты проведенных теоретических исследований по определению КП Cd и РЬ, ПСП l37Cs, 90Sr, Cd и Pb, экспериментальные данные по оценке эффективности сорбентов в условиях комбинированного загрязнения кормов позволят специалистам в условиях ведения животноводства на загрязненных территориях прогнозировать получение нормативной продукции животноводства и разработать комплекс мероприятий по снижению поступления экотоксикантов в организм животных путем корректировки рациона и применения сорбентов.

Список опубликованных работ

1. Игнаткин В.И. Оценка безопасности кормов, загрязненных радионуклидами цезия и стронция / В.И, Игнаткин, J1J1. Захарова, П.Н. Рубченков, Г.А. Жоров, A.C. Захаров // Научные основы обеспечения защиты животных от экотоксикантов, радионуклидов и возбудителей опасных инфекционных заболеваний: материалы международного симпозиума. - Ч. 1. -Казань, 2005. - С. 326-332.

2. Захарова ЛЛ. Оценка эффективности действия некоторых сорбентов на поступление с кормами экотоксикантов / ЛЛ. Захарова, П.Н. Рубченков, В.И. Игнаткин, Г.А. Жоров, A.C. Захаров // Ветеринарная патология. - 2005. - № 1(12). -С.76-81.

3. Захаров A.C. Эффективность сорбента ХЖ-90 при совместном загрязнении кормов цезием-134, стронцием-90 и кадмием / A.C. Захаров // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы 5 Международной научной конференции студентов и молодых ученых. — М., 2006. - С. 292-294.

4. Захаров A.C. Радиационный мониторинг кормов и продукции животноводства в Брянской области / A.C. Захаров // Живые системы и

биологическая безопасность населения: Материалы 6 Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М., 2007. — С. 296-298.

5. Захаров A.C. Эффективность сорбентов в отношении 137Cs, ^Sr в присутствии Cd и РЬ / A.C. Захаров // Ветеринарная патология. - 2007 г. - № 3 (22). - С. 208-210.

6. Захаров A.C. Оценка безопасности рациона сельскохозяйственных животных, загрязненных кадмием и свинцом / J1.J1. Захарова, A.C. Захаров // Ветеринария и кормление. - 2008. - № 4. - С. 16-17.

Подписано в печать 16.03.09. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ МГУПБ. 109316, Москва, ул. Талалихина, 33. ""

ООО «Полисувенир». 109316, Москва, ул. Талалихина, 33.

Тел. 677-03-78

Актуальность темы. Проблема производства экологически безопасной и биологически полноценной продукции животноводства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем является одной из актуальных. Она непосредственно касается качества питания и среды обитания человека, поэтому самым тесным образом связывает проблемы экологии, ветеринарии и здравоохранения.

Острота данной проблемы и необходимость ее решения диктуются нарастающим загрязнением биосферы экотоксикантами промышленного производства. В настоящее время около 60% населения России проживает на экологически неблагополучных территориях, а около 15% - в зонах экологического кризиса (79).

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству продовольственного сырья и пищевых продуктов основную опасность в питании человека представляет содержание в продуктах радионуклидов 137Cs, 90Sr и токсичных элементов (ТЭ) - Cd, Pb.

Хроническое воздействие различных химических факторов отдельно, а чаще в различных сочетаниях, приводит к метаболической переориентации организма, нарушению баланса минеральных элементов и клинически выраженным изменениям обмена веществ, вызывает явление псевдоадаптации, при которой временно компенсируются скрытые патологические процессы. Эти нарушения в существенной степени оказывают воздействие на уровень продуктивности животных, их воспроизводительную способность и биологическую ценность животноводческой продукции (27, 79, 91, 96-100, 109, 113, 116, 133).

В основе решения данной проблемы лежит комплексный подход к оценке безопасности производства животноводческой продукции в районах экологической нагрузки и разработка частных технологий, позволяющих значительно снизить степень миграции экотоксикантов в трофической цепи корм - животное - продукция. В связи с этим в системе ветеринарного обеспечения защиты здоровья животных и получения доброкачественной продукции требуется применение комплекса лечебно-профилактических мероприятий, основанных главным образом на использовании различных веществ, обладающих сорбционными свойствами.

При этом первое место должно принадлежать комплексному мониторингу, который позволяет контролировать содержание нормируемых экотоксикантов в кормах, и на основании которого должна проводиться оценка безопасности рациона животных по совокупности присутствующих радионуклидов 137Cs и 90Sr или Cd и РЬ с последующим прогнозом получения продукции животноводства, отвечающей санитарным требованиям. Простое соблюдение соответствия содержания радионуклидов и ТЭ в кормах их нормативам не может в полной степени обеспечить получение экологически безопасной продукции, поэтому наиболее достоверным критерием оценки безвредности кормов является предельно допустимое содержание экотоксикантов в суточном рационе.

Вторым этапом в решении рассматриваемой проблемы в районах экологического неблагополучия является необходимость применения энтеросорбентов, осуществляющих связывание токсических веществ в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) путем адсорбции, ионного обмена или комплексообразования. К таким препаратам относятся активированные угли, цеолиты, ферроцианиды, кремний-органические соединения, хитин и хитозан. Они могут быть селективными, направленными на снижение влияния только одного экотоксиканта, или полифункциональными.

При использовании того или иного вида энтеросорбента следует иметь в виду, что техногенные ареалы разного химического состава и интенсивности часто пересекаются в пространстве, а в объектах окружающей среды всегда содержится определенное количество ТЭ и радионуклидов естественного происхождения.

На практике часто оказывается, что даже при большой сорбционной емкости, полифункциональные сорбенты малоэффективны в условиях комбинированного загрязнения кормов различными экотоксикантами.

Поэтому при выборе сорбента для снижения поступления в организм животных экотоксикантов при комбинированном загрязнении ими кормов требуется проведение широких опытов на лабораторных животных и разработка технологий применения композиционных сорбентов.

Цель и задачи исследований. Дать оценку производства экологически безопасной и биологически полноценной продукции животноводства в условиях комбинированного техногенного загрязнения рационов сельскохозяйственных животных 137Cs, 90Sr, Cd и Pb.

В задачи исследований входило:

1. Расчет коэффициентов перехода (КП, %) Cd и РЬ из рациона в продукцию животноводства и теоретическое обоснование предела суточного поступления (ПСП) 137Cs, 90Sr, Cd и Pb с рационом крупного рогатого скота (КРС).

2. Проведение оценки степени безопасности рационов КРС и прогнозирование загрязненности продукции животноводства при комбинированном загрязнении кормов 137Cs и 90Sr, Cd и Pb на основании теоретических расчетов и мониторинговых исследований в Брянской области.

3. Ветеринарно-санитарная экспертиза и оценка некоторых показателей

1 "XI QA качества и безопасности мяса молодняка КРС, загрязненного Cs, Sr, Cd иРЬ.

4. Установление взаимного влияния 137Cs, 90Sr, Cd и Pb на поступление их в организм белых крыс при хроническом раздельном и сочетанном загрязнении рациона животных экотоксикантами.

5. Оценка эффективности применения энтеросорбентов (бифежа, цеолитов, ХЖ-90, хитозана и полисорба) в условиях хронического поступления 137Cs, 90Sr, Cd и Pb с рационом в организм белых крыс.

Научная новизна. Впервые проведены расчеты КП Cd и РЬ из рациона в продукцию животноводства (мышцы, печень, почки, кость) для КРС, свиней и овец, позволившие дать оценку ПСП, для получения продукции, отвечающей санитарным нормам. Средняя величина ПСП Cd и РЬ с рационом КРС должна составлять 3,9 и 13,4 мг, для овец - 0,14 и 1,8 мг, Cd для свиней - 0,8 мг.

Определены пределы суточного поступления 137Cs и 90Sr для КРС. Показано, что для получения безопасной продукции животноводства

117 суточное поступление (СП) с рационом Cs должно составлять 4000 Бк для

90л коров и мясного скота в возрасте старше года, а поступление Sr для всех видов животных не должно превышать 450 Бк.

Впервые дан критерий оценки безвредности рациона

1 "Я 7 сельскохозяйственных животных по совокупности содержания в нем Cs и 90Sr (В = Bcs-137+ BSr9o < 2), Cd и Pb (В = BCd + BPb < 2).

Изучена эффективность сорбентов (бифежа, цеолитов, ХЖ-90, хитозана, полисорба и их композиций) при комбинированном загрязнении рациона белых крыс 134Cs, 137Cs, 90Sr, Cd и Pb. Установлено, что при комбинированном загрязнении рациона экотоксикантами с десятикратным превышением нормативных показателей их в кормах, эффективность сорбентов снижается в 2-8 раз и не обеспечивает в большинстве случаев снижение содержания 137Cs, 90Sr, Cd и Pb в органах и тканях животных до допустимых уровней (ДУ).

Практическая значимость работы. Предложен простой способ оценки безопасности рационов сельскохозяйственных животных по совокупному содержанию 137Cs и 90Sr или Cd и Pb. Это позволяет в условиях ведения животноводства на загрязненных территориях непосредственно в хозяйствах прогнозировать получение нормативной продукции животноводства и разрабатывать комплекс мероприятий по снижению поступления экотоксикантов в организм животных путем корректировки рациона или применения сорбентов.

Расчеты по определению ПСП для КРС 137Cs, 90Sr и Cd (разделы 3.1 и 3.2) вошли в методические рекомендации: «Оценка безопасности кормов, загрязненных радионуклидами цезия и стронция и тяжелыми металлами, в зонах экологического риска» (утверждены Отделением ветеринарной медицины РАСХН, 9.11.05 г.)

Результаты проведенных теоретических исследований по

1 пп пл определению КП Cd и Pb, ПСП Cs, Sr, Cd и Pb, и экспериментальные данные по оценки эффективности сорбентов в условиях комбинированного загрязнения кормов экотоксикантами войдут в последующие рекомендации. Они могут быть представлены в качестве учебного материала по экологии, радиобиологии и токсикологии в ветеринарных учебных заведениях.

Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены на заседании секции «Радиобиология» Отделения ветеринарной медицины РАСХН (2005 г.), на 5 и 6 Международных научных конференциях студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (2006-2007 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 134 страницах и состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов, практических предложений, списка литературы, включающего 169 источников отечественных и зарубежных авторов, иллюстрирована 44 таблицами.

Выводы

1. В результате проведенной работы дана ветеринарно-экологическая оценка безопасности производства продукции животноводства в условиях комбинированного техногенного загрязнения рационов животных Cs, 90Sr, Cd, Pb, основой которой является критерий безвредности рациона Bs = Ap(Cn)i /АР(ПСЩ < 1, определяемый по соотношению суточного поступления (СП) экотоксиканта к его установленному пределу суточного поступления (ПСП) с рационом.

2. Проведено теоретическое обоснование ПСП Cd, Pb, 137Cs и 90Sr с использованием математического выражения: АР(ПСЩ = СхРха(ду), связывающего массу животного - Р, весовой коэффициент - С и ДУ содержания экотоксикантов в продуктах питания - а(ду). Показано, что для

1 37 получения безопасной продукции животноводства ПСП Cs с рационом должен составлять 4000 Бк для коров и мясного скота в возрасте старше года; 90Sr - 450 Бк; Cd и РЬ, соответственно 3,9 и 13,4 мг в сутки.

3. Впервые по предложенной методике для радионуклидов рассчитаны коэффициенты перехода - КП Cd и РЬ с рационом КРС в отношении их поступления в мышцы (0,82 и 0,69%), печень (0,81 и 0,59%), кости (2,06 и 3,33%), почки (1,62 и 1,56%), а так же КП Cd для свиней (1,81-8,26%) и овец (4,88-12,95%) и РЬ для овец (2,3-3,5%). Расчет ПСП Cd и РЬ позволил определить средний уровень содержания их в 1 кг рациона КРС (0,16 и 0,29 мг/кг), овец (0,14 и 1,82 мг/кг) и свиней по Cd (0,88 мг/кг), который обеспечивает получение нормативной продукции.

4. Впервые дан критерий оценки безвредности рациона

137 сельскохозяйственных животных по совокупности содержания в нем Cs и 90Sr (В = BCs -137 + Bsr-90 ^ 2), Cd и РЬ (В — Bed + Врь ^ 2). Установлено, что превышение ДУ загрязненности отдельного компонента рациона не предусматривает обязательного его исключения, если совокупная активность радионуклидов или ТЭ не превышает расчетного значения.

5. Мониторингом кормов и продукции животноводства в четырех районах Брянской области установлены уровни СП с рационом 137Cs (11759-24152 Бк) и 90Sr (846-5554 Бк), превышающие ПСП в 1,2-18,4 раза, а

1 3*7 так же превышение ДУ Cs в молоке коров (104-282 Бк/л), в мясе (246 Бк/кг) и 90Sr (360-601 Бк/кг) в костях молодняка КРС. Доказана 1 37 необходимость принятия КП Cs из рациона в молоко в интервале 1-1,5 %, мясо - 3-3,5%, a 90Sr в кости - 42-50% для КРС.

6. Проведена ветеринарно-санитарная экспертиза, оценка некоторых показателей качества и относительной биологической ценности (ОБЩ мяса молодняка КРС, загрязненного 137Cs, 90Sr, Cd, Pb на инфузориях Тетрахимена пириформис. Мясо по всем общепринятым показателям соответствовало доброкачественному продукту. Не выявлено его отрицательного влияния на выживаемость клеток инфузорий, морфологические показатели, на степень их подвижности и характер движений, что свидетельствует об отсутствии токсических свойств образцов мяса. ОБЦ мяса животных опытных групп не отличалась от таковой контрольной группы, несмотря на ее снижению на 3,18,3%, так как различия статистически недостоверны.

7. Изучена эффективность сорбентов бифежа, ХЖ-90, полисорба, цеолита, пегасина, сукцината хитозана (СХ) и их композиций (бифеж+СХ, бифеж+пегасин, ХЖ-90+СХ) на модельных растворах и на белых крысах с

14*7 QH целью снижения поступления Cs, ™Sr, Cd и Pb при комбинированном загрязнении кормов. Установлено снижение эффективности сорбентов в

1,3-4,3 раза для 137Cs и в 1,2-6,3 раза для 90Sr на модельных растворах в присутствии Cd и Pb, и отсутствие данного эффекта в опытах на крысах только по 137Cs. Наличие Cd и Pb снижало накопление 90Sr в костях на 31 4*7

26%. Применение цеолита, ХЖ-90 и бифежа снижала поступление Cs в мышцы и 90Sr в кости, соответственно в 1,4-12,6 и 1,1-1,4 раза. Применение СХ, как и его композиций с другими сорбентами, не эффективно в отношении радионуклидов.

8. Применение сорбентов ХЖ-90, цеолит и их композиции с СХ, а так же полисорба показало сравнительно одинаковое снижение поступления Cd в организм крыс на уровне 35-48%, однако композиция бефеж+пегасин была эффективней в 2 раза и составила в среднем 78% (54,2-87,7%). Для снижения содержания Pb в организме крыс все исследованные сорбенты и их композиции показали эффективность 31-47% вне зависимости от присутствия других экотоксикантов.

9. При комбинированном загрязнении кормов с десятикратным превышением ДУ радионуклидов и ТЭ, использование только сорбционных технологий с установленной в экспериментальных условиях на крысах максимальной эффективностью по 137Cs - 92%, 90Sr - 80%, Cd - 88% и Pb -63% не может гарантировать получения экологически безопасной продукции животноводства без учета ПСП и критерия оценки безвредности рациона.

Практические предложения

1. Расчеты ПСП для КРС 137Cs, 90Sr и Cd (разделы 3.1 и 3.2) вошли в методические рекомендации «Оценка безопасности кормов, загрязненных радионуклидами цезия и стронция и тяжелыми металлами, в зонах экологического риска», (утверждены Отделением ветеринарной медицины РАСХН 09.11.05 г.).

2. Результаты проведенных теоретических исследований по определению КП Cd и РЬ, ПСП 137Cs, 90Sr, Cd и Pb, экспериментальные данные по оценки эффективности сорбентов в условиях комбинированного загрязнения кормов позволят специалистам в условиях ведения животноводства на загрязненных территориях прогнозировать получение нормативной продукции животноводства, и разработать комплекс мероприятий по снижению поступления экотоксикантов в организм животных путем корректировки рациона и применения сорбентов.