CC BY
6Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2005, т. XL IX, Же 3
УДК 636.085.1 : 549.25/.29
Избыток металлов в кормах — причина экологической опасности для сельскохозяйственных животных и продукции животноводства
Н. Н. Исамов
НИЗАМЕТДИН НИЗАМЕТДИНОВИЧ ИСАМОВ — доктор ветеринарных наук, профессор, ведущий научный сотрудник ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Российской академии сельскохозяйственных наук (ВНИИСХРАЭ'). Область научных интересов: радиобиология и радиоэкология в животноводстве, минеральный обмен сельскохозяйственных животных.
249032 г. Обнинск Калужской обл., ГНУ ВНИИСХРАЭ, тел. (08439)6-48-02, 546-09-23, факс (08439)6-80-66, E-mail [email protected]
Проблема производства продукции животноводства, отвечающей ветеринарно-санитарным и санитарно-гигиеническим требованиям, тесно связана с потенциальной возможностью загрязнения компонентов рациона сельскохозяйственных животных самыми различными химическими веществами. Это и пестициды для обработки растений, и тяжелые металлы техногенного происхождения (промышленные предприятия, автотранспорт) и избыточное внесение минеральных удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Поступление потенциальных токсикантов может происходить в любые компоненты рациона животных: концентрированные корма (зерновые), солому, корнеплоды, силос и другие корма, как в процессе выращивания растений (нитраты, нитриты), так и в результате накапливания на растениях за счет вторичных аэральных выпадений в виде пылевых почвенных частиц [1, 2]. При пастбищном содержании они могут поступать в организм животных с дерниной или при пастьбе по стерне вместе с почвенными частицами. Для ветеринарной медицины избыточное поступление металлов в организм животных определяет два типа последствий.
1. Нарушение физиологических функций отдельных органов или систем организма, которое в конечном итоге может закончиться гибелью животного.
2. Производство продукции, с содержанием метал-
[]
Токсикологические эффекты
Хозяйства страны ежегодно теряют от заболеваний
с химической этиологией около 250 тыс. животных []
металлами в ветеринарной медицине считаются ртуть и кадмий. Несколько меньшее ветеринарно-санитар-
ное значение имеет свинец и другие химические эле-[]
ди, железа и другими токсичными веществами вызываются случайным попаданием их в корма в значительном количестве. Из-за небрежного халатного отношения частой причиной таких интоксикаций является возможность доступа животных к ядохимикатам, используемым для борьбы с сорняками, грызунами и вредными насекомыми. Избыток кадмия, хрома, никеля, свинца, меди, железа в кормах приводит к нарушению ферментных систем, обеспечивающих физиологические функции в организме сельскохозяйственных животных. Токсические дозы никеля способ-
ствуют развитию слепоты, отравление свинцом вызывает кахексию, мышьяком — билирубинемию, солями
[]
ния, обработанные медным или железным купоросом, при поедании их животными вызывают диарею и обильное слюнотечение. Такие симптомы сопровождают отравления и многими другими ядохимикатами []
Хронические отравления выявляют по состоянию здоровья животных, качеству продукции и содержанию тяжелых металлов в кормах и биосубстратах. Однако оценки токсичности не всегда однозначны для конкретного химического элемента. Так содержание
свинца в крови здорового крупного рогатого скота
[]
низм у овец наблюдается при 0,27—0,50 мг/л. Эти различия в токсичности, с одной стороны, связаны с видовой чувствительностью сельскохозяйственных животных. С другой — с наличием в рационе крупного рогатого скота химических элементов (магний, сера), снижающих негативное действие свинца в результате образования в желудочно-кишечном тракте трудно растворимых соединений.
Анализ многолетних наблюдений и исследований,
изложенных в экспериментальных и обзорных работах []
вышение в кормах максимально допустимых уровней (МДУ), даже для биогенных химических элементов, истощает адаптационные возможности организма и приводит к развитию острых патологических эффектов. Для хронического отравления достаточно превышение МДУ в 15—20 раз. В то же время большинство химических элементов, в том числе относящихся и к тяжелым металлам, при оптимальных концентрациях играет значительную роль в поддержании гомеостаза, обеспечивая тем самым отправления физиологических функций, регулирующих нормальную жизнедеятельность и производство продукции сельскохозяйственными животными.
Внешние воздействия на организм сельскохозяйственных животных многофакторны. Поэтому на значительно загрязненных радионуклидами территориях (не ниже 3,7 МБк/м2, т.е. 100 Ки/км2) и дозах облучения, превышающих 0,5 Гр, необходимо учитывать, что комбинированное длительное воздействие радиационных и токсических факторов может приводить к аддитивным и синергическим эффектам, действуя не толь-[]
Н. Н. Исамов
вотных, в результате понижения естественной резистентности, такие ситуации могут способствовать про-грессированию различных заболеваний: лейкемий и лейкозов [17], гепатитов; нарушению репродуктивной функции, снижению продуктивности сельскохозяйственных животных и качества продукции. При этом первичные патологические реакции вначале проявляются, главным образом, на молекулярно-клеточном уровне и только со временем формируются в симптоматические. Более низкие дозы токсических факторов, выявляемые на молекулярно-клеточном уровне (количественные изменения: хромосомных аберраций, ме-таллотионеинов, деструкции ДНК) характеризуют адаптационно-компенсаторные реакции живого организма и не отражаются на здоровье животного.
Экологическая опасность
Более значимым для населения, независимо от места его проживания в городе или в деревне, является второе направление, связанное с избыточным поступлением металлов в такие продукты питания, контролируемые ветеринарной службой, как молоко, мясо и мед. Первостепенное значение при этом имеют условия содержания и кормления животных, так как от них зависит качество производимой животными продукции.
При несоблюдении ветеринарно-санитарных правил потенциальными источниками загрязнения продуктов питания могут быть металлургические и другие промышленные предприятия, значимые выбросы от которых обнаруживаются на луго-пастбищных угодьях в ос-
[]
шоссейных дорог превышение концентрации свинца в растениях над фоном можно обнаружить на расстоянии до 1,5 км. Существенную роль в предотвращении загрязнения кормовых угодий могут сыграть лесозащитные полосы, ограничивающие распространение самых высоких (токсических) концентраций свинца на расстояние []
выборочной системы выпаса животных и дифференцированной заготовки кормов позволит получать экологически безопасное молоко и мясо.
В пчеловодстве техногенное загрязнение сельскохозяйственных угодий отражается на качестве меда. На пасеках Ростовской области выявлено повышенное содержание в меде свинца, кадмия, меди и цинка. В
частности, количество свинца в меде составило 18 ±
[]
что превышало предельно допустимую концентрацию до 19 раз.
Существенное загрязнение кормовых угодий, а следовательно, и поступление в организм животных тяжелых металлов с кормами, загрязненными почвенными частицами, происходит в результате применения минеральных удобрений, особенно фосфатных, и мелиорантов. В 1 кг сухой массы фосфатных удобрений обнаружено от 170 до 300 мг Cd, Pb, Сг и Cu, а в извести содержание свинца может доходить до []
поступая по трофической цепочке почва—растения-животные—молоко, определяют качество и полноцен-
ность продуктов питания по микро- и макроэлемент-ному составу. Содержание микроэлементов в молоке тесно связано с их концентрацией в крови. На примере отдельных сведений видно, что они зачастую неоднозначны. Так нормальное содержание меди в крови по одним данным 0,8—1,2 мг/л [10], по другим —
1,9—2,0 мг/л [22]; цинка в молоке 3,65—4,25 мг/кг [23] []
микроэлементов вполне возможны по целому ряду причин. Это и влияние биогеохимических провинций на обширных просторах страны, и конкурентное влияние одних металлов на другие, и ингибирующие свойства в процессе минерального обмена. Взаимное влияние микроэлементов проявляется на уровне регуляции и конкуренции при всасывании в желудочно-кишечном тракте, на основе сходных физиологических и химических свойств, а также может провоцироваться рядом других факторов. Так при приготовлении кормов и добавок могут образовываться трудно
растворимые металлофосфатные соединения с желе-[]
корме приводит к значительному снижению растворимости солей магния и кальция в желудочно-
[]
При избытке кадмия и ртути наблюдается дефицит меди и т. п. Эти особенности минерального обмена веществ учитываются в ветеринарной практике. Так, для предотвращения родильного пареза в период, предшествующий отелу, отношение Са:Р в рационе крупного рогатого скота рекомендуется повышать с 1,5:1 до 2:1, а в том случае, если животное все-таки заболело, вводить внутривенно хлористый кальций.
Исследования 1998—1999 гг. содержания тяжелых металлов в молоке Брянской и Липецкой областей показали, что в пригородной зоне г. Новозыбкова (Брянская обл.) содержание тяжелых металлов в молоке превышало санитарно-гигиенические нормативы:
по никелю в 2,0; по свинцу в 1,9 раза и значительно []
металлургического комбината (Липецкая обл.) эти показатели соответственно составляли 1,7 и 1,3 раза, а по хрому были значительно выше, чем около
г. Новозыбкова. Высоким было превышение нормати-
[]
аналогичные результаты, с уточнением данных для Новолипецкого комбината по концентрации хрома.
Позднее (2003 г.) в хозяйствах Новозыбковского []
держания тяжелых металлов в молоке и крови дойных коров и сопоставлены их результаты. Указанные хозяйства расположены на расстоянии 8—22 км от г. Новозыбкова. Наряду с токсикантами определялась концентрация биогенных химических элементов (см. таблицу), потребность в которых зависит от полноценности кормов и варьирует в широких пределах. По результатам проведенных в хозяйствах исследований установлено некоторое увеличение содержания свинца, иногда меди. Концентрация этих элементов в обоих биосубстратах не превышала 10% от верхних границ предельно допустимого содержания. Соотношение концентраций свинца и меди в молоке и крови приближалось к 1. Для цинка и кобальта оно было в несколько раз выше.
Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2005, т. XL IX, М 3
Таблица
Содержание тяжелых металлов в молоке и крови коров
Хозяйство
РЬ, мг/л Си, мг/л Zn, мг/л
Fe, мг/л Cd, мкг/л Ni, мкг/л Со, мкг/л
«Комсомолец» молоко кровь «Ре шител ьны й » молоко кровь «Волна Революции» молоко кровь
0,011 ± 0,002 0,94 ± 0,09 3,69 ± 0,26 0,72 ± 0,08
0,012 ± 0,003 0,81 ±0,12 2,41 ± 0,42 328,3 ±31,1
0,010 ± 0,001 0,92 ± 0,09 4,27 ± 0,33 0,65 ± 0,07
0,013 ± 0,003 0,99 ± 0,16 2,55 ± 0,23 240,2 ± 27,6
0,012 ± 0,001 1,06 ±0,11 4,00 ± 0,22 0,47 ± 0,08
0,008 ± 0,002 1,00 ± 0,12 2,24 ± 0,14 241,9 ±10,1
±±± ±±± ±±± ±±± ±±± ±±±
Резюмируя результаты исследований, проведенных в различных регионах страны, можно полагать, что на загрязненных радионуклидами территориях тяжелые металлы, как техногенный фактор, в ближайшее время не будут представлять значимой опасности для здоровья сельскохозяйственных животных и для получения экологически безопасной продукции животноводства. Не следует ожидать и комбинированного эффекта от двух рассмотренных техногенных факторов. Загрязнение металлами может представлять локальную экологическую опасность для цепочки корм—продукты животноводства только вблизи крупных промышленных предприятий и при других, рассмотренных выше ситуациях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юдинцева Е.В., Иванов Ю.А., Жигарева Т.Н. и др. В сб.:
Влияние интенсивной химизации сельского хозяйства на накопление естественных радиоактивных нуклидов в почве и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1986, с. 25-32.
2. Ищенко Г.С., Шевченко B.C., Дергунов И.Д. и др. Агрохимия, 1987, № 8, с. 81-84.
3. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов: 2.3.2. Продовольственное сырье и пищевые продукты. СанПиН 2.3.2. 1078-01 М: Минздрав России. 2002.
4. Филиппов В.В. Вестн. РАСХН, 1993, № 1, с. 52-54.
5. Смирнов A.M., Таланов Г.А., Кононенко Т.П. Ветеринария, 1999, № 1, с. 3-6.
6. Иванов А.Т., Петрова B.C., Кенигсберг Я.Э. Ветеринарная токсикология. Минск, 1988, 184 с.
7. Уразаев H.A., Никитин В.Я., Кабыш A.A. и др. Эндемические болезни сельскохозяйственных животных. М.: Агро-промиздат, 1990, 271 с.
8. Димитров С., Джуров А., Антонов С. Диагностика отравлений животных. М.: Агропромиздат, 1986, 283 с.
9. Радкевич П.Е. Ветеринарная токсикология. М.: Колос, 1972, 231 с.
10.Хмельницкий Г.А., Локтионов В.Н., Полоз Д.Д. Ветеринарная токсикология. М.: Агропромиздат, 1987, 319 с.
11. Ветеринарная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1975, т. 5, 544 с.
12. Георгиевский В.И., Анненков Б.Н., Самохин В. Т. Минеральное питание животных. М.: Колос, 1979, 471 с.
13. Юдинцева Е.В., Калашникова З.В., Филипас A.C. Сельскохозяйственная биология. Сер. биол. раст., 1990, № 3, с. 93— 97.
14. Нестеров Е.Б., Дикарев В. Г., Дикарева Н.С. и др. Третий съезд по радиационным исследованиям. Пущино, 1997, т. 2, с. 114-115.
15. Осипов А.Н., Григорьев М.В., Сыпин H.A. и др. Радиационная биология. Радиоэкология, 2000, т. 40, № 4, с. 373—377.
16. Данилин И.А., Сынзыныс Б.И., Козьмин Г.В. и др. Сочетан-ное действие факторов радиационной и нерадиационной природы на растительные и животные организмы. Тр. Института биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар, 2000, с. 54-61.
17. Аклеев A.B., Крестинина Л.Ю., Престон Д.Л. В сб.: Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения. Мат. II Межд. научно-практ. конф., Северск— Томск, 2003, с. 14-16.
18. Черных H.A., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсалт, 2002, 200 с.
19. Тюленева О.Н. В сб.: Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Мат. Межд. научно-практ. конф. Воронеж, 2004, с. 173—175.
20. Богданова И.Б. В сб.: Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Мат. Межд. научно-практ. конф. Воронеж, 2004, с. 79—84.
21. Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Изд. Высшая школа, 2002, 334 с.
22. Гартман A.M. Ветеринария, 2002, № 11, с. 33—35.
23. Ибатуллин И.И., Антрапцева Н.М., Пономарева И.Г., Та-бия Г.Ф. В сб.: Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Мат. Межд. научно-практ. конф. Воронеж, 2004, с. 223-228.
24. Ларионов Г.А. Ветеринария, 2003, № 5, с. 47—49.
25. Алиев A.A. Обмен веществ у жвачных животных. М.: НИЦ «Инженер», 1997, 419 с.
26. Кальницкий Б.Д. Итоги науки и техники. Сер. Животноводство и ветеринария, 1978, № 11, с. 79—155.
27. Васильев A.B., Кудрявцев В.Н., Морозов И.А. и др. Аграрная наука, 1998, № 7, с. 19-21.
28. Кудрявцев В.Н., Васильев A.B., Морозов И.А. и др. Докл. РАСХН, 1999, № 2, с. 37-39.
29. Исамов H.H., Анисимов B.C., Грудина Н.В., Ткачук Е.Х. Вест. РАСХН, 2003, № 1, с. 20-21.
