CC BY
58
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^0Ha№H0ro ymBepcurery BeTepHHapHOi MegnuUHH Ta 6i0TexH0H0riH iMeHi C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj
doi: 10.15421/nvlvet7120
ISSN 2413-5550 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 6363:637:636.087.6
Вмкт важких металiв у кормах, opram3Mi тварин та продукцп тваринництва в агроеколопчних умовах Закарпаття
Р.Г. Сачко, Я.В. Лесик, 1.В. Лучка, 1.В. Невоструева [email protected]
1нститут бюлогп тварин НААН, вул. В. Стуса, 38, м. Льв1в, 79034, Украша
Вивчали вмкт Кадмiю, Свинцю, Стронщю та Шкелю у бiологiчнiй системi: довкмля - корми - тварина -тваринницька продукщя в агроекологiчних умовах Закарпаття. Вiдзначено, що вмкт Кадмiю та Стронщю у зразках Грунту, вiдiбраних з господарських угiдь ПСП «Ласточка», Ужгородського району, ЗакарпатськоI областi не перевищу-вав гранично допустимих концентрацт, тодi як рiвень Свинцю i Нжелю був вищим. Вмiст до^джуваних елементiв у водi, якою напували корiв господарства, становив вiд 0,02 мг/л до 1,02 мг/л i не перевищував гранично допустимих концентрацт, що вiдповiдаe чинним ветеринарно-сантарним вимогам. З лтературних джерел вiдомо про залежнкть мiж рiвнем важких металiв у Грунтi та накопиченням !х в сыьськогосподарських культурах. Одержат результати до^джен-ня вмiсту важких металiв у кормах (сто, солома пшенична, комбжорм), заготовлених у господарствi, не перевищували гранично допустимих концентрацт до^джуваних елементiв у кормах ращону для тварин. Вiдомо, що важш метали з кормiв трансформуються в оргатзм тварин i впливають на ттенсивтсть метаболiчних процеЫв, фiзiолого-бiохiмiчний стан та продуктивш якостi тварин. Концентращя до^джуваних елементiв у цтьнт кровi та шерстi корiв була у межах фiзiологiчних величин. Абсолютний вмiст Кадмiю, Свинцю, Стронщю та Нтелю, у молоц дослiдних корiв, вiдповi-дно, становив 0,014; 0,02; 0,15 i 0,2 мг/кг i не перевищував гранично допустимих концентрацт.
Аналiз коефiцieнтiв кореляцп мiж вмiстом ВМ у бiологiчнiй системi: довюлля - корми - тварина - тваринницька продукщя показав сильний кореляцтний зв 'язок мiж вмiстом ВМ у Грунтi й водi i таких кормах, як солома та комбжорм, та в кровi i шерстi тварин i молощ, а також слабий зв 'язок мiж !х вмктом у ланцюгу: вода - сто - кров - молоко.
Ключовi слова: важю метали, гранично допустимi концентраци, довтлля, Грунт, вода, корми, велика рогата худоба, продукщя тваринництва, бiогеохiмiчна провтщя.
Содержание тяжелых металлов в кормах, организме животных и продукции животноводства в биогеохимической провинции Закарпатья
Изучали содержание Кадмия, Свинца, Стронция и Никеля в биологической системе: окружающая среда - корма -животное - продукция животноводства в агроэкологических условиях Закарпатья. Отмечено, что содержание Кадмия и Стронция в образцах почвы, взятых с сельскохозяйственных угодий ЧСП «Ласточка», Ужгородского района, Закарпатской области не превышало предельно допустимых концентраций, тогда как уровень Свинца и Никеля был выше. Содержание исследуемых элементов в воде, которой поили коров хозяйства, составил от 0,02 мг/л до 1,02 мг/л и не превышал предельно допустимых концентраций, что соответствует действующим ветеринарно-санитарным требованиям. Из литературных источников известно о зависимости между уровнем тяжелых металлов в почве и их накоплением в сельскохозяйственных культурах. Полученные результаты исследования концентрации тяжелых металлов у кормах (сено, пшенич-
Citation:
Sachko, R.G., Lesyk, Ja.V., Luchka, I.V., Nevostruyeva, I.V. (2016). Contents of heavy metals in food, organism and animal products in the Zacarpathian biogeochemical province. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 18, 3(71), 87-90.
Р.Г. Сачко, Я.В. Лесик, И В. Лучка, И В. Невоструева [email protected]
Институт биологии животных НААН, ул. В. Стуса, 38, г. Львов, 79034, Украина
ная солома, комбикорм), которые были заготовлены в хозяйстве не превышали предельно допустимых концентраций исследуемых элементов у кормах рациона для животных. Известно, что тяжелые металлы с кормов трансформируются в организм животных и влияют на интенсивность метаболических процессов, физиолого—биохимическое состояние и продуктивные качества животных. Концентрация исследуемых элементов цельной крови и шерсти коров была в границах физиологических величин. Абсолютное содержание Кадмия, Свинца, Стронция и Никеля в молоке исследуемых коров соответственно было 0,014; 0,02; 0,15 и 0,2 мг/кг и не превышало предельно допустимых концентраций.
Анализ коэффициентов корреляции содержания тяжёлых металлов у биологической системе: окружающая среда -корма - животное - продукция животноводства показал сильную корреляционую связь между содержанием тяжёлых металлов воде, почве и таких кормах как солома, комбикорм, а также в крови и шерсти животных молоке. Также слабую связь обнаружено между их содержанием в цепочке: вода - сено - кровь - молоко.
Ключевые слова: тяжелые металлы, предельно допустимые концентрации, окружающая среда, почва, вода, корм, крупный рогатый скот, продукция животноводства, биогеохимическая провинция.
Contents of heavy metals in food, organism and animal products in the Zacarpathian biogeochemical province
R.G. Sachko, Ja.V. Lesyk, I.V. Luchka, I.V. Nevostruyeva [email protected]
Institute of Animal Biology NAAS, V. Stus Str., 38, Lviv, 79034, Ukraine
We studied the content of Cadmium, Lead, Strontium and Nickel in the biological systems: environment - feed - animal - livestock products in agroecological conditions of Zacarpathian region. It is noted that the content of Cadmium and Strontium in soil samples taken from commercial land PAL «Lastochka», Uzhgorod district, Zacarpathian region did not exceed the maximum allowable concentrations, whereas the levels of Lead and Nickel were higher. The content of investigated elements in water used for watering cows in farm was 0.02-1.02 mg/l and did not exceed the maximum allowable concentrations which is up to veterinary and sanitary requirements. It is known from the literary sources that there is interdependency between the heavy metals level in soil and their accumulation in farming cultures. The obtained results of the study of heavy metals in feed (hay, straw, wheat, mixed fodder) harvested on the farm did not exceed the maximum allowable concentrations of studied elements in feed rations for animals. It is known that heavy metals in fodder transform in animal organism and have influence on the intensity of metabolic processes, physiological and biochemical condition and animal productivity. Concentrations of the elements in cows' whole blood and hair were within physiological values. Absolute content of Cadmium, Lead, Strontium and Nickel in the milk of studied cows were under 0.014; 0.02; 0.15 and 0.2 mg/kg, respectively and did not exceed the maximum allowable concentrations.
The analysis of coefficient of correlation between the heavy metals content in biological systems: environment - feed - animal -livestock products revealed the strong correlation between the heavy metals content in soil and water, in straw and mixed fodder, in blood, hair and milk, and the poorly expressed correlation between their content in catena: water - straw - blood - milk.
Key words: heavy metals, maximum allowable concentration, environment, soil, water, fodder, cattle, livestock products, biogeochemical province.
Вступ
Зростання антропогенного впливу на екосистеми призвело до забруднення довкшля важкими металами (ВМ), що ставить перед свгговою наукою низку важ-ливих проблем щодо запобп-ання розповсюдженню, накопиченню та контроль за !х вмютом у грунп, вод1, кормах, оргашзм1 тварин та продукцп тваринництва (Bohatyrev, 2003; Haletskyi and Ehorova, 2008). Серед токсичних речовин, яш акумулюються у р1зних ланках троф1чного ланцюга наземних i водних екосистем найнебезпечшшими е ВМ, яш надходять iз викидами автотранспорту, ввдходами промисловосп та сшьсь-кого господарства, при використанш агрохiмiкатiв i мшеральних добрив (Velychko, 2007). Грунт штенсив-но акумулюе важк метали, поглинае i збертае !х, тому довготривале i систематичне внесення добрив i отрутохiмiкатiв може пвдвищити !хню концентрацш. Вщомо, що найвищий вмют Кадмш мютиться у фос-форних добривах (вщ 0,02 до 10 мг/кг). Максимально допустиме надходження Cd у грунт за нормами £вро-пейських кран становить 4 г/кг в рж. У результата надходження Cd з кормами в оргашзм тварин уража-ються нирки, порушуеться синтез бшка i баланс вгта-
мшв. Кадмш пригшчуе фосфорно-кальщевий обмш, а також впливае на метабол1зм деяких мжроелеменпв (Hordiienko et al., 2006; Kravtsiv and Butsiak, 2008).
ВМ вщносяться до небезпечних забруднювач1в довкшля, яш через токсичний стрес спричиняють р1зноманггш порушення функцюнального стану орга-шзму тварин i людей. Потрапляючи в оргашзм у невеликих дозах, протягом тривалого часу, i накопичу-ючись в рiзних органах i тканинах, ВМ можуть ви-кликати токсикози, яш супроводжуються порушення-ми бiохiмiчних процеав, структури i функци клгтин, зокрема проникносп останшх для хiмiчних компоне-нпв внутршнього середовища (Kessels et al., 1990; Beyersmann and Hechtenberg, 1997).
Доведено, що вмют Свинцю i Кадмио у внутрпн-шх органах i м'язах тварин при використанш кормПв з ш^с^ально розвинутих регюшв у дешлька разiв перевищував !х рiвень, шж у тварин з еколопчно безпечних зон. З даних лгтератури ведомо, що корми е основним джерелом надходження в оргашзм тварин ВМ i можуть сягати до 99 % вед !х загально! кшькостг (Litwinczuk et al., 1999; Fedoruk and Kovalchuk, 2007).
Беручи до уваги широкий спектр бюлопчно! i токсично! ди ВМ, яка спричиняе зниження здатносл до
вщтворення, збереженосл та продуктивносп тварин (Hetmanska, 1994; Sachko et al., 2013), заслуговуе на увагу необхаднють проведения мониторингу визна-чення 1хнього вмюту у бюлопчнш система довк1лля -корми - тварина -продукщя тварин у р1зних бюгео-х1м1чних провшщях Укра!ни. Виходячи i3 вище наве-деного метою наших дослвджень було вивчити вмiст Cd, Pb, Sr, Ni у грунт водi, кормах, та з'ясувати 1х-ню трансформацiю в органiзмi тварин та продукцш тваринництва в агроеколопчних умовах Закарпаття.
Мaтерiaл i методи дослщжень
Дослiдження проводили у ПСП «Ласточка» Ужгородського району, в агроеколопчних умовах Закарпаття. Для проведення дослвду сформували групу з 10 корiв чорно-рябо! породи, як1 були аналогами за вшзм, продуктивнiстю, фiзiологiчним станом i утримувалися на збалансованому рацюш за встановленими нормами годiвлi.
Вмют ВМ: Кадмiй (Сd), Свинець (Pb), Стронцш (Sr), Нiкель (Ni) визначали атомно-абсорбцiйним методом на спектрофотометрi С-115 ПК. Для досль джень брали зразки грунту, води, кормiв рацюну (а-но, солома, комбiкорм), а ввд корiв брали цiльну кров, зразки шерсл — з дшянки холки та молоко.
Грунт ввдбирали за методикою вiдбору грунтiв зп-дно з ДСТУ 4287:2004. Для дослвдження вмiсту важ-ких металiв зразки грунту мiнералiзували методом сорбцп, а корми, кров, молоко та шерсть — методом сухого озолення, зпдно з ДСТУ 26929-94. Одержат цифровi даиi обробляли статистично за допомогою методу варiацiйноl статистики.
Результати та ix обговорення
У зразках грунту, вщбраних для дослвджень з господарських упдь ПСП «Ласточка», розмщеного в агроекологiчнiй провшцд Закарпаття вмют Кадмш та Стронщю не перевищував гранично допустимих концентрацiй (ГДК) (табл. 1). Встановлено, що абсолютний вмют Свинцю у грунт перевищував ГДК який становить (6,0 мг/кг). Концентращя Нiкелю у дешлька разiв була вищою вiд ГДК (4,0 мг/кг), що може свцдшти про його кумуляцию у верхнiх шарах
грунту в результат техногенного забруднення. На показники вмiсту Свинцю та Шкелю у грунтi можуть впливати розмщеш близько до
сiльськогосподарських упдь промисловi пiдприемства i мiжиародна автомагiстраль. Вмют важких металiв у водi, якою напували корiв, був в межах ГДК вщ 0,02 до 1,02 мг/кгл вiдповiдав ветеринарно-санiтарним вимогам до питно! води для тварин. У наукових працях низки авторiв (Величко В. О., 2007; Федорук Р.С., 2008; Кравщв Р.Й., 2008) показано, що мiж рiвнем рухомих форм юшв ВМ у грунтi та накопиченням !х у сiльськогосподарських культурах юнуе пропорцiйна залежиiсть. Дослiдженнями впливу ВМ у системi грунт - рослина встановлено, що забруднеш ксенобютиками грунти, у концентрацiях, що перевищують ГДК, спричиняють значну кумуляцiю !х у сiльськогосподарських рослинах. Концентрацiя Cd у сш, соломi та комбiкормi становила, вiдповiдно, 0,33; 0,21, 0,33 мг/кг i не перевищувала ГДК цього елемента у рацюш. Абсолютний вмют Свинцю у кормах, що заготовлеш у господарствi не перевищував ГДК (5,0 мг/кг). Показники вмюту Шкелю у заготовлених кормах в ПСП «Ласточка» не перевищували допустимих концентрацш (3,0 мг/кг сухого корму). Одержат результати вмюту Стронцш у dm, соломi та комбiкормi були вищими вiд гранично допустимих концентрацш (ГДК 0,4 мг/кг корму). За даними лггератури ввдомо, що ВМ з кормiв рацiону трансформуються в оргашзм тварин та впливають на штенсивнють метаболiчних процесiв, фiзiолого-бiохiмiчний стан та продуктивнi якостi тварин. За даними наших дослвджень вмют Cd, Pb, Sr, Ni у кровi корiв, що утримуються в агроеколопчних умовах Закарпаття не перевищував фiзiологiчних величин (0,014; 0,03; 0,21; 0,27 мг/кг) вщповщно. Встановлено, що вмют ВМ у молощ корiв Cd — 0,014 мг/кг; Pb — 0,02 мг/кг; Sr — 0,15 мг/кг; Ni — 0,2 мг/кг з господарства ПСП «Ласточка» не перевищував МДР. Наведеш в таблищ результати дослщжень вмюту ВМ у шерсп корiв, яка е показником !х накопичення та трансформацп до оргаиiзму впродовж тривалого перюду показали, що вмiст Cd, Pb, Sr, Ni у зразках шерсп становив 0,32; 0,87; 1,18; 1,30 мг/кг ввдповвдно i не перевищував МДК.
Таблиця 1
Вмкт важких метaлiв у дoслiджувaниx зразках, (М ± m, n = 10)
Матерiал для дослщжень Важю метали
Cd Pb Sr Ni
Грунт, мг/кг 0,47 ± 0,04 6,34 ± 0,96 1,17 ± 0,04 23,87 ± 2,14
Вода, мг/л 0,02 ± 0,003 0,03 ± 0,004 0,52 ± 0,02 1,02 ± 0,05
Сшо лугове, мг/кг 0,33 ± 0,02 1,028 ± 0,08 0,49 ± 0,05 1,11 ± 0,06
Солома пшенична, мг/кг 0,21 ± 0,02 0,56 ± 0,06 0,63 ± 0,04 1,29 ± 0,09
Комбжорм, мг/кг 0,33 ± 0,03 0,75 ± 0,07 0,48 ± 0,03 1,57 ± 0,12
Кров, мг/л 0,014 ± 0,002 0,03 ± 0,002 0,21 ± 0,03 0,27 ± 0,03
Молоко, мг/л 0,014 ± 0,003 0,02 ± 0,002 0,15 ± 0,02 0,20 ± 0,04
Шерсть, мг/кг 0,32 ± 0,03 0,87 ± 0,06 1,18 ± 0,05 1,30 ± 0,11
Проведений нами кореляцшний аналiз отриманих результатiв (табл. 2) зв'язок мiж вмiстом ВМ у навко-лишньому середовищi (вода, грунт) та кормами (сшо-солома-комбiкорм), що коливався по силi зв'язку у
межах 0,8 - 0,93, за винятком вода-сшо, який стано-вив 0,45.
Що стосуеться кореляцшних зв'язк1в м1ж вмiстом важких металiв у системi водi-солома-комбiкорм та
оргашзм1 тварин (кров, шерсть), то нами також вста-новлений сильний кореляцшний зв'язок на р1вш 0,72 - 0,98, що характеризуе високий стушнь транс-формацп ВМ i3 води та корму у шерсть тварин. Слад ввдштити нижчу трансформацш ВМ i3 сiна, що спо-живали, у кров тварин, коефщент кореляцiï у даному випадку становив 0,22. Що стосуеться кореляцшних
Кореляцiйнi зв'язки м1ж bmïctom
зв'язшв мiж вмiстом ВМ у водi та кормах (солома, комбiкорм), що споживали тварин та ïx вмютом у молоцi то вiдмiчено також сильш зв'язки на рiвнi 0,68 - 0,98, що сввдчить про високий стушнь транс-формацiï цих сполук у молоко i порiвняно нижчий ступiнь трансформацп i3 сша у молоко, коефiцiент кореляцiï становив 0,34.
Таблиця 2
Грунт Вода Сшо лугове Солома пшенична Комбжорм Кров Молоко Шерсть
Грунт - 0,80 0,80 0,93 - - - -
Вода 0,80 - 0,45 0,92 - 0,90 0,98 0,72
Сшо лугове 0,80 0,45 - - - 0,22 0,34 0,93
Солома пшенична 0,93 0,92 - - - 0,75 0,86 0,92
Комбжорм - - - - - 0,52 0,68 0,98
Кров - 0,90 0,22 0,75 0,52 - 0,98 0,45
Молоко - 0,98 0,34 0,86 0,68 0,98 - 0,59
Шерсть - 0,72 0,93 0,9243 0,98 0,45 0,59 -
Висновки
Вмют Свинцю та Нiкелю у грунтах, взятих для до-слвджень з господарських упдь ПСП «Ласточка», перевищував ГДК. Встановлена пропорцiйна залеж-шсть м1ж вмiстом ВМ у сшьськогосподарських культурах та !х концентращею у бiологiчному матерiалi. В агроеколопчних умовах Закарпаття вмiст дослвджу-ваних ВМ (Cd, Pb, Sr, та Ni) в шерсп корiв не перевищував ГДК.
Перспективи подальших дослгджень. Мониторинг ВМ у системi довкшля-корми-тварина-тваринна продукцiя та розроблення комплексу агроеколопчних заходiв щодо зменшення негативного впливу важких металiв на обмш речовин в органiзмi продуктивних тварин та !хнш продукцп.
Бiблiографiчнi посилання
Bohatyrev, A.N. (2003). O proyzvodstve эkolohychesky bezopasnoi pyshchevoi produktsyy. Molochnaia promyshlennost. 2, 17-19 (in Russian). Haletskyi, L.S., Ehorova, T.M. (2008). Rehionalnyi ekoloho-heokhymycheskyi analyz vlyianyia tiazhelykh metallov promyshlennykh otkhodov na sostoianye okruzhaiushchei sredy Ukrainy / L. S. Haletskyi, // Naukovo-tekhnichnyi zhurnal «Ekolohiia dovkillia ta bezpeka zhyttiediialnosti». 5, 10-15 (in Russian).
Velychko, V.O. (2007). Fiziolohichnyi stan orhanizmu tvaryn, biolohichna tsinnist moloka i yalovychyny ta yikh korektsiia za riznykh ekolohichnykh umov seredovyshcha. Lviv (in Ukrainian). Hordiienko, O.A., Kostyk, Ya.I., Surovtseva, O.V., Shvets, S.M., Zastavna, O.V. (2006). Otsinka ekolohichnoho stanu gruntiv za vmistom vazhkykh
metaliv. I-y Vseukrainskyi zizd ekolohiv : mizhnar. nauk.-tekhn. konf., 4-7 zhovtnia, 247 (in Ukrainian).
Kravtsiv, R.Y., Butsiak, H.A. (2008). Sumisnyi vplyv vazhkykh metaliv na orhanzim tvaryn. Naukovyi visnyk LNUVMBT imeni S. Z. Hzhytskoho. 10, 2(37), 3-8 (in Ukrainian).
Kessels, B.G., Wensing, T., Wentink, G. (1990). Clinical, chemical and hematological parameters in cattle kept in a cadmium contaminated area. Bulletin of Environmental Contamination & Toxicology. 44(2), 339344.
Beyersmann, D., Hechtenberg, S. (1997). Cadmium Gene Regulation and Cellular Signalling in Mammalian Cell. Toxicology and Applied Pharmacology, 47-61.
Litwinczuk, A., Drozd-Janczak, A., Florek, M. (1999). Zawartosc Metali ciezkich (Pb I Cd) w mleku towarowym produkowanym w rejonach premyslowych I typowo rolniczych. Roczniki naukowe zootechniki. Annals of Animal Science. Institut zootechniki. Krakow. 26(I), 219-228.
Fedoruk, R.S., Kovalchuk, I.I. (2007). Biolohichna tsinnist i yakist moloka v konteksti tekhnohennoho zabrudnennia pryrodnoho seredovyshcha ta ekolohichnoi bezpeky. Biolohiia tvaryn. 9(1-2), 1019 (in Ukrainian).
Sachko, R.H., Lesyk, Ya.V., Pylypets A.Z.,
Hrabovska O.S. (2013). Vmist vazhkykh metaliv u hrunti, kormakh ta biolohichnomu materiali v ahroekolohichnykh umovakh Lisostepu ta Polissia. Naukovyi visnyk Lvivskoho natsionalnoho universytetu veterynarnoi medytsyny ta
biotekhnolohii im. S. Z. Gzhytskoho. 15(3), 415-421 (in Ukrainian).
Hetmanska, B. (1994). The metal-metal interactions in biological systems. Water, air and Soil Pollut. 74(3-4), 281-288.
Cmammn nadiümna do peda^iï 1.09.2016
