Содержание тяжелых металлов в органах и тканях яков разных экологических зон республики Тыва

OPTIMIZATION MICROMINERAL SUPPLY OF YOUNG CATTLE AND PIGS THROUGH THE USE OF NONCONVENTIONAL FORAGES AND CHELATE COMPOUNDS OF NORMALIZED TRACE ELEMENT T.A. Krasnoshchekova, V.A. Ryzhkov, E.V. Tuaeva, Y.B. Kurkov, V.Th. Nimaeva

Summary. The purpose of the research on young growth of cattle was comparative study of the influence of the normalized trace elements in mineral and organic form, and the young growth of pigs in the organic form together with sapropel on growth, development, hematological and biochemical parameters. The article presents the results of two scientific-practical experiments conducted in 20102011 in the conditions of the Amur region: the first on young growth of large horned livestock of black-motley breed, the second - the young growth of pigs cross-breeds of large white and duroc. In scientific experiments conducted a test of three feed additives manufactured according to the recipes developed taking into account zonal climatic conditions, the actual density of the feed and the use of soy protein. As a result of performed experiments, data were obtained, which suggests that feeding the fodder additives of young growth of large horned livestock contributed to the increase compared with the control of absolute and average growth of 6.7% in the first trial and 14.9% for the second experimental group. With feeding of the chelate compounds of microelements (recipe №2) piglets first experimental group allowed to increase the average growth of 12.2%, and feeding these microelements together with sapropel (recipe № 3) in the second test group to 18.5%. Feed additives positively influenced the digestibility of nutrients in young cattle for protein, fat, fiber and BEV on 3,6%, 1,6%, 4,9%, 4,8%, and piglets protein is 3.0-4.2%, fat - 10.6 12.9%, and BEV - by 7.6%, respectively. The content of the studied microelements in the blood of pigs’ experimental groups оптимизировалось to a maximum of physiological norm. At the same time, the young animals from the control group their content was slightly below the physiological norm.

Keywords: chelate compounds of trace elements, sapropel, piglets, growth, digestibility of forages.

УДК 631.95:636.2

СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ ЯКОВ РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ЗОН РЕСПУБЛИКИ ТЫВА

Е.Е. КУЗЬМИНА, кандидат биологических наук, зам. директора

Тувинский НИИСХ Россельхозакадемии E-mail: kuzmina_77@mail.ru

Резюме. В республике Тыва выделены отдельные районы с повышенным фоновым содержанием загрязняющих веществ в окружающей среде, некоторые из которых служат ареалом разведения яков. В связи с этим возникает необходимость изучения особенностей накопления тяжелых металлов в организме животных при разном уровне техногенного загрязнения. Исследования проводили в загрязненной, условно-загрязненной и относительно экологически чистой зонах. Кадмий во всех экологических зонах в основном концентрируется в печени и почках, наиболее низкое его содержание установлено в сердце. Во всех органах и мышечной ткани яков загрязненной зоны концентрация кадмия превышает величину этого показателя у животных условно экологически чистой зоны в 1,8-4,8 раз, в крови - в 1,14-1,18 раз, что служит следствием повышенного содержания кадмия в почвах, воде и пастбищных кормах загрязненной зоны. Свинец в загрязненной зоне в основном аккумулируется в легких и селезенке яков, в условно-чистой - в почках и селезенке, в наименьшей степени (во всех зонах) - в печени. Концентрация свинца в легкихживотных в загрязненной зоне выше, чем в двух других, в 1,5-1,7 раза. Медь в организме яков накапливается главным образом в печени. Минимальные ее концентрации в загрязненной зоне отмечены в мышечной ткани, в условно загрязненной и условно экологически чистой - в селезенке: соответственно в 31,7; 37,3 и 14,4 раз меньше, чем в печени. Наибольшее количество цинка в загрязненной зоне аккумулируется в печени, в условно загрязненной и экологически чистой - в мышцах, а затем в печени. Марганец в наибольших количествах содержится в печени и почках яков всех трех зон. На концентрацию тяжелых металлов в организме животных влияют экологические факторы территории, особенно техногенное воздействие. При этом даже в экологически чистой зоне в мышцах яков содержание кадмия, свинца, меди и цинка превышает ПДК соответственно в 2,8; 1,2; 1,1 и 1,6раз.

Ключевые слова: тяжелые металлы, яки, мышечная ткань, внутренние органы, загрязненная зона, экологически чистая зона, ПДК.

Республика Тыва - один из немногих регионов Российской Федерации, где сохранилась популяция яков. Наиболее благоприятная зона их разведения - высокогорные районы (Бай-Тайгинский, Монгун-Тайгинский, Барун-Хемчикский, Овюрский), располагающие большими массивами естественных пастбищ.

Экологическая обстановка в Тыве, как и во многих других регионах, в последние годы вызывает опасения в связи с техногенным загрязнением окружающей среды. Хотя на сегодняшний день в республике отсутствуют действующие крупные промышленные предприятия, опасность представляют последствия деятельности работавших ранее комбинатов «Туваасбест» и «Тува-кобальт». Большое влияние на загрязнение природной среды продуктами распада ракетного топлива и тяжелыми металлами оказывает падение отделяющихся частей ракет-носителей «Протон» на территории вокруг озера Кара-Хол Бай-Тайгинского кожууна. Кроме того, в республике выявлены отдельные районы с высокой концентрацией в коренных породах кадмия, свинца, мышьяка, бериллия, ртути, марганца, никеля, хрома, кобальта.

Основные соединения, подлежащие контролю при экологической оценке окружающей среды и организмов животных и человека, - тяжелые металлы. Животные, будучи конечным звеном в пищевых цепях, способны накапливать их в своем организме. Токсичные ионы металлов распределяются между многими тканями, вызывая мутагенез, тератогенез, ингибирование роста, ускорение старения, нарушение иммунной системы. При этом некоторые живые организмы, избирательно концентрирующие определенные элементы в избыточных количествах, оказываются более приспособленными к жизни в условиях их преобладающего содержания в среде [1, 2].

В связи с техногенным загрязнением отдельных районов республики Тыва возникла необходимость изучения химического статуса яков в разных экологических условиях. Так как технология ведения отрасли предусматривает круглогодовое пастбищное содержание животных, то концентрация тяжелых металлов в их органах и тканях может послужить индикатором экологической оценки микроэлементного статуса биогеоценозов.

Цель наших исследований - проанализировать особенности накопления тяжелых металлов (Сс1, РЬ, Си, Zn, Мп) в органах и тканях яков, разводимых в районах республики Тыва с различной степенью антропогенного загрязнения.

Условия, материалы и методы. На основании сведений, имеющихся в литературе [3, 4], а также результатов собственных исследований по экологической оценке территории республики Тыва, мы выбрали для изучения химического статуса яков три хозяйства:

МУП «Кара-Хол» Бай-Тайгинского кожууна, расположенное в месте падения отделяющихся частей ракет-носителей, - загрязненная зона (уровни кадмия, свинца, меди, цинка и марганца в почве составляют 0,09; 1,75; 0,47; 1,59 и 27,86 мг/кг, что соответственно в 2,3; 3,7; 3,6; 3,7 и 1,9 раза выше, чем в условно-чистой зоне, при этом концентрация кадмия в почве превышает ПДК в 1,8 раза, кадмия и свинца в водоемах - в 2,0 и 1,33 раза, содержание кадмия в кормах близко к предельно-допустимому и составляет 0,28 мг/кг, что соответственно в 3,5 и 4,7 раза выше, чем в условно-загрязненной и условно-чистой зонах);

ГУП «Бай-Тал» Бай-Тайгинского кожууна, находящееся в непосредственной близости от района падения частей ракет-носителей «Протон» и «Зенит» - условно-загрязненная зона (отмечено достоверное повышение в почве уровня кадмия, свинца и меди, по сравнению с контролем , соответственно в 1,4; 3,1 и 1,8 раза);

ГУП «Малчын» Монгун-Тайгинского района, расположенное на условно-удовлетворительной в экологическом отношении территории вдали от промышленных предприятий и оживленных автомагистралей - относительно экологически чистая зона, контроль (характеризуется наименьшим из всех трех хозяйств содержанием тяжелых металлов в почве: СС - 0,04 мг/кг, РЬ - 0,47, Си - 0,13, Zn - 0,43 и Мп - 14,41 мг/кг).

Материалами для исследований служили пробы крови, внутренних органов (почки, печень, сердце, легкие, селезенка) и мышечной ткани, отобранные при контрольном убое животных - всего 885 образцов. Пробоподготовку осуществляли методом сухого озоле-ния. Содержание тяжелых металлов во всех объектах исследования определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААБ-3 [5]. Исследования проводили на базе лаборатории биохимии СибНИИЖ Россельхо-закадемии. Биометрическую обработку полученных результатов осуществляли с использованием программ пакета БпеСеоог V4.

Результаты и обсуждение. Анализ данных по содержанию тяжелых металлов в крови яков показал, что в загрязненной и условно загрязненной зонах уровень кадмия был выше, чем у животных из условно экологически чистой зоны, соответственно в 1,14 и 1,18 раз и составил 0,50; 0,52 и 0,44 мкмоль/л (см. табл.). Это, на наш взгляд, может быть связано с тем, что от 2,3 до 10 % кадмия, поступающего в желудочно-кишечный тракт с кормом и водой, всасывается в кровь. По содержанию свинца, меди, цинка и марганца в крови у яков из разных экологических зон достоверных различий

не установлено, их количество составляет 0,57...0,63; 8,35...1,46; 30,36.34,98 и 1,61.1,94 мкмоль/л соответственно.

Концентрация кадмия в мышечной ткани, сердце, печени, почках, легких и селезенке яков загрязненной зоны превышает его содержание у животных условно экологически чистой зоны соответственно в 2,7; 4,8; 1,8; 2,1; 2,3; 2,4 раз. По-видимому, это связано с повышенной концентрацией указанного элемента в почвах, воде и пастбищных кормах загрязненной зоны.

По данным многих исследователей кадмий у сельскохозяйственных животных и человека в наибольших количествах накапливается в почках. Это подтверждают и результаты наших исследований: в этом органе отмечено максимальное его содержание во всех трех зонах (0,710; 0,358 и 0,335 мг/кг), наименьшая величина этого показателя установлена в сердце (0,298; 0,059 и 0,062 мг/кг).

Наибольшее превышение ПДК по кадмию отмечено в мышечной ткани яков всех трех зон, а также в печени, селезенке и легких животных загрязненной зоны.

Для аккумуляции свинца во внутренних органах и мышечной ткани яков тувинской популяции характерна

Таблица. Содержание тяжелых металлов в крови и внутренних органах яков разных экологических

зон Республики Тыва

Эле- мент «Кара-Хол» «Бай-Тал» «Малчын» ПДК

Кровь, мкмоль/л

Сс1 0,50±0,02* 0,52±0,02** 0,44±0,02

РЬ 0,57±0,02 0,63±0,08 0,58±0,02

Си 10,12±1,83 10,46±1,11 8,35±0,30

32,56±1,28 30,36±1,95 34,98±1,20

Мп 1,85±0,12 1,61±0,11* 1,94±0,10

Мышцы, мг/кг

СС 0,381±0,020 0,109±0,003 0,139±0,036 0,05

РЬ 0,616±0,030 0,564±0,048 0,602±0,05 0,5

Си 2,98±0,52** 4,88±0,62 5,76±0,45 5,0

7п 86,0±3,56** 116,5±6,21 113,1±7,81 70,0

Мп 0,86±0,03*** 0,93±0,01*** 1,29±0,06 2,5

Сердце, мг/кг

СС 0,298±0,027*** 0,059±0,003 0,062±0,003 0,3

РЬ 0,534±0,062** 0,333±0,013 0,285±0,025 0,6

Си 6,13±0,98** 9,55±0,84 10,58±1,13

7п 85,62±4,57*** 38,95±1,76 33,71±0,56

Мп 1,62±0,16** 0,87±0,04 0,98±0,05

Печень, мг/кг

СС 0,341±0,008*** 0,193±0,004 0,189±0,007 0,3

РЬ 0,004±0,004*** 0,069±0,009 0,076±0,004 0,6

Си 94,58±10,78 156,22±24,11** 73,52±14,92

7п 104,50±3,53 105,53±11,26 109,32±26,49

Мп 7,10±0,22 8,13±0,12 Почки, мг/кг 6,71±0,18

СС 0,710±0,019*** 0,358±0,009 0,335±0,01 1,0

РЬ 0,593±0,034** 0,740±0,030 0,795±0,054 1,0

Си 14,15±1,56 20,88±1,33 18,94±2,03

7п 78,50±8,23 76,32±2,91 72,48±2,09

Мп 3,08±0,14** 3,79±0,14 3,86±0,16

Селезенка, мг/кг

СС 0,383±0,020*** 0,115±0,007*** 0,159±0,008 0,3

РЬ 0,854±0,111 0,728±0,034 0,736±0,056 0,6

Си 4,17±0,61 4,19±0,27 5,09±0,53

7п 96,0±3,15** 74,16±2,84 72,61±5,78

Мп 2,06±0,08*** 1,02±0,08 1,01±0,11

Легкие, мг/кг

СС 0,427±0,038*** 0,146±0,004 0,146±0,005 0,3

РЬ 1,152±0,116** 0,773±0,028 0,686±0,039 0,6

Си 7,48±1,66 7,84±0,39 6,61±0,48

7п 87,42±3,49*** 48,51±1,48** 60,96±2,96

Мп 0,88±0,03*** 1,46±0,13 1,46±0,06

* р < 0,05, ** р < 0,01, ***р < 0,001.

----------------------------------------------------------- 41

следующая закономерность: в экологически чистой, условно загрязненной и загрязненной зонах средняя концентрация этого элемента превышала ПДК в мышцах (в 1,23; 1,13 и 1,2 раз), селезенке (в 1,4; 1,21 и 1,22 раз) и легких (в 1,92; 1,29 и 1,14 раз). Различия в содержании свинца в мышцах и селезенке в зависимости от зоны разведения не обнаружены. Только в легких установлено значительное превышение его концентрации в загрязненной зоне (в 1,5 и 1,7 раз), по сравнению с двумя другими.

Около 90 % от общего количества свинца, поступающего в организм животных, депонируется в костях, но его токсичность обусловлена остаточными 10 %, содержащимися в других органах и тканях. В наших исследованиях у яков условно чистой зоны наибольшая концентрация свинца отмечена в почках, а у животных экологически загрязненной и условно загрязненной зон - в легких. Этот факт может быть связан с тем, что основной путь его поступления в организм животных - дыхательная система. Наименьшее содержание свинца у яков всех трех зон установлено в печени.

Результаты наших исследований по определению уровня меди в мышечной ткани и внутренних органах яков согласуются с данными других авторов [6], которые свидетельствуют о том, что у диких копытных и сельскохозяйственных животных этот элемент накапливается главным образом в печени и почках. Минимальная концентрация меди в загрязненной зоне отмечена в мышечной ткани, в условно загрязненной и условно экологически чистой - в селезенке: соответственно в 31,7; 37,3 и 14,4 раз меньше, чем в печени. При этом важно отметить, что в мышцах и сердце яков загрязненной зоны концентрация меди была ниже в 1,9 и 1,7 раз, по сравнению с животными экологически чистой зоны. Достоверной разницы между содержанием

меди в печени, почках, селезенке и легких яков разных экологических зон не выявлено.

Наибольшее количество цинка у яков, в отличие от сельскохозяйственных животных, у которых максимальная концентрация микроэлемента обнаружена в мышцах [6], в загрязненной зоне накапливается в печени, а в условно загрязненной и экологически чистой - в мышцах, а затем в печени. В загрязненной зоне содержание цинка в мышцах яков было в 1,3 раз меньше, чем в условно экологически чистой зоне, а в сердце, селезенке и легких соответственно в 2,5; 1,3 и 1,4 раз выше.

Наибольшее количество марганца содержится в печени и почках животных всех трех экологических зон Тувы. В мышечной ткани, почках и легких яков загрязненной зоны уровень этого элемента был ниже, чем у животных экологически чистой зоны, в 1,5; 1,3 и 1,7 раз. В сердце и селезенке наблюдалась обратная картина: концентрация марганца в загрязненной зоне была выше в 1,7 и 2,0 раза.

Выводы. Сравнение содержания химических элементов в органах и мышечной ткани яков с ПДК, установленными СанПиН 2.3.2.560-90, показало, что в условно экологически чистой зоне в мышцах яков количество кадмия, свинца, меди и цинка превышает ПДК соответственно в 2,8; 1,2; 1,1 и 1,6 раз. В связи с этим мы считаем, что для республики Тыва необходимо разработать нормы ПДК для мяса яков с учетом особенностей почвенно-климатических условий региона.

На основании результатов изучения химического состава мышечной ткани и внутренних органов животных, разводимых в районах с разными экологическими условиями, мы пришли к выводу, что показатели наличия содержания тяжелых металлов в их организме зависят от природно-климатических, кормовых и экологических факторов территорий.

Литература.

1. Липатов Н.Н. Экология продуктов питания. // Известия вузов. Пищевая технология. 1990. №6. С. 4-7.

2. Гераймович О.А. Организация контроля токсических веществ // Молочная и мясная промышленность. 1991. №3. С. 22-24.

3. The content of heavy metals in feeds of the Tyva Republic / R.B.Chycyma, V.L Petukhov, E.E. Kuzmina, E.V. Barinov, Yu.A. Dukhanov, G.N. Korotkova // Journal de Physiqe. IV., Grenoble, France. 2003. V. 107. P. 297-299.

4. Heavy metal concentration in water and soil of different ecological areas of Tyva Republic / R.B.Chycyma, Ye.Ye. Bakhtina, V.L Petukhov, G.N. Korotkova, M.L. Kochneva // Journal de Physiqe. IV., Grenoble, France. 2003. V. 107. P.301-302.

5. Атомно-абсорбционные методы определения токсичных элементов в пищевых продуктах и пищевом сырье: методические указания от 25.12.1992 г. № 01-19/47-11 / Правовой сервер «Консультант Плюс» / [Электронный ресурс] / Режим доступа: http: // base.consultant.ru

6. Тютиков С.Ф., Карпова Е.А., Ермаков В.В. Содержание микроэлементов и токсичных металлов в органахдиких копытных и сельскохозяйственных животных в связи с региональным биогеохимическим районированием // Сельскохозяйственная биология. 1997. №6. С. 87-96.

THE CONTENTS OF HEAVY METALS IN BODIES AND FABRICS YAKS OF DIFFERENT ECOLOGICAL ZONES OF REPUBLIC TUVA

Е.Е. ^zmina

Summary. In Republic Tuva the separate areas with the raised background contents of polluting substances in an environment are selected, some of which are environment of cultivation yaks of the Tuva population. In this connection there is a necessity of realization of researches on revealing features of accumulation of heavy metals in organism Tuva yaks, cultivation in areas with a different level technical of pollution. Cadmium in all ecological zones basically concentrates in a liver and kidneys, his lowest concentration is found out in heart. In all bodies and muscles of a fabric yaks of the polluted zone the concentration cadmium exceeds his contents at animal conditionally ecologically of pure zone in 1,8-4,8 times, in blood, In 1,14-1,18 times, that is a consequence of the raised contents cadmium in grounds, water and pasturable forages of the polluted zone. Plumbum basically concentrates in easy and spleen yaks in the polluted zone, in kidneys and spleen - in a conditional - pure zone, in the least degree in all zones plumbum is accumulated in a liver. The excess of concentration plumbum in easy in the polluted zone is established, in comparison with two other zones in 1,5-1,7 times. Cuprum in organism yaks collects mainly in a liver. The minimal concentration cuprum in the polluted zone are marked in muscles of a fabric, in conditionally polluted and conditionally ecologically pure zones - in spleen: accordingly in 31,7; 37,3 and 14,4 times are less, than in a liver. The greatest quantity of zinc in the polluted zone concentrates in a liver, and in the conditionally polluted and ecologically pure zones - in muscles, and then in a liver. The manganese contains in the greatest quantities in a liver and kidneys yaks of all three zones. Is determined, that the ecological factors of territory, is especial technical influence, influence the contents of heavy metals in organism of animals. The veterinary-sanitary estimation of tests of bodies and fabrics of animals has shown, what even in an ecologically clean zone in muscles yaks the contents cadmium, plumbum, cuprum and zinc exceeds EAC accordingly in 2,8; 1,2; 1,1 and 1,6 times. Keywords: heavy metals, yaks, muscles a fabric, internal bodies polluted zone, ecologically clean zone, EAC.