О накоплении тяжёлых металлов в цепи «Почва-растение-животное» в условиях Краснодарского края

УДК 631.95:636.033

О НАКОПЛЕНИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЦЕПИ «ПОЧВА-РАСТЕНИЕ-ЖИВОТНОЕ»

В УСЛОВИЯХ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ ON THE ACCUMULATION OF HEAVY METALS IN THE CHAIN “SOIL - PLANT -ANIMAL” UNDER THE CONDITIONS OF KRASNODAR REGION

Забашта Николай Николаевич, Кульпина Нина Владимировна, Ижевская Наталья Георгиевна

ГНУ СКНИИЖ Россельхозакадемии, Российская Федерация, Краснодар

Zabashta Nikolay Nikolaevich. Kulpina Nina Vladimirovna. Izhevskaya Natalia Georgievna

North-Caucasus Research Institute of Animal Husbandry, Krasnodar, Russian Federation

Аннотация: в статье представлены материалы многолетнего мониторинга тяжёлых металлов в цепи «почва - растение - животное» с целью разработки методов обеспечения высокого качества и безопасности мясного сырья, предназначенного для выработки продуктов детского питания на мясной основе.

Summary: the article presents the material of long-term monitoring of heavy metals in the chain “soil - plant - animal” to develop methods, which can ensure high-quality and safe meat raw materials for the production of meat-based baby food

Ключевые слова: корма; тяжёлые металлы; мясное сырьё; детское питание; мониторинг; почва; безопасность.

Key words: feeds; heavy metals; meat raw materials; baby food; monitoring; soil; safety.

В проекте госпрограммы на 2013 - 2020 годы особое внимание уделяется стимулированию роста сельхозпроизводства, особенно животноводства.

Одним из путей реализации поставленной задачи является снижение влияния факторов, препятствующих, как повышению продуктивности сельскохозяйственных животных, так и улучшению качества мясного сырья, в том числе и обеспечению его безопасности, что особенно важно при выработке продуктов детского питания на мясной основе [11,13].

К таким факторам относятся токсические вещества, и в первую очередь, тяжёлые металлы (ртуть, кадмий, свинец, и мышьяк) [1,9,10,11,12,14].

При поступлении свинца в организм наблюдаются процессы нарушения воспроизводства потомства, как у животных, так и у человека, расстройства деятельности центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта, сердечнососудистой и выделительной систем, к образованию аденом и аденокарценом почек [1,2,4,6,11,12].

Все соединения ртути отличаются высокой токсичностью для млекопитающих. Ртуть нарушает обмен веществ в организме животных и человека, способствует появлению дегенеративных процессов в паренхиматозных органах (печени, почках, эндокринных железах). Широкое применение в прошлом ртутьсодержащих препаратов в сельском хозяйстве привело к значительному накоплению соединений ртути в почвах и других объектах окружающей среды [1,2,6,11].

Кадмий наряду со свинцом, ртутью, мышьяком относится к числу наиболее токсичных загрязнителей, интенсивно поступающих в окружающую среду [2,8,10,11,14].

Ежегодно в атмосферу поступает 1 млн. кг кадмия.

Кадмий обладает довольно высокой биологической активностью, однако на сегодняшний день его биологическая роль окончательно не выявлена.

Установлено, что к 50-летнему возрасту содержание кадмия в организме человека достигает 30 мг, а при рождении его было только 1 мкг.

Воздействие на организм животного и человека повышенных концентраций кадмия вызывает разрушение эритроцитов, нарушение работы почек, респираторные заболевания. В США отмечена связь между повышенным содержанием кадмия в зерне и частотой заболевания гипертонией.

Кадмиевые соединения в различной степени (в зависимости от характера аниона) оказывают выраженное воздействие на ферменты крови. Резорбтивное действие элемента проявляется в поражении центральной и периферической нервной системы, внутренних органов, главным образом, сердца, почек, печени, скелетной мускулатуры и костной ткани и поэтому присутствие его в среде обитания человека, особенно детей, строго регламентируется.

Основной путь поступления кадмия в организм животных и человека - через корма, продукты питания и воду. Избыток его в кормах нарушает фосфорно-кальциевый обмен и влияет на метаболизм ряда микроэлементов Повышенное поступление кадмия в организм животных и человека может привести к тяжелым нарушениям деятельности почек, половой и нервной системы и разрушениям костной ткани, поэтому присутствие его в среде обитания человека, особенно детей, строго регламентируется.

Мышьяк поступает в окружающую среду с выбросом промышленных предприятий в процессе переработки сульфидных руд цветных металлов и серного колчедана. Содержание его в почве - от 1 до 40 частей на миллион [1,11,12].

В мясе и мясных продуктах он, как правило, или отсутствует, или находится в следовых количествах.

Минеральные удобрения, применяемые во всем мире с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, загрязняют поверхностные и грунтовые воды, плодородный почвенный слой и атмосферу тяжелыми металлами [8,11,14].

Методика. Исследования проводились в 9 хозяйствах, расположенных в различных почвенно-климатических регионах Краснодарского края, входящих в сырьевую зону ЗАО «Завод детских мясных консервов «Тихорецкий», производящего продукты детского питания.

На полях, занятых под основными кормовыми культурами (люцерной, кукурузой и др.), производился отбор, как растительных образцов кормовых культур, так и проб почвы с пахотного горизонта (0 - 30 см).

Образцы почвы анализировались на содержание валовых и подвижных форм тяжёлых металлов. Извлечение подвижных форм изучаемых элементов осуществляется ацетатноаммонийным буферным раствором при рН - 4,8 [7,8].

В почве, растениях кормовых культур, кормах, мясном сырье тяжёлые металлы определялись на атомно-адсорбционном спектрофотометре «Спектр - 5 М».

Результаты и обсуждение. Интенсивность антропогенной нагрузки на сельскохозяйственные угодья в последние десятилетия неуклонно растёт.

Хозяйства, в которых проводили исследования, расположены в зоне умеренноконтинентального климата. Сумма положительных температур составляет около 33 - 50°С. По количеству выпадающих осадков, обследуемые хозяйства находятся в зоне недостаточного увлажнения. Среднегодовое количество осадков колеблется на уровне 325 - 550 мм. Это влияет на движение свинца в почве: из подпочвенных в верхние горизонты.

Почвенный покров представлен типичными и обыкновенными, мало - и среднесуглинистыми, мощными и сверхмощными, глинистыми и тяжелосуглинистыми выщелоченными черноземами.

Количество подвижных форм металлов из года в год может меняться. Поэтому мониторинг в системе «почва - растение - животное» должен проводиться постоянно.

Наши исследования показали, что природно-климатические условия произрастания, биологические особенности самого растения, а также технология возделывания кормовых культур, оказывают свое влияние на накопление тяжелых металлов в растениях кормовых культур и, следовательно, в кормах.

Основным источником поступления токсических веществ в организм сельскохозяйственных животных являются, безусловно, корма растительного происхождения [3,4,5,7,10,11,14].

Следствием затопления сельхозугодий (в хозяйствах Новокубанского и других районах края) летом 2002 года явилось повышение накопления тяжелых* металлов в кормовых растениях в течение 2002 - 2003 годов.

Проведенный нами мониторинг по накоплению кадмия в объектах окружающей среды показал, что содержание данного элемента в почве: (валовых форм) не превышало 0,49 мг/кг, подвижных - как правило, было низким, но иногда было средним и даже высоким (< 0,11 мг/кг) (Павловский, Новокубанский районы).

Содержание кадмия в кормах - незначительно, однако нередко - в 2 - 3 выше МДУ** (МДУ=0,2 мг/кг) (дерть зерновая из Новокубанского района, силос кукурузный из Ейского района). Во всех образцах шрота подсолнечника из Новокубанского района накопление данного токсиканта было повышенным (0,24 - 0,30 мг/кг).

Накопление в почве другого токсиканта - свинца - было невысоким. Так, наличие валовых форм - не превышало

24,8 мг/кг (ТОО «Ленинский путь» Новокубанского района).

Однако в кормах (зеленой массе, силосе кукурузы) отмечалось накопление свинца, превышающее МДУ (2 мг/кг): из Тихорецкого (2,2 мг/кг); Ейского (3,4 - 12,0 мг/кг); Новокубанского (2,4 мг/кг - 3,8 мг/кг); Кавказского (5,6 - 8,1 мг/кг) районов.

В поваренной соли и меле, используемых в виде кормовых добавок при откорме КРС, свиней, однажды был обнаружен свинец в количестве 169 и 186 мг/кг.

Результаты исследований показали, что накопление кадмия в количествах, превышающих МДУ отмечалось лишь в кормах, подвергшихся промышленной переработке подсолнечника - до 0,49 мг/кг, свинца (в зерне озимого ячменя- до 2,97 мг/кг). По содержанию ртути и мышьяка корма были благополучными.

* тяжелые металлы - с атомной массой выше

50 кислородных единиц

** МДУ - максимально допустимый уровень

Выводы.

Многолетний мониторинг передвижения токсических веществ в цепи «почва-растение-животное» показал необходимость установления:

- уровня накопления тяжелых металлов в объектах окружающей среды, кормовых растениях;

- источников их поступления;

- влияния различных уровней накопления их в кормах на мясную продуктивность с.-х. животных (КРС, свиньи, птица), качество и безопасность получаемого мясного сырья, и, в первую очередь, предназначенного для выработки продуктов детского питания.

Список литературы

1. Войнар, А.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. -М.: Советская наука.-1953.

2. Волошин, Е.И. Загрязнение почвы тяжелыми металлами и продуктивность растений // Агрохимия. - 1998. - № 3.- С. 22- 23.

3. «Временные инструкции по технологии возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающей минимальные уровни накопления в кормах пестицидов, нитратов-нитритов», Краснодар.- 1985.

4. Выращивание культур на почвах, загрязненных тяжелыми металлами // Горский СХИ / С. Дзаногов // Земледелие.- 1993. - № 1.

5. ГОСТ Р 50848-96 «Требования при выращивании, откорме молодняка крупного рогатого скота на мясо для выработки продуктов детского питания».

6. Ильин, В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск. Наука.- 1991.

7. Методические указания. «Основные требования создания специализированной сырьевой базы для производства экологически чистых продуктов на основе мяса убойных животных», Краснодар.- 1999.

8. Методические указания по определению тяжёлых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства.- М.: ЦИНАО. - 1989.

9. Никифорова, Е.М. Загрязнение природной среды свинцом от выхлопных газов автотранспорта // Вестник МГУ.- Серия географическая. - 1975.

10. Связь токсичности следовых элементов с урожайностью и здоровьем домашних животных и человека. Trace element toxicity relationships to crop production and liverstock and human health: implications for management. Umesh C. Gupta & Subhas C.Gupta. Commun. in Soil Sci and Plant Anal. - 1998. -V. 29.-№ 11-14. - Р. 1491-1522.

11. Тимошенко, Н.В. Теоретические и практические аспекты получения экологически безопасного животноводческого сырья и производства нутриентно - адекватных мясных продуктов детского питания. М.: 2001.

12. Тютиков, С.Ф. Анализ распространения тяжелых металлов в биологических объектах и окружающей среде // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук.- 2000.- № 2.-С.49-51.

13. Федеральный закон «О продовольственной безопасности пищевых продуктов». 2.01.2000.- № 29-ФЗ.

14. Ягодин, Б.А., Виноградова, С.Б., Говорина, В.В. Кадмий в системе почва-удобрение-растения-животные организмы и человек / Агрохимия, 1989. - № 5. - С. 118-130.