Исследование динамики коэффициентов перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко в хозяйствах пригородной зоны г. Красноярска

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕХОДА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КОРМОВ РАЦИОНА В МОЛОКО В ХОЗЯЙСТВАХ ПРИГОРОДНОЙ ЗОНЫ Г. КРАСНОЯРСКА

Борцова И.Ю., Носкова Н.Е.

Красноярский государственный аграрный университет, Красноярск, Россия

Естественные пастбища и угодья в пригородной зоне г. Красноярска, крупного промышленного центра края, расположенного в местности с высоким метеорологическим потенциалом загрязнения атмосферы, испытывают значительную антропогенную нагрузку и подвергаются воздействию техногенных выбросов загрязняющих веществ 1 и 2 классов опасности (Государственный доклад…, 2008). Для растительного покрова Красноярской лесостепи характерно сочетание лугово-степных массивов, в свою очередь растительность участков луговой степи представлена разнотравными формациями. Сенокосные и пастбищные угодья, хотя в какой-то мере трансформировались, но в своей основе - это естественная растительность (Бугаков, Чупрова, 1995).

Другим негативным фактором, влияющим на экологическое состояние пастбищ и угодий, является их расположение вдоль автомагистралей федерального значения. Техногенный ореол геохимического загрязнения Красноярской агломерации (по уровням загрязнения снега и почв тяжёлыми металлами) А.Е. Мирошников и В.Н. Горбачев (1999) подразделили на четыре зоны. Вместе с направлением господствующих ветров между восточным и юго-западным направлением происходит градиентное распространение токсичных соединений в окружающей среде и повышение их содержания в организме жвачных животных при выпасе крупного рогатого скота, а также при поедании животными кормов стойлового периода в разных зонах ареола загрязнения.

Токсичные соединения из поедаемых животными растений по трофическим цепям переходят в организм коров, затем в продукты животноводства (мясо, молоко), которые активно потребляются населением.

В предыдущих публикациях было исследовано влияние загрязнения тяжелыми металлами на видовой состав фитоценозов, а также, динамику содержания тяжелых металлов в травяном покрове естественных пастбищ пригородных хозяйств г. Красноярска (Борцова и др., 2010; Борцова, Носкова, 2010).

Для обеспечения экологической чистоты продуктов питания, в частности молока, необходимо рассчитать коэффициенты перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко, что даст возможность рассчитать рацион, позволяющий получить молоко с безопасным уровнем исследуемых металлов. Изучению данной проблемы посвящена настоящая статья.

Для проведения исследования были выбраны пригородные хозяйства, расположенные в разных зонах геохимического загрязнения:

- СПК «Берёзовское» (Берёзовского района) - зона очень высокого, чрезвычайно опасного уровня загрязнения территория;

- агрофирма «Маяк» (Сухобузимского района)- зона высокого, опасного уровня загрязнения территория;

- ОАО «Емельяновское» (Емельяновского района) - зона среднего, умеренно опасного уровня загрязнения территория.

Были проведены исследования по тяжелым металлам, охватывающие полную цепь «почва - растения (корма) - молоко». На основании полученных данных были рассчитаны коэффициенты перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко.

Исследования проводились с 2002 г. только в стойловый период, а с 2004 г. охватили и пастбищный, и стойловый периоды.

По данным 2002 года наиболее высокие показатели выявлены по кадмию, меди и цинку (табл. 1). Самые высокие коэффициенты перехода свинца из кормов в молоко обнаружены в СПК «Березовское» (7,10%), а далее они незначительно снижались для хозяйств Сухобузимского и Емельяновского районов, при этом различия были недостоверны. Выше проведенный анализ показал, что по сравнению с другими хозяйствами в этом отмечены высокие концентрации свинца в кормах и молоке. По данным М.В. Бойченко (1999) уровень соединения свинца в органах и тканях крупного рогатого скота, выращенного в Березовском районе выше, чем у животных Сухобузимского и Емельяновского районов.

Таблица 1- Коэффициенты перехода тяжелых металлов из рациона в молоко (%) в хозяйствах Емельяновского, Березовское и Сухобузимского районов в 2002 г.

Коэффициенты перехода меди в молоко были выше, чем свинца и для Емельяновского и Березовского района изменялись от 12,41% до 12,03%. Исключение составил Сухобузимский район, где коэффициент перехода равен 5,43%, что в 2,2 раза меньше чем в остальных районах. В 2002 г. отмечены низкие концентрации меди в молоке для данных хозяйств.

Коэффициенты перехода кадмия в молоко изменялись от 11,58% в хозяйствах Сухобузимского района до 19,44% в СПК «Березовское». М. Бойченко (1999) установлено, что уровень соединений кадмия в организме животных хозяйств Сухобузимского района выше, чем у животных из других хозяйств, это связано с загрязненностью токсикоэлементами объектов окружающей среды. Такие высокие значения данного коэффициента можно объяснить тем, что в организме животных кадмий менее прочно связан с белковым комплексом, чем свинец и медь и поэтому легко переходит в молоко.

Высокие значения коэффициента перехода цинка в молоко отмечены в Сухобузимском районе (21,61%) и СПК «Березовское» (20,42%). Анализ содержания тяжелых металлов в кормах и молоке, о чем было рассмотрено выше, показал высокое содержание цинка в этих районах. В целом, по данным 2002 года выявлены достаточно высокие коэффициенты перехода металлов в молоко. Поэтому в последующие годы более подробно были изучены коэффициенты перехода тяжелых металлов в разные периоды содержания животных (табл.2-4).

В течение вегетационного периода в ОАО «Емельяновское» коэффициент перехода свинца из кормов рациона в молоко был невысоким по сравнению с 2002 г. и изменялся от 0,20% до 0,44% с тенденцией увеличения к сентябрю. Корреляционный анализ установил связь между содержанием свинца в почве и растениях (трава пастбищная) (r=0,63, p=0,05), и сильную связь между содержанием свинца в растениях и молоке (r=0,98. p<0,01).

Таблица 2 - Коэффициенты перехода тяжёлых металлов из кормов рациона в молоко (%) (пастбищный период) хозяйство ОАО «Емельяновское»

Коэффициенты перехода кадмия из кормов рациона в молоко немного снизились по сравнению с 2002 г, но остались того же порядка и изменялись от 9,27% до 15,18%. Имеется сильная связь между содержанием кадмия в почве и содержанием его в растениях (r=0,89 p<0,01). А между содержанием его в растениях и в молоке связь меньше, коэффициент корреляции составил 0,59, но результат недостоверен.

Если для хозяйства Емельяновского района коэффициент перехода меди из кормов в молоко в 2002 г. составил 12,41%, то в последующие годы значения данного показателя варьировали в пределах 0,99% - 2,38%. Корреляционный анализ установил тесную связь между содержанием меди в почве и ее содержанием в растениях (r=0,91 p<0,01), а также содержанием меди в растениях (трава пастбищная) и в молоке (r=0,94 p<0,01).

Коэффициенты перехода цинка в молоко из кормов также значительно снизились по сравнению с 2002 г., почти в 2 раза. Но в целом его значения по месяцам вегетации отличались незначительно. При этом наблюдалась тенденция к увеличению данного показателя к осени. Корреляционная связь между содержанием цинка в почве и в растениях, а также в растениях и молоке была сильная и соответственно равнялась (r=0,99 и r=0,91 p<0,01).

Коэффициенты перехода из рациона кормов в молоко в стойловый период для данного хозяйства представлены в таблице 3. Коэффициент перехода свинца из кормов рациона в молоко повысился в 3,8 раза. В стойловый период в молоке солей кадмия не обнаружено, поэтому возможности рассчитать коэффициент не было. Коэффициенты перехода меди и цинка в молоко из кормов рациона наоборот уменьшились и составили: для меди - 0,59% и цинка- 3,71%.

Таблица 3. - Коэффициенты перехода тяжёлых металлов (%) из кормов рациона стойлового периода в молоко хозяйство ОАО «Емельяновское»

На основании полученных результатов по содержанию тяжелых металлов в молоке и в кормах в агрофирме «Маяк» рассчитаны коэффициенты перехода солей тяжелых металлов (табл. 4).

Таблица 4 - Коэффициенты перехода солей тяжёлых металлов из кормов рациона в молоко, % агрофирма «Маяк»

Из представленных в таблице 4 данных видно, что наибольшее значение коэффициента перехода солей тяжёлых металлов за исследуемый период (с июня по сентябрь) отмечено для кадмия, этот показатель составил от 6,9% в июне до 15,9% в сентябре месяце. Отмечена высокая корреляционная связь между содержанием кадмия в почве и содержанием в рационе пастбищного периода (r=0,97 p<0,01), а между содержанием кадмия в рационе и молоке коэффициент корреляции был ниже, но достоверный (r=0,87 p<0,01).

По свинцу коэффициент перехода был минимальным и составил от 0,21% до 0,46%. Корреляционная связь между содержанием свинца в почве и в рационе была высокой, но недостоверной (r=0,60 p>0,01), однако между содержанием свинца в рационе и его содержание в молоке отмечена сильная связь (r=0,99 p<0,01).

Коэффициент перехода меди варьировал от 0,97% до 1,63%,. Корреляционная связь по этому элементу была слабее, чем у других металлов, и составила для почвы и растений 0,45 и была недостоверна, а для растений и молока 0,85 (p<0,01).

Коэффициент перехода цинка был наиболее стабилен весь период и составил от 5,22% до 5,65%. Отмечена высокая достоверная корреляционная связь как между содержанием цинка в почве и растениях, так и между концентрациями цинка в растениях и молоке, она была выше 0,90 (p<0,01).

Коэффициенты перехода тяжёлых металлов из кормов рациона в молоко в пастбищный период для СПК «Березовское» представлены в таблице 5, а стойлового - в таблице 6.

Наибольшей стабильностью отличались коэффициенты перехода свинца (0,25% - 0,35%), меди (0,84% - 0,96%) и цинка (4,41% - 5,31%). Наибольшие абсолютные величины коэффициента перехода из кормов в молоко отмечены для кадмия, он варьировал от 4,46% до 7,10%. В СПК «Березовское» по сравнению с другими хозяйствами коэффициенты перехода кадмия в молоко значительно ниже в по сравнению с 2002 г. Следует отметить, что в данном хозяйстве этот коэффициент был самым высоким. Корреляционный анализ выявил достаточно сильную связь между содержания кадмия в растениях и его содержанием в молоке (r=0,80 p<0,01).

Таблица 5 - Коэффициенты перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко, % (пастбищный период) хозяйство СПК «Березовское»

По сравнению с 2002 г. коэффициент перехода меди из кормов рациона в молоко в СПК «Березовском» значительно снизился и был самым низким по сравнению с другими хозяйствами. Коэффициенты перехода цинка из кормов рациона в молоко для СПК «Березовское» были чуть ниже значений данного коэффициента для других хозяйств и, они значительно снизились по сравнению с 2002 г. Надо отметить, что коэффициенты перехода цинка из рациона кормов в молоко с 2004 г. почти для всех хозяйств были стабильны и изменялись в пределах 4,41% и 7,43%. Выявлена корреляция между содержанием меди в почвах и растениях (r=0,71 p<0,01) и, эта связь была выше между содержанием меди в растениях и молоке (r=0.86 p<0.01).

Кроме этого по данному хозяйству выявлена высокая корреляционная связь между содержанием свинца в почве и растениях (r=0,83 p<0,01) и растениями и молоком (r=0,97 p<0,01). Слабая достоверная корреляционная связь по содержанию цинка в почвах и растениях (r=0,65 p<0,05) и недостоверная связь между растениями и молоком (r=0,40 p>0,05).

В стойловый период для СПК «Берёзовское» коэффициенты перехода металлов в молоко также были невысокими (табл. 3.34).

Таблица 6 - Коэффициенты перехода тяжелых металлов из кормов рациона стойлового периода в молоко (%) СПК «Березовское»

Коэффициенты перехода свинца и кадмия в молоко из кормов рациона снизились по сравнению с пастбищным периодом соответственно в 1,3 раза и в 2,3 раза, меди увеличилось почти в 2 раза, а цинка осталось на уровне пастбищного периода.

В результате проведенного анализа выявилась тенденция снижения коэффициентов перехода тяжелых металлов из кормов рациона в молоко с 2002 г. для всех хозяйств. Более детальный анализ конкретных хозяйств выявил снижение данного показателя. Возможно, это может быть связано с тем, что пастбища, где паслись коровы в 2002 г., были разные по составу растительности, по типам почв и по степени загрязненности. Но, тем не менее, содержание в молоке солей свинца, кадмия, меди и цинка весь исследуемый период было в пределах ПДК. Увеличение концентрации тяжёлых металлов в молоке зависело от увеличения их содержания в кормах.

Если сравнить наши результаты с результатами других исследователей, например, с работой Р.Я. Новицкой из Белоруссии (г. Жодино). Ею установлены коэффициенты перехода кадмия в молоко в пределах 2,5 - 2,8%, свинца 4,6- 5,4%, цинка - 8,2-12,6%, меди 0,8-2,9%. В нашей работе коэффициенты перехода кадмия из кормов в молоко значительно выше, а свинца намного ниже. Коэффициенты перехода меди из кормов рациона в молоко в работах Р.Я. Навицкой (1995) и наших исследованиях сопоставимы. А коэффициенты перехода цинка из кормов в молоко одного порядка, но у нас несколько ниже.

Таким образом, несмотря на то, что по сравнению с 2002 годом в последующие годы исследования коэффициенты перехода металлов из кормов рациона в молоко несколько снизились в целом для всех хозяйств, необходим жесткий контроль над состоянием кормовой базы и качеством молока по тяжелым металлам. С точки зрения экологической безопасности для объективной оценки качества молока и молочных продуктов, а также для составления прогнозов о состоянии кормовых баз для молочных хозяйств, необходим постоянный мониторинг.

молоко металл почва корм

Литература

1. Бойченко, М.В. Экологические аспекты загрязнения тяжёлыми металлами биологических объектов пригородной зоны г. Красноярска./ Автореферат. дис. канд. биолог. наук. - Красноярск, 1999.- 22с.

2. Борцова И.Ю. Характеристика фитоценозов естественных пастбищ Красноярской лесостепи, испытывающих техногенную нагрузку / И.Ю. Борцова, Е.А. Иванова, Н.Е. Носкова // Вестник КрасГАУ, 2010. Выпуск 1.- С. 66-69.

3. Борцова И.Ю., Носкова Н.Е. Динамика содержания тяжелых металлов свинца, кадмия, меди и цинка в травяном покрове естественных пастбищ пригородных хозяйств г. Красноярска // Материалы международной заочной научной конференции «Проблемы современной аграрной науки» (15 октября 2010 г.)

4. Бугаков, П.С., Чупрова В.В. Агрономическая харакреристика почв земледельческой зоны Красноярского края. - Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 1995.-175с.

5. Государственный доклад «О состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2007 году». - М.: НИА-Природа, РЭФИА, 2008.-224с.

6. Мирошников А.Е., Горбачев В.Н. Эколого-биохимические исследования загрязнения воздуха Красноярской промышленно-городской агломерации тяжелыми металлами-токсикантами / А.Е. Мирошников, В.Н. Горбачев // Вестн. КрасГАУ. - 1999. - № 4. - С.123-125.

7. Навицкая Р.Я. Уровень концентрации солей тяжелых металлов и нитратов в молоке в зависимости от содержания их в рационе коров / Р.Я. Навицкая // Автореф. на соиск. уч.степ. к.б.н.- Жодино, 1995.-18 с.

Размещено на Allbest.ru