Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.2
. 1 Экологические проблемы производства продукции животновод
ства в условиях техногенеза 8
Тяжелые металлы и их воздействие на систему почва - растение -
животное - продукция животноводства 16
Антропогенное загрязнение природных вод 17
Поступление тяжелых металлов в почву и растения 24 - 9 - Физиологическое действие тяжелых металлов на организм животных и человека 31
1.2.4
Особенности накопления и содержания тяжелых металлов в про
дукции животноводства в условиях техногенеза 38
1.3.1
1.3 Радионуклиды и их поведение в трофических цепях животных 39
Физико-химическое состояние радионуклидов в воде, почвах,
растениях и продукции животноводства 40
. . _ Накопление и распределение радионуклидов в организме
животного 43
1 . Способы коррекции содержания токсикантов в организме сель-
скохозяйственных животных 51
2 СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.; 58
2.1 Объекты и методы исследований 58
_ 9 Хозяйственно-экологическая характеристика территорий Северо-
запада Урала 67
2.2.1 Особенности хозяйственного состояния исследуемых территорий 67
_ . _ Экологическое и природно-климатическое состояние Северо
западных территорий 74
? 9 . Ранжирование территории Северо-запада по степени воздействия
на окружающую среду 96
9 ~ Оценка поверхностных, подземных и талых вод Северо-запада
2.3.3
Урала 100
2.3.1 Состояние снежного покрова разных территорий 100
9 ^ _ Содержание экотоксикантов в источниках поверхностного водо
снабжения 113
Сезонные колебания содержания загрязняющих веществ в по
верхностных водах 13 0
2.3.4 Состояние источников подземного водоснабжения 137
^ 4 Антропогенное загрязнение почв Северо-западных территорий
Урала 150
2.4.1 Агрохимические показатели почв разных территорий 151
_ . 9 Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в почвах разных
2.5
территорий 156
Содержание тяжелых металлов и радионуклидов в кормах Севе
ро-западных территорий Урала 164
2.5.1 Содержания тяжелых металлов и радионуклидов в концентриро- 165
ванных кормах
9 Накопление тяжелых металлов и радионуклидов в грубых кормах
разных территорий 172
Уровень содержания тяжелых металлов и радионуклидов в соч
ных кормах Северо-западных территорий 182
Суточные рационы кормления дойных коров в зимне-стойловый
и пастбищный периоды в условиях техногенеза 187
1 Состав и питательность рационов кормления дойных коров в
зимне-стойловый период 187
_ Уровень загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами
рационов кормления коров в зимне-стойловый период 195
» Состав и питательность рационов кормления дойных коров в па
стбищный период 200
. Уровень загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами
рационов кормления коров в пастбищный период 206
Динамика накопления токсических элементов в молочной про
дукции и организме коров 211
1 Изменение минерального состава крови коров в условиях техно
генеза 211
2 Качество, химический состав и технологические свойства молока 218
3 Содержание тяжелых металлов в молочной продукции 230
. Взаимосвязь содержания тяжелых металлов и радионуклидов в
цепи вода - почва - корма - организм животного 234
Научно-обоснованная эколого-математическая модель оптимиза
ции рациона кормления коров по минимизации уровня накопле
ния тяжелых металлов и радионуклидов 241
Постановка задачи линейного программирования 241
Разработка числовой эколого-математической модели 243
Анализ результатов решения задачи 246
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 253
ВЫВОДЫ '. 271
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 275
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 276
ПРИЛОЖЕНИЯ 307
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема загрязнения окружающей среды и связанного с этим нарушения экологического равновесия в природе является наиболее актуальной на сегодняшний день, не случайно она отнесена к категории глобальных. Известно, что неблагоприятные экологические условия негативно влияют на живые организмы и биоту в целом, на состояние здоровья людей и животных, в том числе и сельскохозяйственных. Сельскохозяйственные экосистемы - основной источник производства продуктов питания животного происхождения. Употребление человеком низкокачественных продуктов питания, содержащих высокие концентрации тяжелых металлов и радионуклидов, может послужить толчком для развития патологического процесса (И.М.Донник, П.Н.Смирнов,2001, А.М.Смирнов,2005,А.Г.Шахов,2006).
Основную угрозу в плане загрязнения окружающей среды оказывают тяжелые металлы и радиоактивные вещества (А.В.Трапезников, В.Н. Трапезникова, 2005; В.Г.Судаков, 2006, О.Р.Ильясов, 2005). В отличие от органических соединений токсичные элементы не разрушаются в почве и воде, а накапливаются в объектах внешней среды и мигрируют по трофическим цепям в корма и продукцию сельскохозяйственных животных (И.М. Донник, 2003,2005, В.Н. Большаков, 2005, В.Г. Судаков, 2004, И.А. Шкура-това, 2001,2005).
В Курганской области проблемы, связанные с загрязнением тяжелыми металлами и радионуклидами воды, почвы, кормов и продукции животноводства изучены не достаточно. Вопросы загрязнения выше перечисленных индикаторов, изученные весьма не полно и, как правило, не увязываются с изменениями техногенеза, прошедшими за последние годы. В связи с этим назрела необходимость проведения оценки накопления тяжелых металлов и радионуклидов в цепи:
атмосфера
почва - корма - животное - продукция (молоко)
вода _____—
Знание и решение позволит уменьшить или устранить загрязнение воды, почвы, кормов и продукции животноводства тяжелыми металлами и радионуклидами.
Цель исследований - изучение содержания тяжелых металлов и радионуклидов в объектах внешней среды, (уровень накопления тяжелых металлов и радионуклидов в цепи: вода, почва, корма, животное, продукция) их миграцию в звеньях трофической цепи Северо-запада Урала. Разработать научно-обоснованную эколого-математическую модель оптимизации уровня токсикантов в рационе кормления коров, для получения экологически безопасной и биологически полноценной продукции с заданными параметрами качества. Задачи исследований:
Провести оценку экологической ситуации территорий Северо-запада Курганской области по степени загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами.
Изучить накопление тяжелых металлов и радионуклидов в почве, талых, поверхностных, подземных водах; грубых, сочных, концетри-рованных кормах; пастбищных и зимне-стойловых рационах дойных коров; крови, молоке коров и молочных продуктах.
Проследить миграцию токсинов в цепи почва - растение - вода -корм - животное - продукция. Изучить качество и технологические свойства молока и молочной продукции, производимой на территориях Северо-запада.
Разработать научно-обоснованную эколого-математическую модель оптимизации рациона кормления коров по минимизации в нем уровня накопления тяжелых металлов и радионуклидов.
Научная новизна. В условиях Северо-запада Курганской области впервые проведена комплексная оценка степени загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами территорий и, изучена миграция токсинов в цепи почва - растение - вода - корм - животное - продукция. Выявлены особенности кумуляции соединений тяжелых металлов и радионуклидов в молоке коров и производимой молочной продукции от географического расположения и техногенной нагрузки территорий. Разработана научно-обоснованная эколого-математическая модель оптимизации рациона кормления коров по минимизации уровня накопления тяжелых металлов и радионуклидов в организме животных и производимой продукции. Получен патент РФ регистрационный номер 2005126284/029510,2005 г.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. Разработана научно-обоснованная эколого-математическая модель оптимизации рациона кормления коров по минимизации уровня накопления тяжелых металлов и радионуклидов. Определены корма, минимально накапливающие токсичные элементы, применение которых в кормлении коров позволит производить экологически безопасную продукцию на территориях подверженных техногенному воздействию. Результаты исследований использованы в образовательных экологических программах подготовки специалистов агропромышленного комплекса в Курганской государственной сельскохозяйственной академии и Уральской государственной сельскохозяйственной академии. Материалы диссертационной работы обобщены в виде: «Оценка поверхностных, подземных водоисточников и снежного покрова в условиях техногенеза» (Курганский ИАЦ по УХО) и «Рекомендации по обеспечению продуктивного здоровья животных в условиях техногенеза» (Курганский НЦ МАНЭБ).
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: 1. Экологическая ситуация на территориях Северо-запада Курганской области по степени загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами.
Накопление тяжелых металлов и радионуклидов в талых, поверхностных, подземных водах; грубых, сочных, концетратнных кормах; пастбищных и зимне-стойловых рационах кормления дойных коров; крови, молоке и молочных продуктах.
Миграция тяжелых металлов и радионуклидов в цепи почва - растение - вода - корм - животное - продукция.
Научно-обоснованная эколого-математическая модель оптимизации рациона кормления коров по минимизации уровня накопления тяжелых металлов и радионуклидов.
