Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1. Оценка состояния окружающей среды и современная радиационная обстановка в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа) 12
1.2. Миграция, накопление и трансформация основных токсикантов в трофических цепях животных и человека 2
1.2.1. Радионуклиды и их воздействие на систему почва-растение-животные-человек 27
1.2.2. Тяжелые металлы и их поведение в трофических цепях животных и человека 35
1.3. Воздействие антропогенных факторов на качество здоровья животных и человека 40
1.4. Методы снижения негативного воздействия факторов техногенного загрязнения среды на организм животных 50
2. Собственные исследования
2.1. Материалы и методы исследований 60
2.2. Результаты исследования 64
2.2.1. Динамика накопление радионуклидов в питьевой воде, растительных кормах, снежном покрове и организме крупного рогатого скота в сельскохозяйственных предприятиях зоны ВУРСа 64
2.2.2. Динамика накопления радионуклидов в органах и тканях крупного рогатого скота 76
2.2.3. Содержание тяжелых металлов в кормах суточного рациона коров и организме крупного рогатого скота 81
2.3. Оценка иммунобиологических особенностей крупного рогатого скота из сельскохозяйственных предприятий зоны ВУРСа 89
4. Методы снижения накопления радионуклидов и тяжелых металлов в организме животных, и повышение резистентности молодняка путем применения энтеросорбентов ферроцина, экоста, хитозана и глауконита 93
5. Экономическая эффективность 119
Обсуждение результатов 121
Выводы 127
Практические предложения 128
Список использованной литературы 129
- Оценка состояния окружающей среды и современная радиационная обстановка в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа)
- Динамика накопление радионуклидов в питьевой воде, растительных кормах, снежном покрове и организме крупного рогатого скота в сельскохозяйственных предприятиях зоны ВУРСа
- Оценка иммунобиологических особенностей крупного рогатого скота из сельскохозяйственных предприятий зоны ВУРСа
Оценка состояния окружающей среды и современная радиационная обстановка в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа)
Условно все виды антропогенного воздействия на природные комплексы можно разделить на две группы. К первой относятся те из них, которые связаны с прямым использованием природных комплексов или их частей, выраженным в виде отторжения части биологических ресурсов (рубка леса, распашка и отторжение земель, сенокошение, выпас скота, охота и т.д.). Вторая группа включает воздействия, не связанные с непосредственной утилизацией биологической продукции, но, тем не менее, влияющие на состояние природных комплексов. Прежде всего, это физические и химические техногенные загрязнения. В реальных условиях эти виды антропогенных нагрузок встречаются в многообразных сочетаниях, что осложняет проблему их ограничения (А.С.Парамонов, 1993).
Одним из основных загрязнителей среды в ! последние годы стали радиоактивные вещества, количество которых в биосфере заметно увеличилось в результате ядерных взрывов, развития атомной промышленности и энергетики, использования радиоактивных веществ в биосфере планеты (В.Д.Баранников, 1985; В.М.Боев с соавт., 1996).
В мире работает около 370 энергетических реакторов и уже зафиксировано более 150 аварий на АЭС с утечкой радиоактивности. Бесконтрольные аварийные выбросы ядерных предприятий в природную среду привели к тому, что в России из 186 млн. га сельскохозяйственных угодий около 5 млн. га загрязнены радионуклидами. По данным аэрогаммаспектрометрической съемки, площади Европейской территории России содержат Cs чернобыльских выпадений 1986 г. Территория с уровнями содержания Cs в Ku/км и выше достигает 57650 км, что составляет 1,6% от площади Европейской части России (Ю.А.Израэль, 1996). Фактически после Чернобыльской катастрофы произошло рассекречивание радиационной ситуации на Урале,, создавшейся в связи с авариями, имевшими место на производственном объединении "Маяк". Одна из них, названная впоследствии Кыштымской, произошла в результате взрыва емкости на ПО "Маяк" в сентябре 1957 г. Около 2 млн. Ки (74х10,5Бк) радиоактивных веществ поднялось в атмосферу, и постепенно выпадая на поверхность почвенно-растительного покрова сформировали Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС) (В.В.Хохряков и др., 2002).
При авариях реакторов и других вероятных наземных источников радиоактивного загрязнения воздуха продукты деления в воздушной среде рассеиваются в нижние слои тропосферы на расстояния, измеряемые десятками и сотнями километров (J.A.Gibson et al., 1992).
Образовавшийся радиоактивный след в границах наиболее значительной плотности загрязнения 2 Ku/км представляет собой узкую полосу длиной 105 км и шириной от 4,5 до 6 км. Максимальное значение плотности радиоактивного загрязнения на оси следа вблизи границы территории промышленной площадки ПО «Маяк» достигало 4000 Ku/км2 по 90Sr. В первую очередь территория ближайшей части Восточно-Уральского радиоактивного следа на расстоянии до 50 км, характеризовалась в течение первых 3—6 месяцев после аварии высокими уровнями радиоактивного загрязнения почвы, всех объектов окружающей среды, а также продовольствия кормов, жилищ и предметов обихода. Максимальное радиоактивное загрязнение сельскохозяйственной продукции, наблюдавшееся в ближайших к источнику загрязнения деревнях (до 20 км), достигало 1000 кБк/кг. Значительная доля активности в этой продукции, за исключением молока, приходилась на Се и 95Zn (60-70%), в молоке преобладала доля 90Sr (70%). В первые пять лет после аварии модифицирующее влияние на уровень радиоактивного загрязнения окружающей среды и сельскохозяйственной продукции оказывали физические и биогеохимические процессы: перераспределение загрязнения под влиянием ветрового переноса и водного стока, вертикально исходящая миграция радионуклидов в профиле почвенного покрова, трансформация физико-химических форм радионуклидов в воде, фиксация радионуклидов в почве (донных отложениях), интенсивности корневого поступления в растения, включая хозяйственные. На протяжении пяти первых лет было особенно влияние внекорневого поступления радионуклидов в сельскохозяйственные культуры (В.В.Хохряков и др., 2002).
Помимо аварии 1957 г., на ПО "Маяк" в 1967 г. произошел еще один крупный ядерный инцидент. После малоснежной зимы наступило необыкновенно засушливое лето. Озеро Карачай, которое использовалось предприятием, как открытое хранилище радиоактивных отходов, сильно обмелело. Донные отложения, загрязненные преимущественно Cs, поднимались ветром с его берегов и переносились на значительные расстояния, в результате некоторые участки ВУРСа подверглись вторичному радионуклидному загрязнению. Деятельность химкомбината "Маяк" в первые годы его существования, помимо Кыштымской аварии, создала критическую ситуацию на р.Теча, в которую в 1949-1951 гг. сбрасывали радиоактивные отходы без очистки и нормирования. В результате вода, донные отложения, биота и пойменные ландшафты реки оказались загрязненными долгоживущими радионуклидами. Полученные данные свидетельствуют о том, что современные уровни радиоактивного загрязнения донных отложений, биоты р.Течи и прилегающих пойменных ландшафтов по-прежнему высоки (А.П.Говорун и ДР., 1999).
В целом накопленный опыт изучения природно-территориальных комплексов, оказавшихся в аварийных зонах предприятий атомного комплекса, свидетельствует о том, что сроки самовосстановления и самоочищения экосистем могут составлять несколько сотен лет и даже тысячелетия (В.С.Анисимов, 1995; Г.М.Козубов, 2001). Данное обстоятельство предопределяет необходимость всестороннего изучения радиоэкологического состояния и эволюции подобных экосистем во времени, что требует консолидации усилий ученых. При этом, чем более разнообразные научно 15 методологические подходы будут использованы в изучении поставленных проблем, тем больше будет шансов выработать наиболее эффективную систему контрмер и смягчить негативные последствия действия техногенных радионуклидов, особенно в случаях слабо контролируемого и бесконтрольного их поступления в природные экосистемы.
В Свердловской области наибольшему радиоактивному загрязнению подверглись территории Каменского, Богдановичского и Камышловского районов. В конце 1957 года по решению правительства Свердловской области было произведено обследование г.Каменск-Уральского и прилегающих к нему районов. Основным радиоактивным загрязнителем местности оказался 90Sr. Полоса загрязнения имела ширину 12-18 км и простиралась в направлении с юго-запада на северо-восток (П.В.Волобуев др., 2002)
Динамика накопление радионуклидов в питьевой воде, растительных кормах, снежном покрове и организме крупного рогатого скота в сельскохозяйственных предприятиях зоны ВУРСа
Необходимым условием для нормирования воздействий на окружающую природную среду является установление соответствия между их уровнем и экологическими последствиями. Природные процессы и явления, обусловливающие пространственную дифференциацию земной поверхности, равно являются экологическими факторами. Поэтому необходим комплексный эколого-географический подход к изучению экологических последствий вмешательства человека в природную среду. На фоне критики предельно допустимых концентраций (ПДК) как универсального критерия все большее признание получает необходимость установления территориально дифференцированных критериев нормирования воздействий, но при этом сохраняется концепция неограниченной продолжительности последних (Т.Д.Макарова и др., 1999).
Для получения наиболее полной информации об экологической характеристики территории зоны ВУРСа, провели комплексное определение содержания радионуклидов (90Sr, 137Cs, 2,0РЬ) в течении 5 лет (с 1998 по 2002 гг.) и тяжелых металлов (Zn, Al, Си, Pb, Cd, Сг) в кормах, входящих в суточный рацион крупного рогатого скота, питьевой воде, а также в снеговой воде из 10 сельскохозяйственных предприятий данной территории.
По данным А.Н.Сироткина, Р.Г.Ильязова (2000) корм является основным источником поступления радиоактивных веществ в организм сельскохозяйственных животных и продукты питания животного происхождения.
Луга и пастбища относятся к экологически "горячим" точкам в агросфере, так как молоко, получаемое при выпасе сельскохозяйственных животных, во многих радиологических ситуациях принадлежит к числу наиболее важных дозообразующих пищевых продуктов. Специфика миграции радионуклидов на лугах объясняется наличием дернины, где поступившие после аэрального выпадения радионуклиды в течение долгого периода (до 10 лет и более) находятся в более доступном для корневого усвоения, чем при поглощении из собственно почвы (Р.М.Алексахинин др., 1992) В растительных кормах, наиболее высокая концентрация 90Sr выявлена в естественном сене, особенно в 1998 и 2000 гг. - 59,24 Бк/кг и 61,45 Бк/кг vсоответственно Интенсивность накопления радионуклидов сельскохозяйственными растениями связана с характером распределения корневых систем в почве, видо- и сортоспецифическими особенностями минерального питания возделываемых культур, продолжительностью их вегетационного периода. Известно, что разные виды растений обладают неодинаковой способностью накапливать радионуклиды в вегетативных и генеративных органах. При этом межвидовые различия в аккумуляции радионуклидов при корневом пути перехода достигают 10-30 раз (Р.М.Алексахин, Н.А.Корнеев, 1991).
Оценка иммунобиологических особенностей крупного рогатого скота из сельскохозяйственных предприятий зоны ВУРСа
Сложная экологическая обстановка в различных регионах существенно влияет на организм человека и животных. Как подтвердили результаты отечественных исследователей (А.Г. Незавитин, 1994; П.Н. Смирнов, 1996 и др.), экологические особенности отдельных территорий накладывают свой отпечаток на физиологические показатели, да и в целом, на формирование адаптационных механизмов сельскохозяйственных животных. При длительных воздействиях, как правило, эти условия приводят к развитию иммунодепрессивных и аллергических состояний. Наиболее чувствительной к внешним воздействиям, является иммунная система организма (Р.В.Петров, 1981; П.Н.Смирнов, 1996; Я.Б.Бейкин, 2000). В силу своей чувствительности, она может выступать в роли показателя воздействия: на организм различных антропогенных факторов, то есть служить индикаторной системой в зоне экологического неблагополучия (И.М.Донник, 2001 и др.).
В этой связи, нами были проведены исследования крупного рогатого скота в различные возрастные периоды из отдельных территорий области с целью оценки их иммунной системы.
Конечно, лучший способ изучения процессов развития организма заключается в наблюдении за отдельными животными от рождения до смерти. Однако, это связано с определенными техническими сложностями. В наших исследованиях использован альтернативный вариант, заключающийся в изучении животных определенных возрастных групп с последующим сопоставлением полученных параметров с возрастом.
Для получения необходимых научных данных о возрастных изменениях в иммунной системе крупного рогатого скота в зоне ВУРСа мы отобрали группы животных, которых подвергли гематологическому и иммунологическому исследованиям.
Животных в группы подбирали по принципу аналогов с учетом продуктивности, породности, определенного возраста (6-8 мес, 16-18 мес. и 3-5 лет), технологии содержания и использования, что позволило получить усредненные данные и дать характеристику изменениям, в показателях иммунной системы, увязав в последующем с влиянием экологических факторов.
В таблице 12, представлены результаты иммунологических исследований животных разного возраста, из сельскохозяйственных предприятий, территории которых характеризуются высоким уровнем экологического загрязнения.
Результаты морфологического состава крови крупного рогатого скота, районированного в зоне ВУРСа, показали определенные изменения в содержании лейкоцитов, нейтрофилов и абсолютного количества лимфоцитов крови.
Так, в 16-18-ми месячном возрасте содержание лейкоцитов было ниже на 24,5%, а в 3-5-ти летнем возрасте на 64,6% по сравнению с показателями у телят 6-8-ми месячного возраста (8,36 тыс/мкл).
У животных из зоны ВУРСа изменения в содержании нейтрофилов и лимфоцитов имели ту же тенденцию к снижению, что и лейкоциты (таб. 10).
Анализ результатов содержания иммунокомпетентных клеток (Е-РОЛ и М-РОЛ), показал, что у животных на территории ВУРСа выявлено достоверное уменьшение показателей клеточного звена иммунитета: Т-лимфоцитов (в 2,2 раза), фагоцитарной активности (ФА) нейтрофилов у крупного рогатого скота 3-5-ти летнего возраста в 2 раза. По мнению многих исследователей гуморальный иммунный ответ представляет собой последовательную смену фаз продукции иммуноглобулинов и циркулирующих иммунных комплексов. Иммунные комплексы (ИК) являются постоянными сывороточными факторами крови человека и животных и обеспечивают нормальное течение иммунологических процессов в здоровом организме. Биологическое действие циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), обусловленное разнообразием их строения, и свойств, имеет множество проявлений: от стимуляции иммунной системы до индуцирования процессов имунодепрессии и повреждения тканей. Поэтому, любые нарушения в удалении антигенов отражаются на их уровне (в сторону повышения). Таким образом, уровень циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) является интегральным показателем антигенной нагрузки на иммунную систему (И.М.Донник, П.Н.Смирнов, 2001). і Таким образом, анализ иммунологических показателей у животных разного возраста позволил выявить отличия в возрастной динамике у крупного рогатого скота. У животных, испытывающих значительную ксенобиотическую нагрузку, эти изменения выражаются в снижении количества лейкоцитов, по сравнению с животными 6-8-и месячного возраста на 8,6% в 16-18 месяцев и на 64,6% в 3-5 летнем возрасте; снижении абсолютного количества лимфоцитов на 47,4% к 3-5 летнему возрасту; достоверном снижении ФА - в 1,5 раза в 16-18 месяцев и в 2 раза в 3-5 лет; значительном повышении уровня ЦИК с наибольшими значениями у животных в 3-5-ти летнем возрасте - 192,7 у.е.
Похожие диссертации на Оценка техногенного загрязнения сельскохозяйственных предприятий и иммунобиологические особенности крупного рогатого скота в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа)
