Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К ЭКОЛОГО-БИОГЕО-ХИМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ТЕРРИТОРИИ АГРОЛАНДШАФТА 11
1.1. Основные экологические принципы, управляющие самовоспроизводством живых систем, и биогеохимические особенности территорий 11
1.2. Причинно-следственные связи между элементным составом среды обитания и заболеваемостью животных и человека 26
1.3. Сохранение почвенного покрова- основное условие устойчивости агроэкосистем 40
1.4. Научные принципы разработки экспресс-метода оценки агроэкосистем 49
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 66
2.1. Объекты исследований 66
2.2. Методы исследований 69
Глава 3. РОЛЬ КИСЛОТНО - ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ В ПОСТУПЛЕНИИ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В АГРОЭКОСИСТЕМУ 74
3.1. Показатели, характеризующие кислотно - основные свойства почв 74
3.2. Исследования по влиянию реакции среды на всхожесть семян кормовых культур 87
3.3. Изменение состава жидкой и твердой фаз почвенной суспензии при разных диапазонах рН 91
Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ВОЛОС КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА 105
4.1. Характеристика волосяного покрова крупного рогатого скота 105
4.2. Определение химического элементного анализа волос 108
4.3. Зависимость химического элементного состава волос от их локализации на теле животного 118
Глава 5. ОЦЕНКА СИСТЕМЫ ПОЧВА - РАСТЕНИЯ - ЖИВОТНЫЕ НА ТЕРРИТОРИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВ 130
5.1. Химический элементный состав почв кормовых угодий 130
5.2. Химический элементный состав растений и кормов ' 142
5.3. Результаты анализа волос крупного рогатого скота в разных хо- 149 зяйствах
5.4. Определение диапазона нормального содержания макро - и микроэлементов в волосах кисти хвоста коров 181
5.5. Оценка территории животноводческих хозяйств с помощью экспресс-метода 209
Глава 6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ КОРРЕКЦИИ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА АГРОЭКОСИСТЕМЫ 220
6.1. Научно-методические принципы определения состава макро- и микроэлементсодержащих добавок для животных 221
6.2. Исследования по применению консервирующе - минеральных смесей при заготовке кормов 243
6.3. Разработка технологического приема коррекции микроэлементного состава агроэкосистемы через почву кормовых угодий 254
ВЫВОДЫ 271
ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 274
ЛИТЕРАТУРА 275
ПРИЛОЖЕНИЕ 309
- Основные экологические принципы, управляющие самовоспроизводством живых систем, и биогеохимические особенности территорий
- Показатели, характеризующие кислотно - основные свойства почв
- Определение химического элементного анализа волос
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время особую актуальность приобретает решение вопросов агроэкологии, связанных с устойчивым функционированием системы почва - растения - животные - человек в условиях техногенеза, когда взаимодействие общества с окружающей природной средой вызвало множество отрицательных последствий. Поэтому назрела необходимость комплексного подхода при изучении миграции как жизненно-важных, так и токсичных химических элементов в агроэкоси-стеме на конкретной территории хозяйствования.
В отличие от саморегулирующейся природной экосистемы, где круговорот химических элементов практически замкнут, агроэкосистема включает экологические, экономические и социальные компоненты, и управление ею ведется извне и подчинено внешним целям человека.
Живые организмы (растения, животные, люди) и абиотическую среду их обитания на конкретной территории воедино связывает биогеохимический круговорот химических элементов. Извлечение из недр Земли и рассеивание в биосфере несвойственных живым организмам химических элементов приводит к тому, что они включаются в биогеохимические циклы с участием животных и человека, отравляя организмы и вызывая мутагенные изменения с непредвиденными последствиями. К примеру, люди извлекали из земной коры в средние века - 18, в ХУ11 веке - 25, в ХУ111 веке - 29, в XIX веке - 47, в начале XX веке - 54, а во второй половине XX века - более 80 химических элементов.
Как подчеркивал академик В.И. Вернадский (1960), «настоятельно необходимо направить научную деятельность в эти области биогеохимии не только ввиду их большого теоретического значения, но и ввиду несомненной важности для задач государственной жизни». В настоящее время актуальность таких исследований еще более возрастает, так как при хозяйственной деятельности людей не должны нарушаться фундаментальные биогеохимические циклы круговорота веществ, лежащие в основе жизне-
деятельности биосферы. В условиях сложившегося в России социо-эколого-экономического кризиса формирование системного подхода в развитии современных основ сельского хозяйства становится особенно актуальным.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка концептуально-методологических основ эколого-биогеохимической оценки агроэкосистемы (почва - растения - животные), а также разработка экологически безопасных технологических приемов восполнения жизненно-важных химических элементов на конкретной территории хозяйствования.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
Обосновать концептуальные подходы к эколого-биогеохимическому контролю территории агроландшафта и на этой основе разработать экспресс-метод ее оценки.
Определить влияние реакции среды (рН) жидкой фазы и С02 газовой фазы почвы на динамику изменения элементного состава ее жидкой фазы, определяющую доступность химических элементов из почвы растениям и дальше по биогеохимической пищевой цепи - животным.
Для разработки экспресс-метода оценки агроэкосистемы усовершенствовать методику определения содержания химических элементов в волосяном покрове крупного рогатого скота. Выявить участки кожного покрова животных, в наибольшей мере отражающие элементный состав волос и определить ориентировочные нормы содержания в волосах ряда химических элементов.
Изучить взаимосвязи между содержанием химических элементов в почве кормовых угодий и содержанием их в волосяном покрове крупного рогатого скота; определить наиболее существенные для этого показатели, характеризующие содержание химических элементов в почве.
5. Разработать экологически безопасные технологические приемы восполнения жизненно-важных химических элементов в системе почва -растения - животные.
Предметом защиты являются концептуально-методологические подходы к эколого-биогеохимической оценке агроэкосистемы и экологически безопасные технологические приемы восполнения эссенциальных химических элементов в системе почва - растения - животные.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Концептуально-методологические подходы к оценке-агроэкосистемы,
разработанные с учетом биогеохимических особенностей территории и ос
новных экологических принципов, управляющих самовоспроизводством
живых систем.
2. Закономерности влияния реакции среды (рН) почвы на доступность хи-
«
мических элементов из почвы растениям и дальнейшую миграцию их в организм животных.
Методика оценки содержания как жизненно-важных, так и токсичных химических элементов в волосяном покрове крупного рогатого скота и ориентировочные нормы по ряду химических элементов в волосах кисти хвоста коров черно-пестрой породы.
Экспресс-метод эколого-биогеохимической оценки территории агро-ландшафта, суть которого состоит в определении содержания химических элементов в волосах кисти хвоста крупного рогатого скота, позволяющего не только оценить обеспеченность коров эссенциальными элементами, но и проводить эколого-биогеохимическую индикацию природно-техногенных территорий с дисбалансом химических элементов в пищевых цепях.
Технологические приемы улучшения элементного статуса конкретной территории с помощью восполнения жизненно-важных элементов в разных звеньях биогеохимической пищевой цепи: через почву, через заготавливаемые корма, через жидкую добавку для скота.
Научная новизна и теоретическая значимость работы
Впервые разработаны эколого-биогеохимические принципы оценки и коррекции элементного состава агроэкосистемы на основе выявленных закономерностей миграции макро- и микроэлементов в биогеохимической цепи почва-растения-животные с использованием на последнем из этих уровней в качестве тест-объекта волосяного покрова животных. Его использование обусловлено наличием взаимосвязи между содержанием доступных форм эссенциальных химических элементов в почве кормовых угодий и содержанием их в волосах кисти хвоста крупного рогатого скота.
Усовершенствован метод определения содержания эссенциальных и токсичных элементов в волосах крупного рогатого скота, отличающийся от существующих методов способом очистки волос от внешних загрязнений.
Установлены закономерности влияния рН почвы на изменение элементного состава ее жидкой фазы, которое определяет доступность химических элементов из почвы растениям и дальнейшую миграцию их в организм животных. Показано, что в дерново-подзолистой почве подвижные формы микроэлементов, определяемые в ацетатно-аммонийной вытяжке (рН 4,8), в отличие от их валового содержания, общепринятого при эколо-го-биогеохимических исследованиях, положительно коррелируют с содержанием данных микроэлементов в выращенных на такой почве растениях и с содержанием их в организме животных. Определено содержание и эссенциальных, и токсичных химических элементов в молоке и их индикация в волосах коров черно-пестрой породы. Установлены закономерности изменения изотопного состава жидкой среды организма животного при потреблении воды, обедненной дейтерием.
Научно обоснована и апробирована в хозяйственных условиях методика коррекции дефицита эссенциальных элементов на территории агроланд-шафта с помощью применения жидких биологически активных микроэле-ментсодержащих добавок для животных, смесей при заготовке кормов и удобрений для кормовых угодий на основе гуматов нового поколения.
Практическая значимость работы
1. Предложен экспресс-метод эколого-биогеохимической оценки
территории агроландшафта.
Разработана технология полосного подсева трав в дернину природных угодий с одновременным внесением жидких биологически активных микроэлементсодержащих удобрений на основе гуматов нового поколения. По результатам исследований проведена модернизация дерниннои сеялки СДК-2,8 - дооборудование ее дополнительным устройством для внесения в ложе семян высеваемых трав жидких удобрений, содержащих необходимые для каждого конкретного участка кормового угодья жизненно-важные микроэлементы в форме органических солей.
Разработаны и апробированы научно-методические рекомендации по приготовлению жидких макро- и микроэлементсодержащих добавок для животных, согласно которым для каждой конкретной территории и даже отдельного хозяйства добавка должна быть местной и отражать биогеохимические особенности территории хозяйства, биологическую усвояемость и совместимость форм нахождения жизненно-важных химических элементов, а также необходимость поддержания кислотно-щелочного равновесия в организме животных.
Предложена экологически безопасная технология заготовки кормов (силоса и сенажа) с применением консервирующе - минеральных смесей, обеспечивающая не только высокую сохранность и питательную ценность кормового сырья, но и заготовку кормов, обогащенных эссенциаль-ными химическими элементами. Для реализации данной технологии разработана и испытана в хозяйственных условиях установка для приготовления смесей и внесения их в кормовое сырье, позволяющая при трамбовке и разравнивании растительной массы в траншее строго дозировать применяемую смесь.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на VII съезде Всесоюзного общества почвоведов (Ташкент, 1985), Всесоюзной конференции «Проблемы гумуса в земледелии и использование органических удобрений» (Владимир, 1987), Российской конференции «Антропогенное изменение почв Севера в индустриально развитых странах» (Мурманск, 1995), VI Международном форуме по информатизации МФИ-97 (Москва, 1997), 5-й научно-практической конференции «Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах» (Москва, 1998), 3-й Российской биогеохимической школе «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы (Новосибирск, 2000), научно-практической конференции «Круговорот биогенных веществ и плодородие почв в адаптивно-ландшафтном земледелии России» (Москва, 2000), Международной конференции по микроэлементам (Германия, 2000), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научного обеспечения увеличения производства, повышения качества кормов и эффективного их использования» (Краснодар, 2001), симпозиуме «Перспективные агрохимические технологии повышения качества кормов» (РАСХН, ВНИПТИХИМ, 2002), 3-й Международной научно-практической конференции «Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2002), Международной научной конференции «Современные проблемы геохимической экологии и сохранения биоразнообразия» (Киргизия, 2003), 4-й Российской биогеохимической школе «Геохимическая экология и биогеохимическое изучение таксонов биосферы» (Москва, 2003), 4-м Международном симпозиуме «Микроэлементы в человеке: новые перспективы» (Греция, 2003), 3-й Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в растениеводстве и мобильной энергетике» (РАСХН, ВИЭСХ, 2003), съезде Российского общества медицинской элементологии (2004), V Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Казахстан, 2005), Международной научно-
практической конференции «Научное и кадровое обеспечение формирования земельно-имущественного комплекса России» (Москва, 2005), Международной научной конференции «Агроэкологическая эффективность применения средств химизации в современных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» (Москва, 2005), Российско-Японском рабочем совещании «Проблемы геохимической экологии, диагностики мик-роэлементозов и их коррекции» (Москва, 2005).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 научных работ, в том числе 9 на английском языке.
Автор считает приятным долгом выразить благодарность заведующему лабораторией кормопроизводства НИИСХ ЦРНЗ, доктору с- х. наук Соколову А.В. за совместную работу при разработке технологических приемов восполнения эссенциальных элементов в агроэкосистеме; профессорам Хироши Мегуро (Hiroshi Meguro) и Тсунео Камата (Tsuneo Kamata) из Японии за оказание помощи при выполнении проекта МНТЦ № 2046, а также доктору биологических наук, профессору ГЕОХИ РАН Ермакову В.В. и старшему научному сотруднику ВНИИЭФ - РФЯЦ Усенко СИ. за совместную работу над проектом МНТЦ № 2046.
Основные экологические принципы, управляющие самовоспроизводством живых систем, и биогеохимические особенности территорий
В большинстве случаев развитие общества людей протекает при полном незнании или даже отрицании принципов, управляющих самовоспроизводством живых систем. В то же время назрела острая необходимость в понимании таких принципов и в гармоничном развитии в соответствии с ними, так как все живые организмы, в том числе и человек, зависят от сохранения целостности биосферы.
Основной функциональной единицей биосферы является экосистема, т.е. совокупность различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их абиотической средой таким образом, что вся совокупность может сохраняться неопределенно долгое время. Несмотря на большое разнообразие экосистем, все они включают одни и те же основные категории организмов, взаимодействующих друг с другом стереотипным образом. Выделяют три основные категории организмов: продуценты, консументы и редуценты (Небел, 1993). Продуцентами являются в основном зеленые растения, осуществляющие фотосинтез, т.е. процесс превращения диоксида углерода и воды в сахара с выделением кислорода, для чего необходима световая энергия. Из Сахаров и неорганических биогенных элементов, получаемых из почвы и воды, растения синтезируют сложные органические вещества, входящие в состав растений. Животные, потребляющие органические вещества растений (или других животных) для формирования своего тела, называются консументами. Бактерии и грибы, питающиеся мертвым органическим веществом и разлагающие его, являются редуцентами.
Основной экологический принцип, позволяющий природным экосистемам неопределенно долго поддерживать свое стабильное состояние, не страдая от истощения ресурсов и загрязнения собственными отходами, состоит в том, что получение ресурсов и избавление от отходов происходит в рамках биогеохимического круговорота химических элементов; а поскольку атомы не возникают, не превращаются один в другой и не исчезают, то они могут бесконечно использоваться в пищевых цепях и запас их никогда не истощится. Согласно второму экологическому принципу природные экосистемы существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно.
Современный период развития естественных наук в условиях техногенного преобразования биосферы должен характеризоваться системным подходом (Ермаков, 1999), который был присущ русским ученым конца XIX начала XX века (Сетров, 1971). Такой подход должен учитывать трофические связи различных организмов и преобразование экосистем в пространстве и времени. В настоящее время стремление к комплексной оценке различных территорий, включая агроландшафты, все более возрастает.
Биогеохимические циклы химических элементов занимают центральное место в экосистеме и объединяют все ее блоки в единое целое в результате биогенной миграции элементов и трансформации энергии, поэтому биогеохимические подходы к экологической оценке территорий являются очень важными. В их основу положена концепция (Ермаков, 1999) зависимости жизнедеятельности организмов от концентраций, соотношений и форм миграции химических элементов в среде, основанная на комплексном учете данных по химическому составу организмов, критических концентрациях химических элементов, патологических реакциях организмов как на недостаток, так и на избыток жизненно-необходимых (эс-сенциальных) химических элементов и их соединений.
Существует множество классификаций химических элементов по их отношению к живым организмам. Согласно списка А.В. Бгатова (1999) их делят на биогенные и абиогенные; на макро-, микро- и ультрамикроэлементы; на ятрогенные (необходимые, но вредящие), эссенциальные, условно эссенциальные; на токсичные и условно токсичные. По А. Ленинд-жеру (1985) необходимые организмам неорганические элементы делятся на 2 класса: макроэлементы (Са, Mg, Na, К, Р, S, С1) и микроэлементы (Fe, J, Си, Mn, Zn, Со, Mo, Se, V, Ni, Cr, Sn, F, Si, As). По количественному содержанию в организме животных и человека И.К. Проскурина (2001) разделяет элементы на 4 группы: макробиогенные - около 1% (С, О, N, Н), олигобиогенные - 0,1-1,0 % (Са, Р, К, Ci, S, Mg, Fe), микробиогенные - 0,01% (Zn, Mn, Co, Си, Br, J, Mo), ультрамикробиогенные - 0,000001% (Li, Si, Sn, Se, Cd, Ті, V, Cr, Ni, Hg, Au и др.). Последователи В.И. Вернадского различают макроэлементы, встречающиеся в организмах в количествах от 1 до 10" %, микроэлементы - от 10" до 10 % и ультрамикроэлементы - 10"3 % (Москалев, 1985). А.Х. Шеуджен (2003) приводит следующую классификацию: макроэлементы (органогенные и зольные), мезоэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы, инертные и техногенные элементы.
Показатели, характеризующие кислотно - основные свойства почв
Многочисленными исследованиями установлено, что содержание подвижных форм микроэлементов в почвах зависит от реакции среды, гранулометрического состава почв и содержания в них гумуса. Из названных факторов особенно сильное влияние на поведение микроэлементов в почвах оказывает реакция среды (Багинскас, 1969; Небольсин, Небольсин, 1969; Небольсин, 1973; Аристархов, Кочеткова, 1981; Ягодин, 1985).
В последнее время в почвоведении используют представления классической химии и термодинамики и для характеристики свойств почв применяют экстенсивные и интенсивные показатели. Интенсивные показатели (рН и рОН) кислотно-основных свойств почв оценивают их степень кислотности (Карпинский, Голубева, 1955) или основности. По значению рН определяют активности Н или ОН" ионов. Экстенсивные показатели дают представление об общем содержании кислотных или основных компонентов (Орлов, Воробьева, 1982).
Величина рН является универсальным, исключительно важным показателем кислотно-основных свойств. Еще К.К. Гедройц (Гедройц, 1905, 1909) отмечал, что реакция почвенного раствора находится в тесной связи с физико-химическими и биологическими процессами в почве и сильно влияет на рост растений. Только при нейтральном значении рН (от 6,5 до 7,5) одновременно наиболее доступны для растений (рис. 5) практически все биогенные химические элементы (азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний, железо, марганец, бор, медь, цинк, молибден). Величина рН может быть индикатором вероятности протекания различных процессов. С помощью рН можно характеризовать количественные соотношения между формами элементов в растворе, а также условия равновесия между жидкой, твердой и газообразной фазами почв. Зная величину рН и общее содержание элемента в растворе, можно вычислять концентрацию или активность любой из форм соединений данного элемента в растворе.
. Схема взаимосвязи между доступностью питательных элементов для растений и рН почвы (самая широкая часть каждой полосы обозначает максимальную доступность) (Томпсон, Троу, 1982)
Почвенный раствор - это жидкая фаза почвы в природных условиях, а почвенные вытяжки (водная, солевая, кислотная) - жидкая фаза, но применительно к лабораторным условиям. В состав почвенных растворов входят нейтральные молекулы, ионы, ионные пары и др. Часть компонентов в почвенный раствор поступает из почвенного поглощающего комплекса. Активности ионов служат количественной мерой, позволяющей оценить поступление элементов питания в корневую систему растений, которое можно описать несколькими механизмами. Прежде всего происходит диффузия ионов из почвенного раствора к поверхности корневых волосков и последующая диффузия ионов через полупроницаемую мембрану (Най, Тинкер, 1982). Процесс диффузии может идти до тех пор, пока химические потенциалы ионов, а, следовательно, и их активности не станут одинаковыми в двух объемах системы, между которыми происходит диффузия. Коэффициенты активности ионов в почвенном растворе и внутри клетки при этом существенно различаются, чем можно объяснить диффузию против градиента концентрации. Другой важный механизм - адсорбция и обмен ионов на поверхности корневых систем - также регулируется химическими потенциалами компонентов.
Активность иона в почвенном растворе может служить показателем обеспеченности растений элементами питания, но только мгновенной обеспеченности, Поглощение растениями катионов и анионов снижает их концентрацию и активность в растворе, условия питания постепенно ухудшаются. Новые порции ионов, поддерживающие активность на прежнем уровне, поступают в раствор из твердых фаз вследствие растворения присутствующих в твердых фазах труднорастворимых солей, обменных реакций или разложения алюмосиликатов и органического вещества.
Для каждого элемента в конкретной почве характерен ведущий механизм (доминирующая реакция) поступления его в почвенный раствор, хотя в разных почвах он может быть неодинаковым. Например, в почвах элювиального ряда источником К+ и Са2+ служит почвенный поглощающий комплекс, и переход катионов в раствор осуществляется путем реакций ионного обмена. В гипсоносных и карбонатных почвах доминирующей реакцией по отношению к Са2+ становится растворение CaS04 и СаС03.
Определение химического элементного анализа волос
Наиболее ответственным моментом при определении содержания химических элементов в волосах является очистка их от внешних загрязнений. В настоящее время широко применяют (МАГАТЭ) способ последовательной отмывки волос (человека) следующими моющими средствами: ацетон - вода - ацетон (Report on Second Research Coordination Meeting of IAEA. Neuherberg, 1985). Контроль степени очистки в данном случае представляет собой длительную и сложную процедуру определения состава отмытых волос и промывных растворов. О степени готовности пробы волос к анализу судят по результатам такого контроля (Jakie Morton, Vikki А. Carolan, Philip Н.Т. Gardiner, 2002). Принципиальным недостатком такого способа очистки является то, что при удалении экзогенных (внешних) загрязнений с поверхности волос с помощью ацетона может происходить разрушение кератиновои и жировой структуры волоса, которое приведет к потере эндогенных (внутри волоса) макро- и микроэлементов, что существенно снизит достоверность анализа.
Нами для очистки волос от внешних загрязнений был выбран наиболее приемлемый и простой способ отмывания волос дистиллированной водой (Alder, Samuel, West, 1976; Carlos et al, 1998; Yi sun, Hao-zhi Li, 2000; Man yo Choi et al, 2000; Jackie Morton et al, 2000; Jan Frode Maurice et al, 2002; Hilar Bermejo-Barrera et al, 1999; Wei Qin, 1997; Jane Valentine et al, 1979; Cecile Jouvel, 2000; Frontasyeva, 1998; Bencko, 1995; Heller-Zeisler et al, 1998; Hilfr Bermego-Barrera, 1997; Jackie Morton et al, 2003; Rahman et al, 2000; Agostino A. Almeida et al, 1999; Demetrius, G. Themelis et al, 2000; Dimiter L. Tsalev et al, 2002).
Разработка способа пробоподготовки для анализа на элементный состав проводилась в химической лаборатории ВНИИЭФ-РФЯЦ на отобранных нами пробах волос коров Московской области.
Чтобы оценить продолжительность процедуры отмывания, был проведен эксперимент с волосами, имеющими разную степень загрязнения экскрементами (оцененную визуально как слабую, среднюю и умеренно сильную). Отмывание проводилось на шейкере с круговым вращением при 50 об./мин. Пробы волос массой по 1,0 г погружали в 100 см3 дистиллированной воды. Через каждые 15 минут воду меняли. Смена воды производилась шесть раз (до получения визуально прозрачной промывной воды).
Промывные воды оценивались на мутность с помощью спектрофотометра по рассеянию света при длине волны 589,0 нм. Раствором сравнения служила дистиллированная вода. Сумма полученных отсчётов принималась за 100 % и для каждой порции промывной воды рассчитывалась доля поглощенного света. Полученные результаты использовались для оценки продолжительности отмывания (рис. 8).
Полученные данные показывают, что 95-98 % загрязнений отмываются при этих условиях в течение полутора часов. Для сильно загрязненных экскрементами волос время отмывания увеличивается в 5 и более раз. Для ускорения процедуры отмывания вместо шейкера был применен бытовой миксер с частотой кругового вращения двух насадок-мешалок в пределах 1000 об./мин., а также предварительное замачивание образцов волос на ночь.
В отличие от известного способа отмывки с помощью моющей среды ацетон-вода-ацетон (Report on Second..., 1985), в данном случае воздействие осуществляли механически путем обеспечения высокоскоростного вихревого движения пробы в воде, химически инертной по отношению к биоматериалу пробы. Степень очистки пробы волос контролировали по мутности промывного раствора. В случае сильного загрязнения пробу (до механического воздействия на него) предварительно замачивали в дистиллированной воде.
Механическое воздействие на пробу волос при отмывке ее в химически инертной моющей среде (воде) позволяет избежать потерь эндогенных макро- и микроэлементов собственно биоматериала (волос). Качество очистки достигается с помощью установления определенного режима относительно движения моющего раствора и пробы, а также с помощью контроля мутности промывного раствора в процессе очистки пробы.
