Введение к работе
Актуальность темы. Основные направления развития животноводства России предусматривают решение важнейшей социально - экономической задачи по сохранению здоровья населения, обеспечению его продуктами питания высокого качества отечественного производства, достижению продовольственной независимости от импорта сельскохозяйственной продукции.
В ветеринарии накоплен достаточно большой экспериментальный материал по эффектам действия различных доз радиации на животных (Киршин В.А., Бударков В. А., 1990; Белов А.Д. и др. 1999). В ряде районов России, Белоруссии и Украины, пострадавших от техногенных аварий, ведётся мониторинг радиационного фона и радионуклидного загрязнения территорий. Существуют методики оценки последствий радиационного воздействия на компоненты экосистемы (Маяков Е.А. и др., 2002). Определена особенность развивающейся патологии у сельскохозяйственных животных, находящихся в зоне повышенного радиационного фона и потребляющих загрязнённый радионуклидами корм.
На современном этапе особую опасность представляют техногенные катастрофы с ядерными реакторами на АЭС. Мировой опыт эксплуатации ядерных энергетических установок сейчас составляет несколько тысяч реакторо-лет и он показывает потенциальную возможность возникновения аварий по причине отказа технических средств, ошибок персонала и глобальных внешних воздействий (цунами, землетрясения). Такие аварии приводят к выбросу в окружающую среду значительного количества радиоактивных веществ. После Чернобыльской аварии особое значение приобрели работы в области мониторинговых исследований, создания банка данных, разработки научно-практических методов системного анализа информации, методов оценки и прогноза экологической обстановки (Сироткин А.Н., Ильязов Р.Г., 2000, Иванов А.В., 2004; Смирнов А.М., 2006, Стекольников А.А. и Кузнецов А.Ф., 2011). Мировой опыт ликвидации последствий и ведения хозяйства на радиоактивно загрязнённых территориях пополнился вследствие аварии на Фукусимской АЭС (Япония, 2011). В результате катастрофы на Чернобыльской АЭС суммарный выброс продуктов деления (без радиоактивных газов) составил 180 млн. кюри радиоактивных веществ. В течении нескольких суток в атмосферу попали продукты ядерного деления; газы, реакторное топливо, графит. Авария 4 блока ЧАЭС произошла к концу рабочей компании активной зоны реактора, когда накопление радиоактивных продуктов было максимальным. В результате этой аварии пострадали многие регионы России (Брянская, Калужская, Смоленская и др. области), республики Беларусь (Брестская, Гомельская, Минская и Могилёвская области), республики Украины (Житомирская, Ровенская, Черниговская и др. области) и многих других европейских государств.
Миграционные пути радиоактивных веществ в биосфере отличаются большим многообразием и сложностью. На поверхности земли радионуклиды вступают в физико-химическое взаимодействие с почвенным поглощающим комплексом, усваиваются почвенными микроорганизмами, что сопровождается трансформацией форм их соединений, изменением миграционной подвижности и биологической доступности для корневых систем растений.
Существующая схема миграции радионуклидов «Почва - растение (корм)-животное - продукты животноводства» обеспечивает последующее поступление радионуклидов в организм человека. Поэтому для полного системного анализа экологической ситуации и оценки физиологического статуса животных и человека необходимо более широко использовать радиобиологические, биохимические и морфологические методы исследования (Бандажевский Ю.И., Нестеренко В.Б. 1997, Иванов С.Д., Семёнов В.Г. 2004). В настоящее время главную дозовую нагрузку население республики Беларусь получает за счёт потребления продуктов питания местного производства, имеющих значительное загрязнение радионуклидами. Из-за высокого уровня загрязнения радионуклидами из сельскохозяйственного пользования было выведено почти 348 тыс. га земли. Но, несмотря на это, в настоящее время используется более 1 млн. га земли для полу-чения сельскохозяйственной продукции с концентрацией 137Cs свыше 1 Кu / км2. Эти земли принадлежат более чем 700-ам хозяйствам республики Беларусь. Кроме того, в последнее время всё более актуальными для республики становятся процессы выраженного вторичного загрязнения почв сельхозугодий за счёт горизонтальной и вертикальной миграции радионуклидов в следствии ветровой и водяной эрозии, внесения загрязнённого навоза и золы. Интенсификация сельского хозяйства на таких землях и несовершенные условия производства сельскохозяйственной продукции приводит к накоплению радионуклидов в кормах, продуктах растительного и животного происхождения (Калмыков М.В., 2002). Зная объём поступающих радиоактивных веществ и разные пути поступления радионуклидов в организм животного и человека можно оценить поглощённую дозу излучения (как при внутреннем, так и при внешнем облучении) и итоговую общую дозу, которая затем будет использована для оценки биологических последствий проявляющихся либо у собственно облучённых животных (соматические эффекты), либо у их потомков (наследственные генетические эффекты). Инкорпорированное облучение оказывает одно из самых опасных и разрушительных воздействий на живую ткань. К тому времени, когда чрезмерная экспозиция обнаружится по вызванным патологическим изменениям в различных органах и тканях, организм в целом получит уже такие серьёзные повреждения, от которых еще не найдено средств защиты и лечения.
Многие научные публикации последних лет посвящены изучению аспектов, связанных с поступлением радионуклидов техногенного и природного происхождения в объекты окружающей среды и по эффектам действия различных доз радиации на животных (Белов А.Д. 1999, Иванов С.Д., Ильязов Р.Г., 2000 и др.).
Несмотря на открытость информации о радиационном фоне в отдельных регионах республики Беларусь, загрязнённости радионуклидами объектов биосферы (воздух, вода, почва), мониторинг содержания радиоактивных веществ в кормовом сырье и продуктах питания в отдельных регионах республики остаётся ещё не достаточно изученным. Это обстоятельство и послужило основанием для обобщения имеющихся данных и выполнения собственных комплексных исследований по изучению содержания радиоактивных веществ в почве, рационах сельскохозяйственных животных, продуктах животного и растительного происхождения. Оценка влияния инкорпорированного излучения на организм продуктивных животных и разработка системы мероприятий обеспечивающих снижение уровня радионуклидов в кормах, продуктах растениеводства и животноводства являются весьма актуальными научно-производственными проблемами.
Цель исследования - изучить и осуществить экологическую оценку содержания радиоактивных веществ в почве, воде, сельхозугодьях, кормах на территории хозяйств Российской Федерации и республики Беларусь и разработать методы снижения перехода радионуклидов из почвы в растения (корма), а так же в продукты растительного и животного происхождения.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1. Проанализировать и выявить общие закономерности формирования радиационной обстановки в сфере сельскохозяйственного производства для совершенствования системы экологического и ветеринарно-санитарного надзора за качеством и безопасностью продуктов растительного и животного происхождения.
2. Провести сравнительную оценку содержания радиоактивных веществ при разных структурах рационов для крупного рогатого скота и свиней и установить уровень накопления радионуклидов в кормах в зависимости от вида почв, периода вегетации растений и растительного состава кормов.
3. Оценить факторы и уровень потенциальной и фактической загрязнённости радионуклидами и усовершенствовать научно обоснованную систему производства экологически безопасных продуктов питания из сырья растительного и животного происхождения.
4. Изучить факторы влияния инкорпорированного излучения на организм крупного рогатого скота и свиней и разработать мероприятия по снижению проникновения продуктов ядерного распада в организм животных.
5. Разработать и обосновать комплекс мероприятий по снижению перехода радионуклидов из почвы в растения (корма) и продукты растительного происхождения.
Научная новизна. Впервые разработаны и обоснованы методы снижения перехода радионуклидов из почвы в растения и продукты растительного происхождения путём применения современных концентрированных (гранулированных) калийных удобрений в различных дозах и в комплексе с другими мероприятиями
Проведен комплексный экологический мониторинг радиационных показателей почвы, источников водоснабжения, рационов питания (летний, зимний) крупного рогатого скота и свиней, продукции растительного и животного происхождения производимых на территории хозяйств РФ и республики Беларусь.
Впервые с применением современных методов исследования изучено содержание радиоактивных веществ в кормах и пищевых продуктах, определены основные факторы поступления долгоживущих радионуклидов снижающих безопасность и качество продукции на всех этапах производства и реализации.
Изучено влияние инкорпорированного излучения на факторы неспецифической защиты, заболеваемость и смертность крупного рогатого скота и свиней.
На основе морфометрических и биохимических исследований проведен анализ количества и локализации радиационно-индуцированных злокачественных новообразований у животных.
Практическое значение работы. Разработанный комплекс мероприятий по снижению перехода радионуклидов из почвы в растения (корма) и продукты растительного происхождения с учётом биологических особенностей возделываемых культур, позволяет снизить содержание радионуклидов в организме продуктивных животных и продуктах животного происхождения. Тем самым, уменьшаются функциональные и структурные нарушения в организме, снижается заболеваемость и смертность животных, поскольку выраженность этих нарушений зависит от количества попавших в организм с кормами радионуклидов.
В связи с этим, занимаясь производством кормов на загрязнённых территориях необходимо проводить комплекс агротехнических и агрохимических мероприятий по снижению уровня радионуклидов в почве, а так же проводить оценку экологической безопасности сельхозугодий, качества сельскохозяйственного сырья, продуктов растительного и животного происхождения с учетом их территориальной принадлежности и уровнем радиоактивной загрязнённости.
Результаты исследований рекомендуем использовать при ведении растениеводства на землях загрязнённых радионуклидами и разработке комплексных способов контроля за качеством и безопасностью кормов, продуктов растительного и животного происхождения, а так же при написании учебно-методической литературы для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологической и ветеринарной специальностям.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований под авторским надзором с положительным эффектом внедрены в ветеринарных учреждениях Санкт-Петербурга и Ленинградской области и сельскохозяйственных предприятиях республики Беларусь. Они используются в учебном процессе и научно-исследовательской работе ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная академия ветеринарной медицины», Витебской ордена «Знак Почёта» государственной академии ветеринарной медицины.
Апробация работы. Тема диссертационной работы, цели, задачи и методическая основа исследований и их результаты доложены и обсуждены на третьем съезде фармакологов и токсикологов России (г. Санкт-Петербург, 2011 г.), втором международном симпозиуме «Современные проблемы ветеринарной диетологии и нутрициологии» (г. Санкт-Петербург, 2003 г.), заседании методической комиссии ФГБОУ ВПО СПбГАВМ (2011 г.), межкафедральном заседании профессорско - преподавательского состава ФГБОУ ВПО СПбГАВМ (2010 г.), на международных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ФГБОУ ВПО СПбГАВМ (2009-2013 г.г.).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Научно - обоснованный комплекс мероприятий по снижению перехода радионуклидов из почвы в растения (корма) и продукты растительного происхождения, путём внесения концентрированных калийных удобрений и доломитовой муки в различных дозах, вместе с другими мероприятиями.
2. Содержание радионуклидов в кормах и продуктах растительного и животного происхождения зависит от квадрата расстояния до источника радиоактивного загрязнения, гранулометрического состава почв и вида возделываемых культур.
3. Инкорпорация долгоживущих радионуклидов с кормами и вдыхаемым воздухом вызывает различные функциональные и структурные нарушения в организме животных.
4. При внесении гранулированных концентрированных калийных удобрений производства РУП ПО «Беларуськалий» (республика Беларусь) в дозах 250-350 кг / гектар содержание радионуклидов в растениях снижается на 20 - 70 %, в зависимости от сортовой принадлежности.
Публикация материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 2 методические рекомендации, 1 учебное пособие, 25 научных статей, в том числе 15 в изданиях, рецензируемых и рекомендованных высшей аттестационной комиссией Российской Федерации для публикации материалов докторских и кандидатских диссертаций.
Объём и структура работы. Диссертация изложена на 260 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 18 таблицами и 28 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, обсуждения их результатов, выводов, практических предложений производству, списка литературы и приложения. Список используемой литературы включает 462 источника, в том числе 103 иностранных автора.
