Особенности перехода техногенных радионуклидов из рациона в молоко и мясо коров при пастбищном содержании на юге Тюменской области

Введение . Повышение объема производства и обеспечение высокого качества животноводческой продукции связаны с внедрением в производство новейших методов радиационного контроля кормов и состояния организма животных с целью предупреждения заболеваемости скота. В развитии заразных и незаразных болезней животных важное значение имеет резистентность организма, которая обуславливается генетической и иммунологической устойчивостью клеток и может нарушаться в результате воздействия на эти системы различных токсикантов, в том числе излучений техногенных радионуклидов. Научные данные показывают, что повышение дозовых нагрузок на органы и ткани животных при поступлении в них таких веществ может вызывать генетические изменения в клетках и иммунологические сдвиги в организме [1, 2].

Даже действие малых доз радиации на биохимические структуры клеток способно вызывать так называемую «нестабильность генома», которая сопровождается фрагментацией молекул ДНК и вызывает снижение функциональной активности клеток, что влияет на устойчивость всего организма. Последствием таких изменений может стать, например, развитие вируса лейкоза в организме продуктивного скота [2–4].

В настоящее время основную роль в дополнительном облучении организма сельскохозяйственных животных играют радионуклиды искусственного происхождения стронций-90 и цезий-137, а также природный свинец-210, который попадает в трофические цепи питания скота после использования в аграрном секторе углеводородного сырья и удобрений, поэтому его распространение носит техногенный характер. Все три радионуклида долгоживущие, с периодом полураспада 28, 30 и 22 года соответственно. При хроническом поступлении этих радионуклидов в организм животных кратность накопления стронция и свинца значительно выше, чем цезия. Это связано с условиями депонирования этих элементов и скоростью их выведения из организма. После поступления во внешнюю среду эти вещества накапливаются в почве и воде сельскохозяйственных угодий, откуда они переходят в кормовые растения и дальше – в организм продуктивных животных, например молочных коров. Надо отметить, что система «почва–растение» является основным стартовым звеном для большинства пищевых цепочек, в которых формируется поток минеральных компонентов, в том числе радионуклидов, поглощаемых животными и человеком [5, 6].

Определяющим фактором накопления глобальных радионуклидов в организме молочных коров является степень загрязнения их рационов радиоактивными веществами. В свою очередь, поступление радионуклидов в корма зависит от их концентрации в почве, биологической доступности и миграционной способности в первом звене «почва–растение» трофической цепи. В почвах юга Тюменской области, где аккумулировались радионуклиды глобальных выпадений и наложений радиоактивного следа Кыштымской аварии, плотность загрязнения сельскохозяйственных угодий к началу наших исследований колебалась от 0,023 до 0,061 Ки/км2 по 90Sr; от 0,042 до 0,110 Ки/км2 по 137Cs и от 0,115 до 0,158 Ки/км2 по 210Pb [6, 7].

Перераспределение радионуклидов в первичном звене трофической цепи в условиях сельскохозяйственного производства более сложное, чем на естественных угодьях, и является результатом биологических процес- сов, пока недостаточно изученных. Например, известно, что даже на типовых почвах содержание радионуклидов в растениях одного вида может отличаться в 1,5–5 раз. Естественно, что на разных типах почв, с различными физико-химическими свойствами, накопление радиоактивных веществ в кормовых культурах будет проходить неодинаково [6, 8, 9].

Накопление радионуклидов в организме скота и переход их в мясо-молочную продукцию зависит от физиологического состояния животных, их продуктивности, состава рациона и его сбалансированности по минеральным элементам. Известно, что при выпасе коров на естественных пастбищах переход радиоактивных веществ в продукцию гораздо выше, чем на культурных травостоях [1, 8].

Территория юга Тюменской области включает несколько почвенно-климатических зон, которые характеризуются большим разнообразием типов почв и их агрохимическими свойствами. Такое разнообразие природных условий определяет высокую вариативность поступления глобальных радионуклидов в кормовые культуры даже в пределах одного района [2].

Цель работы . Изучение особенностей перехода в мясо-молочную продукцию радиоактивных изотопов стронция, цезия и свинца из суточного набора кормов молочных коров при летнем пастбищном содержании на серой лесной почве в условиях Приишимья.

Материалы и методы исследований . Исследования кормов и мясо-молочной продукции были проведены в 2002–2010 гг. в Абатском районе (ЗАО «Марай») лесостепной зоны юга Тюменской области. Кормовые угодья хозяйства были расположены в Приишимье на серой лесной почве со следующей характеристикой (слой 020 см): количество физической глины – 26,7 %; содержание гумуса – 3,49; валовое содержание кальция – 1,3; фосфора – 0,06; калия – 1,42; стабильного стронция – 0,019 и цезия – 0,00056 %; ёмкость поглощения почвы – 19,1 мг∙экв/100 г, кислотность – 5,72. Агротехника возделывания кормовых культур в опытном хозяйстве по годам исследований была примерно одинаковой при четырехпольном севообороте.

Стадо черно-пестрых коров уральского отродья с удоем 4,2–5,3 тыс. кг молока за лактацию в летний период находилось на вольном выпасе с разнотравным составом, в дополнение к зеленой массе животные получали дробленую зерносмесь из овса и гороха.

Пробы зеленых кормов брали непосредственно на пастбище, а зерносмеси и мясо-молочной продукции для исследований на активность – на молочной ферме в летние сезоны. Измерение удельной активности (Am, Бк/кг) цезия-137 в сырых пробах проводилось в геометрии Маринелли, сосуд 1 л, на приборном комплексе УСК «Гамма-плюс» (σ = ± 30 %). Активность стронция-90 и свинца-210 определяли после озоления проб с применением радиохимического анализа на установке УМФ-1500М (σ = ± 25 %). В ходе каждого исследования кормов, молока и мяса проводилось 5 измерений с расчетом средней величины активности. Коэффициент перехода (Кп) рассчитывали исходя из отношения активности 90Sr, 137Cs и 210Pb в единице мясо-молочной продукции (Бк/кг) к их суммарной активности в растительной массе суточного рациона коров, выраженного в процентах.

Результаты исследований и их обсуждение. В таблице 1 приведены усредненные данные за несколько лет по содержанию глобальных радионуклидов (90Sr, 137Cs, 210Pb) в летних рационах коров с одинаковым набором зеленых и концентрированных кормов, полученных на типовой почве. Из этих данных видно, что удельная активность 90Sr в зеленом разнотравье на серой лесной почве была почти в 6 раз выше, чем в дробленой овсяногороховой зерносмеси, активность 210Pb в разнотравье превышала активность в дробленом зерне в 3 раза, а в случае с 137Cs – лишь в 1,5 раза. Такие результаты сравнения активности радионуклидов по видам кормов свидетельствуют о различии как в степени проникновения их в растительные культуры, так и накоплении различными частями растений. Данные таблицы также показывают, что основная масса радиоактивных веществ поступает в организм животных с пастбищной травой, так как в структуре летнего рациона она занимает основное место. Кро- ме того, суммарная и удельная активность разнотравья выше, чем зерна злаковых и бобовых культур.

На рисунке изображена структура содержания техногенных радионуклидов в рационе молочных коров в летний пастбищный период. Суммарная активность стронция, поступившего за сутки в организм коров, выпасавшихся на естественном травостое, выраженная в процентах, составила 40,6, цезия – 16,8, а свинца – 42,6. При этом содержание радиоактивного стронция и свинца в кормовых растениях в абсолютных цифрах был почти в 2,5 раза больше, чем цезия, что говорит о более высокой концентрации подвижных форм данных радионуклидов в почве и внешней среде. Техногенный свинец в настоящее время может находиться также в воздухе и воде и проникать в растения не только из почвы, но и путем прямого всасывания с поверхности кутикулы после запыления и увлажнения растений, выпадая с осадками. Хорошо известно, что этот радионуклид является активным водным и воздушным мигрантом [6, 7].

Таблица 1

Активность глобальных радионуклидов в рационе молочных коров при летнем пастбищном содержании

Состав рациона	Суточная дача, кг	Активность радионуклидов
		Sr-90		Cs-137		Pb-210
		Am	∑A	Am	∑A	Am	∑A
Трава злаковоразнотравная	42	1,84	77,3	0,74	31,08	1,91	80,22
Дерть овсяно-гороховая	3	0,31	0,93	0,48	1,44	0,61	1,83
Соль поваренная	0,1	-\-	-\-	-\-	-\-	-\-	-\-
Всего	45,1	1,73	78,23	0,72	32,52	1,82	82,05

Примечание. ∑A – суммарная активность, Бк.

Суммарная активность,%

■    Sr-90■    Cs-137■    Pb-210

Соотношение техногенных радионуклидов в летнем рационе молочных коров, %

Концентрация 210Pb в сельскохозяйственных культурах линейно увеличивается с повышением его содержания в почвах за счет внесения свинца с минеральными удобрениями. Так, по данным современных исследований, проведенных в Красноярском крае, средние дозы внесения минеральных удобрений составляли 75–88 кг/га пашни. При этом содержание свинца в фосфатных удобрениях находилось на уровне 13,1 мг/кг, в калийных – 8, в комплексных – 7,5 мг/кг. В результате концентрация этого тяжелого металла, в состав которого входят и радиоактивные изотопы, достигала в почве 11,4 мг/кг, в зерне зернобобовых культур – 0,23, в зеленой траве – 0,21 мг/кг [5].

В таблице 2 отражены показатели суммарной и удельной активности 90Sr, 137Cs и 210Pb в кормах летнего рациона и в мясо-молочной продукции, произведенной в данном хозяйстве, расположенном на указанном типе почвы. Приведенные данные показывают, что коэффициент перехода радиоактивного стронция в молоко (0,12) немного выше, чем в мясо (0,10) крупного рогатого скота, переход цезия в молоко (0,40), наоборот, почти в 3 раза ниже, чем в мясо (1,26), а процент переход свинца в молоко (0,05) ниже, чем в мясо (0,17), в 3,4 раза. Из полученных данных следует, что стронций накапливается в большей степени в молоке коров, а цезий и свинец – в мясе животных. Если сравнивать показатели перехода радионуклидов в продукцию скотоводства между собой, то оказывается, что переход радиоактивного цезия в молоко из суточного рациона максимальный и превышает таковой показатель стронция в 3,3, а свинца в 8 раз, в мясо – в 12,6 и 7,4 раза соответственно, что свидетельствует о более высокой миграционной способности цезия во втором звене «корма – организм животного» трофической цепи.

Таблица 2

Показатель	Радионуклиды
	90Sr	137 Cs	210 Pb
Поступление в организм с рационом, ∑A, Бк	78,23	32,52	82,05
Am в молоке, Бк/кг	0,09	0,13	0,04
Кп, % в молоко	0,12	0,40	0,05
Am в мясе, Бк/кг	0,08	0,41	0,14
Кп, % в мясо	0,10	1,26	0,17

Коэффициенты перехода (Кп) радионуклидов из летнего рациона в мясо-молочную продукцию крупного рогатого скота, %

Результаты наших исследований в значительной степени отличаются от литературных данных [8]. Так, коэффициенты перехода стронция и цезия в мясо-молочную продукцию из летнего рациона, по приведенным в монографии данным, были в 1,9–3,1 раза выше, чем в наших опытах, и составляли 0,14 и 0,74 в молоко, 0,04 и 4,0 в мясо соответственно. Здесь надо учитывать, что авторы приводят цифры показателей перехода при высоком уровне загрязнения кормов радионуклидами, который наблюдался в зоне чернобыльских выпадений. Кроме того, как уже отмечалось нами в обзоре, на подвижность радионуклидов в разных звеньях пищевой цепи и процесс перехода их в сельскохозяйственную продукцию влияет очень большое число различных факторов. Поэтому даже при однотипных условиях содержания и кормления животных коэффициенты перехода, при хроническом поступлении радионуклидов в организм, могут иметь значительный размах варьирования, особенно у разных возрастных групп скота и с разной продуктивностью. Эти особенности необходимо учитывать при оценке радиационной ситуации на конкретной территории и при прогнозировании ее развития.

Выводы

• 1.    Накопление радиоактивного стронция, цезия и свинца в зеленой массе пастбищной травы в 1,5–6 раз выше, чем в зерне злаково-бобовой смеси, выращенном на серой лесной почве в Приишимье.

• 2.    В структуре глобальных радионуклидов, содержащихся в летнем рационе молочных коров, стронций-90

• 3.    Процент перехода радиоактивного цезия в молоко из суточного рациона выше, чем стронция, в 3,3, а свинца в 8 раз, в мясо – в 12,6 и 7,4 раза соответственно.

• 4.    Коэффициенты перехода радиоактивных стронция и цезия в мясо-молочную продукцию из летнего рациона, с низким содержанием этих элементов в кормах, в условиях юга Тюменской области в 1,9–3,1 раза меньше, чем при высоком загрязнении глобальными радионуклидами растительных кормов.

составляет 40,6 %; цезий-137 – 16,8 и свинец-210 – 42,6 %.