Разработка способа прижизненной оценки уровня контаминации продуктов убоя овец в зоне с повышенной антропогенной нагрузкой

Введение. Одной из главных проблем Орловской области является ухудшение экологического состояния почв, в основном эти изменения связаны с деятельностью человека, как местных, так и внешних источников загрязнения (других областей). Например, в 1986 году после катастрофы на Чернобыльской ^ЭС (взрыва четвертого энергоблока), 9300 км² площади области, что составляет 37% общей территории, подверглась загрязнению радиоизотопов цезия, ровно половину составила распаханная территория – 800 тысяч гектар. Миграция тя^елых металлов из объектов окру^ающей среды (атмосферного воздуха, воды, и через почву с кормами) в организм сельскохозяйственных ^ивотных представляет большой интерес для научного сообщества [1].

В области все чаще стали встречаться места с превышающим в несколько раз в почве предельно допустимые концентрации тя^елых металлов, особенно кадмия, цинка и меди. Почва, как главное звено биосферы, определяет ^изненный цикл ^ивого мира, как растений, так и ^ивотных. Почва является накопителем и преобразователем разного рода веществ, к которым так ^е относятся и ядовитые соединения, приводящие к летальному исходу, это – ксенобиотики. Согласно исследованиям М.В. Красникова и В.В. Твороновича почвенного покрова Орловской области в 2018 году, установлено, что Мценский район характеризуется повышенной концентрацией меди (3,03 мг/кг), кадмия (0,84 мг/кг), марганца (139,4 мг/кг), Орловский район – никеля (1,46 мг/кг) и цинка (30,51 мг/кг), а Верховский район – свинца (3,3 мг/кг) [2].

Тесную связь с состояние почвенного покрова имеет водные ресурсы Орловской области, а это 265 рек и речек. Реки очень восприимчивы к трансформации природной среды, как следствие изменения гидрологической системы и качественных характеристик воды. В регионе слабо развита защита водоносных горизонтов (аквиферов). За последнее время качество питьевой воды ухудшилось с 8,7 до 20% по санитарно-гигиеническим показателям, выявлено химическое и нефтяное загрязнение подземных вод в регионе. Так ^е наблюдается тенденция к росту концентрации тя^елых металлов в водоемах во время половодья, которые обладают высокой токсичностью да^е в малых концентрациях. Сбрасываемые местными промышленными предприятиями сточные воды, в реки и другие водоемы, содер^ат нефтепродукты и разного рода трудноокисляемые органические взвеси веществ.

Е^егодно в Орловской области обследуется состояние воздушного бассейна на предприятиях различных отраслей экономики, имеющих стационарные источники загрязнения атмосферы. Согласно государственному докладу Министерства Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации «О состоянии и об охране окру^ающей среды Российской Федерации в 2018 году» общий объем выбросов загрязняющих веществ (в том числе выбросы от ^елезнодоро^ного транспорта) в Орле (4 станции наблюдения) составил 131,9 тыс.т, увеличение по сравнению с 2017 г. – 5,1% [4].

По качеству атмосферного воздуха в наихудшем состоянии находятся города Мценск, Орел, и Ливны. Основным источником загрязнения является автомобильный транспорт, на его долю приходится 70% от всех выбросов в атмосферу. Но так ^е большим загрязнителями в Орловской области являются стационарные источники промышленных, топливно-энергетичнских, сельхоз и других предприятий. Например, в городе Мценск это МУП «Теплосеть», З^О «Металлургическая Компания «СТ^ЛЬКРОН», О^О «Мценский литейный завод», Завод Экспериментальной Металлургии «Мценскпрокат», Мценский район: ООО «Сахарный завод Отрадинский», в городе Орел: ТЭЦ, О^О «Орловский сталепрокатный завод», МУП «Орелгортеплоэнерго», О^О «Орловские металлы», З^О «Велор», «Химтекстильмаш» З^О (Химмаш), в городе Ливны – О^О «Ливгидромаш», О^О «^втоагрегат», О^О «Ливенский машиностроительный завод», МУП «Ливенские тепловые сети». Количество загрязнителей в воздухе в данных городах региона превышает ПДК от двух до пяти раз, в разные времена года. Выпадающие осадки (pH в среднем 5-5,5) в Орловской области, содер^ат в своем составе соли тя^елых металлов, радионуклиды и пестициды [3].

Орловская область не входит в перечень регионов с неблагоприятной экологической обстановкой, но, как показывают исследования, во многих районах: Мценском, Орловском, Знаменском, Дмитровском, Болховском отмечается превышение загрязняющих веществ – концентраций контаминантов (Pb, Zn, Cu, Сr, Co, Mn) в почвах, водоемах, воздухе, а так^е кормовых растениях, организме сельскохозяйственных ^ивотных и продуктах ^ивотноводства (мясо, молоко). Выявлены многочисленные, хоть и локального характера, зоны экстремального загрязнения в районах области. Существенным отрицательным фактором в сельском хозяйстве города Мценска является антропогенное загрязнение почв, что негативно влияет на состояние агроэкосистем, так как, большая часть земель сельскохозяйственного назначения располо^ена в зонах воздушного загрязнения предприятий металлургии города [1-4]. Опытное хозяйство – ЛПХ ^д^иев К.М. (крупное ^ивотноводческое предприятие) находится в семи километрах от промышленной зоны г. Мценска, и в 11 км от городского мусорного полигона, в том числе и с захоронениями отходов металлургической промышленности.

Изменение экологического состояния в Орловском регионе, начиная с 1990 г., не проходит незаметно и без последствий, а влечет за собой ряд неблагоприятных результатов, в том числе ухудшение состояния здоровья ^ителей области. Отмечается повышение онкопатологических заболеваний ^ителей территорий с повышенной коммуляцией радионуклидов и интенсивного внесения химических инсектицидов, имеющие высокую отравляющую опасность для теплокровных ^ивотных, как млекопитающих, так и птиц. На территориях загрязненных тя^елыми металлами наблюдается рост заболеваемости разного возраста людей, в том числе и детей [1, 3].

^нализ приведенных данных показывает, что в городе Мценске Орловской области состояние окру^ающей среды по нескольким контаминантам превышает ПДК. В связи с вышеизло^енными фактами проблема выяснения механизма и уровня перехода токсикантов из окру^ающей среды в мясное сырье, полученное от ^ивотных, выращенных на сельскохозяйственных территориях, носит как теоретический, так и практический характер. На овцеводческих предприятиях, непосредственно граничащих с зонами повышенной антропогенной нагрузки, возникает вопросы не только по защите сельскохозяйственных ^ивотных от загрязнения тя^елыми металлами и другими ксенобиотиками, но и поиск путей быстрой диагностики и контроля уровня контаминантов в процессе всего ^изненного цикла [2].

Цель работы – изучение биоэлектрического потенциала поверхностно локализованных биологически активных центров (БП ПЛБ^Ц) у баранчиков романовской породы в 4, 6, 8 и 10 месячном возрасте, определение продуктивных качеств и уровня контаминации мышьяком, кадмием, свинцом, медью и цинком организма ^ивотных в зонах повышенной антропогенной нагрузки Орловской области.

Услови^, материалы и мето^ы. Научные исследования осуществлены в личном подсобном хозяйстве ^д^иева Камала Магановича, Подмокринского сельского поселения, Мценского района, Орловской области, на поголовье овец романовской породы (на февраль 2021 г. в хозяйстве 614 голов овец, 40% из которых романовской породы).

Отобранные ^ивотные по принципу пар-аналогов в 4х месячном возрасте, были поделены на 2 опытные группы (по 13 голов в ка^дой) по уровню среднего биоэлектрического потенциала поверхностно локализованных биологически активных центров (БП ПЛБ^Ц). К контрольной первой группе отнесли баранчиков с низким БП ПЛБ^Ц, ко второй группе ^ивотных с высоким БП ПЛБ^Ц на теле овец. Опытные баранчики содер^ались в просторных, сухих и хорошо освещённых овчарнях с соломенным подстилом, в отдельных загонах в расчете не менее 2 м2 на одно ^ивотное. Е^едневно осуществлялось наблюдение за опытными ^ивотными.

На основании данных сегментарного строения вегетативной нервной системы, и проведенных ранее исследований в данной области была выбрана оптимальная группа ПЛБ^Ц № 5, 10, 59, 64 для измерений биопотенциала [5-8].

Е^едневно, до утреннего кормления ^ивотных производили измерения БП ПЛБ^Ц по методике ^.М. Гуськова, ^.В. Мамаева (1996), прибором типа ЭЛ^П. Фиксация данных БП ПЛБ^Ц осуществлялась три сме^ных дня при дости^ении баранчиками возраста 4, 6, 8 и 10 месяцев соответственно [3, 9, 10].

При изучении известных схем строения и связей вегетативной нервной системы сельскохозяйственных ^ивотных, и воздействия на поверхностно локализованные биологически активные центры, располо^енные в грудном отделе (ПЛБ^Ц № 5 ᴎ № 10) и в области перехода грудного отдела в поясничный отдел (ПЛБ^Ц № 59 ᴎ № 64), мо^но регулировать деятельность системы пищеварения (печень) и кровеносно-сосудистой системы (длиннейшая мышца спины, кровь), а так^е процессы газообмена в организме [11, 12].

Е^едневно осуществлялось наблюдение за опытными ^ивотными. По завершению манипуляций, измерения БП ПЛБ^Ц, производили утренний забор крови до кормления из яремной вены по общепринятой методике. Вакуумные пробирки с образцами сыворотки крови и образцы продуктов убоя (длиннейшая мышца спины, печень, бедренная кость) в этот ^е день направлялись, в лабораторию инновационного научно-исследовательского испытательного центра Орловского Г^У для проведения исследований.

Результаты и обсу^^ение. 1 этап . По окончанию замеров при помощи прибора ЭЛ^П показателей уровня биопотенциала в биологических центрах, производили отбор крови из яремной вены по общепринятой методике в утренние часы до кормления. Образцы сыворотки крови в вакуумных пробирках и специальных холодильных боксах доставляли в лабораторию ИНИИЦКП ФГБОУ ВО Орловский Г^У для исследований. Лабораторный, биохимический анализ сыворотки крови опытных баранчиков проводили на анализаторе CLIMA MC-1. По содер^анию общего белка, альбуминов, глобулинов, ^ЛТ и ^СТ он показал, что с возрастом ^ивотных показатели увеличивались (табл. 1). У ^ивотных с высоким БП ПЛБ^Ц уровень общего белка (г/л) и альбуминов (г/л) во всех исследуемых образцах крови ^ивотных всех возрастов (4-10месяцев) опытной группы №II был в среднем выше относительно контрольной группы, а показатели глобулина (г/л), ^ЛТ и ^СТ (МЕ/л) были соответственно меньше.

Содер^ание в количественном эквиваленте глобулина в крови – это своего рода индикатор иммунитета организма (защитной реакции), и определяющая составляющая функций органов кроветворной системы, участвующих в его образовании. Установлено, что у ^ивотных при более низком показателе электрической активности ко^и, количество общего белка меньше, чем у ^ивотных с более высокими показателями БП ПЛБ^Ц, в среднем в 4 месяца на 10,8%, в 6 месяцев – на 8,16%, в 8 месяцев – на 9,12%, в 10 – на 8,05%, при достоверных (Р<0,05; Р<0,01) различиях.

Таблица 1 – Биохимические показатели крови опытных баранчиков романовской породы, M±m

Показатели		Возраст опытных баранчиков
		4 месяца		6 месяцев		8 месяцев		10 месяцев
		I группа, (контр.) n=3	II гpyппa, n=3	I группа, (контр.) n=3	II гpyппa, n=3	I группа, (контр.) n=3	II гpyппa, n=3	I группа, (контр.) n=3	II гpyппa, n=3
Средний биоэлектрический потенциал ПЛБ^Ц, мк^		40,32 ±1,24	44,18 ±0,46*	42,11 ±0,79	47,43 ±0,87**	45,74 ±0,72	50,35 ±0,59**	48,34 ±0,31	52,22 ±0,49***
Биохимические показатели крови	Общий белок, г/л	60,18 ±1,24	67,46 ±0,57**	64,59 ±0,81	70,33 ±1,4**	68,54 ±2,41	75,42 ±1,18*	70,18 ±1,76	76,32 ±1,22*
	^ЛТ, ME/л	30,77 ±0,49	28,46 ±0,77*	36,84 ±0,4	35,17 ±0,61**	40,71 ±0,27	37,39 ±0,73**	44,14 ±0,32	42,77 ±0,63*
	^CT, ME/л	94,88 ±0,16	93,42 ±0,27**	97,73 ±0,71	95,21 ±1,33	99,19 ±0,25	97,14 ±0,34**	107,11 ±0,47	103,33 ±1,04**
	^льбумины, г/л	32,42 ±0,36	33,19 ±0,11	34,71 ±0,4	35,83 ±0,19*	37,18 ±0,41	37,74 ±0,24	37,89 ±0,29	38,24 ±0,13
	Глобулины, г/л	37,53 ±0,48	34,19 ±1,32*	40,15 ±0,53	38,43 ±0,46*	44,18 ±0,36	40,79 ±1,25*	51,24 ±0,17	50,11 ±0,52

Примечание: Различия статистически достоверны по сравнению с контролем: *Р<0,05; **Р<0,01; ***Р<0,001.

Установленные достоверные (Р<0,05; Р<0,01) различия показателей ^СТ и ^ЛТ крови у ^ивотных в разном возрасте, свидетельствует о неблагоприятном воздействии контаминантов на организм опытного молодняка, а именно на функциональное состояние печени и сердечно-сосудистой системы баранчиков с низким УБП ПЛБ^Ц. ^ланинаминотрансферазы (^ЛТ) – специальные белки, которые содер^атся внутри клеток организма, участвуют в биохимических реакциях (обмен аминокислот), ^ЛТ транспортируются в кровь при определенных (дисфункциях) изменениях в организме – например стрессовое состояние [13-15].

• 2    этап. В процессе исследований установлена прямая взаимосвязь уровня биоэлектрического потенциала изучаемых ПЛБ^Ц с количественными характеристиками мясной продуктивности опытных баранчиков (рис. 1). Так, у ^ивотных 2 опытной группы с более высоким на 3,86; 5,32; 4,61 и 3,88 мк^ средним БП ПЛБ^Ц в возрасте 4, 6, 8 и 10 месяцев, абсолютный прирост ^ивой массы был на 0,8; 0,4; и 0,35 кг большим относительной контрольной группы, соответственно. Статистически достоверные различия по абсолютному приросту отмечаются у ^ивотных в период от 6 до 8 месяцев. Такая ^е тенденция отмечалась по относительным и среднесуточным приростам ^ивой массы опытных баранчиков (табл.2).

  

  Рисунок 1 – Уровень БП ПЛБ^Ц опытных баранчиков с различной ^ивой массой

  
  

Таблица 2 – Динамика и прирост ^ивой массы опытных баранчиков в разные возрастные периоды, M±m

Опытные группы		Возраст баранчиков
		4 месяца		6 месяцев			8 месяцев			10 месяцев
Живая масса, кг	I (контр.) n=3	25,67±0,44		34,02±0,26			38,27±0,33			42,21±0,53
	II n=3	26,27±0,24		35,42±0,37**			40,07±0,42**			44,37±0,31**
Средний биоэлектрический потенциал ПЛБ^Ц, мк^		I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3		I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3		I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3
		40,32±1,24	44,18±0,46*	42,11±0,79	47,43±0,87**		45,74±0,72	50,35±0,59**		48,34±0,31	52,22±0,49***
		Период, возраст
		от 4 до 6 (февраль-апрель)				от 6 до 8 (апрель-июнь)1			от 8 до 10 (июнь-август)
^бсолютный прирост, кг
I (контроль) n=3		8,35±0,7				4,25±0,07			3,94±0,2
II n=3		9,15±0,13				4,65±0,05**			4,30±0,11
Относительный п						рирост, %
I (контроль) n=3		32,6				12,5			10,3
II n=3		39,3				13,1			10,7
Среднесуточный прирост, г
I (контроль) n=3		139,3				70,8			65,7
II n=3		152,5				77,5			71,2

Примечание: разница статистически достоверна по сравнению с контролем: *Р<0,5; **Р<0,01, ***Р<0,001.

Показатели мясной продуктивности опытных баранчиков находились в определенной зависимости от величины среднего БП ПЛБ^Ц. Так, при статистически достоверном увеличении БП ПЛБ^Ц, средние показатели предубойной ^ивой массы, убойной, парной туши, среднесуточные приросты массы, масса охла^денной туши в возрасте ^ивотных 6, 8 и 10 месяцев были статистически достоверно большими в пределах от 3,6 до 6,4%, относительно ^ивотных контрольной группы. Достоверных изменений показателей мясной продуктивности у ^ивотных в возрасте 4 месяцев при различных БП ПЛБ^Ц не установлено. По объему крови баранчики с различными БП ПЛБ^Ц различались незначительно (табл.3).

Таблица 3 – Динамика мясной продуктивности опытных баранчиков с разным уровнем БП ПЛБ^Ц, M±m

Опытные группы	Возраст баранчиков
	4 месяца		6 месяцев		8 месяцев		10 месяцев
Средний биоэлектрический потенциал ПЛБ^Ц, мк^	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3
	40,32±1,24	44,18±0,46*	42,11±0,79	47,43±0,87**	45,74±0,72	50,35±0,59**	48,34±0,31	52,22±0,49***
Предубойная ^ивая масса, кг
I (контроль) n=3	25,67±0,44		34,02±0,26		38,27±0,33		42,21±0,53
II n=3	26,27±0,24		35,42±0,37**		40,07±0,42**		44,37±0,31**
Mасса убойной туши, кг
I (контроль) n=3	10,27±0,19		14,31±0,12		16,27±0,14		17,73±0,26
II n=3	10,51±0,11		14,88±0,16**		16,93±0,18*		18,64±0,13**
Mасса парной туши, кг
I (контроль) n=3	9,84±0,21		13,86±0,16		15,75±0,29		17,21±0,09
II n=3	10,05±0,17		14,36±0,33		16,47±0,11*		18,23±0,17**
Убойный выход, %
I (контроль) n=3	40±0,06		42,06±0,26		42,52±0,12		42,04±0,63
II n=3	40±0,26		42,01±0,24		42,25±0,17		42,01±0,93
Mасса охла^денной туши, кг.
I (контроль) n=3	9,64±0,2		13,58±0,14		15,44±0,19		16,87±0,31
II n=3	9,85±0,16		14,07±0,09*		16,14±0,13**		17,87±0,14*
Объём крови, л
I (контроль) n=3	2,08±0,26		2,75±0,41		3,09±0,19		3,42±0,23
II n=3	2,13±0,34		2,87±0,22		3,24±0,14		3,6±0,27

Таблица 4 – Концентрация контаминантов в организме опытных овец

Показатели			Возраст опытных баранчиков
			4 месяца		6 месяцев		8 месяцев		10 месяцев
			I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3	I группа, (контр.) n=3	II группа, n=3
Средний биоэлектрический потенциал ПЛБ^Ц, мк^			40,32 ±1,24	44,18 ±0,46*	42,11 ±0,79	47,43 ±0,87**	45,74 ±0,72	50,35 ±0,59**	48,34 ±0,31	52,22 ±0,49***
		ПДК	Уровень контаминации в исследуемых образцах
Печень, мг/кг	As	1,0	0,07±0,04	0,03±0,02	0,14±0,09	0,10±0,11	0,22±0,07	0,16±0,02	0,34±0,14	0,23±0,17
	Pb	0,6	0,03±0,005	0,01±0,006*	0,06±0,002	0,02±0,008**	0,16±0,07	0,12±0,04	0,19±0,11	0,15±0,12
	Cd	0,3	0,06±0,04	0,02±0,007	0,18±0,06	0,12±0,08	0,27±0,09	0,20±0,04	0,36±0,015	0,28±0,02**
	Zn	100	2,5±0,14	4,16±0,21***	8,19±0,43	10,33±0,62*	13,87±0,54	15,48±0,17*	26,42±1,28	34,53±0,97**
	Cu	20	3,68±0,48	1,71±0,22**	8,03±0,61	5,59±0,77*	16,63±1,01	14,57±1,54	21,34±0,38	18,07±0,74**
Костная ткань, мг/кг	As	1,0	0,04±0,25	0,01±0,11	0,13±0,07	0,08±0,11	0,18±0,03	0,14±0,08	0,30±0,13	0,19±0,07
	Pb	0,6	0,08±0,004	0,03±0,013**	0,17±0,018	0,05±0,016**	0,4±0,05	0,3±0,16	0,49±0,04	0,36±0,028*
	Cd	0,3	0,03±0,007	0,02±0,012	0,11±0,008	0,07±0,013**	0,19±0,04	0,14±0,09	0,38±0,04	0,22±0,03 **
	Zn	100	1,8±0,25	3,08±0,37***	5,84±0,15	7,07±0,46*	9,84±0,24	10,54±0,14*	18,69±0,42	23,07±0,71**
	Cu	20	2,40±0,28	1,15±0,42*	5,08±0,17	3,76±0,55	11,38±0,33	9,73±0,46*	15,64±0,83	12,71±0,33**
Длиннейшая мышца спины, мг/кг	As	0,1	0,01±0,004	0,008±0,002	0,03±0,009	0,02±0,011	0,06±0,017	0,04±0,015	0,087±0,003	0,07±0,004**
	Pb	0,5	0,03±0,027	0,02±0,012	0,08±0,004	0,03±0,011**	0,2±0,08	0,1±0,56	0,27±0,11	0,24±0,04
	Cd	0,05	0,02±0,016	0,01±0,009	0,03±0,0014	0,02±0,0012**	0,05±0,0017	0,04±0,003*	0,06±0,007	0,04±0,004*
	Zn	70	0,6±0,36	1,83±0,42**	2,41±0,11	3,57±0,34**	4,43±0,55	5,18±0,47	8,94±0,61	11,08±0,26**
	Cu	5	0,86±0,12	0,44±0,41	2,44±0,18	1,71±0,07**	4,06±0,17	3,79±0,44	5,16±0,23	4,19±0,34*

Выводы. На основании полученных данных, как результата исследований, мо^но сделать заключение, что уровень биологического потенциала (мк^) поверхностно локализованных биологически активных центров овец связан с уровнем контаминации организма ^ивотных, выращиваемых в зоне повышенной антропогенной нагрузки. Так^е установлено, что чем выше концентрация тя^елых металлов (As, Pb, Cu, Cd) в исследуемых образцах (печени, длиннейшей мышце спины и костной ткани), тем ни^е уровень БП группы выбранных ПЛБ^Ц (№№5,10,59,64) баранчиков Романовской породы на протя^ении всего исследуемого ^изненного цикла (с 4 до 10 месяцев), за исключением цинка, у него просле^ивается прямая корреляция с УБП ПЛБ^Ц. Зафиксирована закономерность ме^ду уровнем функциональной активности системы ПЛБ^Ц ко^и и показателями мясной продуктивности опытных баранчиков, чем выше УБП, тем выше продуктивность (^ивая масса, масса туши, убойный выход и т.п.). В результате лабораторных исследований образцов крови опытных баранчиков, установлена прямая корреляция среднего уровня БП ПЛБ^Ц и показателей общего белка и альбумина, и обратная коррелятивная взаимосвязь с ^ЛТ, ^СТ и глобулином сыворотки крови баранчиков романовской породы на протя^ении всего исследуемого возрастного цикла с 4 до 10 месяцев. Наиболее достоверные данные, как показали исследования, мо^но получить у молодняка овец у^е в возрасте 4-6 месяцев.

Полученные данные позволяют разработать экономически выгодный способ экспресс определения уровня контаминации организма овец в раннем возрасте по среднему УБП ПЛБ^Ц, и своевременно принимать меры по улучшению биологической безопасности продуктов убоя, вносить возмо^ные корректировки по концентрации контаминантов в продуктах убоя.