Тяжелые металлы в почвах и кормах Республики Тыва

Среди экологических факторов, определяющих прогрессирующее загрязнение окружающей среды, одно из лидирующих мест занимают тяжелые металлы как биологически активные соединения. Попадая в результате антропогенной деятельности в природные среды, тяжелые металлы начинают мигрировать, включаясь в биологический круговорот, и при определенных биогеохимических условиях и концентрациях оказывают токсическое воздействие на людей, животных и растения. Применительно к тяжелым металлам наиболее опасными путями их движения считаются пищевая цепочка: почва – сельскохозяйственные культуры – человек – и нисходящее перемещение в почвенном профиле до грунтовых вод. Массированное загрязнение тяжелыми металлами внешней среды может приводить к катастрофическим токсикозам растений, животных и людей, а при длительном воздействии способно вызвать сдвиги в существующем биологическом равновесии. Попав в организм теплокровных, тяжелые металлы нарушают биохимические процессы, ингибируют активность многих ферментов, угнетают белковый и нуклеиновый обмены, блокируют поступление в организм жизненно важных элементов, т. е. они обладают широким спектром токсических проявлений [Иванов, Папудини, Сафронов, 2000].

Цель данной работы - определить содержание тяжелых металлов в почвах и пастбищных кормах Республики Тыва.

Материалами исследований служили основные виды естественных кормов и почв Бай-Тайгинского, Чеди-Хольского и Тес-Хемского районов Республики Тыва. Отбор проб почв и их первичная обработка для химического анализа проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.02.84 «Почвы». Пробы кормов отбирались согласно ГОСТ 27262-87 «Корма растительного происхождения». Анализы содержания тяжелых металлов во всех объектах исследования выполнены на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААS-3 на базе ФГУ ГСАС «Тувинская» согласно методическим рекомендациям по атомно-абсорбционным спектрофотометрическим методам определения токсичных элементов в пищевых продуктах. Анализ почвы, проведенный по разным районам Республики Тыва, показал, что концентрации тяжелых металлов в почве Бай-Тайгинского, Чеди-Хольского и Тес-Хемского районов имеют значительные колебания (табл. 1).

Содержание тяжелых металлов в почве, мг / кг

Таблица 1

Экология

Среднее содержание тяжелых металлов в основном не превышает предельно допустимые концентрации. Однако содержание таких элементов, как кадмий, свинец и цинк, близки к предельно допустимым концентрациям и представляют опасность для здоровья животных. Так, в почвах Бай-Тайгинского района содержание кадмия составляет 0,469 мг / кг, а в почвах Чеди-Хольского района наблюдается повышенное содержание цинка (52,2 мг / кг) и свинца (28,8 мг / кг).

С целью выявления приоритетных экотоксикантов в районах разведения пастбищных животных нами проведен анализ кормов на содержание тяжелых металлов. Исследованиям подвергли пастбищные корма, составляющие основу рациона животных.

Результаты исследования кормов в различных хозяйствах Республики Тыва представлены в табл. 2. Проанализировав данные, можно сделать вывод о том, что наиболее высокое содержание соединений кадмия наблюдается в пастбищной траве Бай-Тайгинского района – 0,32 мг / кг, на 6 % превышающее ПДК, в сене концентрация данного металла также близко к ПДК и составляет 0,28.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в основных кормах Бай-Тайгинского и Чеди-Хольского районов, мг / кг

Превышение ПДК по кадмию отмечено также в зерноотходах Чеди-Хольского района – 0,39 мг / кг, что гораздо выше предельно допустимой концентрации. Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях он токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами [Новиков, Тремасов, 2004]. Его ПДК в грубых и концентрированных кормах составляет 0,3 мг / кг. Кадмий признан веществом с доказанной канцерогенностью. В местностях, характеризующихся высоким содержанием кадмия во внешней среде, процент заболеваний людей злокачественными новообразованиями более высокий. Высокое содержание в пастбищной траве и в почве Cd объясняет его относительно высокое содержание в кормах.

Следующим металлом, представляющим токсическую опасность не менее, чем кадмий, является свинец. Свинец – промышленный яд, способный при неблагоприятных условиях оказаться причиной отравления. В организм человека и животных проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках [Кононский, 1992]. По нормативам ПДК его концентрация допускается на уровне 0,6 мкг / г (для субпродуктов) и 0,5 мкг / г для мясных продуктов.

Полученные данные по содержанию соединений свинца в основных кормах животных свидетельствуют о незначительном загрязнении их этим металлом. Так, содержание свинца в пастбищной траве и сене Бай-Тайгинского района сос- тавляет 0,41 и 0,37 мг / кг, а в пастбищной траве и сене Чеди-Хольского района – соответственно 0,20 и 0,89 мг / кг. Зерноотходы Чеди-Хольского района содержат 0,39 ± 0,06 мг / кг свинца. Средний показатель также ниже предельно допустимых концентраций.

Наибольшая концентрация цинка обнаружена в сене степном (27,7 мг / кг) и зерноотходах (26,23 мг / кг) Чеди-Хольского района. Меньше всего накапливает его пастбищная трава того же района – 9,4 мг / кг. А в Бай-Тайгинском районе трава пастбищная содержит значительное количество цинка – 22,3 мг / кг, в сене концентрация его составила 18,19 мг / кг. Известно, что цинк в больших концентрациях является токсичным элементом для организма человека и животных. ПДК для этого элемента в печени и костной ткани крупного рогатого скота составляет 100 мкг / г. Средний показатель цинка ниже предельно допустимых концентраций. Что касается меди, то наибольшая ее концентрация зафиксирована в траве пастбищной Бай-Тайгинского района – 12,53 мг / кг, а в сене его содержание составляет 7,65 мг / кг. Корма Чеди-Хольского района накапливают незначительное количество меди. В траве пастбищной ее концентрация составила 1,60 мг / кг, сене степном – 4,77мг / кг и зерноотходах – 3,78 мг / кг. Медь обладает кумулятивным действием и накапливается в основном в печени [Тютиков, Карпова, Ермакова, 2000]. При хроническом действии развивается гепатодистрофия и затем атрофический цирроз. Телята к меди более чувствительны, чем взрослые животные. Отравлению данным элементом способствуют корма, бедные молибденом и серой, но богатые медью. При этих условиях животные усваивают повышенное количество меди. Потребность в этом элементе складывается от содержания в кормах кадмия, цинка, молибдена, серы. Токсические дозы меди сульфата для овец составляют 20 мг / кг, для крупного рогатого скота – 400 мг / кг. Результаты наших исследований показали, что наибольшее накопление Сu происходит в пастбищной траве Бай-Тайгин-ского района, уровень его составил 12,53 мк / кг.

Нами сделаны следующие выводы.

• 1.    Территория Республики Тыва имеет неодинаковую степень загрязнения тяжелыми металлами. В почвах Бай-Тайгинского района отмечено высокое содержание кадмия, Чеди-Хольского – свинца и цинка. В зависимости от типов почв на многих участках отмечено превышение ПДК по кадмию, свинцу и цинку.

• 2.    В основных кормах Бай-Тайгинского и Чеди-Хольского районов зафиксирована высокая концентрация кадмия и меди. Трава пастбищная Бай-Тайгинско-го района содержит 0,32 мг / кг кадмия и 12,53 мг / кг меди, в зерноотходах Че-ди-Хольского района концентрация кадмия составляет 0,39 ± 0,041мг / кг, что превышает ПДК в 1,3 раза.

• 3.    Кадмий преимущественно концентрируется в зерноотходах, что следует учитывать при скармливании концентрированных кормов животным.