2.5. Содержание тяжелых металлов в почве, воде и кормах

Загрязненность промышленными выбросами воздушного бассейна и территории вокруг крупных городов и заводов достигает десятков километров, образуя биогеохимические провинции антропогенного характера с аномальным содержанием свинца, ртути, кадмия, никеля, меди, цинка и других элементов, что обусловливает избыточное содержание их в кормах и воде, потребляемых животными. В отличие от органических соединений, токсичные элементы не разрушаются в почве и воде, а лишь переходят из одного состояния в другое. Поэтому возможно их накопление в почве, воде и кормах до значительных уровней, способных оказать отрицательное влияние на состояние здоровья и продуктивность животных.

2.5.1. Главные источники свинца в окружающей среде связаны с применением его в промышленности и для других технологических целей. Основная масса свинца переносится и распространяется через атмосферный воздух. Время пребывания во взвешенном состоянии мелких частиц свинца измеряется несколькими днями и зависит от выпадения осадков. Свинец накапливается при осаждении из атмосферного воздуха на поверхности почвы и при вторичном переносе из почвы в растения, а от растений к животным. Влияние антропогенного загрязнения свинцом окружающей среды на содержание его в растительных кормах и животных трудно уловимо, за исключением ограниченных районов, для которых характерно интенсивное загрязнение атмосферного воздуха (свинцово-плавильные заводы, территории, прилегающие к автострадам).

Концентрация свинца в атмосферном воздухе варьирует от 2-4 мкг/м³ и менее – в пригороде и сельских районах. В питьевой воде обычно меньше 10 мкг/л, но в местах, где вода мягкая (низкое содержание кальция и магния), концентрация выше.

В легких оседает до 35 % свинца, попавшего с воздухом. Около 10 % свинца, поступающего с растительными кормами и водой, всасывается. Большая часть свинца в организме локализована в костях, где он заменяет кальций (от 0,1 до 0,3 мг/кг). Выделение свинца из организма происходит главным образом с мочой (около 76 %) и через желудочно-кишечный тракт (около 16 %). Остальные 8 % выделяются различными путями (молоко, пот, слущивание кожи, потеря волоса).

2.5.2. Уровень никеля в крови в первые часы после отравления карбонилом никеля является диагностическим и прогностическим тестом тяжести отравления и степени потенциальной опасности поражения легких. До 90 % никеля, поступающего в организм животных с кормами, выводится через кишечник, а около 10 % - через почки. Основная масса поступившего перорально никеля выводится из организма в течение трех суток. Уровень содержания никеля в моче в первые часы после острой интоксикации является показателем тяжести поражения.

2.5.3. Сроки проведения исследований на содержание тяжелых металлов в почвах, воде и кормах должны устанавливаться для каждого района, исходя из трехгодичного анализа уровней загрязнения данной территории.

В животноводческих хозяйствах, расположенных в радиусе 10 км от металлургических заводов по изготовлению цинка, свинца, серной кислоты, два раза в год (заготовка кормов и выход на летне-лагерное содержание) отбирают пробы почвы, воды и растительных кормов для исследования уровня тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, ртуть, кадмий, никель).

2.5.4. Тяжелые металлы, поступающие из разных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почв. Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почвах гораздо больше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв тяжелыми металлами практически вечно. В ближайшее время следует ожидать увеличение содержания в почвах металлов, ПДК которых в них имеют следующие значения: Pb - 20 мг/кг (сверх фона 12 мг/кг), Ca - 3, As - 20, Cr - 100, Mg - 2.1, Ni - 50, Co - 50, Sr - 10, Cu - 100, Zn - 300 мг/кг.

2.5.4.1. Подготовка образцов почвы для анализа на тяжелые металлы включает сушку (при 60⁰ С), гомогенизацию посредствам размола и просеивание. Из первоначального опытного образца отбирают пробу весом около 200 г с помощью почвенного усреднителя, а при отсутствии его - квартованием. Отобранный образец растирают в агатовой или яшмовой ступке и пропускают через сито с диаметром 1 мм. Сито должно быть из капронового полотна. Определяют валовое содержание и подвижные нормы микроэлементов согласно существующим методикам.

2.5.4.2. По результатам анализа вычисляются суммарный показатель загряз­нения почвы тяжелыми металлами согласно формуле:

С_тм = n

где С - концентрация загрязнителя в пробе;

n - количество загрязнителей.

По величине суммарного показателя загрязнения почвы распределяются на три категории: допустимая, умеренно опасная, высоко опасная (табл.1.).

2.5.5. Вода является универсальным растворителем для многих элементов, с которыми она имеет постоянный контакт. Вследствие этого изменяется хими­ческий состав воды и ее воздействие на животных. Производственные пред­приятия насыщают воду ртутью, кадмием, цинком, свинцом, никелем и др. Для воды предельно допустимые количество кадмия-0,001мг/л, свинца-0,03, ртути-0,0005, никеля-0,1, меди-1,00, цинка-5,00, марганца-0,1 мг/л.

2.5.5.1. Среднюю пробу воды из водоема или скважины берут в количестве 500 мл и консервируют очищенной соляной кислотой из расчета 5 мл на 1 л воды. Данный объем воды выпаривается в кварцевой или фарфоровой чашке на электрической плитке. Для окисления остатков органических веществ, чашки обрабатывают 1-2 мл концентрированной HNO₃, подсушивают на закрытой плитке, а затем прокаливают в муфеле при 450-500⁰ в течение 1 часа.

2.5.5.2. По результатам анализа вычисляется суммарный показатель заг­рязнения воды тяжелыми металлами по формуле: п.2.5.4.2.

По величине суммарного показателя вода относится по степени загрязнения к четырем категориям: допустимая, умеренно опасная, опасная, высоко опасная (табл. 2).

2.5.6. Растения накапливают тяжелые металлы в тканях или на их поверхнос­ти. Поэтому растения являются промежуточным резервуаром, через который тяжелые металлы переходят из почвы, а частично из воды и воздуха, в жи­вотных. Допустимая граница содержания в кормах: ртуть-0,05-0,1; кадмий- 0,2-0,4; свинец-2-5; медь-30-80; цинк-50-100; никель-1-3; хром-0,5-2 мг/кг.

2.5.6.1. Для определения содержания тяжелых металлов в кормах вначале анализируют рацион кормления, типичного для данного вида и возраста животных. Затем образцы зеленой массы от­бирают в период массовой заготовки сена и силоса и при постановке на летне-лагерное содержание, их (1-2 кг) составляют из индивидуальных проб, взятых не менее чем в 20 точках. Сырой растительный материал, предназначенный для анализа, высушивают при температуре не выше 50С и измельчают.

2.5.6.2. По результатам анализа вычисляется суммарный показатель заг­рязнения отдельных видов растительных кормов и рациона в целом тяже­лыми металлами по формуле: п.2.5.4.2

Учитывая величину суммарного показателя загрязнения, корма и рационы относят к четырем категориям: допустимая, умеренно опасная, опасная, высоко опасная (таблица 3).

Таблица 1

Схема оценки почв по степени загрязнения тяжелыми металлами (ТМ)

Категории почв по сте-пени загрязнения	Суммарный показатель загрязнения  Cтм	Загрязненность относительно ПДК	Возможное использование	Необходимые мероприятия
1. Допустимая	Менее n	Содержание ТМ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК	Использование под любые культуры	Снижение уровня воздействия ис­точников загряз­нения. Осуществ­ление мероприятий по снижению доступности токсикантов для растений.
2. Умеренно опасная.	n x 5	Содержание ТМ превышает ПДК в 5 раз при лимитирующем общесанитарном и миграционном водном показателе вредности	Использовать под любые культуры при условии контроля качества кормов	Мероприятия, аналогичные категории 1. При наличии веществ с лимитирующим миграционным водным показателем проводится контроль за содержанием этих веществ в поверхностных и подземных водах.
3. Высоко опасная	n x 10	Содержание ТМ превышает ПДК в 10 раз при лимитирующем транслокационном показателе вредности.	Использовать под технические культуры без получения кормов, в которых содер-жание ТМ выше ПДК	Мероприятия, аналогичные категории 2. Обязательный контроль за содержанием токсикантов в растениях, используемых в качестве кормов.

Таблица 2.

Схема оценки питьевой воды для сельскохозяйственных животных по степени загрязнения химическими веществами.

Категория воды по степени загрязнения	Суммарный показатель загрязнения  Cтм	Загрязненность относительно ПДК	Возможное использование воды	Необходимые мероприятия
1.Допустимая	Менее n	Содержание химических веществ в воде превышает фоновое, но не выше ПДК	Использовать для поения животных без ограничений	Осуществление мероприятий по снижению доступности токсикантов для животных
2.Умеренно опасная	n x 3	Содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 3 раза	Использование для поения животных при условии контроля качества кормов	Мероприятия, аналогичные категории 1. Контроль качества воды и кормов
3.Опасная	n x 5	Содержание химических веществ в воде превышает ПДК в 5 раз	Использование для поения животных в ограниченном количестве при условии контроля качества кормов	Мероприятия, аналогичные категории 2.
4.Высоко опас­ная	n x 10	Содержание хими­ческих веществ в воде превышает ПДК в 10 раз	Использовать для технических нужд	Мероприятия, аналогичные категории 3. Запрет на исполь­зование воды для по­ения животных и ограничение использования зеленых кормов.

2.5.7. Определение концентрации тяжелых металлов в образцах почв, воде, растительных кормах проводят на атомно-абсорбционном спектрофотометре.

2.5.8. По обнаруженным уровням загрязнения составляются карты загряз­нения территории ферм, полей, водоемов.

2.5.9. Для комплексной оценки опасности загрязнения тяжелыми металлами территорий необходимо использовать формулу суммации эффекта:

С_тр =  С_почва +  С_вода +  С_корма  (n ^. x),

где n - количество загрязнителей;

x - количество объектов (почва, вода, корма).

Таблица 3.

Схема оценки кормов, используемых в кормлении сельскохозяйственных животных по степени загрязнения химическими веществами.

Категория кормов по степени загрязнения	Загрязненность относительно ПДК	Возможное использование кормов	Необходимые мероприятия
1. Допустимая	Содержание химических веществ в кормах превышает фоновое	Использование в кор-млении без ограничений	Осуществление мероприятий по снижению допустимости токсикантов для животных
2. Умеренно опасная	Содержание химических веществ в кормах превышает ПДК в 3 раза при лимитирующем общесанитарном почвенном и миграционном водном показателе вредности	Использование в кор-млении при условии контроля качества кормов и воды	Мероприятия, аналогичные категории 1. Контроль качества воды и кормов
3. Опасная	Содержание химических веществ в кормах превышает ПДК в 5 раз при лимитирующем общесанитарном почвенном и миграционном водном показателе вредности	Запрещается скармливать беременным животным, остальным не более 40% сухого вещества рациона.	Мероприятия, аналогичные категории 2. Использование энтеросорбентов.
4. Высоко опасная	Содержание химических веществ в кормах превышает ПДК в 10 раз при лимитирующем транслокационном водном показателе вредности	Использовать в кормлении откормочных животных в ограниченных количествах	Мероприятия, аналогичные категории 3. Ограничение использования кормов.