Применение витаминных препаратов для снижения токсического воздействия радиоактивных элементов и тяжелых металлов на объекты растительного и животного происхождения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат химических наук Родина, Ольга Викторовна

• Родина, Ольга Викторовна
• кандидат химических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат химических наук Родина, Ольга Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Биологическая роль витамина А.

1.2. Антиоксидантные свойства витамина Е.

1.3. Накопление и миграция тяжелых металлов в окружающей среде.

1.3.1. Антропогенные источники загрязнения.

1.3.2. Токсичность тяжелых металлов.

1.3.3. Загрязнение почвы тяжелыми металлами.

1.4. Токсическое действие тяжелых металлов.

1.4.1. Ртуть.

1.4.2. Свинец.

1.4.3. Медь.

1.5. Сочетанное воздействие ионизирующего излучения, солей ртути и свинца на организм животных.

1.6. Миграция радионуклидов по экологическим цепям.

1.7. Радиационный контроль биологических объектов в Калужской области.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Материалы и методы исследования.

2.1.1. Материалы исследования.

2.1.2. Измерение гамма-фона.

2.1.3. Отбор проб.

2.1.4. Экспрессное определение удельной бета-активности проб.

2.1.5. Радиохимический анализ.

2.2. Методы определения тяжелых металлов в биологических объектах.

2.3. Определение тяжелых металлов - Pb Си Hg в кормах и крови животных.

2.4. Определение витаминов А и Е в биологическом материаел.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Радиационная обстановка местности и содержание радионуклидов в кормах.

3.2. Определение содержания Cs-137, Sr-90 и Pb-210 в компонентах рациона и молоке крупного рогатого скота в стойловый период.

3.3. Определение перехода Cs-137, Sr-90 и Pb-210 в звене рацион-молоко.

3.4. Показатели поглощенных доз от внутреннего и внешнего облучения.

3.5. Содержание ионов тяжелых металлов, нитратов и нитритов в кормах и сыворотке крови.

3.6. Содержание каротина и витамина Е в рационе животных в пастбищный период.

3.7. Содержание каротина и витамина Е в рационе животных в стойловый период.

3.8. Содержание ретинола и токоферола в сыворотке крови, молоке и печени коров и телят в пастбищный период.

3.9. Уровень витаминов в организме животных в стойловый период до и после использования витаминных препаратов.

3.9.1. Влияние витаминных препаратов на содержание витамина А

3.9.2. Влияние витаминных препаратов на содержание витамина Е.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТОВ ЖИРОРАСТВОРИМЫХ ВИТАМИНОВ

НА УРОВЕНЬ ВИТАМИНА А И ВИТАМИНА Е В ОРГАНИЗМЕ

ЖИВОТНЫХ.

4.1. Курс введения ретинола.

4.2 Курс введения токоферола.

4.3 Курс введения тривита.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение витаминных препаратов для снижения токсического воздействия радиоактивных элементов и тяжелых металлов на объекты растительного и животного происхождения»

Научно-технический прогресс, пронизывающий промышленные и сельскохозяйственные отрасли народного хозяйства, невозможен без воздействия на природу, без расходования ее ресурсов. Наращивание мощностей промышленного производства всегда связано с большим использованием сырья, значительным расходованием воды на промышленные нужды и увеличением выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Поэтому нельзя недооценивать опасности отрицательных последствий усиленного воздействия человека на природу.

Особую опасность представляют продукты сгорания угля и нефтепродуктов, взвешенные частицы пыли и металлов, выхлопные газы автомобилей и т.д. Общее количество различного рода вредных веществ, поступающих в окружающую среду за год во всем мире, превысило 30 млрд.т.

Одно из последствий научно-технического прогресса - появление в окружающей среде в угрожающих количествах мутагенных факторов физической и химической природы. Из физических в первую очередь следует отметить различные виды ионизирующего излучения высокой проникающей способности. Установлено, что мутагенное воздействие ионизирующих излучений обладает всеобщностью и беспороговостью, т.е. любые дозы его способны вызывать генетические повреждения.

Мутагенной способностью обладают и многие химические соединения, причем целый ряд из них по интенсивности мутагенного действия превышает ионизирующее излучение.

Актуальность темы. Авария на Чернобыльской атомной станции вызвала беспрецедентное по своим масштабам загрязнение окружающей среды. В условиях радионуклидного загрязнения местности животные подвергаются как внешнему, так и внутреннему хроническому облучению.

Однако в реальных условиях в зонах, пострадавших в результате аварии на Чернобыльской АЭС, помимо радиационного воздействия, на организм животного оказывает влияние комплекс патогенетических факторов. Внесение высоких доз удобрений при проведении агрохимических мероприятий привело к накоплению в почве, растениях и, следовательно, поступлению в организм животных солей тяжелых металлов и кислородосодержащих соединений азота (А.Ф.Маленченко, 1989, В.Т.Ториков в соавт., 1995). Токсические факторы способны усиливать и модифицировать свободнорадикальные процессы. Сочетанное воздействие ионизирующей радиации и токсикантов способствует развитию нарушений, не характерных только для действия радиации (А.Д.Белов, Н.П.Лысенко и др., 1993).

Целью данной работы было: определить радиационную обстановку местности и поступление радионуклидов в организм животных с основными кормами рациона; рассчитать значения доз внутреннего и внешнего облучения крупного рогатого скота, содержащегося в зоне экологического влияния аварийных выбросов ЧАЭС; оценить уровень солей тяжелых металлов, а также нитритов и нитратов в кормах и организме животных, находящихся на загрязненной территории; исследовать витаминную обеспеченность рационов и содержание витаминов А и Е в органах и тканях животных, находящихся в зоне радиационного контроля; исследовать зависимость применения жирорастворимых витаминных препаратов от уровня содержания витаминов А и Е в биоматериале.

Научная новизна. Произведены исследования в условиях сочетанного внутреннего и внешнего хронического облучения и действия токсических факторов на организм животных.

Выявлены закономерности накопления тяжелых металлов в организме животных, подвергшихся радиационному облучению. На основании проведенных исследований доказано, что совместное действие радиационного облучения и токсических факторов способствует развитию серьезных нарушений в организме животных.

Впервые показана возможность снижения уровня свободно-радикального окисления витаминными препаратами у крупного рогатого скота, находящегося на загрязненной радионуклидами территории, и изучено содержание витаминов А и Е в сыворотке крови, печени и молоке крупного рогатого скота, длительное время находящегося в условиях повышенного радиационного фона.

Теоретическое и практическое значение работы. Результаты исследований дают представление о влиянии на организм тяжелых металлов в условиях повышенного радиационного фона.

Полученные данные используются для практического определения уровня тяжелых металлов и радиационного загрязнения на местах (в хозяйствах Калужской области).

Заключение диссертации по теме «Экология», Родина, Ольга Викторовна

ВЫВОДЫ

Животные, находящиеся в зоне экологического влияния аварийных выбросов ЧАЭС, подвергаются хроническому комплексному воздействию радиационных факторов (внешнее и внутреннее облучение) и химических токсикантов (солей свинца, нитратов).

1. Уровень гамма-фона в исследуемых хозяйствах составляет: в "чистой" зоне 13,2 - 16,0 мкР/ч, в "грязной" зоне 43,7 - 90,8 мкР/ч. Значения уровня гамма-фона на территории "грязной" зоны превышают среднее значение уровня гамма-фона, характерного для данного региона.

2. Суммарная бета-активность проб растительных кормов 5,2 - 38,0 нКи/кг, молока 1,1 - 2,0 нКи/кг и обусловлена содержанием продуктов ядерного деления, в основном Cs - 137.

3. Удельная радиоактивность по Cs - 137, Sr - 90, Pb-210, установленная радиохимическим методом, составляет соответственно в "чистых" хозяйствах:

- для грубых кормов 19,6 - 99,1; 40,7 - 215,2; 4,1 - 136,7 пКи/кг,

- для сочных кормов 7,6 - 24,0; 8,9 - 56,1; 3,8 - 31,4 пКи/кг; в "грязных" хозяйствах:

- для грубых кормов 405,7 - 3738,1; 309,5 - 1796,5; 99,6 - 262,7 пКи/кг,

- для сочных кормов 54,2-2918,0; 18,8 - 1218,8; 19,4 - 167,1 пКи/кг.

4. Содержание радиоактивных веществ в отдельных кормах и в рационе в целом не превышает временно допустимых уровней (ВДУ - 86).

5. Переход радионуклидов в 1 литр молока у низкоудойных коров составляет для Cs - 137 0,65 - 0,81%, Sr - 90 0,26 - 0,33%, Pb - 210 0,13 - 0,20% от поступившего с суточным рационом. У высокоудойных коров соответственно 0,44 - 0,53%, 0,12 - 0,17%, 0,06 - 0,09%.

6. Радиоактивность молока из хозяйства МО составляет по Cs — 137 2,8 — 6,7 пКи/кг, по Sr - 90 1,3 - 4,5 пКи/кг; из хозяйств КО по Cs - 137 211,2 - 412,5 пКи/кг, по Sr - 90 40,2 - 71,5 пКи/кг, что не превышает ВДУ - 91.

7. Содержание солей свинца превышает допустимые концентрации в воде в 1,6-2,2 раза, в сене - 2,6-6,8 раза, в сыворотке крови — в 6-8 раз, в молоке - в 4-5 раз. Концентрация меди в сыворотке крови животных в 4 раза выше физиологических значений. Уровень нитратов в кормах в 2-6 раза превышает предельно допустимые показатели.

8. Для животных, находящихся в зоне экологического влияния аварийных выбросов ЧАЭС, характерен низкий уровень витаминов-антиоксидантов: в пастбищный период в сыворотке крови 4-6-летних коров содержалось на 36% , у 7-8-летних коров на 44% меньше витамина А и на 32,7% и 42,6% меньше витамина Е, чем в контроле; в печени — на 32,7%, 76% и на 28,8%, 33,3% соответственно. В организме телят концентрация витаминов достоверных отличий не имела; в стойловый период вследствие недостатка витаминов в кормах выявлен А- и Е-гиповитаминозы в опытной и контрольной группах. В сыворотке крови телят концентрация витамина А ниже контрольного уровня на 34,8%, 4-6-летних коров - на 34,5%, 7-8-летних - на 43,2%, а в печени - на 19,4%, 26,5%, 38,7% соответственно. Уровень токоферола в сыворотке крови составлял 76,7%, 56,1% и 43,2%; в печени - 76,0-87,9%, а в молоке - 65,9-7,1% от контрольного.

9. Использование препаратов жирорастворимых витаминов позволяет производить коррекцию уровня витаминов антиоксидантов, и соответственно, интенсивности протекания реакций перекисного окисления. Чем сильнее изменяли использованные препараты содержание витаминов, тем в большей степени они оказывали влияние на концентрацию продуктов СРО и спонтанную хемилюминесценцию сыворотки крови.

Наилучших результатов в отношении всех исследованных показателей позволило добиться введение тривита.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Родина, Ольга Викторовна, 2003 год

1. Донченко J1.B., Надыкта В.Д. "Безопасность пищевого сырья и продуктов питания" М. "Пищевая промышленность" 1999, 352 стр.

2. Овчаренко М.М. "Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение". М., 1997.

3. Иванова Т.Н. "Анализ оценки показателей безопасности дикорастущих трав из зоны радиоактивного загрязнения", 2000, №7. Журнал "Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья".

4. Свириденко В.Г., Промсковский Ю.А., Дроздова Н.И, Цзяд-Сяо Хун. "Распределение некоторых металлов в почвах в условиях длительного радиоактивного воздействия". XVI Международный съезд по общей и прикладной хомии. Доклад, стр. 226-227.

5. Черилетев С.И. Департамент сельского хозяйства и продовольствия Калужской области. Зевакин И.И, Марков М.В. "Некоторые аспекты экологии, питания и здоровья". Пищевая промышленность, 2000. стр. 2729.

6. Вяйзенен Г.А., Вяйзенен Г.Н., Прусак М.М. и др. "Экскреция тяжелых металлов из организма Стельных сухостойных коров после воздействия низкоэнергетического машиннолазерного излучения". Великий Новгород, 2001. стр. 6-13.

7. Белов А.Д., Лысенко Н.П., Прокопович С.В., Лебедев Е.А. "Эффект сочетанного воздействия ионизирующих излучений, солей ртути и свинца на организм животных". Радиобиологический съезд, Пущино, 1993. Тезисы.

8. ГОСТ 30178-96 "Сырье и продукты пищевые. Атомно-абсорбционный метод определения токсичных элементов" (определение свинца, кадмия, меди, цинка и железа). Минск, 1997.

9. ГОСТ 25596.10-96 "Методы определения ртути". Минск, 1998.

10. Дубовая В.Г., Горюнов И.Ф., Логошин Н.К. "Система радиационного контроля почв и сельскохозяйственной продукции в Калужской области". "Химия в сельском хозяйстве". 1996. №1, стр. 24-27.

11. Ягодин Б.А., Кидин В.В., Цвирко Э.А., Маркелова В.Н. "Тяжелые металлы в системе почва-растение", " Химия в сельском хозяйстве ". 1996. №5, стр. 43-45.

12. Н.Дубовая В.Г., Горюнов И.Ф. "Чернобыльский след на Калужской земле (Радиоактивное загрязнение почвы и сельскохозяйственной продукции)", "Агрохимический вестник". 1998, №3.

13. Гармаш Г.А. "Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях вокруг металлургических предприятий". Автореферат кандидатской диссертации, Новосибирск, 1985.

14. Рощин А.В. Загрязнение окружающей среды металлами. // Металлы. Гигиенические аспекты оценки и оздоровление окружающей среды М., 1983.-с. 7-28.

15. Миланова Е.В. Загрязнение почв в процессе техногенеза. // Актуальные проблемы изменения природной среды за рубежом. М., 1979. — с. 79.

16. Елпатьевский П.В., Аржанова B.C. Баланс и трансформация миграционных форм тяжелых металлов. // Труды II Всесоюзного совещания по исследованию миграции загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Л.:Гидрометеоиздат, 1983. с. 89 - 97.

17. Бейкер Б.Г. // Химия окружающей среды. М.: Химия, 1982. - с. 197-237.

18. Будун А.С. Влияние выбросов предприятий цветной металлургии в окружающую среду // Бюллетень Почвенного института. 1980. Вып. 24. - с. 22-24.

19. Соловьев Г.А., Обухов А.И., Голубев М.В. Влияние свойств почвы и удобрений на накопление тяжелых металлов сельскохозяйственными культурами // Экологические проблемы сельского хозяйства. — М., 1978. — с. 147-148.

20. Vetter Н. et al. // Berichte uber Landwirtschaft. 1974. -Bd. 52, H. 2. s. 18-24.

21. Уильямс Д. Металлы жизни. М.: Мир, 1975. - 240 с.

22. Коломийцева М.Г., Габович Р.Д. Микроэлементы в медицине. -М.:Медицина, 1970. 288 с.

23. Ильин В.Б. Элементный химический состав растений. — Новосибирск: Наука, 1985.- 128 с.

24. Ковальский В.В., Раецкая Ю.И., Грачева Т.И. микроэлементы в растениях и кормах. М.: Колос, 1971. - 235 с.

25. Гармаш Н.Ю. воздействие повышенного содержания тяжелых металлов в субстрате на пшеницу и картоффель // Изв. СО АН СССР. Сер. биол. -1983. №10, вып. №2. - с. 84-87 .

26. Растения в экстремальных условиях минерального питания // Ред. Школьник M.J1. Л.: Наука, 1983.- 177 с.

27. Пинский Д.Л., Фиала К., Моцик А., Душкина Л.Н. Исследование механизма поглощения меди, кадмия и цинка лугово-черноземной карбонатной почвой. // Почвоведение. 1986. - №1. - с. 58-66 .

28. Беус А.А., Грабовская Л.И., Тихонова Н.В. Геохимия окружающей среды. -М.: Недра, 1976.-248 с.

29. Bowen H.J.M. Trace elements in biochemistry. L. -N.Y.; Akad. Press, 1966. — 241 p.

30. Fan Nang, Verloo V. Effect of Various Organic Materials on the Mobilyty of heavy metals in soils //Environ. Pollut. 1985. - Vol. 10. -№4. - p. 241-248.

31. Умаров M.M., Азиева E.E. Некоторые биохимические показатели загрязнения почв тяжелыми металлами. // Тяжелые металлы в окружающей среде.-М., 1980.-е. 109-115.

32. Kiekens L. Behavior of heavy metals in soils // Util. Sewage Sludge Land Rateis Appl. And Long-Term. Eff. Metals. Proc. Semin., Upsala. 1984. - p. 126-134.

33. Cavallero N., Mebride M.B. Copper and cadmium absoption characteristics of selected acid and calcareans soils // Soil Sci., Soc. Am. J. 1978. - Vol. 42, №4.-p. 550-556.

34. Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. -с.140-168.

35. Гладышев В.П., Левицкая С.А., Филиппова Л.М. Аналитическая химия элементов. Ртуть. М.: Наука, 1974. - с. 11-13,

36. Камаровский Ф.А., Полищук Л.Р. Ртуть и другие тяжелые металлы в водной среде: миграция, накопление, токсичность для гидробионтов. // Гидробиол. ж. 1981. - Т. 17, №5. - с. 71 -83.

37. Озерова Н.А. Ртуть и эндогенное рудообразование. М.: Наука, 1986. -232 с.

38. Mhatre G.N., Chaphekar S.B. The effect of mercury on some aquatic plants // Environ. Pollut. 1985. - Vol. A39, N 3. - p. 10-115.

39. Neuhaus J., Brady M., Siyali D. Mercury and organochlorine pesticides in fish //Med. J. Austral. 1973.-Vol. 1, N 3.-p. 305-313.

40. Sen Asit K., Mondal Nitya G. Salvina natans as the scarenger of Hg (II) // Water, Air, and soil Pollut. - 1987. - Vol. 4, N 4. - p. 351-356.

41. Bryan G.W. Some aspects of heavy metal tolerance in aquatic organisms // Effects of pollutants on aquatic organisms. Cambridge: Cambridge University Press, 1976. - p. 7-34.

42. Bryan G.W. Bioavailability and effects of heavy metals in marine deposits // Wastes Ocean. New York, e.a., 1985. - Vol. 6. - p. 300-330/

43. Di Ciulio R.T., Ryan E.A. Mercury in soils, sediments, and clams from a North Carolina peatland // Water, Air and Soil Pollut. 1987. Vol. 33, N 1. - p. 1524.

44. Nishimura H., Kumgai M. Mercury pollution of fishes in minamata bay and surrounding water: analysis of pathway of mercury // Water, Air and Soil Pollut. 1983. Vol. 20, N 4. - p. 419-425/

45. Bryan G.W., Langston W.J., Hummerstone L. The use of biological indicators of heavy metal contamination in estuaries // Occas. Publ. Mar. Biol. Assoc. U.K. — 1980. -Nl. p. 19-29.

46. Plyan B.T., Law A.T. , Cheah S.H. Toxic levels of mercury for sequential larval stages of Macrobrachium rosenbergii // Aquaculture. 1985. - Vol. 46, N4.-p. 419-425.

47. Thain J.E. Effects of mercury on the prosobranch mullusc Crepidula fornicata: acute lethal Toxicity and effects on gravth and reproduction of chronic exposure // Mar. Environ. Res. 1984. - Vol. 12, N 4. - p. 531-540.

48. Sarojini г., Victor B. Toxicity of mercury on the ovaries of the caridean prawn. Caridian rajadhari (Bouvier) // Curr. Sci. India. 1985. - Vol. 54, N 8. - p. 731-742.

49. Челомин В.П., Бусев B.M. Влияние тяжелых металлов на эритроциты морского двухстворчатого моллюска / Тихоокеанский океанлогическийинститут дальневосточного нацчного центра АН СССР. Владивосток, 1986. - 16 с. - (Рукопись деп. В ВИНИТИ 6.03.86, № 1541-В).

50. Barghigiani С., Pellegrini D., Crioffre D., De Ranuety S., Bargagli R. Preliminary results on the northern Tyrrhenian sea // Mar. Pollut. Bull. 1986. -Vol. 17, N9.-p. 813-820.

51. Corvi CI. Contamination de la faune piscicole du Leman par certains mataux lourds // Colloq. eutrophisacertains et pollut. Leman, geneve, 31 aout. — 3 sept., 1983, Programme et res, s. I, s, a., 3.8/6 3.8./10.

52. Eichenberger Elie. The Interrelation between essentiality and toxicity of metals in the aquatic ecosystem // Metal Ions Biol. Sist. New York, Basel, 1986. — Vol. 20.-p. 20-45.