CC BY
16
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^oHaibHoro ymBepcureTy BeTepHHapHoi' MeguuHHH
Ta 6ioTexHonoriH iMeHi C.3. I^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj
doi: 10.15421/nvlvet7332
ISSN 2518-7554 print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 619: 636.2.035.09:591.145:546.4/.7-026.54
Вмкт важких металiв у шерст кор1в швшчно-схвдноУ 6ioreoxiMi4Hoi' зони
Н.Г. Грушанська [email protected]
Нацюнальний утверситет бюресурсгв i природокористування Украши, вул. Герогв Оборони, 15, м. Кшв, 03041, Украша
Антропогенне забруднення довкмля в переважнш dinbmacmi випадюв пов 'язане з мжроелементами групи важких Memcmie. Дiя негативних техногенних чинниюв довкмля за взаемодп з природним дефщитом есенцшних мiкроeлeмeнmiв сприяе виникненню та поширенню патологп мтералъного обмтуу сыъсъкогосподарсъких тварин. Застосування нетвазивних мemодiв дiагноcmики хвороб продуктивних тварин е перспективним напрямом у ветеринарнт медицит. Недостатнъо вивченим е питання впливу пiвнiчно-cхiдноi бiогeохiмiчноi зони Украши на вмкт у meрcmi корiв важких мemалiв з урахуванням пероду лактацп, технологи утримання та колъору зразтв meрcmi. До^дження проводились у тръох господарствах Чернтвсъко1 облаcmi (пiвнiчно-cхiдна бiогeохiмiчна зона). Вмкт важких мemалiв до^джували методом атомно-емкшно1 спектрометра на приладi Optima 210 DV. В робоmi викладет маmeрiали власних до^дженъ автора щодо визначення нeiнвазивним методом статусу оргатзму корiв в пiвнiчно-cхiднiй бiогeохiмiчнiй зош Украти за вмктом важких мemалiв у окрeмi пероди лактацп та за рiзних технологт 1х утримання. До^джено вмкт Кадмю, Плюмбуму, Алюмант та Арсену в meрcmi корiв твтчно-cхiдноi бiогeохiмiчноi зони Украши залежно вiд колъору зразтв meрcmi (чорний, коричневий, быий), технологи утримання тварин (безприв'язна, стжово-пасовищна, ст^ова) та пeрiоду лактацп (55-65 дiб, 150-170 дiб). Встановлено концентращю важких мemалiв у meрcmi корiв пiвнiчно-cхiдноi бiогeохiмiчноi зони Украти: Кадмт - 0,03 ± 0,004 мг/кг, Плюмбуму - 0,70 ± 0,11 мг/кг, Алюмнт -16,78 ± 4,02 мг/кг, Арсену - 0,21 ± 0,05 мг/кг. У meрcmi корiв пiвнiчно-cхiдноi зони на 55-65 добу лактацп вмкт Кадмт складае 0,04 ± 0,01 мг/кг, Плюмбуму - 0,83 ± 0,31 мг/кг, Алюмтю - 15,79 ± 3,83 мг/кг, Арсену - 0,30 ± 0,14 мг/кг. На 150-170 добу лактацшного пероду вмкт Кадмю складае 0,04 ± 0,005 мг/кг, Плюмбуму - 1,25 ± 0,35 мг/кг, Алюмтю 22,34 ± 14,21 мг/кг та Арсену 0,25 ± 0,07мг/кг.
Knmnoei слова: корови, пiвнiчно-cхiдна бiогeохiмiчна зона Украши, шерстъ, важю метали, лактащя, Кадмт, Плюмбум, Алюмтт, Арсен
Содержание тяжелых металлов в шерсти коров северо-восточной
биогеохимической зоны
Н.Г. Грушанская [email protected]
Нациaналъный университет биоресурсов и прирaдaпaлъзaeания Украины, ул. Героев Обороны, 15, Киев, 03041, Украина
Антропогенное загрязнение окружающей среды в подавляющем болъшинстве случаев связано с микроэлементами группы тяжелых металлов. Действие негативных техногенных факторов окружающей среды при взаимодействии с природным дефицитом эссенциалъных микроэлементов способствует возникновению и распространению патологии минералъно-го обмена у селъскохозяйственных животных. Применение неинвазивных методов диагностики болезней продуктивных животных является перспективным направлением в ветеринарной медицине. Недостаточно изученным является вопрос влияния северо-восточной биогеохимической зоны Украины на содержание в шерсти коров тяжелых металлов с учетом периода лактации, технологии содержания и цвета образцов шерсти. Исследования проводилисъ в трех хозяйствах Черни-
Citation:
Grushanska, N.G. (2017). The content of heavy metals in the cow hair of the northern-eastern biogeochemical zone. Scientific Messenger LNUVMBT named after S.Z. Gzhytskyj, 19(73), 154-158.
говской области (северо-восточная биогеохимическая зона). Содержание тяжелых металлов исследовали методом атом-но-эмиссионной спектрометрии на приборе Optima 210 DV. В работе изложены материалы собственных исследований автора по определению неинвазивным методом статуса организма коров по содержанию тяжелых металлов в зависимости от периода лактации и технологии их содержания в северо-восточной биогеохимической зоне Украины.
Исследовано содержание Кадмия, Свинца, Алюминия и Мышьяка в шерсти коров северо-восточной биогеохимической зоны Украины в зависимости от цвета образцов шерсти (черный, коричневый, белый), технологии содержания животных (беспривязное, стойлово-пастбищное, стойловое) и периода лактации (55-65 день, 150-170 день). Установлено концентрацию тяжелых металлов в шерсти коров северо-восточной биогеохимической зоны Украины: Кадмия - 0,03 ± 0,004 мг/кг, Свинца - 0,70 ± 0,11 мг/кг, Алюминия - 16,78 ± 4,02 мг/кг, Мышьяка - 0,21 ± 0,05 мг/кг. В шерсти коров северо-восточной зоны на 55-65 день лактации содержание Кадмия составляет 0,04 ± 0,01 мг/кг, Свинца - 0,83 ± 0,31 мг/кг, Алюминия -15,79 ± 3,83 мг/кг, Мышьяка - 0,30 ± 0,14 мг/кг. На 150-170 день лактационного периода содержание Кадмия составляет - 0,04 ± 0,005 мг/кг, Свинца - 1,25 ± 0,35 мг/кг, Алюминия 22,34 ± 14,21 мг/кг, Мышьяка - 0,25 ± 0,07мг/кг.
Ключевые слова: коровы, северо-восточная биогеохимическая зона Украины, шерсть, тяжелые металлы, лактация, кадмий, свинец, алюминий, мышьяк
The content of heavy metals in the cow hair of the northern-eastern
biogeochemical zone
N.G. Grushanska [email protected]
National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Heroyiv Oborony Str., 15, Kyiv, 03041, Ukraine
The anthropogenic pollution of the environment in most cases connected with trace elements of heavy metals group. The effect of negative technogenic factors of the environment by interaction with the natural deficiency of essential microelements contributes to the appearing and spread of pathology of mineral metabolism among farm animals. The application of noninvasive methods for diagnosis of diseases offarm animals is a promising direction in veterinary medicine. The question of impact of the northern-eastern biogeochemical zone of Ukraine on the content of heavy metals in cows hair with consideration of lactation, keeping technology and colour hair samples is not researched enough. The research was conducted in the three farms of Chernihiv region (northern-eastern biogeochemical zone). The content of heavy metals was investigated by atomic emission spectrometry using Optima 210 DV.
The materials the author's own research to determine the status of the cow organism by noninvasive method in the northeastern biochemical zone of Ukraine concerning the content of heavy metals in different periods of lactation, keeping technology are introduced in the work. The content of Cadmium, Plumbum, Aluminum and Arsene in the hair of cows northeastern biogeochemical zone of Ukraine depending on the colour samples of hair (black, brown, white), keeping technology (loose, stable-pasture, stable) and period of lactation (55-65 days, 150-170 days) are investigated. The concentration of heavy metals in the hair of cows of the northeastern biogeochemical zone of Ukraine are: Cadmium - 0.03 ± 0.004 mg/kg, Plumbum - 0.70 ± 0.11 mg/kg, Aluminum -16.78 ± 4.02 mg/kg, Arsene - 0.21 ± 0.05 mg/kg. In the hair of cows of the northeastern zone in 55-65 days of lactation the content of Cadmium is 0.04 ± 0.01 mg/kg, Plumbum - 0.83 ± 0.31 mg / kg, Aluminum - 15.79 ± 3.83 mg/kg, Arsene - 0.30 ± 0.14 mg/kg. In 150-170 days of lactation period the content of Cadmium is 0.04 ± 0.005 mg/kg, Plumbum - 1.25 ± 0.35 mg/kg, Aluminum - 22.34 ± 14.21 mg/kg and Arsene - 0.25 ± 0.07 mg/kg.
Key words: cows, northern-eastern biogeochemical zone of Ukraine, hair, heavy metal, lactation, Cadmium, Plumbum, Aluminium, Arsene
Вступ
Антропогенне забруднення довшлля в переважнш бшьшосл випадшв пов'язане з м1кроелементами гру-пи важких метал1в. Депонування !х в оргашзм1 викли-кае ембрютоксичний, тератогенний, нейротоксичний, канцерогенний та шш ефекти. Основними завдання-ми аграрного виробництва Украши е забезпечення населения високояшсними продуктами харчування та подолання дефщиту продукци тваринництва. Вирь шення зазначених питань можливе завдяки науково обгрунтованш систем! ведення тваринництва у вах бюгеох1м1чних зонах Украши i постшному мониторингу токсичних елеменпв у довкшл1 та оргашзм1 про-дуктивних тварин.
В науковш лгтератур1 накопичено достатньо сввд-чень щодо вм1сту макроелеменлв та мжроелеменпв в окремих бюлопчних субстратах. Також в1домо, що анал1з вм1сту елеменпв у одному бюлопчному сере-довищ1 виявляеться одностороншм i необ'ективним.
1снуе уявлення про те, що дшсний ум1ст х1м1чних елеменпв ввдображае сшввщношення гх у цшьнш кров1 та печшщ. У гуманнш медициш для вивчення мжроелементного статусу организму широко викорис-товують цшьну кров, сечу, сироватку кров1 та волосся (Miroshnikov et al., 2014; Paljuh, 2012). У ветеринарнш медициш вм1ст мшроелеменпв у тварин дослвджують у кров1, молощ, шерсл та сировиш тваринного похо-дження (Sudakov et al., 1991; Zalata et al., 2010; Ba-rashkov et al., 2012; Miroshnichenko, 2012). Проте питания визначення вм1сту х1м1чних елеменпв нешва-зивним методами з урахуванням бюгеох1м1чно1 зони Украши, перюду лактаци, технологи утримання велико! рогато! худоби вивчеш недостатньо (Mishchenko, 2008; Doletsky, 2015; Sachko et al., 2016; Grushans'ka and Kostenko, 2016).
Протягом останшх десятир!ч у бюгеох!м!чних зонах Укра!ни ввдбуваються змши мшерального складу грунлв через антропогенний вплив (Fateev and Paschenko, 2003; Doletsky, 2015). Так, наприклад,
пвдвищення вмюту мшроелеменпв у грунтах Люосте-пу Укра!ни ввдбуваеться в напрямку з швн!чного заходу на швшчний сх!д. У накопиченш мшроелеменпв у грунтах ще! зони велике значения мають карбонати, яш безпосередньо та опосередковано впливають на накопичення важкорозчинних сполук Мангану. Тому отриман рашше дан щодо елементного статусу тва-рин у бюгеох1м1чних зонах Укра!ни потребують уточ-нень.
Мета дослщження - визначити вмют важких метал1в у шерст! кор1в швн!чно-сх!дно! бюгеох!м!чно! зони. Для досягнення мети необхвдно було дослвдити вмют Кадмш, Плюмбуму, Алюмшш й Арсену в шерсп кор1в за р1зних перюд1в лактацй, р1зних технологш та залежно в1д кольору зразк1в шерсти
MaTepia™ i методи досл1джень
Дослщження проводились у господарствах Чершпвсько! обласп (швшчно-схщна бюгеох!м!чна зона) з р1зними технолопями утримання тварин: господарство I - ПОП !м. Войкова, поготв'я ВРХ -662, система утримання - прив'язна (стшлово-пасовищна), надш на 1 фуражну корову - 5,3 тис. л -дослвдна група 1; господарство II - ВАТ «Чершпвське головне тдприемство по племшнш справЬ>, погол1в'я ВРХ - 858, система утримання -безприв'язна, надш на 1 фуражну корову - 7,2 тис. л -дослвдна група 2 та господарство III - ФГ «Напор1вське», погол1в'я велико! рогато! худоби (ВРХ) - 145, система утримання - прив'язна (стшлова), надш на 1 фуражну корову - 4,2 тис. л -дослвдна група 3. Корови були II-III лактацй з надоем вщ 3,5 до 7,9 тис. кг молока за лактацш Зразки шерсп ввдбирали вщ кор!в, у яких кл!н!чн! показники не виходили за ф!зюлопчш меж1, п!дстригали !! в
д1лянц1 холки 1 запаковували кожнии окремо в пол!етиленов! пакети для транспортування. Перед досл!дженням шерсть сортували за кольором та знежирювали в ацетон!. Вмют Кадм!ю, Плюмбуму, Алюмшш та Арсену визначали методом атомно-ем!с!Ино! спектрометрй на прилад! Optima 210 DV ф!рми Perkin Elmer.
Результати та Тх обговорення
Клшчш показники кор!в в!дпов!дали ф!з!олог!чним межам. Результати дослвджень вм!сту Кадм!ю, Плюмбуму, Алюмшш та Арсену в шерсп кор!в викладет в таблиц! 1. По уах досл!джених тваринах мЫмальш та максимальн! значения вмюту Кадм!ю в!др!знялись у 13,8 раза, Плюмбуму - у 7,4 раза, Алюмшш - у 96 раз!в, Арсену - у 520 раз!в. Умют Кадмш у шерсп кор!в швшчно-схщно! б!огеох1м!чно! зони був у 10 раз!в нижчим, а вмют Плюмбуму приблизно вщпо-в!дав значенням, пор!вняно !з результатами !х визна-чення у шерст! кор!в бюгеох!м!чно! пров!нцй' Закар-паття (Sachko et al., 2016). За вм!стом вищезазначених елеменпв м!ж групами кор!в 55-65-о! та 150-170-о! д!б лактацй' в!ропдно! р!зниц! виявлено не було.
Результати дослвджень вм!сту Кадм!ю, Плюмбуму, Алюмшш та Арсену у шерст! кор!в залежно в!д технолог!! утримання викладеш у таблиц! 2. За вмютом Кад-м1ю та Арсену у шерст! кор!в достов!рно! р!зншц м!ж досл!дними групами не спостерналось. Вм!ст Плюмбуму у шерст! кор!в друго! дослвдно! групи був у 2,7 раза вищим за Иого вмют у тварин третьо! групи, проте в!рог!дно! р!зниц! (Р < 0,05) не спостер!галось. Концентращя Алюм!н1ю у зразках шерст! тварин третьо! групи була в!рог!дно вищою у 3,7 раза та 6 раз!в, пор!вняно з першою та другою групами ввдповщно.
Таблиця 1
Показник В середньому по дослщжених господарствах, n = 20 Перюд лактацй, доба, n = 6
55-65 150-170
Cd, мг/кг M ± m 0,03 ± 0,004 0,04 ± 0,01 0,04 ± 0,005
Lim 0,004 - 0,055 0,006 - 0,1 0,018 - 0,051
Pb, мг/кг M ± m 0,70 ± 0,11 0,83 ± 0,31 1,25 ± 0,35
Lim 0,28 - 2,06 0,36 - 2,1 0,47 - 2,42
Al, мг/кг M ± m 16,78 ± 4,02 15,79 ± 3,83 22,34 ± 14,21
Lim 1,02 - 98,4 5,33 - 24,99 2,81 - 98,4
As, мг/кг M ± m 0,21 ± 0,05 0,30 ± 0,14 0,25 ± 0,07
Lim 0,003 - 1,56 0,023 - 0,95 0,1 - 0,49
Таблиця 2
Вмкт важких металiв у шерстi uopiit за pi3H^ технологiй утримання, n = 6
Показник Група тварин
1 2 3
Cd, мг/кг M ± m 0,04 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,02 ± 0,004
Lim 0,004 - 0,51 0,006 - 0,045 0,01 - 0,037
Pb, мг/кг M ± m 0,81 ± 0,33 1,23 ± 0,35 0,46 ± 0,08
Lim 0,32 - 1,31 0,50 - 2,42 0,28 - 0,89
Al, мг/кг M ± m 10,31 ± 3,16 6,27 ± 1,21 37,92 ± 11,30*
Lim 3,64 - 23,55 2,81 - 10,83 19,33 - 98,4
As, мг/кг M ± m 0,31 ± 0,15 0,21 ± 0,07 0,13 ± 0,03
Lim 0,003 - 0,95 0,02 - 0,49 0,023 - 0,26
Примггка. * - Р < 0,05, поршняно з першою та другою групою
Результаты визначення концентрацй' Кадмш, Плюмбуму, Алюмшш та Арсену у шерсп кор1в залежно ввд кольору зразшв викладено в таблиц 3.
За вмютом Кадмш суттевих ввдмшностей м1ж зразками не спостерталось. У зразках шерсп чорного кольору концентрац1я Плюмбуму була вищою у 2,3 раза, пор1вняно з зразками бшого кольору та у
1,6 раза - пор1вняно з зразками коричневого кольору. У зразках шерсп бшого кольору вм1ст Алюмшш був вищим у 5,1 раза, пор1вняно з зразками коричневого кольору та у 6,1 раза - пор1вняно з зразками чорного кольору. Так1 результати потребують проведения подальших дослщжень з бшьшою шльшстю вар1ант.
Таблиця 3
Показник Кшр
бший коричневий чорний
Cd, мг/кг M ± m 0,032 ± 0,008 0,04 ± 0,01 0,022 ± 0,009
Lim 0,018 - 0,047 0,004 - 0,055 0,006 - 0,044
Pb, мг/кг M ± m 0,53 ± 0,13 0,77 ± 0,31 1,22 ± 0,37
Lim 0,36 - 0,89 0,32 - 1,32 0,52 - 1,94
Al, мг/кг M ± m 37,5 ± 22,04 7,33 ± 2,96 6,15 ± 1,87
Lim 7,27 - 98,4 2,85 - 13,99 1,02 - 8,93
As, мг/кг M ± m 0,10 ± 0,03 0,18 ± 0,08 0,26 ± 0,08
Lim 0,023 - 0,14 0,003 - 0,41 0,14 - 0,46
Сьогодш, поряд 1з традицшними технолопями утримання тварин, впроваджуються нов1 штенсивш технологй'. Питання щодо впливу технологи утримання на мжроелементний статус оргашзму велико! рогато! худоби в р1зних б1огеох1м1чних зонах i провшщях Укра!ни залежно вiд перiоду лактацп та технологi! утримання тварин дослщжеш недостатньо. Отже, пошук критерив ранньо! дiагностики негативного впливу важких металiв на органiзм тварин з викорис-танням неiнвазивних методiв тривае.
Висновки
1. У шерстi корiв швшчно-схщно! зони концентрацiя складае: Кадмiю - 0,03 ± 0,004 мг/кг, Плюмбуму - 0,70 ± 0,11 мг/кг, Алюмшш - 16,78 ± 4,02 мг/кг, Арсену - 0,21 ± 0,05 мг/кг.
2. У шерсп корiв пiвнiчно-схiдно! зони на 5565 добу лактацп вмiст складае: Кадмш 0,04 ± 0,01 мг/кг, Плюмбуму 0,83 ± 0,31 мг/кг, Алюмшш 15,79 ± 3,83 мг/кг, Арсену 0,30 ± 0,14 мг/кг, на 150170 добу - 0,04 ± 0,005 мг/кг, 1,25 ± 0,35 мг/кг, 22,34 ± 14,21 мг/кг та 0,25 ± 0,07 мг/кг, вiдповiдно.
3. У шерсп корiв пiвнiчно-схiдно! зони за стшлово-пасовищно! системи !х утримання концентрация Алюмiнiю вiрогiдно вища у 3,7 раза, порiвняно з безприв'язною та у 6 разiв - порiвняно зi стiйловою системою.
4. Зразки шерстi корiв пiвнiчно-схiдно! зони бшого, коричневого та чорного кольорiв за вмютом Кадмiю, Плюмбуму, Алюмiнiю та Арсену вiрогiдно не вiдрiзиялися.
Перспективи подальших дослгджень. Перспектив-ним е застосування неiнвазивного методу визначення вмюту важких металiв в органiзмi велико! рогато! худоби за рiзних патологш в бiогеохiмiчних зонах Укра!ни та вивчення впливу сучасних технологiй ведення тваринництва на !х вмiст.
Eiß^iorpa^inm iIOCII. lamm
Barashkov, G.K., Krasnova, I.A., Marisjuk, A.R. (2012). Soderzhanie mikrojelementov (mje) v shersti i krovi krolikov. International journal of applied and fundamental research. Neu-Isenburg, Publishing house «Academy of Natural History». 12, 8—11. (in Germany).
Sachko, R.G., Lesyk, Ja.V., Pylypec', A.Z. (2016). Vmist vazhkyh metaliv u kormah, organizmi tvaryn ta i'hnij produkcii' v biogeohimichnij provincii' Zakarpattja. Naukovo-tehnichnyj bjuleten' DNDKI vetpreparativ ta kormovyh dobavok i Instytutu biologii' tvaryn. Lviv, DNDKI vetpreparativ ta kormovyh dobavok, 17, 2, 208-212 (in Ukrainian).
Grushans'ka, N.G., Kostenko, V.M. (2016). Kliniko-gematologichni pokaznyky koriv pivnichno-shidnoi' biogeohimichnoi' zony Ukrai'ny za riznyh periodiv laktacii' N. G. Grushans'ka. Naukovyj visnyk LNUVMBT im. S. Z. Gzhyc'kogo. Lviv, National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named after S.Z. Gzhytskyj, 18, 3(71), 19-24 (in Ukrainian).
Doletsky, S.P. (2015). Theoretical and experimental and clinical substantiation prevention of mineral metabolism in cows in biogeochemical zones of Ukraine. Kyiv, 38 (in Ukrainian).
Miroshnikov, S.A., Bolodurina, I.P., Arapova, O.S. (2014). Zakonomernosti formirovanija jelementnogo sostava biosubstratov cheloveka i zhivotnyh kak osnova tehnologii ocenki i korrekcii jelementozov. Bjulleten' Orenburgskogo nauchnogo centra UrO RAN. Orenburg. 4, 1-11 (in Russian).
Miroshnichenko, O.N. (2012). Vlijanie soderzhanija tjazhelyh metallov v kormah na plodovitost' kobyl russkoj rysistoj porody v tehnogenno zagrjaznennyh uslovijah. Kursk, 21 (in Russian).
Mishchenko, V.A. (2008). Analysis of the causes of diseases of highly productive cows. Orel, Herald OrelGAU. 2, 20-24 (in Russian).
Sudakov, M.O., Bereza, V.I., Pogursky, I.G. (1991). Microelementosis of farm animals. Kyiv, Urozhaj, 144 (in Ukrainian). Zalata, O.A., Evstafeva, E.V., Sljusarenko, A.E. (2010). Soderzhanie himicheskih jelementov (kal'cij, stroncij, svinec) v volosah detej 12-13 let iz raznyh regionov Ukrainy. Zdorov'e rebenka. Kyiv, Izdatel'skij dom «Zaslavskij», 4 (25), www.mif-ua.com/archive/article/ 13243. (in Ukrainian).
Paljuh, T.A. (2012). Porushennja mineral'nogo obminu v norok korychnevoi' perejaslavs'koi' porody (diagnostyka, likuvannja i profilaktyka). Kyiv, 21 (in Ukrainian).
Fateev, A.I., Paschenko, Y. (2003). Background content of trace elements in soils of Ukraine. Harkiv, 117 (in Ukrainian).
Cmammn nadiumm do peda^ii 30.03.2017
