«Экологические проблемы современного животноводства (на примере коневодства) ...»

Естественные кормовые угодья за счёт чрезмерной антропогенной нагрузки и вытаптывания утратили в большинстве случаев ценные кормовые травы, превратились в малопродуктивные пастбища. Общая площадь орошаемых сенокосов и культурных пастбищ ничтожно мала.

Несмотря на сложившуюся ситуацию, в большинстве конехозяйств в настоящее время не проводится оценка экологической обстановки, не инвентаризуются источники загрязнения почв, грунтовых и поверхностных вод, сельскохозяйственной продукции.

Подчас, имеющийся фондовый материал, в том числе планово-экономический, картографический и почвенный, не содержит необходимой экологической информации, так как его составление не преследовало решение экологических проблем. Вместе с тем, ужесточение контроля за экологическим состоянием земель и качеством продукции животноводства (в том числе и коневодства) и растениеводства в ближайшее время будет существенным образом влиять на экономические показатели сельскохозяйственного производства.

Таким образом, необходимость научно-обоснованной оценки экологического состояния территорий регионов очевидна в настоящее время. Основная цель такой оценки – разработка практических рекомендаций для внедрения эффективной системы природоохранных мероприятий и повышение устойчивости сельскохозяйственного производства на основе роста его продуктивности и получения продукции животноводства (коневодства) и растениеводства, отвечающей нормативным требованиям к качеству.

*** Биоценоз (сообщество организмов) и окружающая его среда (биотоп) представляют собой неразрывное единство, одну сложную систему – биогеоценоз (экологическую систему).

Практическая деятельность человека оказывает существенное влияние на окружающую среду и сельскохозяйственных животных (антропогенный экологический фактор).

Биоценоз и окружающая среда влияют друг на друга, обе части биогеоценоза необходимы для поддержания жизни.

Окружающая среда регулирует существование и жизнедеятельность популяций. В то же время сама среда находится под постоянным влиянием живых организмов.

Таким образом, схему искусственной экологической системы (геотехсистемы) конного завода, ипподрома, конноспортивной секции и других хозяйств, в которых содержат лошадей, можно представить следующим образом (по влиянию):

1. Лошади окружающая среда;

2. Лошади человек;

3. Окружающая среда лошади;

4. Человек лошади;

5. Человек окружающая среда;

6. Окружающая среда человек.

Примечание: «Человек» - работник(и) конехозяйств(а).

Влияние лошадей на окружающую среду, в том числе и на человека, определим как иппогенный экологический фактор (Я.В. Зачиняев, 1992 г.).

Из данной схемы следует, что экологические проблемы в коневодстве и коннозаводстве следует рассматривать в следующих направлениях:

1. Влияние лошадей на окружающую среду (иппогенный экологический фактор);

2. Влияние лошадей на человека (иппогенный экологический фактор);

3. Влияние окружающей среды на лошадей (биотические и абиотические экологические 4. Влияние человека на лошадей (антропогенный экологический фактор).

Таким образом, экологическая ситуация на конном заводе и в других конехозяйствах определяется соотношением иппогенных, антропогенных, биотических и абиотических экологических факторов.

3.2. Влияние лошадей на окружающую среду Лошади – табунные животные. В результате интенсивного неконтролируемого выпаса этих животных возможны следующие экологические последствия: вытаптывание растительности (посевов, газонов и др.), уплотнение почвы, ухудшение подроста деревьев, селективное поедание растительности, эрозия почвы, обеднение окружающей природной среды водой и питательными элементами.

Об отрицательных последствиях уплотнения почв При интенсивной комплексной технологии возделывания сельскохозяйственных культур в последние годы возрастает использование не только мощных и тяжеловесных машинно-тракторных агрегатов, но и различных упряжных пород лошадей. Это приводит к комплексу вредных последствий, вызываемых «ходовыми системами», в первую очередь, переуплотнению как пахотного, так и подпахотного слоёв почвы. По предварительной оценке, ежегодный ущерб от переуплотнения почв в России и странах СНГ превышает млрд. рублей. От плотности почвы, по мнению ведущих почвоведов (Ревут и др.), зависят водный, воздушный и тепловой режимы почвы, а также физические, химические и биологические процессы в ней.

В связи с этим приобретает актуальность исследование в каждой климатической зоне влияния уплотнения почвы не только на её физические свойства и урожайность, но и на микробный ценоз и ферментативную активность, как на важнейшие показатели плодородия почв.

Известно, что уплотнение почвы крупными сельскохозяйственными животными ухудшает условия жизнедеятельности целлюлозоразрушающих микроорганизмов вследствие снижения воздухообмена и более резких колебаний температуры почвы. В лабораторных опытах установлено, что при высокой влажности и плотности биологическая активность почвы и процесс азотофиксации снижаются, создаются условия частичного анаэробиоза.

Наибольшая биологическая активность по методу Штатнова определена при плотности 1,2 и 1,4 г/см3. Установлено, что повышенная плотность почвы отрицательно влияет на жизнедеятельность дождевых червей.

Исследования почвы проводились в 1999 – 2001 г.г. весной в начале вегетации и осенью перед уборкой урожая на полевых опытах, заложенных по изучению влияния уплотнения на неудобренной и удобренной нитрофоской (N120P109K120) почвах (Черняховский район, Калининградская область РФ). Нитрофоска вносилась перед уплотнением как сырой (20 – 23 %), так и физически спелой (сухой) (14 – 18 %) почвы. Исследуемые образцы почв – дерново-глееватый суглинок, в слое 0 – 20 см, содержащий 2 % гумуса по Тюрину, Р2О5 и К2О, соответственно, 9,0 – 16,7 и 8,2 – 13,3 мг/100 г, рН = 6,2 – 7,5 (KCl). После двухкратного сплошного уплотнения соответствующих делянок «ходовыми системами» проводились боронование и культивация почвы всей подопытной площади на глубину 7 – 9 см и высевалась сахарная свёкла (успешно произрастает).

Численность микроорганизмов определяли методом посевов на твёрдые питательные среды, активность гидролитических ферментов (инвертазы, уреазы и протеазы) – методом П.А. Власюка и Е. Гофмана с соавторами в модификации А.И. Чундеровой.

По усреднённым данным наибольшая плотность как в верхнем 0 – 10 см (Таблица 1), так и в нижнем 10 – 20 см слоях почвы была после её уплотнения во влажном состоянии.

Следует отметить, что повышенная плотность отрицательно сказывалась на численности всех изучавшихся групп микроорганизмов, на активности ферментов и урожае сахарной свёклы. Это можно объяснить тем, что из-за высокой плотности уменьшается аэрация почвы и накапливаются токсические соединения (Зачиняев Я.В., 1992 г.).

Для ячменя и некоторых других культур оптимальная плотность почвы – 1,3 г/см3, однако, она меняется в зависимости от влажности почвы и её механического состава.

Уплотнение физически спелой (сухой) почвы, естественно, очень незначительно повысило её плотность и оказало весьма небольшое угнетающее действие на микробный ценоз и урожай сахарной свёклы. Нами отмечено даже более ранние всходы сахарной свёклы по сравнению с неуплотнённой почвой.

Показано, что минеральные удобрения положительно влияли как на биологическую активность почвы, так и на урожай сахарной свёклы. Они заметно сглаживали негативное действие уплотнения сырой почвы на урожай сахарной свёклы и на биологические показатели, за некоторым исключением ферментативной активности и распространения азотобактера. В низлежащем слое (10 – 20 см) почвы отмечены те же самые тенденции в развитии микроорганизмов и активности ферментов, как и в верхнем её слое (0 – 10 см).

Схема и алгоритм мониторинга наземных экосистем приведены в Приложении диссертации (Зачиняева А.В., Копытенкова О.И., Зачиняев Я.В., 2006 г.).

3.3. Влияние лошадей на человека и объекты его хозяйственной деятельности 3.3.1. Проблемы утилизации навоза Конные заводы, ипподромы, конноспортивные секции проводят необходимые практические мероприятия по хранению, утилизации и реализации конского навоза. При этом решаются определённые экологические проблемы, возникающие в данной экологической системе.

Навоз и навозные компосты реализуются по свободным ценам в садоводства, подсобные и фермерские хозяйства, частным лицам.

Зависимость численности и активности микроорганизмов, плотности почвы и урожая сахарной свеклы от уплотнения почвы и минеральных удобрений Усреднённые данные 3-х полевых опытов 1999-2001 г.г.

сырая почва сухая почва NPK сырая почва, NPК сухая почва, NPK НСР Пример утилизации навоза – использование его в качестве эффективного органического удобрения. Внесение фосфогипса в конский навоз заметно улучшает его качество как удобрения.

Фосфогипс – распространённый промышленный отход, образующийся при производстве ортофосфорной кислоты и фосфорных минеральных удобрений (завод «Фосфорит», Кингисеппского района, Ленинградской области РФ).

Фосфогипс – источник кальция, фосфора, серы и микроэлементов, поэтому он может использоваться для химической мелиорации почв, например, песчаных почв. При этом внесение фосфогипса улучшает структуру почвы благодаря высокому содержанию катионов Ca2+.

Нами установлено, что действие фосфогипса на конский навоз обусловлено тем, что сера, содержащаяся в нём, связывает выделяющийся аммиак в сульфат аммония. При этом одновременно углекислый газ связывается кальцием в карбонат кальция (что очень важно для кислых почв, например, в Ленинградской области):

Как следует из уравнения, введение фосфогипса повышает содержание азота в почве, причём, не нитратного и не нитритного.

Нами установлено, что навозные компосты, приготовленные с добавлением фосфогипса в норме 30 т/га, при внесении под картофель и томаты значительно повышают (на 15 – 20 %) урожайность этих паслёновых культур (Выборгский, Гатчинский, Лужский и Волосовский районы Ленинградской области, Наримановский и Икрянинский районы Астраханской области РФ). Оптимальная дозировка: 1 т фосфогипса на 10 т конского навоза.

Кроме того, навозные компосты с фосфогипсом можно применять под пропашные культуры и многолетние травы.

3.3.2. Другие иппогенные экологические факторы, воздействующие на человека и объекты его хозяйственной деятельности Экологические проблемы возникают при купании лошадей (поступление гиппуровой кислоты в водоём, который использует человек) и при их содержании в конюшне (загазованность воздуха помещения аммиаком и летучими аминами, загрязнение подстилки навозом и мочой (гиппуровой кислотой), опасен контакт с больными животными (сап), а также укусы, травмы человека, полученные в результате ударов ног лошадей).

Далее в диссертации приводится информация о макробиологических повреждениях (повреждение древесины лошадьми и способы защиты от биоповреждений).

3.3.3. Проблемы утилизации конской подстилки Накопление в экологической системе целлюлозосодержащих отходов сельского хозяйства представляет серьёзную экологическую проблему.

Известно, что в качестве подстилки при денниковом содержании лошадей используют солому. Норма расхода подстилки в сутки для одной лошади 5 – 6 кг сухой соломы. При этом возникает проблема регулярной утилизации соломы.

Сжигать солому нельзя, так как в этом случае гибнут продуценты, консументы и редуценты, живущие в этой экологической нише, а также загрязняются атмосфера и литосфера.

Английские учёные обнаружили явление «медленного гниения соломы в почве при запахивании с накоплением продуктов маслянокислого брожения» и настоятельно рекомендовали не запахивать солому в почву.

Нами установлено, что запахивание соломы снижает урожайность целевой культуры и увеличивает общую кислотность почвы.

Нами также разработан метод утилизации соломы, загрязняющей окружающую среду, с помощью микроорганизмов (микромицетов-целлюлозодеструкторов), в частности, мицелиальных грибов рода Aspergillus.

Предложенный нами метод – экологически чистый, даёт возможность создавать новые технологические безотходные процессы, основанные на биологической трансформации соломы и позволяющие воспроизвести естественные процессы природных биоценозов (сообществ) в искусственных условиях (агроценозах) со значительной интенсификацией.

При этом эффективно очищается окружающая среда, и получаются ценные химические вещества: жирные карбоновые кислоты, незаменимые аминокислоты и ферменты.

О необходимости микробиологической трансформации отходов коневодства Отходы коневодства считаются традиционными органическими удобрениями, однако их применение ограничивается рядом недостатков: присутствие токсичных соединений, например, тяжёлых металлов, нестабильный состав, наличие семян сорняков и патогенной микрофлоры, большое содержание воды (жидкий навоз и сточные воды) и др.

Проблема рациональной переработки и утилизации таких отходов стала особо актуальной с накоплением больших объёмов отходов в зонах крупных конных заводов и сельскохозяйственных предприятий и появлением новых типов отходов – таких, как активный ил, сточные воды и их осадки, использование которых в исходном виде нецелесообразно и небезопасно. Поэтому, в последнее время отходы животноводства, в том числе и коневодства, а также птицеводства активно рассматриваются в качестве объектов биотехнологических исследований и разработок.

Создаются технологии, позволяющие получать новые эффективные биологические удобрения путём микробиологической конверсии отходов.

Такие подходы позволяют не только снижать недостаток органических удобрений в России, но и успешно решать экологические проблемы в зонах крупных животноводческих комплексов и конных заводов.

Биотрансформация конской подстилки – основа экологически безопасных технологий утилизации отходов коневодства и коннозаводства Методом ИК-спектроскопии проведена оценка количественных и качественных изменений чистой и грязной конской подстилки в процессе её биотрансформации.

Нами методом ИК-спектроскопии было изучено взаимодействие НЛЦС (нативный лигноцеллюлозный субстрат – смесь чистых опилок различных древесных пород, чистая подстилка) с мицелиальным грибом – целлюлозодеструктором Aspergillus niger 412.

НЛЦС был предобработан естественными отходами коневодства (ПЛЦС предобработанный лигноцеллюлозный субстрат – смесь опилок различных древесных пород и перепрелого конского навоза, грязная подстилка). Изменения в ИК-спектрах образцов свидетельствуют о процессе биотрансформации конской подстилки с накоплением белка.

Полученные результаты могут быть положены в основу создания экологически чистой технологии утилизации отходов коневодства и коннозаводства.

Грязная конская подстилка образуется в конехозяйствах (конных заводах, ипподромах, конноспортивных секциях и др.) в значительных количествах и подлежит утилизации. При этом возникают экологические проблемы.

О масштабах образования грязной подстилки свидетельствуют следующие данные: норма расхода подстилки в сутки (в денниках подстилка меняется ежедневно) для жеребцовпроизводителей всех заводских пород – 5 кг сухой соломы или 15 кг сухих древесных опилок. Суточная норма расхода подстилки при денниковом содержании заводских кобыл, конематок, а также молодняка после отъёма – ещё больше – 6 кг сухой соломы или 18 кг сухих древесных опилок.

В настоящее время проблема утилизации грязной конской подстилки является до конца нерешённой. Преимущества микробиологических способов переработки лигноцеллюлозных субстратов (ЛЦС) по сравнению с экологически опасными способами, такими, как сжигание и запахивание, рассматривались нами ранее.

Важной характеристикой процесса биотрансформации является степень утилизации субстрата по целлюлозе и лигнину. Однако традиционные биохимические методы для определения этих характеристик являются трудоёмкими и требуют значительных временных затрат.

Представляется интересным исследовать процесс биотрансформации при помощи физических методов анализа. Нами был использован метод ИК-спектроскопии для определения качественных и количественных изменений в чистой и грязной конской подстилках (НЛЦС и ПЛЦС, соответственно) в процессе её биотрансформации.

Гидроксо–группы целлюлозы образуют межмолекулярные водородные связи, вследствие чего полосы поглощения ( -ОН асс.) широкие и сдвинуты в длинноволновую область (3390 – 3300 см ).

Углекислый газ (О=С=О) (2340 см-1) – продукт брожения (образец 3) (см. Таблицу 2), а также продукт жизнедеятельности микромицетов (образцы 2,4).

Основные полосы поглощения в ИК-спектрах ЛЦС и продуктов биоконверсии Анализ ИК-спектров показывает, что во всех случаях в продуктах биоконверсии ЛЦС уменьшилось количество гидроксо-групп.

Следовательно, происходит частичная утилизация целлюлозы микромицетами.

В образце 3 (ПЛЦС, грязная подстилка) резко уменьшилось количество С=С (аром.) – связей (1640 – 1600 см-1) (уменьшение содержания лигнина) по сравнению с образцами (НЛЦС, чистая подстилка) и 2 (продукт биоконверсии НЛЦС).

В процессе биоконверсии гриб Aspergillus niger 412 «предпочитает» усваивать кислородсодержащие молекулярные фрагменты – их содержание в образце 4 (продукте биоконверсии ПЛЦС) значительно ниже, чем в образце 3.

Также следует отметить, что степень утилизации субстратов в результате биотрансформации составила более 85 %. Определение проводили по методу Андеграффа с использованием антронового реактива.

Таким образом, на основании полученных экспериментальных результатов можно сделать следующие выводы:

1. Метод ИК-спектроскопии позволяет оценить количественные и качественные изменения в чистой и грязной конской подстилках в процессе её биотрансформации.

2. Предобработка чистой конской подстилки естественными отходами конехозяйств позволяет утилизировать целлюлозу и лигнин, что создаёт благоприятные предпосылки для разработки экологически безопасных технологий утилизации отходов коневодства и коннозаводства.

Способ утилизации целлюлозосодержащих отходов – конской Одним из аспектов экологической проблемы можно считать накопление огромного количества целлюлозосодержащих (ЦС) отходов от целлюлозно-бумажной (ЦБП), деревообрабатывающей (ДОП) промышленности, отходов сельского хозяйства, в частности, отходов конехозяйств, бытовых стоков.

По данным экспертов Программы окружающей среды ООН (UNEP), от различных злаков, культивируемых в мире, ежегодно получается примерно 1700 млн. т соломы, бльшая часть которой не утилизируется.

По другим данным в Российской Федерации, странах Балтии и СНГ ежегодно образуется 3000 млн. т соломы, из которой с низкой эффективностью используется лишь четвёртая часть, а остальная часть, как правило, сжигается.

Накопление таких количеств отходов не может пройти бесследно для окружающей среды, возникает проблема их переработки. Например, некоторые учёные предложили один из способов утилизации соломы. Солому, оставшуюся на полях после уборки урожая, или на месте сжигают, или запахивают в почву. Ассоциация по охране окружающей среды требует запретить сжигание, поскольку из-за этого гибнут многие животные (в том числе и насекомые), живущие в этой экологической нише, а также серьёзно загрязняется атмосфера.

Запахивание же, как мы уже сообщали, вызывает медленное гниение соломы, в результате которого образуется значительное количество уксусной, пропионовой, н-масляной и других карбоновых кислот, снижающие урожайность сельскохозяйственных культур. Следует отметить, что на северо-западе России почвы кислые, поэтому, образование в таких почвах «новых» кислот приведёт к серьёзным экологическим последствиям.

Исходя из вышесказанного, представляется интересным и важным рассмотреть процесс биотрансформации растительных отходов с помощью микроорганизмов.

Одним из главных достоинств процессов биотрансформации растительного сырья является возможность использования экологически чистых технологий. Так как эти технологии предусматривают применение гидрометрических систем микроорганизмов и моделируют природные процессы, они не являются источником чужеродных и опасных для биосферы веществ. Отходы и побочные продукты, являясь компонентами биосферных циклов, сами могут служить сырьём, что даёт возможность создавать замкнутые безотходные циклы.

Кроме того, появляется возможность эффективно утилизировать малоиспользуемые сельскохозяйственные, промышленные и бытовые ЦС отходы, которые в нашей стране накапливаются в больших количествах и загрязняют окружающую среду.

Некоторые исследователи предлагают для «сбраживания в поле» злаковых отходов вносить в почву ассоциации целлюлолитических микромицетов, которые могли бы в короткие сроки разлагать растительные остатки. В этом случае продукты метаболизма микроорганизмов (часто токсичные) успевают вымываться из почвы до нового посева.

Наиболее перспективными микроорганизмами для утилизации ЦС отходов, в том числе и соломы, являются мицелиальные грибы рода Aspergillus, которые, обладая мощным комплексом целлюлолитических ферментов, способны частично разлагать даже лигнин.

Род Aspergillus может утилизировать отходы сельскохозяйственных производств (солома, кочерыжки кукурузы, листья и др.), отходы конехозяйств и птицефабрик, целлюлозно-бумажного производства, деревообрабатывающей промышленности и бытовые стоки.

Нами разработан метод утилизации ЦС отходов различного происхождения, загрязняющих окружающую среду, при помощи микромицетов-целлюлозодеструкторов.

Для этого из коллекции кафедры молекулярной биотехнологии Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) и кафедры микробиологии Российской Военно-медицинской академии (г. Санкт-Петербург), которые зарегистрированы в WFCC Word Data. Center Riken (Japan), взяты штаммы родов Aspergillus, Helmintosporium, Trichoderma, Penicillium и некоторые другие.

В результате проведённых экспериментов выбран штамм Aspergillus species BKMFD, выделенный из очистных сооружений Архангельского целлюлозно-бумажного комбината. Этот штамм утилизирует ЦС отходы в большей степени.

В качестве ЦС субстрата использовали измельчённую до 0,20 – 0,25 мм пшеничную солому, полученную из отдела биотехнологии нетрадиционных кормов (ОБНТК) СевероЗападного отделения Россельхозакадемии (г. Санкт-Петербург – Пушкин).

В белковой части продукта (30,2 %) определяли аминокислотный состав, который представлен в Таблице 3.

В продукте биотрансформации также определяли жирнокислотный состав липидов (Таблица 4).

Аминокислотный состав белковой части продукта биотрансформации Глицин (аминоуксусная кислота) 1, Экспериментальные результаты обрабатывали методом внутренней нормализации на интеграторе SP-4280 CES.

Жирнокислотный состав липидов продукта биотрансформации Жирная карбоновая кислота % от общего содержания Ненасыщенные жирные кислоты (другие) 68, Статистически обработанные результаты определения степени утилизации отходов, целлюлазной активности, удельной скорости роста микромицетов (при n = 3, P = 0,95) приведены в Таблице 5.

Статистически обработанные результаты определения степени утилизации отходов, целлюлазной активности и удельной скорости роста микроскопических грибов активность, ед/мл роста, г ------------------------КЭ – кукурузный экстракт.

Вывод. Предлагаемый метод даёт возможность создавать новые технологические процессы, основанные на биотрансформации целлюлозосодержащих отходов, позволяющие воспроизвести естественные процессы природных биоценозов в искусственных условиях со значительной интенсификацией.

Данный метод позволяет также не только очищать окружающую природную среду, но и получать практически полезные химические вещества: жирные кислоты, незаменимые аминокислоты и ферменты.

Биотрансформация конской подстилки: расширенный эксперимент В целях воспроизводства полученных экспериментальных результатов по биотрансформации конской подстилки (оценка достоверности) мы провели дополнительный расширенный эксперимент.

Методом ИК-спектроскопии было повторно изучено взаимодействие лигноцеллюлозных субстратов (ЛЦС, конской подстилки) с микроорганизмамицеллюлозодеструкторами. Показано, что в результате воздействия микроорганизмов происходит частичная деструкция конской подстилки. Степень деструкции ЛЦС и исчезновение некоторых характеристических полос в ИК-спектрах зависят от способа предобработки конской подстилки.

Из представленных в Таблице 6 данных видно, что из-за образования межмолекулярных водородных связей полоса поглощения ассоциированных гидроксо-групп, принадлежащих целлюлозе, сдвинута в низкочастотную область. Молекулярные фрагменты С – Н также принадлежат целлюлозе. Функциональные группы > С = О и С = С ароматич. принадлежат лигнину. Молекула СО2 – продукт брожения (образцы 11 и 13) и продукт жизнедеятельности микромицетов (образцы 2, 4, 8, 10, 12 и 14).

Основные полосы поглощения в ИК-спектрах ЛЦС и продуктов биоконверсии После обработки опилок соляной кислотой (образцы 5, 6) в ИК-спектре исчезла полоса поглощения, отвечающая валентным колебаниям карбонильной группы в лигнине, за счёт происшедшего необратимого процесса:

После обработки опилок гидроксидом натрия (образцы 7, 8) также исчезла эта полоса поглощения. Отсутствие карбоксильных групп в образцах 7 и 8 согласуется с нашим мнением о полной нейтрализации этих групп в лигнине после щелочной обработки.

Поскольку ИК-спектры были сняты с проб, находящихся в твёрдой фазе, то полосы поглощения ассоциированных гидроксо- и имино-групп – широкие, размытые и достаточной интенсивности.

Анализ количественных соотношений интенсивностей полос в спектрах показывает, что во всех случаях в продуктах биоконверсии уменьшилось количество гидроксо-групп. Это произошло за счёт частичной конверсии микромицетами целлюлозы. Установлено, что существенные изменения произошли после обработки опилок пробы 13 и в продукте биоконверсии (проба 14). Уменьшилось число гидроксо-, СН- и карбонильных групп, однако количество групп С=С аром. увеличилось. Эти данные свидетельствуют о том, что предобработка ЛЦС отходами конехозяйств создала условия, при которых микромицет смог частично утилизировать лигнин.

Аналогичные изменения отмечены в образцах 9, 10, 11, 12.

В образце 11 по сравнению с образцами 9 и 10 резко уменьшилось количество групп С = С аром., а в образце 12 оно возросло примерно в 2,5 – 3 раза по сравнению с образцом 11.

Важно отметить, что самым доступным для микробиологической конверсии оказался образец 1 (конская подстилка – пшеничная солома); степень утилизации по целлюлозе достигла примерно 70 % (определено методом Андеграффа), что соответствует изменениям соотношений содержания гидроксо- и СН-групп в ИК-спектрах.

На основании вышеизложенного можно заключить, что:

1. Метод ИК-спектроскопии позволяет оценить качественные и количественные изменения в субстрате и продукте биоконверсии. Результаты изменений количественных соотношений содержания целлюлозы соответствуют данным, полученным с использованием традиционного метода.

2. Предобработка ЛЦС естественными отходами коневодства позволяет значительно утилизировать целлюлозу и в меньшей степени лигнин, что создаёт благоприятные предпосылки для разработки экологически безопасных технологий утилизации ЛЦС.

3. Поскольку полосы поглощения ассоциированных имино-групп (из белков и аминокислот) накладываются на полосы поглощения ассоциированных гидроксогрупп, то об их содержании судить нельзя, используя данный метод.

4. Действие слабых растворов щёлочи во многом аналогично воздействию естественных отходов коневодства, содержащих аммиак и амины.

3.4. Влияние окружающей среды на лошадей. Относительный характер адаптации лошадей к воздействиям окружающей среды 3.4.1. Воздействие абиотических экофакторов Стихийные бедствия (наводнения, пожары, землетрясения и т.п.) – очень опасные абиотические экологические факторы, воздействующие на лошадей, которые могут привести даже к их гибели.

Далее в диссертации приводится информация о реальных случаях гибели и заболевания лошадей в результате возникновения чрезвычайных ситуаций (пожаров, наводнений и др.).

3.4.2. Воздействие биотических экофакторов Очень частая причина отравлений лошадей – потребление ими кормов, поражённых плесенями и другими микроскопическими грибами (микромицетами), продуцирующими ядовитые и экологически опасные вещества (микотоксины). Грибы, выделяющие токсины, поражают, прежде всего, хлебные злаки, кукурузу и арахис. Неправильное кормоприготовление и плохое хранение компонентов рациона благоприятствуют созданию условий для размножения грибов.

На основании полученных экспериментальных результатов исследований можно утверждать, что загрязнение кормов микотоксинами не должно вызывать выраженных симптомов отравления. Такие состояния спорадичны. Основным последствием этих отравлений у молодняка является снижение массы тела, у животных же старшего возраста – постепенное истощение организма.

Скармливание больших порций некоторых растительных кормов вызывает воспаления кожи. Причиной подобного заболевания могут служить токсические вещества, действующие раздражающе лишь при нахождении животного на солнце. Воспаление кожи появляется, например, при скармливании лошадям гречихи, клевера, люцерны, вики мохнатой или поедании зверобоя.

В случаях отравления лошадей ядовитыми растениями часто наблюдаются общие острые симптомы. Прежде всего, отмечается воспаление желудка и кишок с сопутствующими коликами. Затем появляется понос. Часто также констатируются воспаление почек и мочеточников, нарушения со стороны нервной системы и кровообращения, резкая аритмия. Затем в зависимости от вида, количества яда и времени течения заболевания могут появиться признаки расстройства нервной системы – неправильные походка и положение тела, дрожание мышц, конвульсии, паралич – вплоть до потери сознания и летального исхода (Пакулев Б.Н., Зачиняев Я.В.).

Следовательно, чрезвычайно важно закрыть доступ лошадей к местам, где произрастают ядовитые растения. Во избежание гниения и заплесневения корма его необходимо хранить в сухих помещениях.

Влияние консументов. Относительный характер приспособленности лошадей к Из насекомых неблагоприятно воздействуют на лошадей оводы, комары, мухи, вши и др.

Гельминты также негативно влияют на организм животных (Муромцев А.Б., Зачиняев Отдельно следует рассмотреть влияние животных на лошадей.

Внутривидовая борьба (лошадь лошадь) воплощает борьбу за лидерство (жеребец жеребец, кобыла кобыла). Есть много примеров, когда борьба за лидерство приводила к серьёзным травмам и даже гибели лошадей.

Межвидовая борьба (лошадь другой вид животных) представляет для лошадей бльшую опасность. Например, чрезвычайно опасны «контакты» лошадей с волками, медведями, рысью, тигром, барсом и другими крупными хищниками, а также с крысами и ядовитыми змеями.

Лошади относительно приспособлены к воздействиям окружающей среды (наличие копыт, зубов, хвоста, плотной шерсти, чуткого слуха, теплокровия и др.). Конечно, все приспособления (адаптации) часто помогают животным выжить в определённых условиях, но не гарантируют их от гибели.

3.5. Антропогенное влияние на лошадей.

Физико-химические методы исследования экотоксикантов В диссертации рассмотрено воздействие радиоактивных веществ, а также приведены практические рекомендации по защите работников конехозяйств и лошадей от поражения радоном (раздел 3.5.1.), воздействие различных экотоксикантов: солей азотной (нитратов) и азотистой (нитритов) кислот, азотных удобрений, пестицидов, диоксинов, противопаразитарных препаратов, соединений мышьяка, катионов тяжёлых металлов, бензойной кислоты и бензоатов, соединений фтора, угарного газа (раздел 3.5.2.).

Токсичные соединения, проникая в организм, могут или сразу приводить к резкому болезненному состоянию и падежу, или постепенно изнурять организм, повышая его восприимчивость к заболеваниям.

Проблема мониторинга экотоксикантов особенно остро встаёт при изучении взаимодействия последних с генетическим аппаратом клеток, в частности, при взаимодействии с нуклеиновыми кислотами – ДНК и РНК, ферментами репликации – ДНКполимеразами. Возникновение мутаций может приводить не только к летальным исходам, но и к выбраковке ценных производителей вследствие накопления в экстерьере лошадей нежелательных фенотипических признаков.

В диссертации приведены токсичные факторы, угрожающие здоровью лошадей.

Исследование содержания катионов свинца в органах лошадей За счёт широкого применения свинца во всех сферах деятельности содержание его в организме человека и животных за 5 тыс. лет увеличилось в 100 раз. В настоящее время практически все пищевые продукты, вода, другие объекты окружающей среды загрязнены свинцом.

При проведении исследований на животных (крысы) нами было установлено, что при парентеральном поступлении свинца в организм животного в первое время была обнаружена высокая концентрация его в почечной ткани, в сердечной мышце, в печени, мышцах, в костной ткани. Через 15 дней после однократного введения ацетата свинца (CH3COO)2Pb его высокое содержание обнаружено, прежде всего, в костях – 253 % /г дозы, в то время как в остальных тканях концентрация катионов свинца колебалась от 0,03 до 1,5 %/г дозы, хотя в почках некоторое время ещё оставалось достаточно высоким (1,4 %/г дозы). Можно сделать вывод, что свинец циркулирует частично в ионизированном состоянии. Также частично связан внутриклеточно. При этом в организме происходит обмен внутриклеточного и внеклеточного циркулирующего металла (свинца) по следующей схеме:

Выделение Свинец в крови Внеклеточный свинец Внутриклеточный свинец Выделение.

Нами было также проведено исследование распределения свинца в органах лошадей (павшие, забой). Животные содержались в стандартных условиях со свободным доступом к пище и воде. Для проведения исследования были взяты органы: почки, печень, рёбра (Таблица 7).

Исследование на содержание в органах свинца было проведено как с помощью метода атомно-эмиссионной спектроскопии с индукционной плазмой, так и методом атомноадсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией на спектрофотометре “5700 PC ZEEVAV”фирмы “Perkin Elmer” (U.S.A.). Ошибка количественных определений не превышала 5 %.

Содержание элементарного свинца в органах лошадей (мкг/г) Из проведённых нами исследований было установлено, что костная ткань обладает большей, из всех остальных изученных нами органов (печень, почки), свинецудерживающей способностью. Это свойство обусловливает повышенное депонирование свинца в костях за счёт содержания в них большого количества кальция и фосфора, с которым свинец химически прочно связывается. Второе место по содержанию свинца в организме занимают почки и третье – печень, обладающая относительно небольшой депонирующей способностью и хорошими адсорбирующими свойствами, выделяя поглощённый свинец, минуя его циркуляцию в крови. Такое же соотношение содержания свинца наблюдается в органах молодых животных, что свидетельствует о том, что свинец, поступая в организм животного, распространяется по кровеносной системе по всем органам и тканям, попадая также и в молочную железу кобылы и через молоко поступает в организм жеребят, где также задерживается в основном в костной ткани.

В результате проведённых биологических испытаний можно привести основные токсикологические свойства катионов свинца.

Острое отравление свинцом, главным образом, воздействует на головной мозг (вызывает отёк мозга) и приводит к возникновению очаговых зон. Хроническое отравление влечёт за собой невротические травмы поведения, излишнюю двигательную активность (подвижность), раздражительность, повреждение периферийной нервной системы, малокровие и функциональное повреждение печени и почек, вплоть до необратимого.

Установлено, что присутствие катионов свинца в животном организме вызывает повышенное давление, резко снижает половую потенцию жеребцов, приводит к спонтанным абортам у кобыл, врождённым аномалиям. Под воздействием катионов свинца увеличивается заболеваемость и смертность животных и людей. Отравления лошадей соединениями свинца – одни из самых опасных.

Ртуть и экологическая безопасность сельскохозяйственных животных (лошадей) Отдельные растения обладают способностью накапливать значительное количество чрезвычайно опасного экотоксиканта – ртути. К их числу относятся клевер, полынь, вьюнок, подорожник, а также листья тополя и ивы, в которых содержание ртути колеблется в пределах 3 – 7 мг/кг.

На некоторых пастбищах отдельных регионов России и государств СНГ концентрация ртути в среднем укосе травостоя достигает 3,4 мг/кг сухой массы, что во много раз превышает ПДК и может представлять опасность для поедающих эти травы животных.

Важно отметить, что содержание ртути в растениях до известных пределов увеличивается с повышением её концентрации в почве.

Содержание ртути в экскрементах лошадей приведено в Таблице 8.

Содержание ртути в конском навозе (Определение Hg методом атомно-адсорбционной спектроскопии) Объект исследования На участках с повышенным На условно-контрольных У наземных животных ртуть накапливается в почках, нервной ткани, лимфоузлах, стенках пищеварительного тракта (желудке, кишечнике).

Ртуть, поступающая с кормом, весьма плохо усваивается и в основной своей массе выделяется с экскрементами, которые в условиях исследуемых природных экосистем обогащены этим элементом в 35 – 40 раз больше, чем органы, и могут использоваться для индикации загрязнения пастбищ и левад ртутью (Таблица 8).

Таким образом, в качестве биоиндикаторов ртути могут быть использованы не только отдельные растения, но и экскременты сельскохозяйственных животных.

Применение N-тиоформил-N'-фенилгидразина в качестве аналитического реагента на висмут Мы предлагаем использовать N-тиоформил-N'-фенилгидразин (ТФФГ) в качестве аналитического реагента на катионы Bi3+ (в частности, в биоматериалах).

ТФФГ: Ph – NH – NH – CH = S Ph – NH – N = CH – SH был нами синтезирован и впервые исследован в качестве хелатообразующего реагента с катионами Bi3+.

Методика синтеза ТФФГ приведена в Экспериментальной части.

Исследованиями установлено:

1. Молярное соотношение ТФФГ и Bi (III) в комплексе.

2. Оптимальное значение водородного показателя рН.

3. Параллельно получены соответствующие экспериментальные результаты для реагента Висмутол I.

Изменением отношений объёмов раствора реагента к раствору Bi (III) был получен график (Рис. 1), определяющий, что мольное отношение экстракционных реагентов к Bi (III) в комплексах составляет 3 : 1.

В Таблице 9 приведена зависимость комплексообразования от рН раствора.

Зависимость комплексообразования от рН раствора Рис. 1. Зависимость комплексообразования от отношения объёмов органической и водной фаз (ОФ/ВФ): 1 – ТФФГ, 2 – Висмутол I.

С целью установления зависимости экстракции Bi (III) органическими реагентами ТФФГ и Висмутолом I от рН водного раствора Bi (III) нами проведено исследование раствора Bi (III) при рН от 1 до 4. Величину рН регулировали добавлением HNO3 (хч). Отношение объёмов органической и водной фаз 10.

Из Таблицы 9 следует, что оптимуму в обоих случаях соответствует рН = 3.

Таким образом, согласно полученным данным, N-тиоформил-N'-фенилгидразин может быть использован в качестве экстрагирующего реагента при фотометрическом определении висмута, в том числе и в биоматериалах.

фторсодержащих соединений ведёт к связыванию в организме лошадей фтором кальция, то есть нарушению минерального обмена – главным образом, в костях и зубах (неравномерное стирание и появление на них коричневых пятен). При этом часть фтора (в виде фториданиона) содержится в крови и моче поражённых лошадей.

Соединения фтора (фтороводород HF и фторид кремния (IV) SiF4) негативно воздействуют на продуценты. Они являются продуктами выбросов в атмосферу алюминиевых заводов и комбинатов. Фтор может накапливаться в растениях при самом незначительном содержании в воздухе в результате дыхания и на поверхности листьев, при этом отрицательный экологический эффект сказывается при поедании таких растений животными.

Проведённые нами в 1990 г. контрольные испытания биологических материалов лошадей (кровь, пот, моча) Государственного племенного конного завода «Звёздочка»

(Лужский район, Ленинградская область) показали отрицательную реакцию на содержание фторид-анионов.

Олигомеры оксида гексафторпропена (перфторированные фторангидриды) описываются общей формулой:

где: RF = CF3 – CF2 – CF2 – O – CF (CF3)- тример оксида гексафторпропена;

RF = CF3 – CF2- димер оксида гексафторпропена.

При исследовании токсичности данных веществ в качестве основного был выбран ингаляционный путь воздействия. Также применялись внутрижелудочный и внутрибрюшинный пути введения веществ.

Нами установлено, что фторангидрид-димер является умеренно токсичным, а фторангидрид-тример – высокотоксичным. Их среднесмертельные концентрации (LC50) для белых мышей составили, соответственно, 12 и 2 мг/л.

Фторорганические вещества обладают сильным раздражающим действием на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Кроме того, они оказывают выраженное местное действие на неповреждённые кожные покровы, проявляющееся изъязвлением и некротическими изменениями.

Клиническая картина острого отравления характеризовалась явлениями раздражения дыхательных путей и глаз, двигательным возбуждением, изменением частоты дыхания, появлением одышки.

Проведённые нами токсикологические исследования позволили установить класс токсичности и опасности данных фторорганических веществ (3-й для фторангидрида-димера и 2-й для фторангидрида-тримера).

Методика определения фторид-анионов в биоматериалах приведена в Экспериментальной части.

Угарный газ (оксид углерода (II), ангидрид муравьиной кислоты, СО) очень ядовит и особенно опасен тем, что не имеет запаха; поэтому отравление им может произойти незаметно. Ядовитое действие угарного газа, известное под названием угара, объясняется тем, что СО легко соединяется с гемоглобином крови и делает его неспособным переносить кислород от лёгких к тканям. При вдыхании свежего воздуха образовавшееся соединение (карбоксигемоглобин) постепенно разрушается, и гемоглобин восстанавливает способность поглощать кислород. Угарный газ одинаково опасен как для человека, так и для животных.

При поражении угарным газом возможно смертельное отравление.

Определение содержания оксида углерода (II) в воздухе рабочей зоны (помещений конехозяйств) методом проявительной (элюентной) газо-адсорбционной хроматографии В целях контроля за содержанием угарного газа в воздухе рабочей зоны мы разработали универсальный газохроматографический метод определения этого экотоксиканта.

Оксид углерода (II) образуется при проведении многих технологических процессов.

Угарный газ может образоваться при отоплении углём помещений конехозяйств. Этот токсичный газ всегда образуется при неполном сгорании твёрдого топлива.

Контроль за содержанием угарного газа надёжно может быть осуществлён на лабораторном хроматографе «Газохром 3101» с применением комбинированного детектора по теплопроводности (катарометра).

Нами установлено, что оптимальными условиями проведения анализа являются: газноситель – воздух (специфика устройства данного прибора; подача от микрокомпрессора хроматографа), расход газа-носителя – 80 мл/мин., колонка насадочная из «Фторопласта 4Д»

длиной 2,5 м и внутренним диаметром 3,5 мм, сорбент – активированный уголь марки «АГс размером зёрен от 0,5 до 0,8 мм, изотермический режим колонки и детектора (27оС), сила тока ячейки 180 мА, загрубление выходного сигнала 1:1, скорость движения диаграммной ленты 600 мм/час.

В этих условиях время удерживания оксида углерода (II) составляет 1 мин. 30 сек.

Количественный анализ проводят методом абсолютной калибровки по чистому оксиду углерода (II), при этом ошибка определения не превышает 5 %. Минимально определяемая концентрация СО в воздухе 2,5 мг/м3. Обнаружен отклик детектора на введённые дозы 0, мкл СО и более. Продолжительность анализа – 5-8 мин.

Чистый оксид углерода (II) (эталон) мы получали разложением муравьиной кислоты концентрированной серной кислотой, предварительно нагретой до температуры 100 – 120 оС:

Качественная очистка и осушка полученного таким образом оксида углерода (II) достигаются за счёт его пропускания через последовательно соединённые склянки с 37 %ным водным раствором гидроксида калия, аскаритом и индикаторным силикагелем.

В диссертации приведена методика определения содержания угарного газа в воздухе рабочей зоны.

1. На всасывающий штуцер компрессора присоединяют отводной шланг, который выносят за пределы производственного помещения с целью исключения забора воздуха из окружающей среды, в которой могут содержаться следы оксида углерода 2. Вводят дозу (5 мл) анализируемого воздуха в колонку хроматографа газовым дозатором (шприц вместимостью 5 мл типа «Рекорд»).

3. Измеряют высоту (площадь) пика СО в мм (мм2) и по калибровочному графику (в координатах h (S) пика, мм (мм2) - V чистого СО, мкл) определяют V (CO) в мкл, содержащегося в 5 мл анализируемого воздуха.

4. Содержание СО в мг/м3 (С) рассчитывают по формуле:

5. Операции повторяют ещё 4 раза и полученные значения С (СО) усредняют (Сср).

6. Зная ПДК (СО) в воздухе рабочей зоны (20 мг/м3), рассчитывают коэффициент превышения ПДК (СО) (Х) по формуле:

Ниже в Таблице 10 приведены результаты определения оксида углерода (II) в воздухе деревянной конюшни школы верховой езды (ШВЕ) г. Сестрорецка (ПКиО «Дубки», 1995 г.).

Содержание оксида углерода (II) в воздухе деревянной конюшни ШВЕ г. Сестрорецка _ Естественное колебание содержания угарного газа в воздухе конюшни.

Статистически обработанные результаты определения оксида углерода (II) (при n = 5, P = 0,95) следующие (Таблица 11):

Статистически обработанные результаты определения оксида углерода (II) (при n = 5, P = 0,95) Предлагаемая нами методика позволяет надёжно контролировать содержание образующегося оксида углерода (II) в воздухе помещений конехозяйств.

3.5.3. Исследование экологической чистоты кормов, воды и кобыльего молока Интенсивное применение минеральных и органических удобрений, а также пестицидов, привело к значительному загрязнению окружающей природной среды. В последние годы содержание нитратов и других экотоксикантов в сене, сенаже, силосе и травяной муке превышает ПДК.

Нами произведены серии лабораторных опытов и производственных анализов. Для исследования были взяты пробы зелёных и консервированных кормов и воды в хозяйствах Черняховского и Неманского районов Калининградской области РФ.

Качество объектов определяли по содержанию питательных веществ, минеральному составу, наличию нитратов, остаточных пестицидов и тяжёлых металлов.

Проведены также исследования эпифитной микрофлоры. Оценка относительной биологической ценности кормов определялась содержанием в них нитратов при внесении различных доз минеральных удобрений.

Микробиологический анализ образцов кормов осуществляли по стандартной методике.

Проведена серия лабораторных опытов по исследованию химического состава силосов из растений, выращенных при различных уровнях макро- и микроминерального питания.

Пестицидов фосфорорганического, хлорорганического ряда (метафос, рогор, 2,4 Д) в образцах кормов не обнаружено. Содержание тяжёлых металлов в кормах и воде не превышало ПДК.

В молоке кобыл Калининградского конного завода (пос. Маёвка, Черняховский район, Калининградской области) токсичные катионы тяжёлых металлов (Cu2+, Ni2+, Cr3+, Pb2+ и Zn2+) не обнаружены. Минеральный состав проб кобыльего молока соответствовал стандарту.

В Таблице 12 приведены усреднённые данные по содержанию обнаруженных металлов в пробах кобыльего молока (пос. Маёвка, 2003 г.).

Содержание металлов в пробах кобыльего молока Следовательно, этот продукт отвечает высоким медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества.

Произведённый химический анализ силоса и зелёной массы показал, что различные применяемые дозы азотных удобрений не оказали существенного влияния на содержание сухого вещества в кормах.

Применение медного купороса CuSO4. 5H2O:

• на фоне без удобрений повысило количество сырого протеина на 20 %;

• на фоне N90P120K120……………………………………………… на 5,8 %;

• на фоне N150P120K120……………………………………………... на 7,1 %.

Уровень нитратов в образцах силоса во всех вариантах опыта был ниже ПДК. При этом определено повышение (на 33,4 – 87,1 %) этого показателя в кормах, выращенных на фоне различных макроудобрений в комплексе с медным купоросом. Использование на этих фонах тройной смеси микроудобрений, наоборот, способствовало снижению этого показателя на 4,1 – 9,8 %.

Содержание микроэлементов в силосах, в зависимости от фона микроудобрений, изменялось незначительно. Уровень меди увеличился во всех вариантах опыта в пределах – 20 % по сравнению с контролем. Содержание цинка на фоне различных макроудобрений повысилось при внесении медного купороса на 7,9 – 11,3 %, смеси медного купороса и борной кислоты H3BO3 (1:1 масс.) - на 3,0 – 12,2 % и тройной смеси – на 7,5 – 15,3 % по сравнению с контролем. В готовых силосах наблюдалось увеличение уровня железа, соответственно, на 1,0 – 64,5 %, 4,4 – 83,3 % и 40,7 – 91,8 %.

Применение минеральных удобрений в дозах N90P120K120 и N150P120K120 при выращивании растительных культур способствовало повышению количества сырого протеина в силосах на 16,9 – 30,8 %; в комплексе с медным купоросом – 4,1 – 18,5 %; в комплексе со смесью: медный купорос с борной кислотой – 11,9 – 16,6 % и в комплексе с тройной смесью – 8,8 – 14,7 % по сравнению с аналогичными вариантами опыта без удобрений. Действие микроудобрений было более эффективным в кормах, выращенных без минеральных удобрений.

В результате применения ядохимикатов и минеральных удобрений на поверхности растений наблюдается увеличение количества вредной резистентной микрофлоры и снижение молочнокислых бактерий. В варианте без удобрения и без орошения общее количество бактерий составило 700.106, молочнокислых бактерий – 600.106 и маслянокислых бактерий – 1,0.103.

В вариантах с двумя режимами полива и внесением удобрений количество молочнокислых бактерий снижается ещё на 20 – 30 %, а маслянокислых, наоборот, повышается на три порядка.

3.5.4. Детоксиканты при отравлениях токсическими агентами лошадей D-Глюкуроновая кислота как детоксикант Мы предлагаем использовать D-глюкуроновую кислоту в качестве детоксиканта при отравлениях лошадей различными токсическими агентами.

D-Глюкуроновая кислота – биологически высокоактивное соединение, метаболит углеводного обмена животных и человека, участвующий в реализации важнейшей защитной функции животных организмов, в том числе и лошадей – обезвреживании и выделении токсичных веществ.

Нами установлено, что в виде гликозидов этой кислоты из животных организмов выделяются спирты, фенолы, продукты превращения некоторых гормонов и другие экотоксиканты.

D-Глюкуроновая кислота (,-формы) D-Глюкуроновая кислота может найти применение в качестве детоксиканта при отравлениях токсическими агентами, в том числе при лечении медикаментозных отравлений;

для лечения различных заболеваний печени, требующих восстановления её функций; в качестве противовоспалительного средства; для профилактики и лечения кожных заболеваний и в качестве общестимулирующего и общетонизирующего средства.

Активированный уголь – средство устранения интоксикации лошадей Одним из негативных последствий многолетней интенсификации сельского хозяйства на фоне нерационального использования химических средств защиты является проблема интоксикации сельскохозяйственных животных и, в частности, лошадей, получающих загрязнённые корма. Эта проблема в последнее время приобрела хронический характер.

Нами установлено, что эффективным средством устранения вредных компонентов (экотоксикантов) из организма животных является активированный уголь. Исследован представительный ряд марок активированного угля, обладающего чрезвычайно высокой способностью адсорбировать, удерживать и разлагать на своей активной поверхности антропогенные (в том числе техногенные) и естественные поллютанты с различными значениями относительной молекулярной массы.

Нами осуществлена широкая производственная проверка эффективности метода устранения интоксикаций у лошадей, основанного на применении активированного угля (Лужский конный завод «Звёздочка», Ленинградская область, 1998 – 1999 г.г.).

Установлено, что при введении в рацион лошадей активированного угля марки «АГ-3»

или «Агросорб» (из расчёта 0,1 – 0,3 г/кг в сутки) отмечено устойчивое устранение симптомов интоксикации (рвота, отказ от пищи, цианоз слизистых оболочек, невроз и др.).

Показано, что через 6 – 7 суток рецидивы отсутствовали и наблюдалось полное выздоровление животных в экспериментальной группе (17 голов, 1998 г.; 13 голов, 1999 г.;

всего – 30 голов).

Таким образом, исследуемые марки активированного угля отличаются высокой индифферентностью и отличной совместимостью с биологическими средами. Контроль биохимических показателей крови у подопытных лошадей показал практическое отсутствие изменений.

Предлагаемый метод устранения интоксикаций может быть использован при профилактике и лечении отравлений и у других сельскохозяйственных животных, а также птиц и рыб.

Использование в коневодстве пектина – детоксиканта тяжёлых металлов В условиях ухудшения экологической обстановки представляется актуальным производство специальных средств, обладающих активными детоксикационными и радиопротекторными свойствами, с целью массовой профилактики лошадей и других сельскохозяйственных животных. При этом предпочтение отдаётся веществам природного происхождения, не обладающих побочным действием на организм животных.

Проведённые нами исследования подтвердили способность пектинов снижать накопление в животных организмах радионуклидов, связывать и выводить катионы тяжёлых металлов. Эти свойства обусловлены наличием свободных карбоксильных групп (-СООН), образующих с катионами металлов стойкие малодиссоциирующие соединения (хелаты), препятствуя поступать им во внутреннюю среду организма.

Наибольшей комплексообразующей способностью (к.с.) обладают пектины с низким содержанием метокси-групп (-О-СН3), что позволяет использовать их для профилактического и лечебного питания в условиях экологического загрязнения.

К.с. пектина по отношению к поливалентным металлам зависит от рН среды, в которой происходит взаимодействие: Меn+ пектин, от соотношения их концентраций, степени этерификации молекул пектина, числа ацетильных групп (-СОСН3), боковых моносахаридных цепей, а также от природы атома металла.

Исследованы пектины, полученные из различных видов сырья – из свекловичного жома, шиповника, корзинок подсолнуха, кормового арбуза, цитрусовых и яблочных выжимок.

Наилучшие результаты показали свекловичный пектин (1,86 мг Pb2+/мл), подсолнуховый пектин (1,75 мг Pb2+/мл) и арбузный пектин (1,68 мг Pb2+/мл). Установлено, что яблочный и цитрусовый пектины, в силу их химического строения (высокоэтерифицированы), для применения в лечебных и профилактических целях могут быть использованы только после гидролиза (омыления).

В практических целях важно применять очищенный пектин. Показателем чистоты пектина служит к.с., по которой можно судить о количестве свободных карбоксильных групп.

Нами установлено, что балластные вещества снижают к.с. пектина. При этом свободные карбоксильные группы становятся стерически (пространственно) недоступными.

Показано, что к.с. очищенного свекловичного пектина в 1,5 раза выше к.с.

неочищенного пектина (сырца).

Удельное содержание карбонильных групп (>С=О) оценивалось в свекловичном пектине методом ИК-спектроскопии. (К.с. пектина тем выше, чем выше содержание этих функциональных групп).

Содержание D-галактуроновой кислоты:

в свекловичном пектине – не менее 74 %.

Экспериментальные результаты определения к.с. свекловичного пектина в водных растворах:

• 424 – 651 мг Pb2+/г пектина;

• 338 – 390 мг Ni2+/г пектина.

Таким образом, пектин является эффективным детоксикантом тяжёлых металлов и должен найти широкое применение в ветеринарии.

Интересен опыт применения адсорбента и природного алюмосиликата вермикулита в качестве профилактического средства кормовых и экологических стрессов у животных (лошадей) (Кузнецов А.Ф., Зачиняев Я.В., Литвинов А.М., 2008 г.).

Кобылье молоко – детоксикант экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена.

Биохимический состав молока кобыл колеблется в значительных пределах. Белок кобыльего молока, в отличие от белка коровьего молока, на 50 % состоит из альбумина и на 50 % - из казеина. (В коровьем молоке альбумина содержится всего 15 – 20 % от общего белка). При сквашивании кобыльего молока казеин оседает в виде мелких нежных хлопьев, почти не изменяющих консистенции молока. Интересно отметить, что в кобыльем молоке в зимние месяцы содержится больше альбуминов, чем в летние.

При переработке кобыльего молока в кумыс количество сывороточных белков меняется.

В кумысе средней категории крепости, по сравнению с молоком, уменьшается количество -лактальбумина в 6 раз, иммунного глобулина – в 4 раза, но почти в 2 раза возрастает количество -лактоглобулина. При переработке кобыльего молока в кумыс количество всех аминокислот возрастает.

Жира в кобыльем молоке меньше, чем в коровьем, причём, качество этих жиров различно. Жир кобыльего молока быстро окисляется. Это обусловлено тем, что в нём содержится много полиненасыщенных жирных кислот, которые представлены в основном незаменимыми жирными кислотами – линолевой, линоленовой. По биологической ценности жиров кобылье молоко превосходит коровье и сходно с женским молоком. Лечебные и профилактические свойства кумыса, приготовленного из кобыльего молока, в определённой степени связаны с содержанием указанных незаменимых жирных кислот.

Количество лактозы в кобыльем молоке в 1,5 раза больше, чем в коровьем. Высокое содержание молочного сахара в кобыльем молоке определяет специфику его технологических свойств при переработке в кумыс, так как сахар – прекрасный энергетический источник, обеспечивающий высокий уровень бродильных процессов – молочнокислого и спиртового.

Общее количество минеральных веществ в кобыльем молоке в 2 раза меньше, чем в коровьем. В кобыльем молоке содержатся макроэлементы Ca, P и микроэлементы Co, Cu, Mn, I, Zn, K, Na, Cr, Ti, Fe, Al, Si. При переработке молока в кумыс количество минеральных веществ не меняется.

Кобылье молоко содержит большой набор как водо-, так и жирорастворимых витаминов.

В диссертации приведён биохимический состав кобыльего молока.

Уникальный биохимический состав кобыльего молока позволяет использовать его в качестве детоксиканта экологически опасных промышленных веществ, например, олигомеров оксида гексафторпропена. Олигомеры оксида гексафторпропена – экологически опасные промышленные вещества для получения перфторированных мономеров – описываются общей формулой:

где: RF = CF3 – CF2 – CF2 – O – CF(CF3)- тример оксида гексафторпропена;

RF = CF3 – CF2 – димер оксида гексафторпропена.

Проведённые нами токсикологические исследования (опыты in vivo) позволили установить класс токсичности и опасности данных фторорганических веществ согласно ГОСТ 12.1.005-83 (3-ий - для фторангидрида-димера и 2-ой – для фторангидрида-тримера).

Кобылье молоко – биологически высокоактивный продукт, участвующий в реализации важнейшей защитной функции человека – обезвреживании и выделении токсичных фторорганических веществ. Олигомеры оксида гексафторпропена будут выделяться из организма человека в виде соответствующих перфторкарбоновых кислот (в меньшей степени) и нетоксичных сложных эфиров циклических форм лактозы, D-глюкозы и Dгалактозы.

Кумыс как детоксикант экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена На стационарных фермах кобылье молоко перерабатывают в кумыс, который поставляют непосредственно потребителям (в торговую сеть, лечебные учреждения и т.п.).

К чистоте кобыльего молока предъявляются высокие требования, так как кумыс приготавливают без предварительной тепловой обработки молока (без кипячения или пастеризации).

Кумыс – ценный продукт питания, содержащий витамины, микроэлементы и т.п.

Натуральный кумыс не должен содержать остаточных ядохимикатов и патогенных микроорганизмов.

Также уникальный биохимический состав кумыса и содержание в нём до 3 % этанола позволяют использовать его в качестве эффективного детоксиканта экологически опасных олигомеров оксида гексафторпропена (ОГФП) – исходных веществ для промышленного получения перфторированных мономеров.

Нами установлено, что при использовании кумыса перфторированные фторангидриды выделяются из организма также в виде их нетоксичных функциональных производных перфторкарбоновых кислот, например, сложных эфиров.

Раздел 3.5.5. диссертации посвящён общим признакам отравлений лошадей, а раздел 3.5.6. – профилактике отравлений и защите лошадей от поражения отравляющими веществами.

3.5.7. Гигиенические аспекты содержания лошадей В диссертации приводится информация о работе с лошадью, кормлении лошадей, экологически безопасной черепичной кровле для конюшен (рис. 2).

Рис. 2. Черепичный кровельный блок для конюшен Применение производных перфторированных карбоновых кислот в конехозяйствах для защиты древесины от воздействия микроскопических грибов Проблема снижения биологической деструкции органических веществ приобретает большое значение в сельскохозяйственном строительстве, где в значительных объёмах применяются различные природные и синтетические материалы. Особенно значительным изменениям подвергаются конструкции и изделия из древесины в животноводческих помещениях, в том числе в помещениях конехозяйств. Так, древесные полы уже через 1 – 1, года истираются, загнивают и выходят из строя, несмотря на применение для их устройства древесины ценных хвойных пород.

Проведённые нами исследования (в конехозяйствах и других животноводческих помещениях Ленинградской и Калининградской областей РФ) показали, что состав микробов-деструкторов древесины в природе и в условиях животноводческих помещений заметно различен. В первом случае он более разнообразен, в то время как в животноводческих зданиях преобладают преимущественно микроскопические грибы (микромицеты), попадающие из отходов, из желудочно-кишечного тракта животных, а также с пылью. Однако условия для деструкции древесины в помещениях более благоприятны в связи с наличием большого количества питательных веществ, повышенной влажностью, невысокими плюсовыми температурами и дополнительным механическим разрушением.

Так, относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях вообще и в помещениях конехозяйств, в частности, из-за испарений влаги и дыхания животных достигает 80 – 95 %, причём она имеет максимальные значения у пола. Температура воздуха помещений колеблется от +5 до +200 С.

Древесина пола, кроме того, может нагреваться за счёт поглощения тепла тела животного. Экскременты животных (конский навоз), наряду с аммонификаторами, нитрификаторами, денитрификаторами, возбудителями брожений, содержат плесневые грибы и актиномицеты. При этом необходимо отметить, что в условиях длительного увлажнения полов развиваются так называемые домовые грибы. Это различные виды грибов следующих родов: Serpula, Coniophora, Coriolus и другие.

Характерной биологической особенностью некоторых из них является хорошая приспосабливаемость (адаптация) к росту и развитию при резких перепадах температуры и влажности древесины. Микроскопические грибы (микромицеты) в конструкциях и изделиях из древесины, как правило, вызывают деструктивную гниль, которая распространяется по поверхности и постепенно проникает вглубь древесины. В полах животноводческих помещений ускоренному развитию её способствуют ударные, истирающие, изгибающие механические воздействия от копыт (и рогов некоторых парнокопытных) животных, уборочных скребков, которые разрушают поверхностные слои древесины и создают в них трещины.

С учётом полученных экспериментальных результатов о деструкционных процессах древесных материалов в животноводческих помещениях, в том числе помещениях конехозяйств Ленинградской и Калининградской областей РФ, нами разработаны новые долговечные полы из древесины. Для улучшения их эксплуатационных свойств были использованы жидкие нетоксичные соединения – впервые синтезированные нами функциональные производные перфторированных карбоновых кислот:

RF = CF3 – CF2 -, CF3 – CF2 – CF2 – O – CF -, R = различные радикалы.

Древесные материалы были насквозь пропитаны этими веществами.

В результате нами был создан принципиально новый композиционный материал, обладающий комплексом ценных и полезных свойств, превосходящих свойства исходного древесного материала.

Комплексность действия веществ проявляется в том, что обрабатываемая ими древесина становится одновременно биостойкой, негорючей, формостабильной и химически стойкой. В результате применения такой модифицированной древесины долговечность полов животноводческих помещений значительно возрастает и, несмотря на первоначальные технологические затраты, достигается высокий экономический эффект.

Это подтверждается результатами экспериментального внедрения в различных конехозяйствах Ленинградской и Калининградской областей РФ.

После трёх лет службы новые полы показали отличные эксплуатационные свойства, в то время как полы из натуральной древесины были за этот период дважды заменены на новые!

При этом следует отметить, что исходным сырьём для модификации принята древесина малоценных лиственных пород (берёза, осина, ольха).

Проведённые исследования на биостойкость показали, что уже при 15 – 20 % -ном содержании фторсодержащего препарата модифицированная древесина приобретает повышенную стойкость. Рост мицелия дереворазрушающих микроскопических грибов вглубь материала ограничивается молекулами применяемых веществ.

Таким образом, приведённые данные по предотвращению деструкции древесных материалов в условиях животноводческих помещений, в том числе помещений различных конехозяйств, могут использоваться в природных полигонах для предотвращения разрушения их микроорганизмами.

Основы использования и содержания рабочих лошадей в конехозяйствах, на малых фермах и личных подворьях. Некоторые эколого-гигиенические аспекты Во многих хозяйствах лошадей используют для пастьбы скота, особенно в лесистой пересечённой местности северо-запада России, где мелкие участки пастбищ разбросаны среди лесных массивов, болот, рек, озёр, полей и других угодий. Лошадь может использоваться и для частой верховой езды ветеринарным специалистом животноводческого хозяйства, особенно в том случае, если малые или средние фермы разбросаны на значительной территории, а дороги непроходимы для авто- и мототранспорта. Во многих случаях лошадь используют для упряжных технологических работ по раздаче кормов, навозоудалению и перевозках, не превышающих по весу 0,5 т. В таких случаях количество содержащихся в хозяйстве лошадей от одной до пяти голов, очень редко более.

Обследованием малых животноводческих ферм в Ленинградской, Новгородской, Псковской и Тверской областях, на которых использовались рабочие лошади, нами установлено, что только в двух хозяйствах из 11 изученных есть денники для раздельного содержания лошадей от других животных (крупного рогатого скота и свиней). Содержались лошади или в отдельных станках, или на привязи без ограждения.

При исследовании микроклимата на малых фермах нами установлено наличие так называемых «мёртвых зон» или аэростазов. В таких зонах воздух либо не перемещается, либо его скорость движения составляет менее 0,1 м/сек при норме для лошадей в холодный период 0,3 м/сек, в переходный 0,5 м/сек, в тёплый 1,0 м/сек, для кобыл с жеребятами и молодняка в возрасте до 1,5 лет в холодный период 0,2 м/сек, в переходный 0,3 м/сек, в тёплый 0,7 м/сек.

Аэростазы могут быть токсическими при наличии в воздухе животноводческих помещений угарного газа (при печном обогреве фермы), аммиака и летучих аминов, сероводорода, радона и высокой концентрации углекислого газа. Кроме того, при обсеменённости воздуха микрофлорой создаётся реальная опасность заражения лошадей болезнями, общими для них и животных с ними содержащихся. Денники для лошадей предусматриваются рядом типовых проектов для малых ферм. Если же временно нет возможности оборудовать для рабочей лошади денник с автономной вентиляцией и канализацией, то необходимо уделить самое серьёзное внимание поддержанию оптимального микроклимата в животноводческом помещении и профилактике заразных болезней, которые опасны и для лошадей.

Ввиду того, что количество лошадей на малых неконеводческих фермах небольшое, не возникает и проблем с навозоудалением, однако для улучшения качества навоза как удобрения целесообразно внесение в него фосфогипса (Зачиняев Я.В., 1991 г.).

Наблюдением за рабочими лошадями на малых фермах в течение ряда лет и изучением микроклимата и факторов, его формирующих нами установлено, что случаи заболеваний рабочих лошадей с ясно выраженными клиническими признаками сравнительно редки по сравнению с заболеваемостью содержавшихся на фермах крупного рогатого скота и свиней.

Из заболеваний наиболее характерны были желудочно-кишечные колики, травмы и иногда послеродовое задержание последа у кобыл. Там, где рабочие лошади используются для раздачи кормов с воза и для вывоза навоза с фермы, имеется проход с въездом в животноводческое помещение в одни ворота и с выездом в другие. При таких работах, особенно в холодное время года, одни ворота должны быть закрыты, так как если открыты одновременно въездные и выездные ворота, то создаётся настоящая аэродинамическая труба с быстрым движением воздуха, которая в совокупности с неподвижностью лошади во время разгрузки с воза кормов, или загрузки навоза и её разгорячённости тяжёлой работой, создаёт опасность возникновения простудных заболеваний и желудочно-кишечных колик. Для профилактики в данных ситуациях кроме закрытия одних ворот целесообразно с работами по раздаче кормов и навозоудалению в помещении не медлить и накрывать спину и круп лошади тёплой попоной.

На малых неконеводческих фермах не оборудуются левады и паддоки, характерные для традиционного коневодства, но моцион и тем более пастьба, полезны. При пастьбе рабочих лошадей необходимо защищать от ядов при опылении садов и полей, нельзя пасти лошадей вблизи автодорог с интенсивным движением и железных дорог, необходимо закрыть доступ лошадей к ядам различного происхождения и к местам произрастания ядовитых растений.

Кроме того, за пастбищем требуется постоянный уход: содержащиеся на нём камни и мусор могут быть причинами травм конечностей (металлические предметы и колючая проволока, битое стекло), опасны в этом отношении и норы кротов.