science-review.ru
Введение
Вопрос о необходимости ограничения поступления радионуклидов 137Cs и 90Sr с кормами в организм сельскохозяйственных животных возник в 1957 году сразу после аварии на производственном объединении «Маяк», которая привела к выбросу радионуклидов (РН) в окружающую среду. После аварии на Чернобыльской АЭС, в результате которой количество продуктов ядерного деления превысило допустимые нормы в продуктах животноводства (молоке и мясе), эта проблема стала еще более актуальной [1-3]. В этот период ведущими учеными страны были выработаны фундаментальные принципы, определяющие нормы содержания радионуклидов в звеньях трофической цепи сельскохозяйственных животных при радиоактивном загрязнении окружающей среды [4, с. 178].
На сегодняшний день для обеспечения уровня содержания радионуклидов 137Cs и 90Sr в животноводческой продукции ниже установленных санитарно-гигиенических нормативов используется предельно допустимая концентрация (ПДК) радионуклидов в кормах [5-7].
Цель исследования заключается в предложении применения максимально допустимого уровня суточного поступления радионуклидов 137Cs и 90Sr в организм жвачных животных в зависимости от вида, возрастной группы, технологии содержания и кормления, что должно гарантировать получение экологически безопасной животноводческой продукции (молока и мяса).
Материалы и методы исследований
Анализ и обобщение доступной научной информации позволяют сделать вывод о том, что исследования в данной области сосредоточены преимущественно на изучении процессов хронического поступления радионуклидов (РН) с пищей в организм животных, а также на определении уровней загрязнения мяса, молока и других продуктов животноводства. Есть информация о попытках установить в кормах предельные концентрации РН, которые вызывают физиологические, морфологические и другие изменения в организме животных [8, 9, 10]. Однако сопоставление данных демонстрирует значительные различия, что затрудняет их анализ и обобщение. Это обусловлено тем, что реакция организма на поступление 137Cs и 90Sr с рационом зависит от множества факторов внешней и внутренней среды. Особую сложность представляет оценка перехода РН низкой концентрации в животноводческую продукцию при длительном их поступлении с кормами. В этом случае необходимо учитывать накопление радионуклидов в организме животных.
Большинство ученых указывают на необходимость исследования процессов поступления и распределения РН в организме животных в контексте оптимизации системы кормопроизводства. Запрос на решение этой проблемы становится все более актуальным, поскольку получение экологически чистой продукции животноводства и обеспечение безусловного здоровья населения требуют научно обоснованных методов нормирования поступления радионуклидов 137Cs и 90Sr в организм животных.
Результаты исследования и их обсуждение
В настоящее время при содержании крупного рогатого скота и овец на территориях, загрязненных радионуклидами, прогноз поступления 137Cs и 90Sr в животноводческую продукцию осуществляется, в основном, с применением коэффициента перехода (КП), значения которого определяются величиной отношения концентрации РН в молоке и мясе к содержанию радионуклидов в рационе.
Результаты доступных научных исследований изучения превышения нормативов в продукции животноводства при скармливании кормов с различной концентрацией 137Cs и 90Sr выявили значительный разброс значений КП. Большая вариабельность данного показателя имеет в основе ряд причин:
− КП является одной из множества характеристик, присущих данному конкретному исследованию или эксперименту. Применение значения его величины в других расчетах недопустимо;
− при оценке средней величины КП по совокупности данных, полученных в различных экспериментах, необходимы тщательный сравнительный анализ условий проведения исследований и знание методов вычисления коэффициента перехода;
− значительный разброс коэффициента перехода отражает многофакторный характер формирования множества расчетных значений КП. Без знания и учета данных факторов коэффициент перехода имеет достаточно ограниченное применение для прогнозирования перехода в продукцию животноводства и нормирования поступления радионуклидов с кормами в организм сельскохозяйственных животных.
Оценка предельно допустимой концентрации радионуклидов 137Cs и 90Sr в кормах, выполненная на основе значений КП и допустимого уровня содержания радионуклидов в молоке и мясе, так же как и коэффициент перехода, является одной из характеристик проведенного эксперимента и на практике также может использоваться некорректно. Значения ПДК строго привязаны к конкретным условиям проведения исследования и не являются унифицированными, зависят от структуры рациона кормления, вклада отдельных кормов в общую активность рациона и других факторов [11, с. 159].
Из-за большого количества кормовых продуктов, которые могут быть включены в состав рационов кормления животных, применяются другие подходы расчета предельно допустимой концентрации РН в кормах.
− ПДК рассчитывают исходя из предположения, что животное питается только одним видом корма [12, с. 248], с использованием показателя максимальной поедаемости данного корма. Однако это считается неприемлемым.
− Предлагается определять нормы ПДК радионуклидов в кормах, основываясь на сложившейся зоотехнической практике нормирования микроэлементов в кормах на 1 кг сухого вещества корма [11, с. 487]. Считается, что 137Cs и 90Sr усваиваются животными одинаково из различных кормов и пропорционально обменной энергии в данном корме. Оценка ПДК радионуклидов проводится в расчете только на сухое вещество объемистых кормов. Полученные таким путем данные о предельно допустимой концентрации радионуклидов 137Cs и 90Sr в кормах являются ориентировочными.
− С учетом вероятностного характера перехода 137Cs в молоко и мясо крупного рогатого скота предлагается проводить оценку контрольных уровней содержания радионуклида в кормах на основе квотирования суточного поступления цезия с различными кормами [13]. В качестве эталонного корма рассматривается сено. Загрязнение остальных видов кормов рациона оценивается как отношение концентрации цезия в каждом из кормов к содержанию цезия в сене. Однако из-за значительного разброса содержания 137Cs в кормах и большой вариабельности концентрации в сене к расчетным контрольным уровням содержания радионуклида в кормах следует относиться как к приблизительным.
Таким образом, подходы к определению ПДК радионуклидов 137Cs и 90Sr в кормах являются предметом обсуждений, а методы и критерии оценки остаются недостаточно разработанными. Многие исследователи сходятся во мнении, что проблема недостаточно изучена.
В результате обобщения результатов многочисленных исследований и экспериментов были установлены временные уровни допустимого содержания РН в кормах (рис. 1), которые рекомендуются к использованию в хозяйствах, расположенных на территориях с неблагоприятной радиоэкологической обстановкой [14]. Эти нормативы следует рассматривать как ориентировочные, поскольку в некоторых случаях простое соблюдение установленных допустимых уровней содержания радионуклидов в кормах может привести к превышению допустимых уровней в продукции животноводства – молоке и мясе. В случае применения защитных мероприятий, направленных на уменьшение содержания 137Cs и 90Sr в продуктах животноводства, уровни ПДК радионуклидов в кормах могут быть увеличены.
Рис. 1. Допустимые уровни радионуклидов 90Sr и 137Cs в отдельных кормах жвачных животных, соответствующие нормативам СанПиН 2.3.2.560-96
Таким образом, принятые и действующие на сегодняшний день нормативы, регламентирующие допустимое содержание радионуклидов в кормах, имеют ряд недостатков и не могут в полной мере гарантировать получение экологически безопасной продукции животноводства.
Предложение
Чтобы устранить слабые стороны и недостатки применения ПДК радионуклидов в кормах, требуется дальнейший поиск решения проблемы ограничения поступления 137Cs и 90Sr в организм жвачных животных с целью обеспечить соответствие животноводческой продукции санитарно-гигиеническим требованиям.
В данной работе предлагается альтернативный подход – применение максимально допустимого уровня (МДУ) поступления радионуклидов в организм жвачных животных в качестве критерия оценки безвредности рационов кормления. Отличие критерия от существующих временных нормативов в кормах заключается в том, что рассматривается суточное поступление РН в организм животных, т.е. учитывается не только концентрация радионуклидов в кормовых продуктах рациона кормления, но и структура рациона. Превышение загрязненности отдельного корма допустимого уровня ПДК еще не означает его исключения из рациона, если суммарная активность в рационе не превышает расчетного значения МДУ. Применение максимально допустимого уровня поступления радионуклидов 137Cs и 90Sr в организм жвачных животных предоставляет на практике возможность подбора корма из имеющихся в наличии и характеризующихся различной концентрацией радионуклидов, для оптимизации рационов кормления ниже максимально допустимого уровня с соблюдением баланса по питательным веществам и энергии.
Обзор литературы, посвященной вопросам ведения животноводства на территориях, загрязненных радионуклидами, позволил установить основные факторы (рис. 2), влияющие на величину перехода РН из рациона в молоко и мясо [15].
Рис. 2. Факторы, влияющие на величину перехода радионуклидов 137Cs и 90Sr из рациона в продукцию животноводства
Чтобы оценить степень и характер влияния установленных факторов на поступление в организм жвачных животных, их накопление и переход радионуклидов 137Cs и 90Sr в продукцию животноводства, необходимы дополнительные исследования. Однако получение необходимой информации путем организации натурных экспериментов представляется затруднительным, сопряжено со значительными затратами и требует строгого соблюдения требований радиационной безопасности. Планирование и проведение большого количества подобных экспериментов практически неосуществимо.
Для описания поступления 137Cs и 90Sr с рационом в организм крупного рогатого скота и овец, накопления и перехода в животноводческую продукцию предлагается привлечь имитационное моделирование. Разработка модели позволит прогнозировать содержание РН в молоке и мясе, оценить максимально допустимый уровень суточного поступления радионуклидов с учетом факторов, влияющих на переход РН из рациона в продукцию животноводства, а также принятых защитных мероприятий.
Заключение
Принятые в настоящее время нормативы, регламентирующие допустимое содержание радионуклидов в кормах, несовершенны и не всегда обеспечивают нормативную чистоту продукции – молока и мяса. В качестве критерия экологической безопасности рационов кормления жвачных животных при содержании на территориях, загрязненных 137Cs и 90Sr, предлагается применение максимально допустимых уровней суточного поступления радионуклидов с учетом факторов, влияющих на величину перехода РН из рациона в продукцию животноводства, таких как вид животных, возрастная группа, структура рациона кормления и др. Это позволит повысить эффективность использования кормовой базы в хозяйствах и снизить поступление радионуклидов в организм животных.
Обеспечение контроля безопасности рационов кормления животных на соответствие максимально допустимым уровням МДУ должно гарантировать получение нормативной чистоты продукции животноводства.