Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО Иркутская государственная сельскохозяйственная академия
Кафедра внутренних незаразных болезней, клинической диагностики и фармакологии
Контрольная работа
по предмету: «Экологическая токсикология»
Тема: Вещества, загрязняющие продукты питания и корма: нитраты, нитриты, тяжелые металлы, карбаматы
Иркутск, 2010 г.
Введение
Значительное увеличение потребности в продуктах питания при снижении площади под пашни вызывает необходимость повышения интенсификации сельскохозяйственного производства за счет совершенствования механизации, оптимизации агротехники, мелиорации и широкой химизации с использованием минеральных и органических удобрений, регуляторов роста растений, химических средств защиты растений от вредителей, болезней, сорняков.
Возрастает также необходимость обеспечения животных минеральными кормовыми добавками, дезинфикантами и пестицидами для эффективной защиты различных видов животных от кровососущих насекомых и клещей - возбудителей опасных болезней, а также другими химическими веществами. Многие из этих веществ являются токсичными для сельскохозяйственных и промысловых животных, могут накапливаться в кормовых растениях, переходить в продукты животноводства по пищевой цепи: «почва - растение - корма - животное - продукты животноводства - человек».
В условиях химизации сельскохозяйственного производства важнейшими задачами государственной ветеринарной службы является организация мероприятий:
по охране сельскохозяйственных животных от кровососущих насекомых, клещей;
по охране продуктивных животных, в том числе птиц, рыб и пчел, от токсического действия пестицидов, минеральных удобрений, мелиорантов, дефолиантов и других химических веществ;
контроля за предотвращением накопления остаточных количеств пестицидов сверх допустимых нормативов в кормах, воде и сырых продуктов животноводства;
по диагностике, профилактике и лечению отравлений животных пестицидами, минеральными удобрениями, ядовитыми растениями, а также другими токсическими веществами с учетов ветеринарно-санитарной экспертизы продуктов животноводства.
Народнохозяйственное значение ветеринарной токсикологии заключается в разработке теоретических и практических основ безопасного и эффективного применения инсектоанарицидов для защиты сельскохозяйственных животных от кровососущих насекомых, клещей и других вредителей; методов профилактики отрицательного влияния токсических веществ на организм продуктивных животных, в том числе птиц, рыб и пчел; в определении уровней максимально допустимых безопасных остаточных количеств ядовитых веществ в кормах, воде и продуктов животноводства, а также методов контроля за предотвращением накопления пестицидов и других токсических веществ в кормах и продуктов животного происхождения сверх допустимых уровней.
1. Нитраты, нитриты
Производные азотной кислоты (нитраты) и азотистой (нитриты) неоднократно являлись причиной массовых отравлений рогатого скота и свиней. Нерациональное использование азотных минеральных удобрений может приводить к значительному накоплению в кормовых растениях нитратов, которые и являются причиной хронического отравления животных. Дело в том, что азотное удобрение необходимо и выгодно для растения, оно обеспечивает хороший урожай кормовых культур. Но вместе с тем в самом растении в этом случае накапливаются такие количества азота в виде нитратов и реже нитритов, которые вредны для организма животного.
Главную опасность в токсикологическом отношении составляют кормовые растения, обладающие свойством, при наличии в почве большого количества азота, накапливать в себе нитраты. К таким растениям относятся злаковые (рожь, пшеница, ячмень и овес), солома которых используется в качестве грубого корма для травоядных. Особенно много накапливает в себе нитратов сахарная свекла.
1.1 Условия накопления нитратов и нитритов в кормах и пути их поступления в организм животных
Уровень накопления нитратов и нитритов в почве и растениях зависит от почвенно-климатических условий, вида и количества внесенного удобрения, а также от технологии подготовки кормов.
В условиях засухи содержание нитратов в кормах повышается в связи с резким снижением активности ферментов азотистого обмена - нитратредуктазы и нитритредуктазы. Активность нитратредуктазы снижается также при отсутствии в почве калия, молибдена, серы и недостаточной освещенности растений; повышается активность этого фермента длительное воздействие солнечных лучей. На уровень накопления нитрат - ионов (нитратов) влияет вид азотного удобрения.
Внесение аммиачной селитры в почву в количестве 150 кг/га способствует накоплению нитратов выше допустимых количеств в кукурузе и кормовой свекле, внесение удобрений в количестве 100 кг/га азота вызывает в злаковых растениях накопление нитратов также выше допустимых норм.
Нитраты больше всего кумулируются в стеблях кукурузы, в семенных корзинках подсолнечника, в корнеплодах и ботве свеклы, а также во многих сорных азотфиксирующих растениях, достигая максимальных количеств впервые 25 - 30 дней после внесения в почву, и удерживаются на этом уровне более двух месяцев. Содержание нитратов в корнеплодах в 6 - 35 раз больше, чем в ботве.
Некоторые способы технологии подготовки к скармливанию кормовой свеклы, кукурузы и других кормов с высоким содержанием нитратов (длительная варка, нарушение технологии силосования, внесение молочнокислых заквасок) обуславливают превращение нитратов в нитриты - соединения, значительно более токсичные для сельскохозяйственных животных. Нитраты и нитриты поступают в организм животных при скармливании и выпаивании воды, содержащих эти соли, а также при попадании в организм животных самих удобрений при нарушении правил их транспортировки и хранения.
1.2 Фармокодинамика
Нитраты сами по себе не обладают значительной токсичностью. Они, как и другие средние соли (поваренная соль), нейтральны, выделяются из организма через почки, вызывая при этом диурез. (Однако при поступлении их в организм крупного рогатого скота в больших количествах возникает интоксикация за счет быстрого расщепления до аммиака, проявляющаяся сильным беспокойством животных и тимпанией. Эта форма интоксикаций в основном наблюдается вскоре после первой дачи кормов с высоким содержанием нитратов.) Нитраты никакого специфического влияния на организм не оказывают, если не изменяется их структура. Изменятся нитраты могут различно, но главное за счет уменьшения атомов кислорода в них. В этом случае нитраты превращаются в нитриты, обладающие высокой токсичностью по отношению к теплокровным организмам. Токсичность нитритов находит свое объяснение в том, что они являются метгемоглобинообразователями. Вне зависимости от того, поступает ли нитрит в готовом виде, или он образуется из нитратов в самом организме, суть дела практически не меняется.
В желудочно-кишечном тракте, особенно в преджелудках, под влиянием оксиредуктазных ферментов микрофлоры нитраты восстанавливаются до аммиака через стадию образования нитритов. Задержка восстановления нитратов на промежуточной стадии приводит к накопления нитритов в желудочно-кишечном тракте, всасыванию их в кровь и отравлению животных. Нитриты токсичнее нитратов более чем в 10 раз.
Всосавшись в кровь, нитриты окисляют двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное, образуя метгемоглобин, точнее нитрозогемоглобин, резко понижают кислородную емкость организма животных. Нормально в крови животных содержится небольшое количество метгемоглобина - 1 - 2% (до 5%) от общего количества гемоглобина. При образовании в крови 30 - 40 % метгемоглобина возникают симптомы интоксикации, а если его количества превышает 60 %, возможна гибель животного вследствие паралича сосудодвигательного центра.
Кроме образования метгемоглобина, нитриты вызывают резкое расширение сосудов, что сопровождается понижением кровяного давления. Депрессорное действие нитритов усугубляет вызванную метгемоглобинемией аноксию, особенно чувствительны к кислородному голоданию тканей таких органов, как мозг, сердце и беременная матка. Кроме гемоглобина, нитриты блокируют другие железосодержащие ферменты: миоглобин, каталазу. В то же время активируют пероксидазу.
К нитратам, содержащимся в растительных кормах, наиболее чувствительны свиньи, затем крупный рогатый скот, овцы и птицы. У свиней наблюдают массовые интоксикации в связи со скармливанием им варенной или запаренной свеклы, после медленного (в течение 5 - 12 часов) ее остывания.
При этом создаются благоприятные условия для жизнедеятельности бактерий из группы кишечной палочки и почвенных, которые превращают нитраты в нитриты.
Молодняк более чувствителен к нитратам и нитритам, чем взрослые животные. Для телят небезопасно содержание нитратов в воде 100 мг/л и более, а у поросят - сосунов интоксикация возникает при содержании нитратов в количестве 50 мг/л и более.
1.3 Профилактика отравлений
Кормовые культуры, выращенные в условиях, когда в почву вносилось большое количество азотных удобрений (более 150 кг/га), особенно в засушливые годы, следует использовать для кормления животных только после определения в них нитратов и нитритов.
Корма, содержащие нитраты и нитриты, выше предельно допустимых концентраций, можно скармливать животным в смеси с другими кормами при условии содержания этих веществ в рационе не выше предельно допустимых количеств.
Кроме того, необходимо осуществлять следующие мероприятия:
обеспечивать полноценность рациона животных по содержанию углеводов за счет мелассы или свеклы, а также достаточным количеством витаминов, особенно витаминном А и каротином;
не выгонять голодных животных на пастбища, предварительно скармливать им корма с высоким содержанием сухих веществ и углеводов;
не допускать водопоя животных из источников, вода которых содержит более 1мг/л нитритов и 45мг/л нитратов;
постепенно приучать жвачных животных к пастбищам, на которых внесено повышенное количество азотных удобрений, а также дополнительно вводить в рацион углеводы;
у жвачных животных, приученных к скармливанию кормов с высоким содержанием нитратов, не допускать продолжительного (более 2 суток) перерыва в использовании таких кормов;
зеленую массу с высоким содержанием нитратов (более 3 % нитрат - ионов на сухое вещество) следует использовать для силосования;
в силосе должно содержаться не более 40 % сухих веществ, что способствует уменьшению количества нитратов вследствие их редукции до нетоксичных соединений.
Не допускать: хранения кормов вблизи склада минеральных удобрений; использования транспортных средств, загрязненных минеральными удобрениями, для перевозки кормов; случайного поедания животными минеральных удобрений.
Не допускать условий, способствующих редукции нитратов в нитриты в кормах, для чего:
свеклу варить только в измельченном виде, вареные корнеплоды извлекать из отвара, быстро охлаждать и хранить не более 6 часов; не скармливать животным свекольный отвар;
не обрабатывать зеленые корма и комбикорма молочнокислыми продуктами во избежание ферментного превращения нитратов в нитриты;
регулярно очищать кормушки и емкости кормоцехов от остатков кормов.
Систематически разъяснять работникам сельского хозяйства о токсичности нитратов и нитритов, о правилах хранения и нормативах использования азотных удобрений, о мерах по предотвращению образования во внешней среде нитритов из нитратов, об организации мероприятий по охране внешней среды от загрязнения нитратами и нитритами, о рациональном использовании культурных пастбищ, а также об охране животных от отравлений.
2. Тяжелые металлы
Тяжелые металлы широко распространены в живой природе и постоянно обнаруживаются в пищевых продуктах. Большинство тяжелых металлов являются незаменимыми пищевыми веществами, а к потенциально опасным для здоровья, т.е. токсичным, относятся кадмий, ртуть, свинец и олово. Для всех пищевых продуктов установлены предельно допустимые величины содержания тяжелых металлов, и соответствующие инстанции следят за соблюдением нормативов. Наличие каждого металла в пище контролируется методами химического анализа, а в организме человека и животного - нормативами предельно допустимых концентраций. Загрязнение пищевых продуктов тяжелыми металлами происходит за счет выбросов промышленных предприятий и городского транспорта, а также за счет развития металлургической промышленности, расширение рудных разработок.
Тяжелые металлы (свинец, медь, цинк, мышьяк, ртуть, кадмий, хром, алюминий и др.) в микроколичествах необходимы организму, и в основном они находятся в активных центрах коферментов. Количество биологически активных химических элементов в организмах животных и тканях в основном зависит от их места обитания и особенностей потребления кормов.
В большинстве случаях сельскохозяйственные животные страдают от дефицита и несбалансированности микроэлементов. При содержании тяжелых металлов в почве выше допустимых норм отмечают повышение поступления указанных металлов в рационы и соответственно в продукцию животноводства, ухудшение качества сельскохозяйственной продукции.
Острые отравления сельскохозяйственных животных и птицы за счет этих токсичных элементов возникают очень редко. Чаще имеют место хронические интоксикации, которые очень трудно диагностировать, а также загрязнения через корма продуктов питания животного происхождения.
2.1 Ртуть
Ртуть - единственный жидкий тяжелый металл, серебристо-белого цвета, с атомным весом 200,61.
Современное промышленное и техническое использование ртути и ее соединений исключительно велико. С давних времен ртутные препараты используют в медицине и ветеринарии. За последние десятилетия некоторые органические соединения стаи применять и в сельском хозяйстве для протравливания семян (гранозан и др.), для консервирования древесины и т.д.
Токсикодинамика ртутных соединений изучена довольно хорошо. Установлено, что ртуть является сильнейшим ядом, если можно так выразится «прямого», непосредственного влияния на живые существа, так как она обладает весьма активным сродством к белку. При этом, образуя альбуминат, ртуть деформирует или прижигает ткань, вызывая возникновение струпа. Общее влияние ртутных препаратов после их всасывания проявляется в неблагоприятном изменении обмена веществ, резком уменьшении количества эритроцитов в крови, появлении дегенеративных процессов в паренхиматозных органах. Особенно поражаются печень, почки и железы, т.е. органы, через которые ртуть выводится из организма, или в которых она отлагается. В зависимости от степени отравления наблюдаются также паралические явления со стороны центральной нервной системы и сердца. При хронических отравлениях ртуть отлагается во всех внутренних органах, в том числе и костях.
Ртутные препараты, особенно сулема, всасываются через слизистые оболочки, из раневой поверхности, из желудочно-кишечного тракта и в самой незначительной степени через кожу. Всасывание происходит в виде альбумината, который, будучи плотным, довольно легко растворяется в желудочно-кишечном содержимом.
Выделение ртутных препаратов из организма происходит через почки, стенки толстых кишок и железы. Выделяется ртуть всегда медленнее, чем всасывается.
Чувствительность различных животных к ртути и ее препаратам неодинакова. Следует, прежде всего, отметить крупный и мелкий рогатый скот, обладающий несколько повышенной видовой чувствительностью. Поэтому препараты ртути у этих животных практически не применяются. Что касается других животных, то отношение у них к ртути более или менее одинаковое. Взрослые индивидуумы всегда более устойчивы по сравнению с молодыми.