В данной рубрике поделюсь мнением заведующего лабораторией зоогигиены и охраны окружающей среды, профессора, доктора ветеринарных наук Владимира Григорьевич Тюрина (Всероссийский научно-исследовательский центр ветеринарной санитарии, гигиены и экологии – филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Федеральный научный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной ветеринарии им. К. И. Скрябина и Я. Р. Коваленко Российской академии наук").
Справка. Проблема производства экологически безопасной продукции сельского хозяйства и в частности животноводства является одной из актуальных, поскольку она непосредственно связана с качеством питания и среды обитания человека.
Острота данной проблемы и необходимость ее решения диктуются, в частности, с одной стороны – загрязнением биосферы токсикантами промышленного происхождения, которое часто носит глобальный или региональный характер, а с другой – с загрязнением среды органическими отходами животноводства, которое имеет локальное значение.
Основная задача нашей лаборатории в решении данной проблемы состоит в разработке технологий, позволяющих значительно снизить степень миграции или произвести частичное или полное исключение того или иного загрязнителя в трофической цепи "почва – растение (корм) – животное – продукция".
В настоящее время в соответствии с гигиеническими требованиями к качеству продовольственного сырья и пищевых продуктов основную опасность в питании человека представляет содержание в продуктах питания загрязнителей химической и биологической природы, которые поступают из окружающей среды.
К загрязнителям химической природы относят тяжелые металлы (ртуть, мышьяк, кадмий, свинец, медь, цинк), пестициды, их метаболиты и продукты распада (хлорорганические, фосфорорганические, дитио-карбаматы, метилбромид и др.), радионуклиды (цезий-137, стронций-90, йод-131), нитраты и нитриты, нитрозамины, полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, стимуляторы роста сельскохозяйственных животных, включая гормоны и гормоноподобные вещества, антибиотики, транквилизаторы, мономеры из хлорвинила и другие органические соединения, освобождающиеся при распаде из упаковочного материала. К загрязнителям биологической природы относят бактерии и бактериальные токсины, микроскопические грибы, микотоксины, паразитов сельскохозяйственных животных, вирусы.
Такое разнообразие загрязнителей связано прежде всего с их происхождением, большинство которых, особенно химической природы, является результатом техногенной деятельности человека.
Современная тенденция развития сельскохозяйственного производства предусматривает разнообразие организационно-экономических особенностей получения продукции с использованием различных форм собственности, где в основе технологического процесса положено соблюдение экологической безопасности.
Однако практика ведения животноводства свидетельствует, что в последнее время произошло резкое увеличение антропогенной нагрузки на биосферу как в зоне деятельности животноводческих предприятий, так и на объектах окружающей природной среды, прилегающих к ним.
В настоящее время неблагоприятные экологические условия обусловлены резким возрастанием техногенной нагрузки на биосферу.
В зависимости от степени загрязнения окружающей среды теми или иными экотоксикантами они могут приводить к экологическому напряжению или к экологическому кризису среды, в результате чего нарушается весь цикл производства экологически чистой (безопасной) продукции. Начальным элементом этой цепи является техногенная деятельность человека, затем почва, которая аккумулирует в себе экотоксиканты. Далее они могут мигрировать в растения (корма), затем – в организм животных и в конечном итоге накапливаться в продукции животноводства. Для получения экологически чистой продукции животноводства все звенья этой цепи должны контролироваться на наличие и уровень содержания отдельных индивидуальных экотоксикантов с целью выработки адекватных мер по исключению или снижению степени их миграции по данной цепи, токсического воздействия на организм животного и содержания их в продукции, то есть с целью разработки индивидуальной технологии направленного воздействия на ликвидацию или блокирование действия того или иного экотоксиканта по цепи его миграции.
Так, например, такие элементы, как кадмий, свинец, ртуть практически невозможно изъять из почвы, в результате чего содержание их в почве постоянно увеличивается.
Поэтому необходимо применять в основном агротехнические приемы, которые должны быть направлены на снижение подвижности данных элементов в почве и, следовательно, на уменьшение их поступления в растения.
К таким агротехническим мероприятиям относят известкование, внесение органических удобрений, повышение гумусированности почв и емкости катионного обмена, которые способствуют формированию малорастворимых соединений тяжелых металлов. В результате чего снижается их подвижность и естественная миграция по профилю почвы и, как следствие этого, значительное снижение их содержания в продукции.
Следующим звеном в производстве экологически безопасной продукции животноводства является предотвращение перехода токсикантов из кормов в организм животных и, следовательно, в продукцию животноводства. Определенную перспективу в этом аспекте имеет применение препаратов, которые обладают уникальными сорбционными способностями, ионообменными и биологически активными свойствами. К ним относятся высоко окисленные целлюлозы, аммониевый железогексацианоферрат, соединения лития, бентонит, каонит и различные цеолиты, а также аскорбиновая кислота и ее производные, антиоксиданты и другие вещества, которые способствуют эвакуации через желудочно-кишечный тракт тяжелых металлов и радионуклидов, повышают иммунологическую сопротивляемость и биологическую защиту организма животных.
Многолетняя практика эксплуатации животноводческих предприятий показала, что крупные животноводческие комплексы и птицефабрики стали мощными источниками загрязнения окружающей среды – водоемов, почвы и воздуха.
Основными источниками загрязнений, поступающих от животноводческих ферм в окружающую среду, являются вентиляционные выбросы, навоз и стоки в процессе их удаления, хранения, переработки и утилизации. Только на одном свиноводческом предприятии мощностью 54 тыс. свиней в год с интенсивной технологией выращивания и откорма животных, предусматривающей высокую плотность застройки зданий на ограниченной территории, принудительную систему воздухообмена и безвыгульное содержание свиней, суммарный вентиляционный выброс газообразных вредных веществ (аммиака, сероводорода, меркаптанов) в атмосферу составляет 166,8 т/год или 458,9 кг/сут, ежесуточно образуется около 1500 т навозных стоков.
Как показал анализ, максимальную удельную массу в структуре аэровыброса составляет аммиак – 80,0%; на долю пылевых частиц, меркаптанов и сероводорода приходится соответственно 17,3; 1,2 и 0,3%.
Значения удельных характеристик структуры, попадающих в атмосферу вредных веществ, наглядно свидетельствуют, что при разработке мероприятий, направленных на уменьшение их содержания, приоритетными должны быть те, при которых бы сокращался выброс соединений с наибольшей удельной массой, в частности аммиака. Последний, как известно, является продуктом разложения белковых веществ в остатках кормов, трансформации экскрементов и навоза. Поэтому своевременная уборка помещений и продуктов метаболизма животных с использованием современных технических средств – один из способов снижения концентрации аммиака и других азотсодержащих соединений (алкиды, диэтиламины, ариламины) в воздухе рабочей зоны и аэровыбросе.
Негативное влияние на окружающую среду вокруг животноводческих предприятий оказывают газообразные летучие вещества органической природы, постоянно присутствующие в воздухе производственных помещений. В воздушной среде животноводческого здания идентифицировано 56 летучих органических веществ в концентрациях от 8 до 600 мкг/м3, среди них постоянно присутствуют парафины (пептан, гексан, гептан, октан и др.), изопарафины (изопептан), нафтены, олефины, ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы и др.), альдегиды, кетоны, эфиры уксусной кислоты, сероорганические соединения (сероуглерод). Из летучих органических соединений, обнаруженных в воздухе животноводческих помещений, 12 одорантов обладают стойким неприятным запахом, семь из них – отвратительным (бутилен, сероуглерод, этил, меркаптан и др.). Запах ряда низкомолекулярных меркаптанов ощущается уже в концентрациях 0,002-0,005 мкг/м3. Помимо выделения неприятного запаха, который распространяется на расстояние до 5 км от животноводческого объекта, летучие органические соединения оказывают вредное физиологическое воздействие, как на животных, так и на человека.
Следует отметить, что рассмотрение фермы как источника загрязнения окружающей среды и разработка защитных мер, позволяющих поддерживать ее естественное экологическое равновесие, является ключевым моментом создания истинно экологически безопасных технологий в животноводстве, поскольку обеспечение естественного экологического состояния среды является залогом производства экологически безопасных кормов и поддержания здоровья животных и, следовательно, производства экологически чистой (безопасной) продукции.
Научные исследования и практика свидетельствуют, что наибольшая эффективность охраны воздушной среды от вредных вентиляционных и неорганизованных выбросов животноводческих предприятий достигается при одновременном сочетании технологических, технических, санитарно-гигиенических мероприятий и объемно-планировочных решений. Приоритетное звено в этой системе – совершенствование старых и внедрение новых технологических процессов, направленных на исключение или максимальное сокращение вредных веществ в атмосферу через организованные и неорганизованные источники, улавливание их в соответствующих очистных аппаратах, использование современных достижений в области гигиены и санитарии.
При использовании физиологически приемлемых ветеринарно-гигиенических приемов, основанных на соблюдении оптимальной численности животных в секциях, формировании технологической группы из животных, одинаковых по возрасту, живой массе, физиологическому статуту и ее неизменности на всех этапах производства, продолжительности профилактического перерыва, равной пяти суткам, применении современного станочного оборудования, уровень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу животноводческими предприятиями, снижается в 1,9-4,8 раза.
Наряду с технологическими приемами доказана высокая эффективность технических средств в системе мер защиты атмосферного воздуха от вредных вентиляционных выбросов. Применение поглотительных фильтрующих установок позволяет снизить в аэровыбросах концентрацию аммиака до 91,8%, органических соединений – до 90,0%.
Одним из факторов, отрицательно влияющих на окружающую природную среду в зоне расположения животноводческих предприятий, являются образующиеся на них отходы производства.
Научные исследования и практика показали, что отходы животноводческих предприятий (жидкий навоз, помет и сточные воды) по степени бактериальной контаминации, особенно бактериями группы кишечных палочек (в том числе патогенной для человека), значительно превосходят хозяйственно-бытовые сточные воды и стоки предприятий пищевой промышленности.
Следует отметить, что проблема загрязнения окружающей среды становится еще более острой, если навозные и пометные стоки используют в качестве органических удобрений без предварительного обезвреживания. При этом возникает серьезная опасность распространения инфекций в регионе, поскольку патогенные микроорганизмы остаются в навозе и помете длительное время, жизнеспособными и сохраняют вирулентность в течение 12-24 месяцев (в почве в два-три раза дольше), с проточными водами могут переноситься на расстояние до 400 км. Бесконтрольное использование навоза и помета в качестве органических удобрений на ограниченных земельных площадях привело к интенсивному загрязнению окружающей среды, в частности почвы, ингредиентами отходов (химическими соединениями, патогенными микроорганизмами, яйцами гельминтов), Установлено, что в почвах, загрязненных отходами животноводства, увеличиваются сроки выживаемости патогенных микроорганизмов, которые могут трансформироваться и накапливаться в сельскохозяйственных культурах, выращенных на этих земельных участках, тем самым создавая определенную эпизоотическую угрозу.
Внесение в почву чрезмерного количества навоза и помета вызывает вторичное бактериальное и химическое загрязнение почвы, приводит к увеличению содержания азота, фосфора и органических веществ в поверхностных стоках.
Несмотря на сокращение поголовья животных, ежегодное количество навоза и стоков в Российской Федерации превышает 300 млн тонн, а общее количество отходов птицеводства составляет 14,5 млн тонн помета.
Образование огромных объемов навозно-пометных стоков приводит к перегрузке очистных сооружений, их сбросу на прилегающие земли и в водные объекты, что увеличивает экологические грузки на биосферу в зонах интенсивного животноводства. С данным количеством навоза и помета в почву поступает свыше 750 тыс. т азота, 310 тыс. т фосфора и 660 тыс. т калия. Для экологически обоснованной утилизации бесподстилочного навоза и помета требуется не менее 3,8 млн га сельскохозяйственных угодий. Однако площадь земель, используемых для внесения данных видов удобрений, ограничена – 1,1 млн га. В связи с этим доза бесподстилочного навоза, вносимого на сельскохозяйственные угодья в среднем превышает N650 (при норме N300). Инвентаризация сельскохозяйственных угодий показала, что в Российской Федерации в зонах расположения крупных животноводческих комплексов и птицефабрик площадь полей, загрязненных бесподстилочным навозом и пометом, превышает 2,4 млн га, из которых 20% являются сильнозагрязненными, 54 % – загрязненными.
При внесении в почву необеззараженного навоза возбудители болезней длительное время сохраняют жизнеспособность и вирулентность. В мерзлотных почвах возбудитель туберкулеза выживает более трех лет.
При внесении в почву инфицированного навоза возбудители инфекции проникают в почву на глубину 1,5 м и выживают в ней и на растениях в течение всего вегетационного периода.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), навоз – это источник передачи более 100 видов возбудителей болезней животных, в том числе опасных для человека.
Орошение лугов и пастбищ сточными водами загрязняет растения возбудителями болезней. Пробы травы и сена, взятые с заливных лугов, содержали сальмонеллы спустя восемь месяцев после орошения.
Установлено, что при длительном хранении органических удобрений (навоза и помета) на грунтовых площадках происходит интенсивное загрязнение почвы и грунтовых вод нитратным и аммиачным азотом. Максимум этого загрязнения приходится на слой почвы до 220 см, в ряде случаев содержание нитратов в 30-100 раз выше, чем в незагрязненной почве (6,0 мг/кг). Отмечено значительное увеличение содержания фосфатов и калия до глубины 120 см в грунтовых водах. Поверхностные воды наиболее интенсивно загрязняются во время таяния снега и интенсивного выпадения осадков весной. В этот период содержание калия превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) до трех раз, фосфора – в 700-1400 раз, аммонийного азота – в 70-84 раза.
Поэтому в системе природоохранных мероприятий важная роль отводится рациональной и эффективной технологии переработки и утилизации органических отходов.
При проектировании животноводческих ферм и их территориальной привязке необходимо строгое соблюдение соотношения поголовья животных и земельных угодий, пригодных для утилизации отходов.
Рекомендуются следующие размеры земельных угодий: для свинокомплекса на 108 тысяч голов – 5000 га, по откорму 10000 голов крупного рогатого скота – 2000 га, молочного комплекса на 2000 голов – 750 га. В странах Западной Европы запрещается иметь на 1 га земли скота больше нормы: на пастбище – одну-две головы крупного рогатого скота, 20 свиней на откорме. На сенокосах – четыре головы крупного рогатого скота, 36 свиней. На посевах зерновых культур – четыре-пять голов КРС, 17-23 свиньи, 300-500 кур.
Для восстановления почв, загрязненных отходами животноводства, их санации и детоксикации целесообразным является введение в севооборот высокопродуктивных сельскохозяйственных культур, характеризующихся наибольшим выносом биогенных элементов и низким уровнем накопления в зеленой массе токсичных соединений.
Не менее актуальным при создании строгой системы мероприятий по охране окружающей природной среды является формирование процесса постоянного совершенствования технических и технологических решений подготовки и обработки органических отходов животноводства с учетом экологических требований. Перспективное направление в этой области – создание малоотходных производственных систем, предусматривающих выполнение природоохранных мероприятий, включая их санацию, и обеспечивающих получение ценного органического удобрения, а по необходимости - максимальное извлечение из навоза помета и стоков питательных веществ для создания вторичных кормов, сырьевых компонентов (биогаз, биомасса) с последующим их использованием в различных отраслях народного хозяйства (топливно-энергетическая, пищевая, фармацевтическая).
Широко используется выращивание водных растений и водорослей на сточных водах: ряска, водный гиацинт, сальвиния, хлорелла и другие. Урожай хлореллы составляет 11 кг/м2, ряски – 3,4 кг в год. Процесс очистки длится 2-23 дня. Полученную биомассу используют на корм скоту, птице, рыбе. Для уничтожения водорослей используют белого амура, планктона – мукучановую рыбу.
Одним из решений экологизации технологических процессов животноводства является использование биотехнологических приемов биоконверсии органических отходов (навоза и помета) на основе микробной деструкции веществ, антагонизма и селекции микроорганизмов в системах биоценозов, что позволяет добиться целенаправленного воздействия на патогенную микрофлору, внести соответствующие коррективы в технологические режимы переработки отходов и получать экологически безопасные продукты.
Установлено, что потери азота снижаются на 25-30% при компостировании навоза и птичьего помета с добавлением углеродсодержащих растительных материалов, что обеспечивает минерализацию азота и повторное его использование микроорганизмами. Процесс компостирования регулируется физическими параметрами, температурой и массовой долей кислорода, что необходимо для обеспечения жизнедеятельности термофильных микроорганизмов. При этом происходит и обеззараживание, в результате чего снижаются расходы на применение пестицидов, увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур и, таким образом, на животноводческих предприятиях и прилегающих к ним территориях решаются практически экологические проблемы.
Важной тенденцией развития экологизации животноводства является использование его органических отходов в качестве сырья для выработки товарной продукции с помощью дождевых червей, личинок синантропных мух, через создание систем очистки на основе каскада рыбоводных прудов, а также использования его в качестве источника биогаза.
Нами проведена токсико-биологическая оценка продуктов, получаемых при переработке навоза методом вермикомпостирования.
При биотестировании водной вытяжки из биогумуса и вермикультуры на тест-организме Тетрахимена пириформис не выявлено их отрицательного влияния на выживаемость инфузорий, их морфологические и функциональные показатели, ростовую и поведенческие реакции, что свидетельствует об отсутствии токсичности у испытуемых продуктов.
Относительная биологическая ценность (ОБЦ) биомассы червей составляла 110,5+1,0% к казеину, что соответствует уровню высокачественных белков растительного и животного происхождения (подсолнечный шрот, казеин).
Замена части кормового белка на белок червей в количестве 5,0-30,0 % повышает биологическую ценность зернового корма на 12,5-43,6%.
Представленный материал, на наш взгляд, убедительно показывает важную роль гигиенических и экологических факторов при получении доброкачественной продукции в секторе агропромышленного комплекса и, в частности, в животноводстве и определяет очевидность комплексного подхода в решении этих задач с использованием научных достижений в областях не только экологии, но и гигиены, санитарии, технологии производства, ветеринарно-санитарной экспертизы и биологии на основе концепции "благоприятная окружающая среда – оптимальные зоогигиенические и ветеринарно-санитарные условия – здоровое животное – безопасная продукция животноводства".
Таким образом, подытоживая вышесказанное, необходимо отметить, что разработка и широкое внедрение экологически безопасных технологий получения продуктов животноводства – важное звено в системе природоохранных мероприятий и должна осуществляться на основе реализации результатов исследований интегрированных научно-прикладных направлений, увязывающих экологию с отраслями знаний в области санитарии, гигиены, биологии, проектирования, инженерно-конструкторских и технологических работ.
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
