В.П. Ремез. Сорбенты для получения чистой продукции

СОРБЕНТЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОЙ ПРОДУКЦИИ
ЖИВОТНОВОДСТВА В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
В.П. Ремез
Ещё в 1960-е годы многие зарубежные и советские учёные апробировали различные ферроцианиды для защиты организма от радиации. Так, в опытах на лабораторных
животных и в наблюдениях за группой добровольцев было показано, что добавка к пище
ферроцианидов существенно снижает накопление введённого внутрь цезия-137 [1]. Эти
исследования были связаны с появлением радионуклидов цезия в окружающей среде, воде и продуктах питания, как следствие испытаний ядерного оружия.
В результате крупнейшей в истории ядерной энергетики аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году радиоактивному загрязнению подверглись значительные территории СССР, а также ряда государств Западной Европы. Общие площади радиоактивного
загрязнения только в России составляют около 60 000 км2 [2].
В структуре дозовых нагрузок на население, проживающее на загрязнённых территориях, основную роль играет внутреннее облучение, т. е. облучение, связанное с инкорпорацией в организме радиоактивных веществ, поступивших с продуктами питания.
Только в Брянской и Калужской областях в 1986 году было получено 79 800 тонн молока
и 5 400 тонн мяса, содержание Cs-134 и Cs-137 в которых превышает временно допустимые (аварийные) санитарные уровни. Основными дозообразующими продуктами в этих
районах являются молоко (до 70 % дозы внутреннего облучения) и мясо (10 - 15 % дозы
внутреннего облучения) [6].
В то же время в Австрии, Германии, Норвегии, Соединённом королевстве и Франции, где также встречались "послечернобыльские" продукты (даже в 1992 году в Норвегии у северных оленей уровень радиоактивности мяса по Cs-137 достигал 20 000 Бк/кг, а
у овец - до 10 000 Бк/кг), были проведены исследования с использованием берлинской
лазури (БЛ) для снижения уровня радиоцезия в организмах различных животных.
В Советском Союзе единственным (на 1986 год) разрешённым Минздравом для
клинического применения в качестве антидота на радиоцезий ферроцианидсодержащим
препаратом был "ФЕРОЦИН" - смесь из 95 % Fe4[Fe(CN)6]3 и 5 % KFe[Fe(CN)6]. Ветеринарных аналогов ему не было. Необходимо было разработать сорбирующую добавку в
корм животным, соответствующую требованиям:
- высокая эффективность извлечения изотопов цезия;
- отсутствие токсичных компонентов в материале;
- удобная форма использования;
- невысокие стоимость и доступность сырья;
- экологическая безопасность производства.
Были исследованы возможности получения сорбента из ферро- и феррицианидов
калия, натрия, аммония с использованием нитратов, хлоридов, сульфатов железа и некоторых переходных металлов. В качестве носителя были изучены мелкокристаллическая
целлюлоза (МКЦ) с различной степенью полимеризации, хитин, хитозан и древесная
целлюлоза хвойных и лиственных пород различного гранулометрического состава.
Кроме этого, биологи поставили задачу - в сорбенте должно быть соблюдено соотношение 95 % Fe4[Fe(CN)6]3 и 5 % KFe[Fe(CN)6], как в ферроцине. Это связано с тем,
что большие дозы калия в рационе животных могут вызвать нарушения работы сердечной мышцы и ряд других заболеваний. В связи с этим, были наработаны образцы сорбентов, защищённые товарным знаком БИФЕЖ®, представляющие из себя композицию носитель - древесная целлюлоза, покрытая слоем ферроцина.
Результаты испытаний данного сорбента представлены в таблице 1.
2
Таблица 1
Содержание цезия-137 в органах и тканях крыс при введении ферроцина и
БИФЕЖ®, содержащего 40 мг ферроцина в 1 г носителя
Препарат
Доза ферроцина,
мг / кг
Мышцы, %
от контроля
Печень, %
от контроля
Скелет, %
от контроля
-
100
100
100
0,25
0,5
0,5
1,0
1,0
2,0
2,0
5,0
5,0
10,0
10,0
76,8
76,8
55,4
57,9
40,6
40,9
26,4
23,2
18,5
15,5
8,8
60,4
65,1
41,9
41,9
34,9
48,5
25,6
16,3
14,0
9,5
7,0
54,5
63,6
36,9
48,5
24,2
55,1
24,2
18,2
12,1
12,1
6,1
Контрольная
группа
БИФЕЖ®
ФЕРРОЦИН
БИФЕЖ®
ФЕРРОЦИН
БИФЕЖ®
ФЕРРОЦИН
БИФЕЖ®
ФЕРРОЦИН
БИФЕЖ®
ФЕРРОЦИН
БИФЕЖ®
В ходе мероприятий по ликвидации последствий Чернобыльской аварии в Агропромкомплексе были получены данные, позволяющие оценить уровень содержания цезия-137 в молоке и мясе в зависимости от степени загрязнения кормов (таблица 2.). Цифры даны для коров весом в 500 кг, потребляющих в сутки 70 кг пастбищных кормов [3].
Таблица 2
Связь между уровнями загрязнения пастбищ и уровнями Cs-137 в молоке и мясе
Уровень загрязнения
пастбищ,
Бк / кг травы
Поступление Cs-137 в
сутки, кБк
250
500
1000
1500
2000
3000
5000
10000
17,5
35,0
70,0
105
140
210
350
700
Мясо
Молоко
Равновесный уровень Cs-137, Бк / кг
280
700
1400
2100
2800
4200
7000
14000
112
280
560
840
1120
1680
2800
5600
В 1989 году для оценки действия БИФЕЖ® по ограничению всасывания радиоцезия из желудочно-кишечного тракта и перехода его в мясо и молоко были проведены исследования на овцах и коровах, содержащихся в хозяйствах Брянской области. При
скармливании сена с содержанием Cs-137 около 3000 Бк / кг в суточном рационе в течении 14 дней, были получены результаты, представленные в таблицах 3., 4. и работах [7,
8].
3
Содержание ферроцина в БИФЕЖ®, используемом в данных опытах, составляло
50 мг на 1 г носителя.
Таблица 3
Содержание цезия-137 в органах овец
№№ Количество
Доза,
группы
овец
г / голову
1.
4
2.
3
3.
3
4.
3
Контроль
БИФЕЖ®,
60 г / сут.
БИФЕЖ®,
30 г / сут.
Ферроцин,
3 г/ сут.
Количество
ферроцина,
г / голову / сут.
-
Мышцы
Печень Сердце Почки
2727
3774
2615
4625
3,0
166
63
44
63
1,5
199
88
55
159
3,0
244
118
81
192
Таблица 4
Содержание цезия-137 в молоке коров
Количество
№№
коров
1.
2.
3.
3
3
3
Количество БИФЕЖ®,
г /гол. / сут.
Контроль
60
120
Дни измерений
Исх.
4
7
11
13
24
126
130
118
252
62
41
407
18
18
444
26
23
481
26
33
107
37
26
Ферроцин, нанесённый на целлюлозный носитель (в БИФЕЖ®) более чем в 2 раза
эффективней, чем ферроцин в чистом виде. Показано, что БИФЕЖ® эффективно связывает цезий в желудочно-кишечном тракте и препятствует его накоплению в организме и
переходу в молоко и мясо. На рис. 1 видно, что даже 30 г БИФЕЖ® снижает содержание
Cs-137 в молоке коров более чем в 10 раз по сравнению с контрольной группой.
Специалисты института ВНИИСельхозрадиологии (г. Обнинск), проводившие
вышеописанные эксперименты с БИФЕЖ®, пришли к выводам:
- данный препарат является высокоэффективным сорбентом цезия;
- при ежедневном скармливании БИФЕЖ® в дозах до 20 г овцам и 30 – 60 г/гол.
коровам снижается содержание радиоцезия в мышечной ткани в 12-13 раз, во внутренних
органах - в 25-90 раз, в молоке - в 10-20 раз;
- препарат по стоимости и способам введения животным (перорально с кормом)
вполне доступен для практического применения.
Для оценки безвредности ферроцианидсодержащих препаратов при длительном
кормлении ими животных в больших дозах, были проведены эксперименты с ферроцианидом железа, меченым 59Fe и 14С [5]. В опытах на крысах и овцах было показано, что
даже при длительном кормлении (более 120 дней) в тканях и органах радиоактивные
метки практически отсутствуют, что свидетельствует о незначительном уровне резорб-
4
ции ферроцианида железа. При этом не установлено зависимости содержания ферроцианида от продолжительности поступления ферроцианидсодержащих препаратов в организм.
Бк / кг
3700
2960
Контроль
2220
1480
1
740
3
2
0
10
20
30
40
Сутки
Рис.1. Динамика изменения содержания Cs-137 в молоке коров при применении БИФЕЖ®
1 – Доза 30 г / гол. в сутки
2 – Доза 60 г / гол. в сутки
3 – Доза 120 г / гол. в сутки
Биологическое действие БИФЕЖ® было изучено на белых крысах, овцах и крупном рогатом скоте. 30 крупным крысам в течение 3 месяцев в крахмальном растворе вводили сорбент в дозе, в пересчёте на ферроцин, по 20 мг / кг веса крысы. Препарат в этой
дозе уменьшает всасывание Cs-137 на 95 - 97 % и превышает рекомендованную для человека дозу в 1,4 раза. Одновременно проводили морфологические исследования органов
крыс, которые показали, что изменений в печени, желудке и кишечнике нет.
Тщательную экспериментальную оценку безвредности БИФЕЖ® проводили совместно с ВНИИсельхозрадиологии, Институтом биофизики и Институтом питания
АМН РФ с 1989 по 1993 г.г. в двух направлениях:
- оценка состояния здоровья, продуктивных и воспроизводительных качеств животных, которым давали БИФЕЖ® в течение длительного времени;
- оценка ветеринарно-санитарного и санитарно-гигиенического качеств продукции
(молоко, мясо), получаемой для человека от животных, которым в течение длительного
времени давали БИФЕЖ®.
Ветеринарно-санитарную оценку мяса животных, получавших БИФЕЖ®, проводили в соответствии с ГОСТ 7269-79, методами ВОЗ, ФАО и МАГАТЭ. Было сделано
заключение о том, что мясо сельскохозяйственных животных (свиней, овец и коров),
длительное время получавших БИФЕЖ®, не имеет токсических свойств и пригодно в
пищу людям [4].
Для оценки ветеринарно-санитарных показателей молока проводили исследования
по ГОСТ 3928-84 и 23453-90, методами ФАО, ВОЗ и МАГАТЭ.
5
Было сделано заключение о том, что скармливание подопытным животным молока коров, получавших в рационе БИФЕЖ®, обеспечивает оптимальную адекватность и
реагирование клеточного звена иммунитета: не индуцирует аллергических реакций, связанных с пищевой непереносимостью, не оказывает отрицательного влияния на показатели функционального состояния внутренних органов и на обменные процессы экспериментальных животных в субхроническом, токсикологическом опыте длительностью 6
месяцев.
Сделано заключение, что молоко коров, длительное время получавших БИФЕЖ®,
безвредно и может быть использовано в пищу человека [5].
Выводы
Авторитетными экспертными организациями неоднократно подтверждена безвредность употребления в пищу молока и мяса животных, продолжительное время получавших БИФЕЖ®.
Значительно сокращены затраты на получение "чистых" кормов с применением
агротехнических и агрохимических методов.
По заказам Минсельхоза РФ с 1993 года произведено более 200т сорбента БИФЕЖ, что позволило реабилитировать более 100 тыс. коров и очистить от радиоцезия более 250 тыс. тонн молока. Применение препарата БИФЕЖ снижает индивидуальную дозу
облучения населения, проживающего на радиационно-загрязненных территориях, на 6080%, что приводит к социально-психологической стабилизации жизни десятков тысяч
людей и позволяет избежать дорогостоящего переселения тысяч частных хозяйств.
Список литературы
[1] Донецкая Е.В. Берлинская лазурь как средство профилактики при хроническом поступлении Cs-137 и Sr-90 // Гигиена и санитария, 1970. Т. 12. С. 47 – 93.
[2] Чумаченко И.Н. Агрохимические аспекты комплексного использования минерального сырья в целях повышения плодородия почв, загрязненных радионуклидами //
Материалы Межд. Конф. "Проблемы ведения агропромышленного производства на
радиоактивно загрязненных землях", 25 – 26 февраля 1999, Брянск. С. 85 – 87.
[3] Использование берлинской лазури для снижения уровня загрязнения радиоактивным цезием молока и мяса, производимых на территориях, пострадавших от Чернобыльской аварии: Проект ООН Е11 , МАГАТЭ, Вена ISSN – 1011 – 4289., IAEA,
1997. 27 с.
[4] Исследование по оценке качества мяса животных, получавших сорбент БИФЕЖ:
Отчет № 48 – 3/92, Институт биофизики Минздрава РФ, Москва, 1992. 98 с.
[5] Научное обоснование использования, разработка, апробация, и широкомасштабное
производственное внедрение ферроцианидсодержащих препаратов в животноводстве АПК на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению (в зоне аварии
на Чернобыльской АЭС) // Отчет ВНИИСельхозрадиологии, Обнинск, 1997. 114 с.
[6] Яцало Б.И., Алексахин Р.М. Методы анализа защитных мер в сельском хозяйстве на
радиоактивно загрязненных территориях // Радиационная биология и радиоэкология,
1997. Т. 37. В. 5. С. 812 – 822.
[7] Ремез М.П., Ремез В.П. Практика удаления радионуклидов цезия из молока в хозяйствах Брянской области с использованием сорбента БИФЕЖ // Тез. докл. Первой
Российской конференции по радиохимии, Дубна, 1994. С. 143.
6
[8] Ремез М.П., Ремез В.П., Васильев А.В. и др. Применение сорбентов на ферроцианиде железа для дезактивации сельхозпродукции // Тез. докл. XIII Всесоюзного семинара «Химия и технология неорганических сорбентов», Минск, 1991. С. 56.