Анотація до роботи:

Буцяк Г.А. Cумісна дія важких металів у регіоні Львівсько-Волинського вугільного басейну, способи попередження їх кумуляції і токсичного впливу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія, Житомирський національний агроекологічний університет, Житомир, 2009.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей міграції важких металів при навантаженні як окремими, так і різними комбінаціями солей (Cd, Pb, Zn, Cu) у дозах, що відтворюють реальне забруднення у Львівсько-Волинському вугільному басейні в трофічному ланцюгу: ґрунт – рослина (корм) – тварина. На основі проведених досліджень з’ясовано роль кислотно-основних умов ґрунту та дію меліорантів на процеси акумуляції полютантів рослинами.

Встановлено, що надмірне надходження солей важких металів негативно впливає на функціональний стан та метаболічні процеси лабораторних тварин. Визначені коефіцієнти біоакумуляції Cd, Pb, Zn і Cu із кормів та води в організм щурів за час експериментальних досліджень. Комбінована дія солей Cd+Pb підвищує кумуляцію Cd і Pb організмом щурів (підсилює токсичний ефект окремих металів), а солі Cu і, особливо Zn, у комбінаціях із солями кадмію і свинцю порушують її.

Застосовані ентеросорбенти в рекомендованих для людей дозах згладжують токсичну дію суміші солей важких металів за рахунок значної адсорбції полютантів у кишечнику, а також сприяють підвищенню елімінації кадмію і свинцю з організму лабораторних тварин.

Проведеними дослідженнями експериментально доведено, що за поліелементного навантаження солями важких металів (Cd, Pb, Zn, Cu) відбувається як синергічна, так і антагоністична взаємодія між окремими важкими металами, що безпосередньо впливає на токсичні прояви останніх.

1. За умов сумісного забруднення темно-сірого опідзоленого ґрунту найефективнішим меліорантом щодо акумуляції йонів Cd²⁺ і Pb²⁺ в кислих ґрунтах є цеоліт. Однак за рН 7,0 та у чотирикомпонентній системі (Cd+Pb+Zn+Cu) торф проявляє кращі меліоративні властивості за цеоліт.

Використання як меліоранта торфу забезпечує зменшення рівня кадмію і свинцю в плодах продовольчих і фуражних культур в середньому на 15,7 і 17,8% порівняно з іншими меліорантами, що дозволить одержати продукти харчування з вмістом важких металів, що не перевищує ГДК.

2. Встановлено, що взаємодія йонів Cd²⁺ і Pb²⁺ в організмі токсикованих щурів супроводжується синергізмом (підвищується акумуляція кадмію і свинцю), а йони Zn²⁺ і Cu²⁺ в суміші із солями кадмію і свинцю як у дво-, так і три- та чотирикомпонентних системах, в основному, проявляють антагонізм, що зводиться до зменшення акумуляції кадмію та свинцю організмом дослідних щурів.

3. Виявлено підвищений у 3,6–10 разів вміст Pb і Cd у крові та органах щурів, що свідчить про високу акумулятивну здатність цих елементів. Коефіцієнт біоакумуляції йонів Cd²⁺ дорівнює 10,8%, що у 2,0 рази перевищує акумуляцію йонів Pb²⁺ (5,3%). За чотирикомпонентної експозиції (Cd+Pb+Zn+Cu), із сечею найінтенсивніше виводяться йони Pb²⁺, Zn²⁺ і Cu²⁺ (концентрація, яких у 2,4, 1,5 та 1,4 разу перевищує їх вміст в крові), а концентрація йонів Cd²⁺ була близькою як у сечі, так і у крові.

4. Спостерігається, що згодовування щурам суміші важких металів зумовлює зменшення живої маси, негативно впливає на ріст і розвиток внутрішніх органів. Найвищим токсичним ефектом володіє експозиція солей кадмію і свинцю.

5. Біохімічними та гематологічними дослідженнями встановлено достовірне зниження кількості еритроцитів (13,9 – 16,7%), гемоглобіну (20,4 – 41,8%), лейкоцитів (43,6 – 54,5%). Під впливом солей металів спостерігається порушення функції нирок, про що свідчить зростання білка в сечі в середньому у 1,6 – 4,0 рази.

6. Йони Cd²⁺ та комбінація його з Pb²⁺, Zn²⁺ і Cu²⁺ пригнічують метаболізм вуглеводів, що призводить до розвитку дефіциту в енергетичному та пластичному забезпеченні клітин й організму в цілому. Сумісна токсична дія важких металів залежить не тільки від токсичності окремого елемента, але й від їх комбінацій.

Йони Cd²⁺ та Pb²⁺ супроводжуються синергічною взаємодією, що посилює негативний вплив йонів Cd²⁺, а йони Cu²⁺ і Zn²⁺, навпаки, пригнічують його, хоча антагонізм між Cd²⁺ і Zn²⁺ більш виражений, ніж між Cd²⁺ і Cu²⁺.

7. Експозиція впливу солей важких металів на організм щурів у дозах, що реально відображає техногенне навантаження у Львівсько-Волинському вугільному басейні, забезпечує збільшення проникності мембран гепатоцитів і часткове їх руйнування, що призводить до звільнення ферментів цитозолю, а також до зниження білоксинтезуючої функції печінки. Відчутно, порівняно з АсАТ зростає активність АлАТ (до 37,9%). Коефіцієнт де-Рітіса коливається від 0,69 до 0,92. Концентрація загального білка достовірно знизилася в межах 5,8-19,8%, спостерігається гіпопротеїнемія, яка зумовлена гіпоальбунемією.

8. Під впливом важких металів спостерігається чітке, залежне від комбінації солей у суміші, підвищення активності лужної фосфатази (1,16–1,92 рази до контролю). Рівень церулоплазміну достовірно зріс у варіанті (Cd+Pb+Zn) на 12,5%, у варіанті (Cd+Pb) на 48,1% та варіанті (Cd+Zn) на 4,3% у відповідь на вплив хімічних чинників, тобто він відіграє роль білка гострої фази.

9. З метою попередження всмоктування важких металів з шлунково-кишкового тракту, а також їх елімінації, зокрема кадмію і свинцю, з організму тварин, необхідно застосовувати ентеросорбенти. Найкращою адсорбційною активністю володіє ентеросгель, застосування якого в середньому знижує рівень кадмію і свинцю в крові й печінці відповідно на 59,8 і 69,2 та 61,1 і 31,2%.

Рекомендації виробництву

1. Дослідження з метою профілактики і попередження токсичного впливу важких металів на організм тварин та людей у зонах техногенного навантаження може бути успішно відтворений у експериментах на лабораторних тваринах.

2. З метою попередження нагромадження важких металів (Cd, Pb, Zn i Cu) з ґрунту у вегетативну частину кормових культур до ГДК у Львівсько-Волинському вугільному басейні доцільно використовувати як меліорант – торф у дозі 20 т/га шляхом рівномірного розсіювання під оранку.

3. Ефективним профілактичним засобом, що дає можливість знизити рівні Cd і Pb в крові та печінці щурів є ентеросгель (реєстраційний № 05.03/06687 “Креома фарм”) у дозі 0,14 г на одну тварину в добу (рекомендована для людей доза) шляхом активної адсорбції у кишечнику та підвищення елімінації токсичних речовин з організму.

Публікації автора:

1. Буцяк Г.А. Вміст йонів Cd²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺та Cu²⁺ у крові корів за експериментальної сумісної інтоксикації / Р.Й. Кравців, В.І. Буцяк // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З.Гжицького. 2005. –Т.7, (№2), ч.2.- С. 26-30. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку).

2. Кравців Р.Й. Вплив фізико-хімічних факторів на токсичну активність важких металів/ Г.А. Буцяк, В.І. Буцяк //Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З.Гжицького. 2005. –Т.7, №4 (27), ч.1.- С. 51-56. (Дисертант провів дослідження, обробку і аналіз даних, брав безпосередню участь у написанні статті).

3. Буцяк Г.А. Комбінований вплив пріоритетних забруднювачів довкілля на організм лабораторних тварин / Р.Й. Кравців, В.І. Буцяк // Науковий вісник Львівської національної академії ветеринарної медицини імені С.З.Гжицького. 2005. –Т.7, (№2), ч.6.- С. 18-21. (Дисертант провів дослідження, обробку і аналіз даних, брав безпосередню участь у написанні статті).

4. Буцяк Г.А. Сумісний вплив важких металів на метаболізм вуглеводів у крові щурів / В.І. Буцяк, П.І. Головач //Вісник Дніпропетровського аграрного університету.- 2005.-№2.- С.42-45. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку).

5. Кравців Р.Й. Токсичний ефект комбінованої дії солей важких металів на організм щурів / Г.А. Буцяк, В.І. Буцяк //Вісник аграрної науки.-Київ, 2007.-№1.- С.33-36. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку)

6. Використання ентеросорбентів для покращення якості тваринницької продукції / Р.Й. Кравців, В.І. Буцяк, Буцяк Г.А. М.В. Черево // Науковий вісник ЛНУВМБТ ім.С.З.Гжицького.-2008.- Т. 10, №1 (36).-ч.1.-С. 193-198. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку).

7. Кравців Р.Й. Сумісний вплив важких металів на організм тварин / Г.А. Буцяк // Науковий вісник Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З.Гжицького. 2008. –Т.10, №2 (37), ч.4.- С. 48-54. (Дисертант провів дослідження, обробку і аналіз даних, брав безпосередню участь у написанні статті).

8. Буцяк Г.А. Міграція солей свинцю та цинку в системі грунт-рослина залежно від комбінованого впливу та концентрації / І.М. Курляк, В.І. Буцяк // Збірник доповідей учасників Міжнародної науково-практичної конференції “Екологія: вчені у вирішенні проблем науки, освіти і практики”.-Житомир, 2007.- С. 99- 102. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку)

9. Буцяк Г.А. Вплив солей свинцю та цинку на біохімічні показники крові корів / І.М. Курляк, В.І. Буцяк // Міжнародна конференція “Сучасні проблеми біології, екології та хімії”, присвячена 20-річчю біологічного факультету ЗНУ.-Запоріжжя, 2007. - ч.2. - С.522-524. (Дисертант провів дослідження, обробку і аналіз даних, брав безпосередню участь у написанні статті).

10. Деклараційний патент на корисну модель UA 13664 U A01G29/00, A01B 79/00, C09K 17/00 Спосіб одержання екологічно чистої продукції рослинництва на ґрунтах, забруднених солями важких металів /Кравців Р.Й., Буцяк Г.А., Буцяк В.І - Заявлено 06.10.2005, Опубл. 17.04.2006, Бюл.№4.-6 c. (Дисертант вивчив оптимальні дози використання меліорантів та дослідив ефективність їх використання)

11. Патент на корисну модель №29676 Спосіб запобігання всмоктуванню солей важких металів у шлунково-кишковому тракті лабораторних тварин/ Кравців Р.Й., Буцяк Г.А., Буцяк В.І. Заявлено 23.11.2007, Опубл. 25.01.2008.- Бюл. № 2.- 8 c.

(Дисертант вивчив оптимальні дози використання адсорбенту та дослідив ефективність їх використання)

12. Буцяк Г.А. Вплив меліорантів на міграцію важких металів у довкіллі / І.М. Курляк, В.І. Буцяк / Тези доповідей конференції “Технологічні й практичні дослідження молодих вчених аграріїв”.- Дніпропетровськ, 2006.-С. 5-6. . (Дисертант провів дослідження, обробку і аналіз даних та підготував статтю до друку).

13. Буцяк В.І. Закономірності кумуляції свинцю і цинку рослинами / І.М. Курляк, Г.А. Буцяк / Тези доповідей V державної науково-практичної конференції, Біла Церква, 23-25 листопада 2006.-ч.1.-С. 4-5. (Здобувач забезпечив організацію досліду, провів дослідження і підготував статтю до друку).

14. Буцяк В.І. Екологічний моніторинг ведення тваринництва у біогеохімічних провінціях / Р.Й. Кравців, Г.А. Буцяк / Монографія.- Львів, 2005.- 254 с. (Здобувач провів дослідження, обробку та аналіз даних і написання розділу навчального посібника).

15. Кравців Р.Й. Біогеохімія / В.І.Буцяк, Г.А. Буцяк /Навчальний посібник.- Львів, 2006. – 202 с. (Здобувач провів дослідження, обробку та аналіз даних і написання розділу навчального посібника).