Свинарство 2024 №4(82)

ОЦІНКА ЕКОЛОГІЧНОГО РИЗИКУ ЗА ДОПОМОГОЮ КОРЕЛЯЦІЙНОГО АНАЛІЗУ КОНЦЕНТРАЦІЇ СВИНЦЮ ТА КАДМІЮ В АГРОБІОГЕОЦЕНОЗАХ

УДК: 632.2:502:519.2

DOI: 10.37143/2786-7730-2024-4(82)2

БІБЛІОГРАФІЯ за ДСТУ: Маменко О. М., Портянник С. В., Онищенко А. О. Оцінка екологічного ризику за допомогою кореляційного аналізу концентрації свинцю та кадмію в агробіогеоценозах. Свинарство і агропромислове виробництво : міжвідом. темат. наук. зб. / Ін-т свинарства і АПВ НААН. Полтава, 2024. Вип. 4(82). С. 21-37. doi: 10.37143/2786-7730-2024-4(82)2

О. М. Маменко, д. с.-г. н., проф., г. н. с. лаб. годівлі, фізіології живлення с.-г. тварин та кормовиробництва,
ORCID:https://orcid.org/0000-0003-3638-2525
E-mail:z-t_e-y2015@meta.ua
Інститут тваринництва НААН, вул. Тваринників, 1-А, м. Харків, Україна, 61026
С. В. Портянник, к. с.-г. н., доц., с. н. с. лаб. екологічної безпеки в тваринництві,
ORCID:https://orcid.org/0000-0001-5716-7352
E-mail:portynnyk@i.ua
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013
А. О. Онищенко, к. с.-г. н., с. н. с., в .о. заст. директора з наукової роботи,
ORCID:https://orcid.org/0000-0002-0684-1201
E-mail:geroi76@ukr.net
Інститут свинарства і агропромислового виробництва НААН вул. Шведська Могила, 1, м. Полтава, Україна, 36013

Анотація

Науковці з різних країн світу приділяють значну увагу оцінюванню екологічних ризиків, пов ’язаних із забрудненням довкілля різними полютантами, в тому числі важкими металами, які завдають значної шкоди агробіогеоценозам та екологічній безпеці у цілому. Екологічна ситуація в різних регіонах України залишається напруженою не лише внаслідок техногенного впливу, інтенсивного ведення аграрного виробництва, але й через бойові дії. Тому оцінювання екологічного ризику в агробіогеоценозах з використанням отриманих в науковогосподарських дослідах результатів лабораторного хімічного аналізу кормів для дійних корів і їх органічних відходів за концентрацією кадмію та плюмбуму значуще з погляду науки й практики. Кореляційний аналіз отриманих результатів досліджень є одним з важливих методів статистичної обробки даних. Він дає змогу швидко встановити силу взаємозв’язку між змінною Y (вміст важких металів в органічних відходах) та векторною змінною Х (вміст важких металів в кормах раціону), статистичну значущість кореляції між цими показниками. Кореляційний аналіз як метод прогнозування навантаження ґрунту важкими металами, встановлення вірогідних джерел забруднення, динаміки розсіювання полютантів у довкіллі в практиці екологічного моніторингу застосовується вченими зі Сполучених Штатів Америки, країн Європейського Союзу, Китаю інших країн. Метою досліджень була оцінка екологічного ризику забруднення ґрунту агробіогеоценозів після застосування органічних добрив на основі аналізу сили кореляції між вмістом кадмію і плюмбуму в кормах раціону тварин і їх органічних відходах. Методи. Експерименти проведено на продуктивних молочних коровах з різними типами годівлі. До раціону входили корми, що містили полютанти. Екотоксичність кадмію та плюмбуму спричинила перехід їх з кормів раціону в організм тварин й органічні відходи тваринництва. Хімічний аналіз зразків рослинного й тваринного походження на вміст важких металів, проводили методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії. Статистичну обробку даних проводили з використанням пакета прикладних програм STATISTICA версії 10.0. Для розрахунку вибрано надійний за невеликих вибірок непараметричний ранговий коефіцієнт кореляції Спірмена. Результати. Аналіз статистичних даних показав вірогідну високу (r=0,66-0,75 за кадмієм та r=0,66-0,77 за свинцем), дуже високу (r=0,83 за кадмієм та r=0,83 за свинцем) кореляційну залежність між вмістом екотоксикантів у кормах раціону та органічних відходах. Висновки. Статистична обробка даних з функцією аналізу непараметричної рангової кореляції Спірмена встановила високу та дуже високу кореляційну залежність між досліджуваними показниками кадмію та плюмбуму у кормах раціону дійних корів і органічних відходах тваринництва, що дає змогу оцінювати й прогнозувати екологічний ризик забруднення ґрунту полютантами під час внесення великої кількості органічних добрив на поля під сільськогосподарські культури.

Ключові слова: корм, раціон, свинець, кадмій, екологічна безпека, дійні корови, важкі метали

БІБЛІОГРАФІЯ

1. Xiang M., Li Y., Yang J., Lei K., Li Y., Li F., Zheng D., Fang X., Cao Y. Heavy metal contamination risk assessment and correlation analysis of heavy metal contents in soil and crops, Environmental Pollution, 2021. Vol. 278. 116911. doi: 10.1016/j.envpol.2021.116911
2. Mamenko O., Portiannyk S. Rank non-parametric correlation analysis of indicators of heavy metal transition from blood to cow's milk to assess its environmental safety. Scientific Horizons, 2021. Vol. 24(5). P. 35-45. doi: 10.48077/scihor.24(5).2021.35-45
3. Nicholson F. A., Chambers B. J., Williams J. R., Unwin R. J. Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales, Bioresource Technology. 1999. Vol. 70. Is. 1. P. 23-31. doi: 10.1016/S0960-8524(99)00017-6
4. Савченко Ю. І., Савчук І. М., Ковальова С. П. Концентрація 137Cs та важких металів у м’ясі качок, вирощених у різних зонах радіоактивного забруднення. Вісник сільськогосподарської науки. 2017. № 3. С. 31-38. URL: https://agrovisnyk.com/pdf/ua_2017_03_05.pdf (дата звернення: 20.10.2024).
5. Козуля Т. В., Глушкова Л. В., Штітельман З.В. Визначення кореляцій між вмістом важких металів у ґрунтах різних екосистем при вирішенні задач математичного моделювання в екологічному моніторингу. Радіоелектроніка та інформатика. 2004. Vol. 4(29). С. 159-164.
6. М атепко O. M., Portiannik S. V. Features of heavy metal excretion in dairy cows in agroecosystems around an industrial city and the production of environmentally safe milk. Ukrainian J. o f Ecology. 2021. № 11. P. 29-43. doi: 10.15421/2021_207
7. Kratz S., Schick J., Schnug E. Trace elements in rock phosphates and P containing mineral and organo-mineral fertilizers sold in Germany, Science o f The Total Environment. 2016. Vol. 542. Part B. P. 1013-1019.doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.08.046
8. Batyrova G., Kononets V., Amanzholkyzy A., Tlegenova Zh., Umarova G. Chromium as a Risk Factor for Breast Cancer: A Meta-Analysis. Asian Pac J Cancer Prev. 2022. Vol. 23. Is. 12. P. 3993-4003. doi: 10.31557/APJCP.2022.23.12.3993
9. Wang Y., Duan X., Wang L. Spatial distribution and source analysis of heavy metals in soils influenced by industrial enterprise distribution: Case study in Jiangsu Province. Science o f The Total Environment, 2020. Vol. 710. 134953. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134953
10. Маменко О. М., Портянник С. В., Хруцький С.С. Якість молока як непрямий показник екологічного стану біогеохімічної провінції регіону. Проблеми зооінженерії та ветеринарної медицини / Харків. держ. зоовет. акад. Харків, 2011. Вип. 22. Ч. 1. Т. 1. С. 267-281.
11. Liu L., Wang Zh., Ju F., Zhang T. Co-occurrence correlations of heavy metals in sediments revealed using network analysis, Chemosphere. 2015. Vol. 119. P. 1305 1313. doi: 10.1016/j.chemosphere.2014.01.068
12. Rudy M. The analysis of correlations between the age and the level of bioaccumulation of heavy metals in tissues and the chemical composition of sheep meat from the region in SE Poland, Food and Chemical Toxicology. 2009. Vol. 47. Is. 6. P. 1117-1122. doi: 10.1016/j.fct.2009.01.035
13. Zhang H., Du P., Yuan B., Chen J., Zhang Yu., Cai L., Yang Y., Wei Yu., Ma S., Zhao B. Multifaceted environmental risk assessment of beryllium, cadmium, nickel, and cobalt for soil contamination through PM10 on the city scale. Ecological Indicators. 2024. Vol. 159. 111756. doi: 10.1016/j.ecolind.2024.111756
14. Портянник С. В. Забезпечення екологічної безпеки агроекосистем в умовах підвищеного вмісту важких металів у кормах та гнойовій масі корів. Технологія виробництва і переробки продукції тваринництва / Білоцерк. нац. аграр. ун-т. Біла Церква: БНАУ, 2023. № 1(178). С. 132-144. doi: 10.33245/2310-9289- 2023-178-1-132-144
15. Kumar S., Zhao M., Zhang H., Rahman Md A., Luo Ch., Rahman M. M. Distribution, contamination status and source of trace elements in the soil around brick kilns, Chemosphere, 2021. Vol. 263, 127882. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127882
16. Zongshuang Wang, Jungang Lv, Yufei Tan, Min Guo, Yanyue Gu, Shu Xu, Yuhua Zhou. Temporospatial variations and Spearman correlation analysis of ozone concentrations to nitrogen dioxide, sulfur dioxide, particulate matters and carbon monoxide in ambient air, China, Atmospheric Pollution Research. 2019. Vol. 10. Is. 4. P. 1203-1210. doi: 10.1016/j.apr.2019.02.003
17. Zhang J., Chen T., Li H., Tu Sh., Zhang L., Hao T., Yan B. Mineral phase transition characteristics and its effects on the stabilization of heavy metals in industrial hazardous wastes incineration (IHWI) fly ash via microwave-assisted hydrothermal treatment. Sci. o f The Total Environment. 2023. Vol. 877. 162842. doi: 10.1016/j.scitotenv.2023.162842
18. Alvarenga P., Mourinha C., Farto M., Santos T., Palma P., Sengo J., Morais M.-Ch., Cunha-Queda C. Sewage sludge, compost and other representative organic wastes as agricultural soil amendments: Benefits versus limiting factors, Waste Management. 2015. Vol. 40. P. 44-52. doi: 10.1016/j.wasman.2015.01.027
19. Yang X., Li Q., Tang Zh., Zhang W., Yu G., Shen Q., Zhao F.-J. Heavy metal concentrations and arsenic speciation in animal manure composts in China. Waste Management. 2017. Vol. 64. P. 333-339. doi: 10.1016/j.wasman.2017.03.015
20. Hang X., Wang H., Zhou J., Ma Ch., Du Ch., Chen X. Risk assessment of potentially toxic element pollution in soils and rice (Oryza sativa) in a typical area of the Yangtze River Delta. Environmental Pollution. 2009. Vol. 157. Is. 8-9. P. 2542-2549. doi: 10.1016/j.envpol.2009.03.002
21. Wu L., Tan Ch., Liu L., Zhu P., Peng Ch., Luo Y., Christie P. Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manure. Geoderma. 2012. Vol. 173-174. P. 224-230. doi: 10.1016/j.geoderma.2011.12.003