Экологическое состояние животноводства и птицеводства в приграничных районах России и Юго-Восточной Финляндии

Intensifi cation of agricultural production increases the burden on the environment. Modern management and planning of agricultural activity requires a comprehensive assessment of the environmental status of the industry. (Research purpose) To develop recommendations for improving the environmental safety of agricultural production based on the implementation of the best available technologies, methods for monitoring and controlling technological processes for the disposal of organic animal waste. (Materials and methods) The authors studied agricultural enterprises, their specialization and production capacities, technologies for manure and litter utilization. The studies included an assessment of enterprises according to the criteria approved in the recommendations of Helsinki Commission for the Baltic Sea. The authors used standard methods for processing statistical, fi eld and personal data. (Results and discussion) The authors conducted a state analysis of the agro-industrial complex of Leningrad Region in terms of the organic waste formation from animal husbandry and poultry farming, and evaluated the potential for their use. They studied 142 large complexes, which produce more than 90 percent of livestock and poultry products. The average livestock density in Leningrad Region is 2.2 conventional heads per hectare of cultivated agricultural land. They showed that there are 22,200 households in southern Finland, 79 percent of which are plant growing enterprises that are engaged in small-scale production. They took into account the specifi c features of the studied territories in terms of nutrient load and proposed a system of environmental impact regulation. (Conclusions) The authors developed 4 main recommendation sections to reduce the risks of biogenic environmental pollution: the development of an industrial environmental control system based on technological regulations; mastering the system of regional monitoring and coordination of work with organic fertilizers; adoption and implementation of a program of livestock enterprises technological and technical modernization in terms of the organic waste disposal; creation of demonstration platforms for environmental specialists advanced training in the implementation of modern technological solutions.Интенсификация аграрного производства увеличивает нагрузку на окружающую среду. Современное управление и планирование сельскохозяйственной деятельности требует комплексной оценки экологического состояния отрасли. (Цель исследования) Разработать рекомендации для повышения экологической безопасности сельхозпроизводства на основе внедрения наилучших доступных технологий, методов мониторинга и управления технологическими процессами утилизации органических отходов животноводства. (Материалы и методы) Изучили сельскохозяйственные предприятия, их специализацию и производственные мощности, технологии утилизации навоза и помета. Включили в исследования оценку предприятий по критериям, утвержденным в рекомендациях Хельсинской комиссии по Балтийскому морю. Применили стандартные методы обработки статистических, натурных и анкетных данных. (Результаты и обсуждение) Провели анализ состояния агропромышленного комплекса Ленинградской области в части образования органических отходов животноводства и птицеводства, оценили потенциал их использования. Исследовали 142 крупных комплекса, на которых производится более 90 процентов продукции животноводства и птицеводства. Средняя плотность поголовья животных в Ленинградской области составляет 2,2 условной головы на один гектар обрабатываемых сельскохозяйственных земель. Показали, что в Южной Финляндии насчитывается 22200 хозяйств, из них 79 процентов – растениеводческие, которые занимаются мелкотоварным производством. Учли особенности исследуемых территорий по биогенной нагрузке и предложили систему регулирования воздействия на окружающую среду (Выводы) Разработали 4 основных раздела рекомендаций по снижению рисков биогенного загрязнения окружающей среды: освоение системы производственного экологического контроля на основе технологических регламентов; освоение системы регионального мониторинга и координации работы с органическими удобрениями; принятие и выполнение программы технологической и технической модернизации животноводческих предприятий в части утилизации органических отходов; создание демонстрационных площадок для повышения квалификации специалистов по экологическим вопросам внедрения современных технологических решений

Экология сельхозпроизводства: проблемы и решения

Researches of scientists of the Northwest Federal District of the Russian Federation and the European countries are directed on decrease in an environmental pressure of agricultural production on environment. The international projects BaltHazar, ERAB, BASE, Luga Balt are completed together with the leading foreign experts with support of the ministries of agriculture and environmental protection of Finland, Sweden, Denmark, Germany and other countries. The greatest negative impact on environment proceeds from systems of processing and use of manure and poultry litter. The main threat is posed by losses of biogenous elements, first of all nitrogen and phosphorus that can be connected by imperfection of technologies and lack of ecological management at the enterprises. The generalized ecological indicator of agricultural enterprise work is the effectiveness ratio of nutrient utilization. A decision-making technique on ecologically safe placement and functioning of agricultural enterprises was offered. The authors defined values of losses of biogenes during the main technological operations of processing of manure and poultry litter, developed mathematical model for definition of losses of biogenes at stages of a production cycle of bioconversion of waste of animal industry. The least losses of biogenes are reached at technology of of manure or poultry litter processing with use of the bioreactor of drum type on which patents for useful model are taken out. The generalized indicator of an environmental pressure of a livestock enterprise is the calculated value of balance of nitrogen and phosphorus. According to requirements of the Helsinki Commission (HELCOM) limitations of introduction of nitrogen no more than 170 kg/ha and phosphorus no more than 25 kg/ha are accepted.Представили информацию по исследованиям ученых Северо-Западного федерального округа России и европейских стран, направленным на снижение экологической нагрузки сельскохозяйственного производства на окружающую среду. Привели результаты, полученные в ходе реализации международных проектов BaltHazar, ERAB, BASE, «Луга-Балт», выполненные совместно с ведущими иностранными экспертами при поддержке министерств сельского хозяйства и охраны окружающей среды Финляндии, Швеции, Дании, Германии и других стран. Показали, что наибольшее негативное воздействие на окружающую среду исходит от систем переработки и использования навоза и помета. Установили, что основную угрозу представляют потери биогенных элементов, прежде всего азота и фосфора, что может быть связано несовершенством технологий и отсутствием экологического менеджмента на предприятиях. Выявили, что обобщенным экологическим показателем работы сельхозпредприятия является коэффициент эффективности использования питательных веществ. Предложили методику принятия решений по экологически безопасному размещению и функционированию сельхозпредприятий. Определили значения потерь биогенов в ходе основных технологических операций переработки навоза и помета. Разработали математическую модель для определения потерь биогенов на стадиях производственного цикла биоконверсии отходов животноводства. Показали, что наименьшие потери биогенов достигаются по технологии переработки навоза или помета с использованием биореактора барабанного типа, на который получены патенты на полезную модель. Установили, что обобщенным показателем экологической нагрузки животноводческого предприятия на окружающую среду служит расчетное значение баланса азота и фосфора. В соответствии с требованиями Комиссии по защите морской среды Балтийского моря для расчета приняты ограничения по внесению не более 170 кг/га азота и не более 25 кг/га фосфора

ACTIVITY OF FREE RADICAL OXIDATION AND CYCLOOXYGENASE EXPRESSION IN RATS KIDNEYS UNDER EXPERIMENTAL THERAPY OF OXALATE NEPHROLITHIASIS WITH TETRAPEPTIDE Leu-Ile-Lys-Met

The aim of the study was to investigate the effect of Leu-Ile-Lys-Met tetrapeptide on the activity of free radical oxidation (FRO) and the level of cyclooxygenase-1 (COX-1) and COX-2 expression in rat kidney with experimental oxalate nephrolithiasis. Material and methods. The experiments were carried out on 30 male rats Wistar runoff, divided into 3 groups: the comparison group (10 intact rats), the control group (6 weeks of experimental oxalate nephrolithiasis simulation, n = 10), the experimental group (6 weeks of experimental simulation oxalate nephrolithiasis + oral administration of Leu-Ile-Lys-Met tetrapeptide at a dose of 12 mg/kg from the 3rd to the 6th week, n = 10). The oxalate nephrolithiasis was simulated according to conventional ethylene glycol model. COX-1 and COX-2 concentration in rat urine at baseline and after 6 weeks of experimental nephrolithiasis was determined by enzyme immunoassay using the prostaglandin-endoperoxide synthase 1 and 2 (PTGS 1, 2) kit from «Cloud-Clone Corp.». In rat kidney homogenate, the activity indicators of FRO processes were determined by common methods. Results and discussion. At the background of the Leu-Ile-Lys-Met tetrapeptide, free radical kidney damage was weakened, which was manifested in the complete absence of morphological signs of nephrolithiasis, decrease of thiobarbituric acid-reactive product concentration and overall prooxidant activity as compared to the control group; glutathione peroxidase activity, on the contrary, increased by 1.5 times

Методы решения экологических проблем в животноводстве и птицеводстве

In the Northwestern Federal District, the main agricultural source of environmental pollution is the disposal of organic waste (manure and litter), which accounts for a risk of 85 percent. The problem of ensuring environmental safety requires appropriate solutions based on modern intelligent machine technologies, means of monitoring and controlling technological processes of organic waste disposal. (Research purpose) To provide rationale for combined methods of solving environmental problems in animal and poultry farming. (Materials and methods) The authors studied the environmental impact of machine technologies used in livestock and poultry farming. The studies were carried out by assessing environmental risks and the sustainability of agroecosystems, applying methods and techniques for assessing the best available technologies, and studying the main prospects of developing intelligent digital technologies. (Results and discussion) The authors have identified the main methods of solving the environmental problems associated with large farm enterprises, including the calculation, design and system operation of the best available technologies for agricultural production. They have proposed a technical tool in the form of a bioreactor for the disposal of organic waste, capable of reducing manure and litter processing period in 60 times and providing automated flow and process control with online registration of production and environmental indicators. They have described an intelligent system for monitoring and utilizing organic waste, including a conceptual framework for establishing modular centers for deep processing. (Conclusions) The authors have proved that the implementation of modern methods for ensuring effective and environmentally safe agricultural production requires the establishing of experimental plot sites for complex research and demonstration of a “machine technology – monitoring – management” system. It has been proposed that a site of the VIM agrobiotechnological cluster should be established at a pilot livestock complex enterprise in the Leningrad Region. The authors have identified promising areas of research to ensure the transition of agricultural production to a new technological structure that implements the principles of Smart Farming to provide for the disposal of at least 510 million tons of agricultural organic waste a year.В Северо-Западном федеральном округе основной источник загрязнения окружающей среды от сельхозпроизводства – утилизация органических отходов (навоз, помет), риск от которой достигает 85 процентов. Проблема обеспечения экологической безопасности требует разработки методов ее решения, основанных на современных интеллектуальных машинных технологиях, средствах мониторинга и управления технологическими процессами утилизации органических отходов. (Цель исследования) Обосновать комбинированные методы решения экологических проблем в животноводстве и птицеводстве. (Материалы и методы) Изучили воздействие на окружающую среду машинных технологий, применяемых в животноводстве и птицеводстве. Исследования проводили путем оценки экологических рисков и устойчивости агроэкосистем, применения методов и методик оценки наилучших доступных технологий, изучения основных направлений создания интеллектуальных цифровых технологий. (Результаты и обсуждение) Определили основные методы решения экологических проблем крупных сельскохозяйственных комплексов, включающие обоснование, проектирование и системную эксплуатацию наилучших доступных технологий аграрного производства. Предложили техническое средство в виде биореактора утилизации органических отходов, способное сократить время переработки навоза и помета в 60 раз, обеспечить автоматизированный контроль протекания и управления технологическим процессом с онлайн-регистрацией производственных и экологических показателей. Описали интеллектуальную систему мониторинга и утилизации органических отходов, включая концептуальную схему создания модульных центров по глубокой переработке. (Выводы) Обосновали, что реализация современных методов обеспечения эффективного и экологически безопасного функционирования сельскохозяйственного производства требует создания опытных площадок для проведения комплексных научных исследований и демонстрации работы системы: машинная технология – мониторинг – управление. Одну из площадок агробиотехнопарка ВИМ предложили создать на пилотном животноводческом комплексе Ленинградской области. Определили перспективные направления исследований для обеспечения перехода сельскохозяйственного производства на новый технологический уклад, реализующий принципы Smart Farming («Умное сельское хозяйство»), позволяющий обеспечить утилизацию не менее 510 миллионов тонн в год органических отходов сельхозпроизводства

Анализ и решения экологических проблем в животноводстве

The intensifi cation of agricultural production has led to the disruption of nutrient cycles in agroecosystems. In livestock farming, one of the key problems is the low degree of using secondary resources (organic fertilizers based on manure and manure). (Research purpose) To substantiate the basic principles of assessing the agroecosystem environmental sustainability and to develop engineering methods for ensuring environmental safety in livestock farming. (Materials and methods) To solve the problems of agroecological assessment, eff ective technology choice and intelligent system creation, the following indicators were used: 1. specifi c density of animals (mainly for macro-assessment); 2. nutrient balance (the diff erence in the amount of nitrogen available in the formed organic fertilizers with environmentally safe consumption); 3. nitrogen losses during the disposal of organic waste from livestock farming; 4.the eff ectiveness of implementing the best available techniques (BAT). (Results and discussion) Using the assessment of indicators 1 and 2 in the case of the Leningrad region, it was revealed that 3 districts are classifi ed as territories with an excessive risk to the environment, 1 district is classifi ed as a territory with a high risk, 5 districts – with an acceptable risk, and 8 districts – with a low risk to the environment. To solve problems in areas with excessive and high load, we conducted an assessment on indicators 3 and 4, which allowed us to explore technical solutions and select the BAT to reduce the environmental burden. The obtained results showed that among the main technical solutions in the fi eld of organic waste management of livestock farming are biofermentation and the introduction of liquid organic fertilizers. Biofermentation in special chambers can reduce emissions of polluting gases by more than 2 times, and speed up the processing process by more than 60 times. To work with liquid organic fertilizers, intelligent machines with low-emission working bodies have been developed to reduce nitrogen losses during application by up to 50 percent. To solve the problems of agricultural monitoring and engineering solution management, a digital system has been developed that allows to model scenarios of technological development and their impact on the agroecosystem environmental sustainability. (Conclusions) The results obtained allow us to systematically analyze the problems of agroecosystem environmental sustainability and propose specifi c technical and optimization solutions for livestock farming.Интенсификация сельскохозяйственного производства привела к нарушению циклов биогенных веществ в агроэкосистемах. В животноводстве одной из ключевых проблем стала низкая степень использования органических удобрений на основе навоза и помета. (Цель исследования) Обосновать основные принципы оценки экологической устойчивости агроэкосистем и разработать инженерные методы обеспечения экологической безопасности в животноводстве. (Материалы и методы) Для решения задач агроэкологической оценки, выбора эффективных технологий и создания интеллектуализированных систем использовали показатели: удельную плотность животных (преимущественно для макрооценки); баланс питательных веществ (разницу между количеством азота в органических удобрениях и экологически безопасным потреблением); потери азота при утилизации органических отходов животноводства; эффективность внедрения наилучших доступных технологий. (Результаты и обсуждение). Выявили, что по первым двум показателям три района Ленинградской области относятся к территориям с чрезмерным риском для окружающей среды, один район – с высоким риском, пять – с допустимым и восемь районов – с незначительным риском. Для решения проблем в районах с чрезмерной и высокой нагрузкой провели оценку по третьему и четвертому показателям. Исследовали технические решения и подобрали наилучшие доступные технологии для снижения нагрузки на окружающую среду. Показали преимущества основных технических решений в области утилизации органических отходов животноводства – биоферментации и внесения жидких органических удобрений. Определили, что биоферментационные установки позволяют сократить выбросы загрязняющих газов в 2 раза и более, ускорить процесс переработки в 60 раз. Для работы с жидкой органикой разработали интеллектуализированные машины с низкоэмиссионными рабочими органами, позволяющие снизить потери азота при внесении до 50 процентов. Разработали цифровую систему для моделирования сценариев технологического развития и их влияния на экологическую устойчивость агроэкосистем. (Выводы) Сформулировали принципы системного анализа экологической устойчивости агроэкосистем с предложением конкретных технических и оптимизационных решений для животноводства

УГНЕТЕНИЕ МИКРОСОМАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ОСЛАБЛЯЕТ ДИУРЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ГИСТОХРОМА У КРЫС

Histochrome is the medicinal form of echinochrome (2, 3, 5, 6, 8-pentahydroxy-7-ethyl-1,4-naphthoquinone). Arisen during clinical application of the drug questions concerning its biotransformation have predetermined the aim of this research: to study participation liver monooxygenase system in maintenance of histochrome’s pharmacological activity.Simple and informative method of the lifetime control of liver monooxygenase systems influence on a metabolism of a medical product is the estimation of changes of pharmacological effect of a r esearched preparation on a background microsomal oxidations i nhibitor. In experiments on rats chloramphenicol action on diuretic effect of histochrome, as the most convenient for screening, was i nvestigated.To control group of animals during 10 days were hypodermically entered by histochrome in a doze of 10 mg/kg (n = 15). Experimental animals preliminary oral received 50 mg/kg of chloramphenicol before three hours of histochrome introduction (n = 16). In both groups of animals measured volume daily excretion of water, creathinin, sodium and potassium ions excretions in experimental rats each two days. The initial level of parameters of excretory kidneys functions were estimated before introduction of preparations at animals.Long-term histochrome’s injection was followed by a fivefold increasing of water excretion and simultaneously creathinin growth one. Allocation of ions of sodium was statistically significantly increased by 11-th day of experiment, and potassium ions – since the ninth day of histochrome injection. In conditions preliminary chloramphenicol applications volume daily daily urine output and creathinin excretion were essentially less control parameters. Allocation with urine of ions of sodium was decreased almost twice in comparison with the values, fixed at introduction histochrome. Excretion potassium ions ware corresponded to an initial level during all period of supervision.Taking into account, that chloramphenicol is powerful inhibitor of microsomal oxidations in a liver, it was logical to assume, that excretion functions decrease of kidneys was connected to oppression of the echinochrome metabolism, and the diuretic effect of a preparation was caused not so much primary substance, how many of its metabolism products. Most likely, echinochrome metabolite raises speed glomerular filtrations, providing diuretic reaction of a preparation.Гистохром – это лекарственная форма эхинохрома (2, 3, 5, 6, 8-пентагидрокси-7-этил-1,4-нафтохинон). Возникшие в процессе клинического применения препарата вопросы относительно его биотрансформации предопределили цель данного исследования – изучить участие монооксигеназной системы печени в обеспечении фармакологической активности гистохрома.Простым и информативным методом прижизненного контроля влияния монооксигеназной системы печени на метаболизм лекарственного средства является оценка изменений фармакологического эффекта исследуемого препарата на фоне ингибитора микросомального окисления. В экспериментах на крысах изучено влияние хлорамфеникола на диуретический эффект гистохрома как наиболее удобный для скрининга.Контрольной группе животных (15 крыс) подкожно вводили гистохром в дозе 10 мг/кг массы тела в течение 10 сут. Опытная группа крыс (16 животных) за 3 ч до введения гистохрома перорально получала хлорамфеникол в дозе 50 мг/кг массы тела. В обеих исследуемых группах каждые 2 сут измеряли объем суточного диуреза, экскрецию креатинина (ммоль/сут) и экскрецию ионов Na+ и K+ (мкмоль/сут). До введения препаратов у животных оценивали базальный уровень показателей экскреторной функции почек.Длительное применение гистохрома сопровождалось пятикратным увеличением диуреза и п араллельным ростом экскреции креатинина. Выделение ионов натрия статистически значимо возрастало на 11-е сут эксперимента, а калия – начиная с 9-х сут введения гистохрома. В условиях превентивного применения хлорамфеникола объем суточного диуреза и экскреция кре атинина оказались значительно ниже контрольных показателей. Выделение с мочой ионов н атрия уменьшилось почти в 2 раза по сравнению со значениями, зафиксированными при вв едении гистохрома. Экскреция ионов калия соответствовала исходному уровню на протяжении всего периода наблюдения.Учитывая, что хлорамфеникол является мощным ингибитором микросомального окисления в печени, логично предположить, что ослабление экскреторной функции почек связано с угнетением метаболизма эхинохрома, а мочегонный эффект препарата обусловлен не столько нативным соединением, сколько продуктами его метаболизма. Скорее всего, метаболит эхинохрома повышает скорость клубочковой фильтрации, обеспечивая диуретическую реакцию препарата

Опыт применения натрия пирофосфата при оксалатном нефролитиазе в эксперименте

The aim of the investigation was studying sodium pyrophosphate’s effect on experimental oxalate nephrolithiasis.Experimental nephrolithiasis modeling by using of 1% ethylenglycole’s solution as a drink for rats during 6 weeks. First group was control. In the second group since the third week was being administrated sodium pyrophosphate in dose 2 g/kg. Was detecting parameters of kidney’s function, markers enzymes activity, was carried out morphological researches.It was concluded that sodium pyrophosphate’s therapy reduce experimental oxalate nephrolithiasis.Изучено влияние натрия пирофосфата на течение экспериментального оксалатного нефролитиаза.Экспериментальный нефролитиаз моделировался у двух групп крыс путем потребления в течение 6 нед 1%-го раствора этиленгликоля в виде питья. Первая группа являлась контрольной. Во второй группе начиная с 3-й нед ежедневно вводился внутрь натрия пирофосфат в дозе 2 г/кг массы тела. Осуществлялось определение показателей экскреторной функции почек, измерение активности маркерных ферментов, а также морфометрическое исследование почечных срезов.Установлено, что натрия пирофосфат существенно облегчает течение экспериментального нефролитиаза

Применение викасола как перспективного средства фармакологической коррекции экспериментального нефролитиаза

The aim of the investigation was studying vicasole’s effect on experimental oxalate nephrolithiasis.Experimental nephrolithiasis was being modeled by using of 1% ethylenglycole’s solution as a drink for rats during 6 weeks. First group was control. In the second group since the third week was being administrated vicasole in dose 500 mkg/kg. Was being detected parameters of kidney’s function, markers enzymes activity and free oxygen’s radicals activity, was carried out morphological researches.It was concluded that vicasole’s therapy reduce experimental oxalate nephrolithiasisПроведено исследование влияния викасола на течение экспериментального оксалатного нефролитиаза.Экспериментальный нефролитиаз моделировали у двух групп крыс путем потребления в течение 6 нед 1%-го раствора этиленгликоля в виде питья. Первая группа являлась контрольной. Во второй группе начиная с 3-й нед ежедневно вводили подкожно викасол в дозе 500 мкг/кг массы тела. Определяли показатели экскреторной функции почек, измеряли активность маркерных ферментов и процесса свободнорадикального окисления, а также проводили морфометрическое исследование почечных срезов.Установлено, что викасол существенно облегчает течение экспериментального нефролитиаза