КОРЕЛЯЦІЙНИЙ АНАЛІЗ ВМІСТУ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ У КОРМАХ ТА ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДАХ ТВАРИННИЦТВА З ОЦІНКОЮ ЕКОЛОГІЧНОГО РИЗИКУ ЗАБРУДНЕННЯ АГРОЕКОСИСТЕМ ПОЛЮТАНТАМИ
Портянник Сергій Васильович
Інститут свинарства і агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України, Полтава, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5716-7352
Маменко Олексій Михайлович
Інститут тваринництва Національної академії аграрних наук України, Харків, Україна
https://orcid.org/0000-0003-3638-2525
Кондратенко Олександр Миколайович
Національний університет цивільного захисту України, Черкаси, Україна
https://orcid.org/0000-0001-9687-0454
DOI: 10.52363/2522-1892.2025.1.9
Ключові слова: екотоксиканти, агробіогеоценоз, небезпека забруднення, продуктивні тварини, навколишнє середовище, екологічна безпека, технології захисту навколишнього середовища
Анотація
Екотоксиканти важкі метали представляють значну загрозу для довкілля у різних країнах світу і Україні. Після закінчення бойових дій екологічна ситуація в агроекосистемах буде більш складною. Метод кореляційного аналізу один зі статистичної обробки даних, що за правильного застосування дозволяє швидко встановити силу зв’язку між показниками і його статистичну вірогідність. Оцінка екологічного ризику за допомогою отриманих в наукових експериментах результатів лабораторного аналізу кормів для продуктивних корів та їх органічних відходів на вміст важких металів Сd, Pb має важливе значення. Дані методи дослідження застосовуються в практиці вчених з країн Європейського Союзу, США, Китаю. Досліди проведено на дійних коровах. Годівля – різними типами. Раціон містив корми з надлишком полютантів. Висока еко-токсичність Сd, Pb вплинула на міграцію їх з кормів у продукцію, органічні відходи. Метою досліджень є аналіз кореляційної залежності між вмістом кадмію та свинцю в кормах для тварин і їх органічних відходах з оцінкою ризику забруднення ґрунту полютантами, після застосування органічних відходів як органічного добрива. Програмою STATISTICA версії 10.0, тестом Шапіро-Уілка було перевірено відповідність отриманих даних лабораторних аналізів кормів і органічних відходів на вміст важких металів, закону «нормально-го» розподілу. Вибрано для розрахунку необхідний непараметричний ранговий коефіцієнт кореляції Спірмена. Статистичний аналіз показав високу r = 0,66…0,75 (кадмій) (р < 0,05), r = 0,66…0,77 (свинець) (р < 0,05), дуже високу r = 0,83 (кадмій) (р < 0,05), r = 0,83 (свинець) (р < 0,05) кореляційну залежність між концентрацією токсикантів у кормах та органічних відходах, що дозволяє фахівцям-екологам швидко та ефективно діяти в умовах виробництва, проводити екологічний моніторинг, прогнозувати екологічну ситуацію агробіогеоценозів, оцінювати екологічні ризики в тому числі щодо ведення екологічно безпечного органічного землеробства. Подальші дослідження – кореляційний аналіз за іншими важливими у виробничій практиці показниками екобезпеки.
Посилання
1. Ковальова С. П. (2025). Вміст Pb і Cd в кормах та їх перехід у молоко за різної продуктивності корів. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія «Тваринництво». 2025. № 1(60). С. 26–32.
2. Найдьонова О. О. Екологічні проблеми України: наслідки війни: вебліографічний покажчик. Кропивницький: ТСНТУ, 2023. 19 с.
3. Кушнір С. О., Оніпко А. Д. Екологічна ситуація в Україні: аналіз проблем та фінансування напрямків їх подолання. Економічний простір. 2018. № 136. С. 191–201.
4. Heavy metal contamination risk assessment and correlation analysis of heavy metal contents in soil and crops / M. Xiang et al. Environmental Pollution. 2021. Vol. 278. Art. 116911. DOI: 10.1016/j.envpol.2021.116911.
5. Chromium as a Risk Factor for Breast Cancer: A Meta-Analysis / G. Batyrova et al. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 2022. Vol. 23(12). P. 3993–4003. DOI: 10.31557/APJCP.2022.23.12.3993.
6. 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 of The Total Environment. 2020. Vol. 710. Art. 134953. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.134953.
7. Portiannyk S., Mamenko O. Removal of toxic metals from the body of cows by using antidote substances, with its impact on milk productivity and environmental safety of agroecosystems around the industrial city in Ukraine. Grassroots Journal of Natural Resources. 2021. Vol. 4(4). P. 154–177. DOI: 10.33002/nr2581.6853.040411.
8. Вплив кадмієвого навантаження на систему антиоксидантного захисту організму бугайців / Гутий Б.В. та ін. Вісник Дніпропетровського університету. Біологія, екологія. 2016. Т. 24, № 1. С. 96–102. DOI: 10.15421/011611.
9. Savchuk I., Skydan O., Stepanenko V. et al. (2021). Safety of livestock products of bulls on various diets during fattening in the conditions of radioactive contamination. Regulatory Mechanisms in Biosystems. № 12 (1). Р. 86 – 91. DOI: 10.15421/022113.
10. 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.
11. Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales / F. A. Nicholson, B. J. Chambers, J. R. Williams, R. J Unwin. Bioresource Technology. 1999. Vol. 70, Issue 1. P. 23–31. DOI: 10.1016/S0960-8524(99)00017-6.
12. Co-occurrence correlations of heavy metals in sediments revealed using network analysis / L. Liu, Z. Wang, F. Ju, T. Zhang. Chemosphere. 2015. Vol. 119. P. 1305–1313. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.01.068.
13. 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, Issue 6. P. 1117–1122. DOI: 10.1016/j.fct.2009.01.035.
14. Savchenko Ju., Savchuk I., Savchenko M. Density of Pb and Cd in pork at use in rations of different grain mixtures. Bulletin of Agrarian Science. 2016. Vol. 94, No. 5. Pp. 21–24.
15. Risk assessment of potentially toxic element pollution in soils and rice (Oryza sativa) in a typical area of the Yangtze River Delta / X. Hang et al. Environmental Pollution. 2009. Vol. 157, Issues 8–9. P. 2542–2549. DOI: 10.1016/j.envpol.2009.03.002.
16. Cadmium bioavailability in surface soils receiving long-term applications of inorganic fertilizers and pig manure / L. Wu et al. Geoderma. 2012. Vol. 173–174. P. 224–230. DOI: 10.1016/j.geoderma.2011.12.003.
17. Multifaceted environmental risk assessment of beryllium, cadmium, nickel, and cobalt for soil contamination through PM10 on the city scale / H. Zhang et al. Ecological Indicators. 2024. Vol. 159. Art. 111756. DOI: 10.1016/j.ecolind.2024.111756.
18. Обов’язковий мінімальний перелік досліджень сировини, продукції тваринного та рослинного походження, комбікормової сировини, комбікормів, вітамінних препаратів та ін. які слід проводити в державних лабораторіях ветеринарної медицини і за результатами яких видається ветеринарне свідоцтво (Ф-2). Київ: Державний департамент ветеринарної медицини, 1998. 32 с.
19. Savchenko Ju., Savchuk I., Koval'ova S. Concentration of 137 Cs and heavy metals in the meat of ducks grown in different areas of radioactive contamination. Bulletin of Agricultural Science. 2017. Vol. 95, No. 3. P. 31–38. DOI: 10.31073/agrovisnyk201703-05.
20. Distribution, contamination status and source of trace elements in the soil around brick kilns / S. Kumar et al. Chemosphere. 2021. Vol. 263. Art. 127882. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127882.
21. Козуля Т. В., Глушкова Л. В., Штітельман З. В. Визначення кореляцій між вмістом важких металів у грунтах різних екосистем при вирішенні задач математичного моделювання в екологічному моніторингу. Radio electronics and informatics. 2004. Vol. 4, Issue 29. P. 159–164.
22. Mamenkо 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 Journal of Ecology. 2021. No 11. P. 29–43. DOI: 10.15421/2021_207.
23. Постанова Кабінету Міністрів України «Про затвердження нормативів гранично допустимих концентрацій небезпечних речовин у ґрунтах, а також переліку таких речовин» від 15.12.2021 р. № 1325. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1325-2021-%D0%BF#Text (дата звернення 10.03.2025).
24. Temporospatial variations and Spearman correlation analysis of ozone concentrations to nitrogen dioxide, sulfur dioxide, particulate matters and carbon monoxide in ambient air, China / Z. Wang et al. Atmospheric Pollution Research. 2019. Vol. 10, Issue 4. P. 1203–1210. DOI: 10.1016/j.apr.2019.02.003.
25. 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 / J. Zhang et al. Science of The Total Environment. 2023. Vol. 877. Art. 162842. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162842.
26. Effects of goat milk enriched with oligosaccharides on microbiota structures, and correlation between microbiota and short-chain fatty acids in the large intestine of the mouse / Y. Han et al. Journal of Dairy Science. 2021. Vol.104, Issue 3. P. 2773–2786. DOI: 10.3168/jds.2020-19510.
27. Joo H. Y., Kim J. W., & Moon J. H. Use of big data analysis to investigate the relationship between natural radiation dose rates and cancer incidences in Republic of Korea. Nuclear Engineering and Technology. 2020. Vol. 52, Issue 8. P. 1798–1806. DOI: 10.1016/j.net.2020.01.015.
28. Sewage sludge, compost and other representative organic wastes as agricultural soil amendments: Benefits versus limiting factors / P. Alvarenga et al. Waste Management. 2015. Vol. 40. P. 44–52. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.01.027.
29. Heavy metal concentrations and arsenic speciation in animal manure composts in China / X. Yang et al. Waste Management. 2017. Vol. 64. P. 333–339. DOI: 10.1016/j.wasman.2017.03.015.