Методические рекомендации по применению ультрафиолетовых ламп В-спектра УФЛ-2 для сельскохозяйственных животных и птицы

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

Департамент ветеринарного и продовольственного надзора Министерства сельского хозяйства и продовольствия

Республики Беларусь

 

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

 

РУП «Институт экспериментальной ветеринарии

им. С.Н. Вышелесского»

 

 

 

«Утверждаю» Заместитель Министра – директор Департамента ветеринарного и продовольственного надзора Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь ____________А.М. Субботин «___»__________2015 г

 

 

 

 

 

 

 

 

Методические рекомендации

по применению ультрафиолетовых ламп В-спектра УФЛ-2 для сельскохозяйственных животных и птицы

 

 

 

Минск 2015 г.

 

Методические рекомендации подготовили:

 

Финогенов А. Ю. – кандидат ветеринарных наук, доцент;

Мистейко М.М. – кандидат ветеринарных наук;

Финогенова Е.Г. – кандидат ветеринарных наук

 

Рецензенты:        Кучинский М.П., доктор ветеринарных наук, профессор

                            Насонов И.В., доктор ветеринарных наук, доцент

                      

Методические рекомендации рассмотрены и одобрены на заседании ученого совета РУП «Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского», протокол № 8 от 25.11. 2015 г.

 

Ультрафиолетовое облучение животных УФ лампами спектра В рекомендовано в соответствии с «Организационно-технологическими требованиями при производстве молока на молочных комплексах промышленного типа». И. В. Брыло [и др.]; Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь. — Минск, 2014.

 

Методические рекомендации предназначены для ветеринарных и зоотехнических специалистов сельскохозяйственных предприятий, слушателей факультетов повышения квалификации, студентов факультета ветеринарной медицины и зооспециалистов.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1.	Введение	4
2.	Биологические действие ультрафиолетового излучения	5
3.	Показания к применению	9
4.	Методы измерения и нормирования интенсивности ультрафиолетового излучения	9
5.	Расчет дозы ультрафиолетового излучения
6.	Организация ультрафиолетового облучения животных	10
7.	Техника безопасности при работе с источниками УФ излучения	12
8.	Технические характеристики ультрафиолетовой лампы В-спектра УФЛ-2	13

 

Введение

Солнечному излучению обязана своим существованием вся органическая жизнь на Земле. Характер влияния солнечного излучения на организм животных и человека определяется его спектральным составом. Этот  спектр  излучений  можно  разделить  на  несколько областей:

- рентгеновское  излучение  –  ниже 2 нм,

- УФ-излучение – от 280 нм до 400 нм (общестимулирующее, биологическое, эритемное, антирахитическое, бактерицидное влияние), 

- видимый  участок  спектра  – от 400 нм до 750 нм (обеспечивает функцию зрительного анализатора),

- инфракрасное излучение – выше  750  нм (оказывает тепловое воздействие). 

В солнечном спектре на ультра­фиолетовые лучи приходится только 1-2% общего излучения. УФ-излучение является весьма  фотохимически  активной  частью  спектра.  Интенсивность и спектральный состав ее постоянно меняются в зависимости от сезона года, состояния атмосферы, количества водяных паров, аэрозолей, высоты стояния солнца над горизонтом, от уровня запыления и газового загрязнения атмосферного воздуха.

УФ-излучение является постоянно действующим фактором внешней среды, оказывающим мощное  воздействие на многие физиологические процессы, протекающие в организме. Например, УФ-излучение необходимо при  фотохимическом  синтезе  витамина Д, важнейшего регулятора обмена кальция и фосфора в организме.

Рациональное использование солнечного излучения способствует укреплению здоровья, повышению устойчивости организма к неблагоприятным факторам окружающей среды. И, наоборот, недостаточная инсоляция, особенно при УФ-дефиците, неблагоприятно отражается на состоянии здоровья, устойчивости к инфекционным и незаразным заболеваниям и нарушению обмена веществ.

Из всей суммы солнечного излучения до земной поверхности доходит в среднем 70%, а остальная часть излучения задерживается атмосферой. Например, пыль, содержащаяся в большом количес­тве в воздухе атмосферы, поглощает ультрафиолетовые лучи до 40%. Интенсив­ность солнечного излучения тем сильнее, чем прозрачнее воздушная среда, чем выше местность, чем ближе к экватору. Республика Беларусь находится в географической зоне ультрафиолетового комфорта (51,8 - 56,0º св. широты). Наибольшее количество природного ультрафиолетового излучения приходится на май (19,5 %) и наиме­ньшее - на декабрь (1,2%). Утром преобладают ультрафиолетовые лучи, к по­лудню - красные и инфракрасные (тепловые).

Однако, в определенные времена года, особенно в осенне-зимний период (от середины ноября до середины марта), в нашем регионе животные испытывают УФ-дефицит. В это время, животные даже при наличии моциона лишены достаточной дозы естественного ультрафиолетового облучения (суточная доза Уф-излучения снижается в 50— 100 раз). УФ-дефицит испытывают также животные, содержащиеся круглогодично на фермах и комплексах, где нет естественного освещения. Поэтому еще в начале 20-го века стали широко применяться искусственные источники УФ-излучений – эритемные лампы.

Для правильной организации искусственного УФ-облучения животных врачу необходимо знать принцип его воздействия на организм, владеть методикой расчета дозы УФ-излучения, принципами организации искусственного УФ-облучения животных, техникой безопасности при работе с источниками искусственного УФ-излучения.

При соблюдении необходимых норм и правил, применение искусственных источников УФ-излучения позволит устранить дефицит солнечного излучения и нормализовать физиологические процессы в организме животных.

 

Биологические действие ультрафиолетового излучения

         УФ-часть солнечного спектра наиболее активна в биологическом отношении. По характеру биологического действия УФ-часть спектра условно разделяют на три области (спектра) – А, В и С.

УФ-излучение спектра А имеет длины волн  400 – 320 нм и оказывает преимущественно эритемно-загарное (пигментообразующее) действие.

УФ-излучение спектра В имеет длины волн 320 – 280 нм и оказывает D-витаминообразующее и слабое бактерицидное действие.

УФ-излучение спектра С имеет длины волн 280 – 210 нм и оказывает сильное бактерицидное действие.

Существует несколько видов биологического действия УФ-излучения на организм. Это D-витаминообразующее, общестимулирующее и пигментообразующие действия.

D-витаминообразующее (антирахитическое) действие УФ-излучения сводится к следующему. В организме животного (в коже) из производных холестерина – эргостерина, 7-дегидрохолестерина и других провитаминов под влиянием УФ-излучения при длине волн 320 – 280 нм образуются кальциферолы (витамин D), что проявляется фотоизомеризацией. В этом случае органические вещества под влиянием излучения, не изменяя своего химического состава, приобретают новые химические и биологические свойства благодаря внутренней перегруппировке атомов в молекулах. Примером изомеризации может быть образование под влиянием ультрафиолетового излучения эргохолекальциферола (витамина D₂) из провитамина эргостерина, холекальциферола (витамина D₃) из провитамина 7-дегидрохолестерина, дегидроэргокальциферола (витамина D₄) – из провитамина 2,2-дегидроэргостерина.

Кальциферолы, принимая активное участие в фосфорно-кальциевом обмене, обеспечивают проницаемость слизистой оболочки кишечника для ионов кальция, всасывание последнего, а также реабсорбцию фосфатов в канальцах нефронов. Кальций регулирует проницаемость мембран,  свёртываемость крови,  служит пластическим материалом для роста клеток. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, многих клеточных компонентов. Кальциферолы снижают активность щелочной фосфатазы; при гипо- и авитаминозе D она увеличивается для восстановления содержания кальция в крови за счёт кальция костей.

В целом, кальциферолы нормализуют процессы минерализации костей, влияют на обмен лимонной кислоты, утилизацию белков и минеральных веществ пищи. При гипо- и авитаминозе D в организме происходят патологические изменения: нарушается процесс свёртываемости крови, возникает слабость мышц, повышается ломкость костей из-за вымывания из них кальция, нарушается процесс окостенения, снижается твердость копытного рога.

С целью профилактики или лечения гипоавитаминоза D следует употреблять препараты холекальциферола, обязательно в комплексе с УФ-облучением. Избыточное поступление в организм витамина с пищей может привести к гипервитаминозу, что вызывает гиперкальциемию, апатию, уменьшение массы тела, развитие мочекаменной болезни. Ультрафиолетовое переоблучение не вызывает гипервитаминоз  D. Для профилактики рахита следует применять ультрафиолетовое облучение. Это более физиологично, чем употребление искусственных препаратов витаминов группы D, поскольку  под влиянием УФ-излучения организм сам синтезирует холекальциферол.

 

Общестимулирующее действие  УФ-излучения проявляется образованием эритемы (через 2 – 8 ч после облучения эритемогенным УФ-излучением), сохраняющейся в течение 1 - 4 дней. УФ-излучение оказывает влияние на белковый метаболизм: способствует увеличению содержания общего и аминокислотного азота, повышению уровня альбуминов и гамма-глобулинов. Кроме того, оно стимулирует систему мононуклеарных фагоцитов, нормализует белковый спектр крови и процесс кроветворения – обусловливает увеличение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов, усиление резистентности клеток, активность ферментов тканевого дыхания, микросомальных ферментов печени, митохондрий. Это свидетельствует об активизации процессов гликолиза и возрастании степени насыщенности крови кислородом, об усилении фагоцитарной активности лейкоцитов, бактерицидных свойств крови и кожи. УФ-излучение в малых дозах активирует процессы в коре головного мозга, повышает работоспособность, мышечный тонус и физическую выносливость, эффективность отдыха.

УФ-излучение в эритемных дозах активирует процессы образования соединительной ткани, эпителизации кожи, что используется при лечении ран и язв, особенно медленно заживающих.

Абиогенное влияние УФ-излучения имеет место при увеличении суммарной дозы эритемной облученности. В этих случаях угнетаются процессы синтеза ДНК и функциональной активности центральной нервной системы, развивается гипертрофия клеток пучковой и сетчатой зон коркового вещества надпочечников, а также происходят нарушения обмена витаминов, усиливается онкогенез.

К абиогенным, т.е. к неблагоприятным для животного эффектам УФ-излучения, следует относить: бактерицидное (280,0 – 210,0 нм) и канцерогенное (ожоги, дерматит, деградация коллагена, развитие эрозий, язв, доброкачественных и злокачественных опухолей) действия; фототоксикоз (повреждение кожи видимым излучением - 320 – 400 нм - в присутствии фотосенсибилизаторов, не обусловленное аллергической реакцией); фотоаллергия (приобретённая способность кожи давать реакцию, как правило, патологического характера на видимое излучение - 320 – 400 нм - самостоятельно или в присутствии фотосенсибилизаторов).

 

Применение УФ облучения в животноводстве

Животные испытывают УФ-дефицит особенно в осенне-зимний период (от середины ноября до середины марта). В это время, животные даже при наличии моциона лишены достаточной дозы естественного ультрафиолетового облучения (суточная доза Уф-излучения снижается в 50 - 100 раз). УФ-дефицит испытывают также животные, содержащиеся круглогодично на фермах и комплексах, где нет естественного освещения.

При недостатке солнечного света может нарушиться физиологическое равновесие организма, что в свою очередь может вызвать развитие патологического состояния, называемое ультрафиолетовой недостаточностью. Наиболее часто данная патология проявляется гипо- или авитаминозом D, вследствие чего снижаются защитные силы и адаптационные возможности организма. А это, как известно, обусловливает его предрасположенность к различным заболеваниям (хронические инфекционные заболевания, яловость, болезни копыт и т.д.).

Установлено, что под действием стимулирующих доз ультрафиолетового облучения увеличивается аппетит, сокоотделение и моторика желудочно-кишечного тракта, а выделяющийся при этом озон благотворно влияет через рецепторы на организм дыхания. Длительная световая недостаточность (особенно в зимний стойловый период) даже при удовлетворительном кормлении вызывает у продуктивных животных ацидотическое состояние и тяжелое нарушение минерально-витаминного обмена, что приводит к отставанию в росте молодняка, снижению продуктивности.

Многочисленные опыты (А. Е. Новикова, И. Г. Шарабрин, А. М. Мелюков, Р. С. Дуняшева, П. А. Кодинец, Н. В. Пигарев, А. П. Онегов, И. Л. Мельник и др.) показали, что при совершенно одинаковом кормлении и содержании коров УФ-облучение по сравнению с аналогами (не подвергавшимися облучению) увеличивает их удои на 11 —19% при сохранении жирности молока на том же уровне или некотором ее повышении. Телята от облучаемых коров при рождении имеют больший вес на 8—10%. Облучение телят в молочный период жизни увеличивает их среднесуточные привесы на 12—23% и повышает уровень естественной резистентности.

При облучении свиноматок повышается их плодовитость на 15—30%, а полученный от них молодняк имеет большой живой вес при рождении, в дальнейшем лучше растет и развивается, падеж его сводится к минимуму. Облучение поросят и подсвинков увеличивает привесы на 10—20% и выше.

УФ-облучение быков и баранов-производителей сокращает латентный период, увеличивает объем спермы, а также повышает подвижность, резистентность и переживаемость спермиев (Н. Бодуров, И. М. Голосов, Ю. А. Шитов).

При облучении кур-несушек их яйценоскость возрастает на 18—30% при одновременном увеличении веса яиц, толщины и плотности скорлупы и повышении содержания витамина D в яйцах. Облучение яиц зимой и ранней весной перед закладкой в инкубатор увеличивает выводимость цыплят на 5—8%, утят — до 18% и повышает темпы роста и жизнеспособность выведенного молодняка. Кратковременное облучение цыплят на инкубаторных станциях в первые сутки после вывода и вторично на второй день улучшает развитие молодняка, и снижает отход в первый период жизни.

У большинства животных ультрафиолетовые лучи вызывают возбуждение, ока­зывают сильное действие на функцию желез внутренней секреции; семенники петушков увеличиваются на 46% по сравнению с необлученными (И. О. Марков).

Опытами В. В. Добрынина, П. К. Сметова на телятах доказано, что УФ-облучение повышает фагоцитарную активность нейтрофилов и значительно увеличивает фагоцитарный показатель, а также способствует более раннему появлению антител в сыворотке крови, то есть повышает иммунитет. Облучение телят до и в процессе иммунизации повышает в крови содержание гамма-глобулинов, значительно увеличивает фагоцитарный показатель и стимулирует выработку специфических антител, повышая их содержание в 2—4 раза по сравнению с вакцинированными контрольными животными.

Повышение продуктивности животных под влиянием УФ-облучения происходит в результате улучшения обмена веществ, переваримости кормов, а также более высокого усвоения питательных веществ корма. В связи с этим улучшается конверсия корма и снижается себестоимость единицы продукции.

У облучаемых животных улучшается общее физиологическое состояние и газообмен. Увеличивается глубина дыхательных движений, что приводит к повышенному газообмену и значительному поглощению тканями кислорода и выделению газа. В сыворотке крови увеличивается содержание кальция и фосфора, а также улучшается соотношение этих элементов, что способствует повышенному отложению в костях фосфорно-кальциевых солей. Повышается щелочной резерв крови, количество общего белка; эритроцитов и гемоглобина. В организме уменьшается содержание кетоновых тел. Усиливается желудочная секреция (на 25-30%), что приводит к повышению усвояемости корма.

 

Показания к применению:

1. Профилактика заболеваний конечностей, укрепление копытного рога.
2. Повышение иммунитета, увеличение количества защитных γ-глобулинов
3. Профилактика яловости у коров
4. Улучшения сохранности телят
5. Повышение молочной продуктивности (на 11-19%), привесов (на 12—23%).

 

Методы измерения и нормирования интенсивности ультрафиолетового излучения

Благоприятное воздействие УФ-излучения можно обеспечить путем регулирования его интенсивности и эритемной дозы облучения, а также четкого контроля проведения процесса облучения. В настоящее время для этой цели используют три метода: биологический, фотохимический и фотоэлектрический.

Биологический метод широко применяется в медицинской практике. В его основе лежит определение эритемной - биологической дозы (витадозы) облученности. Биодоза – это наименьшее количество УФ-облучения (или минимальное время облучения), которое вызывает (через 8 – 14 ч) появление едва заметного покраснения на незагорелом участке кожи (определяется с помощью биодозиметра Горбачева).

Доза, предупреждающая гипо- и авитаминоз D, нарушения фосфорно-кальциевого обмена и другие нежелательные последствия светового голодания, называется  профилактической дозой и составляет 1/8 эритемной дозы. Физиологическая доза ультрафиолетового излучения (с точки зрения ее адаптогенного действия) составляет ¼  -  ½ эритемной дозы.

Пороговая эритемная биодоза непостоянна и зависит от пола, возраста, состояния здоровья и других индивидуальных особенностей. Биодоза устанавливается экспериментально в каждом конкретном случае или выборочно – для наиболее ослабленных лиц, которые будут подвергаться облучению.

Фотохимический метод определения степени эритемной облученности, вызванной УФ-излучением, основывается на разложении последним в присутствии уранил нитрата титрованного раствора щавелевой кислоты. Одной эритемной дозе соответствует 4 мг  разложившейся щавелевой кислоты на 1 см² поверхности облученного раствора.

Фотоэлектрический (физический) метод основывается на определении интенсивности УФ-излучения с помощью специальных приборов – ультрафиолетметров или уфиметров (УФМ-71). Эти приборы позволяют определять энергетическую (физическую) величину УФ-излучения – степень энергетической облучённости для оценки интенсивности УФ-облучения и характера распределения его на поверхности в объеме помещения. Результаты измерения обозначаются в ваттах на квадратный метр и в производных ватта (Вт/м², мВт/м², мкВт/м²). С помощью указанных приборов можно определить и количество облучения, т.е. дозу энергетической облученности, для дозирования излучения отдельно в эритемном (290 – 340 нм) и бактерицидном (220 – 290 нм) диапазонах - Вт/(м² · час), мВт/( м² · час), мкВт/( м² · час).

         Эритемный поток энергии  (мощности) характеризует УФ-излучение с точки зрения его полезности (в малых дозах) действия на организм человека. Единицей эритемного потока является эр – поток монохроматического излучения в 1Вт с длиной 297 нм.

    Эритемная облученность это отношение эритемного потока энергии к единице площади (эр/м², эр/см², мэр/м²).

        Доза эритемной облученности – отношение эритемного потока энергии УФ-излучения за единицу времени к единице площади. Единица дозы эритемной облученности – эр/(м² · ч); мэр/(м² · ч);  мкэр/(см² · ч). Одна биодоза эритемной облученности (эритемная доза – ЭД) этого излучения (λ – 297 нм) составляет 5000 мэр/(м² · ч).

Бактерицидное действие УФ-излучения оценивается по бактерицидному потоку и измеряется в бактах (бакт – бактерицидный поток монохроматического излучения в 1 Вт и длиной волны 255,5 нм). Производными единицами бакта (бакт/м²) являются милли-, микробакт на метр или сантиметр квадратный (мбакт/м², мкбакт/см²).

 

РАСЧЁТ ДОЗЫ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ.

 

Дозы УФ облучения для животных выражаются в мэр*ч/м².

За 1 эр принимается 1 Вт УФ излучения с длиной волны 297 нм. Тысячную долю эра называют миллиэром (мэр).

В последнее время дозы УФ-облучения  выражают  в  мВт/час/м²,  что  соответствует  УФ-излучению с длиной волны 297 нм. При УФ излучении сельскохозяйственных животных необходимо знать плотность эритемного потока, падающего на животное (эритемную облучённость), который характеризуется отношением величины падающего эритемного потока к величине облучаемой поверхности и измеряется в миллиэрах на 1 м (мэр/м²). Действие УФ облучения зависит не только от величины эритемного потока, но и от продолжительности облучения. Поэтому общая доза УФ лучей измеряется в мэр/час/м². 

 

Рис. 1. Ультрафиолетовая лампа В-спектра

 

 

Рекомендуемые дозы УФО для с.-х. животных и птицы мэр/час/м².

 

 Коровы и быки                     250-270

 Телята старше 6 мес.           140-160

 Поросята  сосуны                20-25

 Поросята отъёмыши            60-80

 Свиноматки супоросные     70-90

 Куры                                      40-50

 Цыплята                                 15-25 

 

Пример расчета дозы УФ-излучения для коров:

Необходимо организовать облучение коров. Ультрафиолетовая лампа имеет интенсивность излучения 2000 мВт/час/м². Лампа подвешена на высоту 1,5 м от спины коровы. Площадь помещения, где происходит облучение коров 100 м².

Расчеты:

Корове требуется облучение 250 мэр/ч/м².

Т.к. лампы подвешены на высоте 1,5 м эритемная облучённость уменьшается в 2 раза (2000 мВт/ч/м² / 2 = 1000 мВт/час/м²), т.е количество ламп надо удвоить.

Для облучения площади в 100 м² с интенсивностью 250 мэр/час/м² потребуется суммарная мощность  250 мэр/ч/м² * 100 м² = 25 000 мэр/час/м² (суммарная мощность ламп).

Эффективная мощность 1 лампы на высоте 1,5 м составляет 1000 мВт/час/м². Т.е для облучения коров в течение 1 часа потребуется 25 000 мэр/час/м² / 1000 мВт/час/м² = 25 ламп.

 

Необходимо отметить,  что при увеличении расстояния от лампы с 1 до 1,5 м эритемная облучённость уменьшается в 2 раза, а на расстоянии 2 м от  источника в 4 раза.

Это необходимо учитывать при подвеске ламп над животными. Также необходимо учитывать сроки их использования  (500 ч). С увеличением времени использования ламп интенсивность УФ излучения у них снижается.

Правила УФ-облучения:

• Облучать животных следует, постепенно начиная с 1/3 дозы, затем 1/2, потом 2/3 и наконец полная доза.
• Дневную дозу облучения лучше делить на несколько приемов (например по 20-30 минут)
• Количество ламп можно сократить в 2 раза, если время облучения животных увеличить соответственно в 2 раза.
• Ультрафиолетовое облучение лучше организовать в накопителях перед дойкой, в доильных залах или других местах концентрации животных.
• Необходимо отметить, что при увеличении расстояния от лампы с 1 до 1,5 м эритемная облучённость уменьшается в 2 раза, а на расстоянии 2 м от источника в 4 раза. Это необходимо учитывать при подвеске ламп над животными.
• Необходимо учитывать сроки использования ламп (1000-1500 ч). С увеличением времени использования ламп интенсивность УФ излучения у них снижается.

 

Техника безопасности при работе с источниками УФ-облучения.

Ультрафиолетовые лампы В-спектра безопасны для людей и животных и не оказывают негативного влияния при соблюдении правил эксплуатации и режимов облучения. УФ лампы необходимо подвешивать на расстоянии, недоступном для животных, с защитной сеткой или абажуром. Все металлические части ограждений должны быть заземлены или занулены. Также необходимо следить за напряжением в электрической сети.

Нельзя подвергать ультрафиолетовому облучению животных с тяжелой кахексией, при пороках сердца в стадии декомпенсации, активной форме туберкулеза, при злокачественных новообразованиях, с повышенной чувствительностью кожи к солнечным лучам.

Следует помнить, что ультрафиолетовые лампы С-спектра (бактерицидные) не подходят для облучения животных. Короткая длина волны не позволяет ультрафиолету проникать в подкожную клетчатку и вырабатывать витамин D и может привести к ожогам глаз и кожи.

 

Технические характеристики

ультрафиолетовой лампы В-спектра УФЛ-2

 

электропитание	220 В, 50 Гц
Тип лампы	Philips CLEO Compact S 25W
Мощность лампы	25 Вт
Излучаемый спектр	320 – 280 нм
Количество ультрафиолетовых ламп	2 шт
Рефлектор	Имеется
Габаритные размеры:
длина, не более	600 мм
ширина, не более	70 мм
высота, не более	60 мм
масса, не более	600 гр