авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ ------------------------------------------------------------------------------------------ Кафедра безопасности ...»

-- [ Страница 5 ] --

При радиационных авариях, когда территория загрязняется свежими продуктами деления, наибольшее практическое значение (с точки зрения перехода в сельскохозяйственную продукцию) имеют радиоактивные изотопы йода, в частности 131I, которые больше всего загрязняют корма, животных и получаемую от них продукцию. Радиоизотопы 131I поступают в организм человека в основном с молоком и свежими молочными продуктами (табл.13).

Установлено, что выделение йода-131 с молоком зависит от периода лактации, продуктивности животного и может достигать 4,6% в сутки, при этом максимальная концентрация для йода-141 составляет 12-24 часа.

Рациональная организация кормления животных в рассматриваемой ситуации может способствовать уменьшению или исключению попадания радиоактивных веществ в организм животных. При размещении животных в укрытии и кормлении их запасом кормов, не содержащих радионуклиды можно получать доброкачественную продукцию животноводства.

Таблица Переход* важнейших продуктов ядерного деления из рациона в молоко животных при хроническом поступлении радионуклидов в организм (по Н.А.Корнеев и др., 1977) Радионуклид Коровы Козы Овцы Стронций-90 0,16 0,61 – 1,3 0,95 – 6, Цезий-137 0,84 5,6 0,32 – 2, Йод-131 0,4 – 1,0 - Примечание: *в % от суточного введения на 1л молока В этот период обычно прекращают пасти молочный скот, при использовании ранее заготовленных кормов утилизируют верхний загрязненный слой. Принимают меры против повторного загрязнения кормов. Если выпас молочного скота прекратить не представляется возможным, то использование для выпаса удобренных пашен с хорошим травостоем снизит содержание 131I в молоке. Это связано со снижением концентрации радионуклида на единицу массы вследствие увеличения урожая за счет внесения удобрений. Через 2 месяца после выпадения содержащих 131I загрязнений его количество (вследствие физического распада) снижается в 250 раз, после чего этот радионуклид уже не представляет опасности.

3.3. Мероприятия по снижения поступления долгоживущих продуктов деления (90Sr и 137Cs) в продукцию животноводства Продолжительность периода загрязнения 90Sr и 137Cs по окончании периода йодной опасности длится несколько десятков лет. В этот период проводятся мероприятия, направленные на снижение миграции по пищевой цепи, соблюдаются правила, направленные на снижение повторного заражения продукции радиоактивной почвой.



3.3.1. Режим содержания животных Увеличение длительности стойлового периода является действенным мероприятием по снижению поступления 90Sr и 137Сs в продукцию животноводства. В этом случае достигается сокращение дозовой нагрузки как внутреннего, так и внешнего облучения животных. Снижение дозы внешнего облучения достигается за счет сокращения времени пребывания животных под воздействием гамма-излучения на загрязненных пастбищах.

При стойловом содержании устраняются возможности попадания в корма наиболее загрязненных радионуклидами нижних частей растений (высокий срез при заготовке сена) и попадания загрязненной почвы в организм животных (ежегодно с травой в организм коровы может попадать до 600 кг почвы).

Стойлово-выгульное содержание КРС по сравнению с пастбищным уменьшает поступление 137Сs в рацион животных в — 5 раз, снижает переход этого радионуклида в мясо в 2—3, в молоко — в 3—5 раз.

В худшем положении оказывается овцеводство, которому традиционно присуще пастбищное содержание, а в наиболее благоприятных – свиноводство и птицеводство, которые характеризуются стационарным размещением животных и кормлением с использованием концентрированных кормов.

При наличии временных трудностей с чистыми кормами при стойловом содержании скота допускают краткосрочные 4—8 суточные периоды голодания животных.

3.3.2. Кормление животных с целью снижения поступления радионуклидов в продукцию животноводства Эта комплексная проблема включает ряд мероприятий, связанных с переводом животных на незагрязненные корма, и применением кормовых добавок, способствующих выведению радионуклидов из организма животных.

Использование кормов, не содержащих радиоактивные изотопы, является весьма эффективным мероприятием при получении продукции, соответствующей санитарным регламентам. Это простейший и наиболее результативный способ сокращения поступления радионуклидов в организм животных, а, следовательно, в мясо и молоко.

Снижение содержания радионуклидов в организме животных зависит от ряда факторов: породы животных, их возраста, пола, физиологического состояния, вида радионуклида, его концентрации и транслокации в организме.

Следует отметить, что 90Sr выводится из животного организма гораздо медленнее, чем 137Сs, так как локализуется в костной ткани, являясь химическим аналогом кальция. В связи с этим перевод животных с загрязненных кормов на чистые в условиях значительного загрязнения радиостронцием гораздо менее эффективен, чем в случае загрязнения радиоцезием.

Путем изменения рационов возможно в 2-5 раз снизить уровень поступления 90Sr и 137Сs в организм животных, следовательно и в получаемые продукты питания (табл. 14). Из таблицы 14 видно, что использование в рационе 2 люцерны, выращенной на участке с более высоким содержанием 90Sr, чем в рационе 1, приводит к тому, что в этом случае с кормом в организм коровы поступает приблизительно в 18 раз больше радионуклида, и соответственно с молоком выделяется в 16 раз больше (что обусловлено повышенной способностью люцерны накапливать радионуклиды).

Несмотря на явные преимущества использования чистых кормов для получения радиоэкологически чистой продукции животноводства, данный прием не всегда применим по экономическим, организационным и другим причинам.





Таблица Поступление Sr в рацион и молоко коров из кормов, выращенных на участках с различным содержанием 90Sr (по Б.Н.Анненков и др, 1973) Поступление в Выделение с Содержание суточный молоком Вид корма Sr в почве, рацион мккюри/м2 90 Са, г Sr, Са, г/л Sr, 103 с.е. 103 с.е.

Рацион Люцерна 0, 84 38 1,23 3, Овсяная мука 1, Рацион Люцерна 1, 78 705 1,19 51, Овсяная мука 0, В этом случае целесообразно скармливать животным хотя бы часть кормов, не содержащих радионуклиды, а также подбирать рацион, включая в него растения, в наименьшей степени накапливающие радиоактивные изотопы, — зерно культурных злаков и зернобобовых, клубни картофеля, кормовой свеклы и др. (табл.15). При дефиците чистых кормов применяют только предубойное кормление («дооткорм») животных такими кормами.

Для снижения поступления радионуклидов в продукцию животноводства используют также кормовые добавки. Кормовыми добавками могут служить естественные компоненты кормов при увеличении их доли в рационе. Так, для уменьшения концентрации 90Sr и 137Сs в мясе и молоке целесообразно использовать корма, обогащенные кальцием. Для этого к стандартному рациону добавляют бобовые травы, отличающиеся высоким уровнем содержания этого элемента. В качестве кормовых добавок применяют также специальные препараты, снижающие поступление радионуклидов в продукцию животноводства (Приложение 2).

Таблица Относительная концентрация * 90Sr в одной кормовой единице при одинаковой плотности загрязнения почвы (Н.А.Корнеев и др., 1977) Корнеплоды**, Ботва** Культура Зерно Солома Сено клубни Овес 1 35 25 - Ячмень 0,9 35 - - Горох О,5 60 80 - Клевер - - 120 - Люцерна - - 120 - Тимофеевка - - 35 - Злаковые естественные травы - - 170 - Картофель - - - 1,3 Морковь - - - 12 Свекла - - - 14 Брюква - - - 15 Примечания: *За единицу принята концентрация 90Sr в 1 кг зерна овса **Корнеплоды и ботва рассчитаны на сухое вещество Механизмы действия этих препаратов различны:

образование труднорастворимых или неусвояемых комплексных соединений, смещение ионного равновесия и др., но все они приводят к уменьшению всасываемости радионуклидов при прохождении их по пищеварительному тракту.

3.3.3. Переработка продукции животноводства для снижения содержания в ней радионуклидов.

При обработке мясной продукции следует учитывать особенности распределения радионуклидов по разным органам и тканям. В ранние периоды после поступления радионуклидов во внешнюю среду наиболее опасен йод-131, накапливающийся в щитовидной железе. После аварии основным наиболее опасным радионуклидом остается цезий-137, который в организме содержится во всех органах, но в основном аккумулируется в мышечных тканях.

Наименьшая концентрация радиоактивных веществ наблюдается во внутреннем жире и шпиге (примерно в 3-5 раз ниже, чем в мышечной ткани.

В костных тканях концентрируется 90Sr. Например, в костных тканях свиней, получавших с рационом этот радионуклид, концентрация 90Sr в 600…7000 раз хронически превышает концентрацию в мягких тканях. (А.Д.Белов и др., 1999). Таким образом, с учетом распределения радионуклидов, часть продукции (мышцы, субпродукты) могут быть использованы в пищевых целях, другая часть (щитовидная железа, лимфатические узлы) выведена из пищевой цепи.

Если после убоя в мясе преобладают короткоживущие радионуклиды (к примеру, йод-131), в таком случае полученные продукты целесообразно хранить в холодильниках до 3 месяцев. Как правило, через 80 дней в мясе, консервах, колбасах не останется и следа йода-131.

Способ дезактивации мяса, зараженного долгоживущими изотопами (цезий-137), выбирают исходя из реальной обстановки.

Наиболее перспективными в области животноводства оказались технологические и кулинарные способы обработки продукции, снижающие содержание в ней радионуклидов. Для мяса это могут быть варка в воде, мокрый посол, вымачивание. При переработке мяса для снижения содержания радионуклидов используют в основном способы вываривания и засола. Вываривание мяса обеспечивает переход в бульон 50—90% 137Сs непосредственно из мяса и 70—80% — из костей. Значительное снижение поступления Сs в организм может быть достигнуто в результате замены воды, в которой варится мясо, на свежую в момент закипания.

Таким образом удаляется до 68% 137Сs, содержащегося в сыром мясе.

Независимо от принятого способа дезактивации мясо сначала разрезают на небольшие тонкие куски или шротируют (мясо, измельченное на волчке с диаметром отверстий решетки 16-25 мм), тщательно промывают чистой водой. Радиоактивность мяса в процессе варки (при соотношении 1:3 мяса к воде) снижается примерно на 50%, а при мокром посоле (при таком же соотношении) в течение 2-3 суток со сменой рассола каждые 24 ч.

– на 70 – 90%, Бульон после варки, вода после вымачивания мяса из употребления исключаются. При варке 50-60% радионуклида переходит в бульон в течение первых 10 мин., поэтому целесообразно по истечении этого времени бульон слить.

Концентрацию радионуклидов в мясе можно снизить его засолкой. При мокром засоле мяса (небольшими кусочками) с периодической многократной сменой рассола в него переходит —60% 137Сs. Снизить концентрацию радионуклидов в мясе можно его длительным хранением в засоленном виде и вымачиванием солонины, так как при засолке значительное количество радионуклидов переходит в рассол и вымывается при многократном вымачивании солонины.

Применение таких технологических приемов (четыре обработки со сменой рассола) снижает концентрацию 137Сs в мышечной ткани на 63…99%, причем эти значения зависят от размеров нарезанных кусочков мышечной ткани, числа обработок проточной водой, длительности вымачивания и соотношения твердой и жидкой фазы. Сало, как правило, содержит небольшие количества радионуклидов, а при его перетопке практически 95% Сs переходят в шквару. В результате этого концентрация радионуклида в топленом жире снижается в 20 раз и становится приблизительно в 100 раз меньше, чем в мышцах (Г.С.Мешалкин).

Радиостронций из костей практически не вываривается, поэтому кости от мяса целесообразно отделить и использовать, например, для приготовления костной муки.

Необходимо помнить о том, что при жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на поверхности образуется корочка, препятствующая выведению радионуклидов и других вредных веществ. Поэтому при вероятности загрязнения пищевых продуктов радиоизотопами следует отдавать предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блюдам, приготовленным на пару.

При традиционных способах переработки продукции животноводства (в частности, молока) достигается значительное снижение концентраций 90Sr и 137Сs137. Так, сепарация молока позволяет отделить до 92% данных радионуклидов, которые переходят в обрат, тогда как в сливках остается только 8—16%.

Двух-трехкратное промывание сливок теплой водой позволяет снизить количество радионуклидов в 50-100 раз по отношению к исходному молоку. При переработке сливок в сливочное масло основное количество 90Sr и 137Сs переходит в пахту и промывные воды. Перетопка сливочного масла позволяет получить продукт, практически свободный от радионуклидов (табл.16).

Обезжиренное молоко, в котором осталась основная часть радионуклидов, может быть использована для получения белковых концентратов – творога и сыра. При кислотном способе свертывания по способности переходить из молока в творог радионуклиды образуют следующий ряд 131I 137Сs 90Sr. После промывания кислотного сгустка происходит активное вымывание I и, особенно,, 137Сs, тогда как Sr 90 остается в сгустке. В кислотный казеин из молока поступает 6,3 – 8,2% 90Sr, 3,0 - 3,9% Сs и лишь 1,0 – 1,6% 131I. Из обезжиренного молока может быть выработан сыр коттедж (домашний сыр), в который переходит лишь 2,7% 90Sr и 1,1% 137Сs (А.И.Ильенко). Свежие сыры получаемые из молока, свернувшегося под действием кислоты или нагревания, употребляют в пищу сразу после приготовления;

такие сыры не хранятся.

Таблица Переход радионуклидов из молока в различные молочные продукты при заводском изотовлении, в % от содержания в цельном молоке (по Г.В.Клековкин, 2004) Вид продукта Стронций-90 Йод-131 Цезий- Молоко 100 100 Обрат 92 84 Сливки 8 16 Пахта 6,7 12 Масло сливочное 1,3 3,5 2, Масло топленое 0 0,24 Радиоизотопы цезия и йода находятся преимущественно в водной фазе молока, поэтому при получении масла и сыров они преимущественно в ней и остаются. Стронций, являясь аналогом кальция, связан с казеином в виде казеинатфосфатного комплекса, поэтому для удаления стронция этот комплекс должен быть разрушен, что достигается подкислением соляной или лимонной кислотой или молочнокислыми бактериями при сквашивании молока.

При бескислотном сычужном свертывании подготовленное молоко створаживается в плотный гладкий сгусток с помощью коагулирующих ферментов. Таким ферментом является химозин, более известный под названием сычужного фермента, или ренина (он содержится в сычужине - экстракте сычуга, четвертого отдела желудка теленка). При таком способе изготовления сыра не более20% стронция переходит в сыворотку, а 80% его переходит в сыр.

В связи с тем, что с обратом, пахтой и сывороткой из молока отходят некоторые важные незаменимые биологически активные соединения, в цикле первичных технологических переработок используют методы очистки цельного молока путем его пропускания через различные адсорбенты, катионно-обменные смолы, электродиализаторы.

Электродиалез – это разделение веществ, основанное на их электролитической диссоциации (разделении) и переносе образовавшихся ионов через мембрану под действием разности потенциалов, создаваемой в растворе по обе стороны мембраны.

Особенно эффективен при использовании мембран, избирательно пропускающих катионы либо анионы. С помощью электродиализа из молока удаляется 90% 90Sr и до 99% 137Сs. На электродиалезной установке с анионообменной мембраной из молока может быть удалено до 90% 131I. При этом минеральный и биохимический состав молока практически не изменяется.

Дезактивация молока сорбентами методом ионного обмена с применением ионообменных смол основана на их способности обмениваться на катионы 90Sr и 137Сs или анионы 131I, находящиеся в загрязненном молоке. Метод имеет две разновидности. Первая - «дозированный обмен», т.е. смешивание смолы и загрязненного радионуклидами молока с последующей фильтрацией. Вторая предусматривает использование ионообменных колонок, где загрязненное молоко пропускается через слой ионообменной смолы. После того как оно пропущено через катионообменную смолу, содержание стронция и цезия в нем уменьшается на 80 - 90%. Если же пропустить через анионообменную смолу, содержание йода снизится более чем на 90%. Для дезактивации 1 л молока требуется 35 - 40 г целлюлозного волокна.

Есть два способа дезактивации смолами — динамический и статический. Суть первого состоит в том, что молоко протекает через пучок целлюлозных нитей (волокна) ЦМ-А2. В процессе движения радионуклиды как бы прилипают (притягиваются) к поверхности волокон. При статическом методе молоко наливают в банку или иную посуду и туда опускают пучок целлюлозных волокон и помешивают. Через 15 мин отработавший пучок удаляется и опускается новый. Так делается 3-4 раза. После того как удалена последняя порция, молоко необходимо профильтровать чтобы избавиться от мельчайших частичек целлюлозы. Таким способом его очищают от радионуклидов йода-131 почти на 90%. Такое молоко перед употреблением необходимо прокипятить, а затем оно может быть переработано в любой молочный продукт.

Таким образом, на территории с повышенной плотностью загрязнения 90Sr и 137Сs молочное животноводство может служить поставщиком сырья для молокоперерабатывающей промышленности.

Весьма эффективна заготовка консервированных долго хранящихся продуктов животноводства – концентрированного и сгущенного, а также порошкового молока.

Отходы производства мясной и молочной продукции, костная мука могут быть использованы в животноводстве в качестве корма при условии строгого контроля уровня их загрязнения. Не подлежащие утилизации отходы должны быть уничтожены в установленном порядке.

ВОПРОСЫ 1. Какая информация необходима для прогноза дозы внутреннего облучения от продукции животноводства?

2. Назовите группы мероприятий, проводимых в хозяйствах, для снижения содержания радионуклидов в животноводческой продукции.

3. Какие мероприятия направлены на снижение поступления короткоживущих радионуклидов в продукцию животноводства?

4. Какие мероприятия направлены на снижение поступления долгоживущих продуктов деления в животноводческую продукцию?

5. Какие виды кормовых добавок используют для снижения поступления радионуклидов в продукцию животноводства?

6. Каковы особенности распределения радионуклидов по разным органам и тканям животных, которые необходимо учитывать при дезактивации мяса?

7. Какие технологические и кулинарные способы обработки мясной продукции являются наиболее эффективными для снижения содержания в ней радионуклидов?

8. Какие способы обработки молочной продукции обеспечивают снижение в ней содержания радионуклидов?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 55. Алексахин Р.М., Васильев А.В., Дикарев В.Г. и др.

«Сельскохозяйственная радиоэкология», М., 56. Алексахин Р.М., Сироткин А.Н. «Чернобыльская катастрофа и аграрная наука». В сборнике «Чернобыль: долг и мужество», т.1. М.:

57. Анненков Б.Н., Юдинцева Е.В. «Основы сельскохозяйственной радиологии». М., 58. Белов А.Д., Киршин В.А., Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В.

«Радиобиология», М.: Колос, 1999. –384с.

59. Владимиров В.А., Малышев В.П. «Итоги преодоления последствий чернобыльской катастрофы». В сборнике «Чернобыль: долг и мужество», т.1. М.: 60. «Естественная и искусственная радиоактивность», сайт Казахского Национального университета им. аль-Фараби,:

http://www.kazsu.kz/do/books/radio_ecolog/Index.htm 61. «Закон о социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» (редакция на 26.04.2004 г.).

62. «Защита населения в чрезвычайных ситуациях», Сборник методических разработок для проведения занятий с населением по тематике ГО и ЧС, Библиотечка журнала «Военные знания», Вып.

№2. Москва, 1996.

63. Киршин В.А., Бударков В.А. Ветеринарная противорадиационная защита». М.: Агропромиздат, 1990, 207с.

64. Клековкин Г.В. «Радиоэкология». Учебное пособие. Ижевск.

Издательский дом «Удмуртский университет», 2004. – 206 с.

65. Корнеев Н.А. и др. «Переход стронция-90, стронция стабильного и кальция от коров к потомству в эмбриональном развитии».

«Сельскохозяйственная биология», 1972, т.VII, №5, с.735.

66. Корнеев Н.А., Сироткин А.Н., Корнеева Н.В. «Снижение радиоактивности в растениях и продуктах животноводства». М.:

«Колос», 1977. 208с.

67. Лурье А.А. «Сельскохозяйственная радиология и радиоэкология», М.

1999.

68. «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)» - санитарных правил СП 2.6.1.758- 69. «Особенности радиоактивного загрязнения продуктов питания и воды при ядерных взрывах и радиационных авариях». Сайт:

http://vmedaonline.narod.ru/Chapt21/C21 1.html 70. Плющиков В.Г. «Основы сельскохозяйственной радиоэкологии». М.:

РУДН, 1995.-108с.

71. «Прогноз радиоактивного загрязнения продукции, оценка дозовых нагрузок на человека и разработка рекомендаций по защитным мерам для населения». Курсовая работа. Сост. А.А.Лурье. М.: Изд-во ТСХА, 2004. 14с.

72. «Рекомендации по ведению сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения территории в результате аварии на Чернобыльской АЭС на период 1991-1995гг.», М., 73. «Руководство по организации по санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий при крупномасштабных радиационных авариях», Приказ №20 Минздрава от 24.01.2000г.

74. Торшин С.П., Смолина Г.А., Пельтцер А.С. Практикум по сельскохозяйственной радиологии. М.: Изд-во МСХА, 2004, - 82с, 75. Федосеев О.Н., Хурнова Л.М. «Прогнозирование и оценка обстановки при авариях на радиационно опасных объектах», Методические указания к выполнению курсовых и практических работ, Пенза, 2000.

76. Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П. «Сельскохозяйственная радиология»: учебник для вузов. – М.: Дрофа, -2005.- 367с.

77. Эвембе.Д., Плющиков В.Г., Кузнецов А.В. «Учебное пособие по сельскохозяйственной радиологии» / Под редакцией Кузнецова А.В..

М.: Изд-во РУДН, 2005. – 70с.

ПРИЛОЖЕНИЕ Рисунок 15-40Ки/км 40Ки/км 5мР/час (по состоянию на 10 мая 1986г) Граница союзных республик Фрагмент радионуклидного загрязнения территории в результате Чернобыльской аварии Таблица Нормативные уровни содержания 137Сs и Sr в продуктах питания (СанПиН 2.3.2.1078-01) Удельная активность Бк/кг(л) № Продукт питания 137 Сs Sr 1 Хлеб 40 2 Картофель 120 3 Свекла 120 4 Морковь 120 5 Капуста 120 6 Огурцы 120 7 Помидоры 120 8 Бахчевые 120 9 Лук 120 10 Молоко 100 11 Мясо 160 12 Яйца 80 13 Мед 100 14 Орехи 200 15 Масло коровье 200 16 Масло растительное 60 17 Чай 400 18 Сахар, конфеты, кондитерские 160 19 Крупа, толокно, хлопья 50 20 Макаронные изделия 60 21 Напитки безалкогольные 70 22 Зеленные 120 23 Рыба свежая и мороженая 130 Таблица Зональное деление земель по уровню загрязнения радионуклидами* Плотн. Среднегодовая поверхн доза облучения Радионук загрязн. от радиоактивн.

лид Зона проживания Ки/км2 выпадения Сs* 1-5 1мЗв Проживание с льготным соц.

– экономическим статусом Сs 5-15 1,0-5,0мЗв Проживание с правом отселения Сs 15 Отселение с правом получения 3 Более 5,0мЗв компенсаций и льгот или 90Sr 0, или 239,240Pu 30-ти километровая зона вокруг Чернобыльской АЭС и территории Зона отчуждения (отселения) загрязненные в результате аварий *Примечание: «Закон о социальной защите граждан, подвергшихся воздействию радиации вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» (редакция на 26.04.2004 г.) Таблица Основные дозовые пределы (по НРБ-99) Нормируемые Дозовые пределы величины лица из персонала лица из населения Эффективная доза 20 мЗв в год 1 мЗв в год в среднем за любые в среднем за любые последовательные 5 лет, но последовательные 5 лет, не более 50 мЗв в год но не более 5 мЗв в год Эквивалентная доза за год в хрусталике, 150 мЗв 15 мЗв коже 500 мЗв 50 мЗв кистях и стопах 500 мЗв 50 мЗв Таблица Контрольные уровни (КУ) содержания радионуклидов 134,137Cs и 90Sr в кормах и кормовых добавках, импортируемых и произведенных в России (С.П.Торшин и др., 2004) КУ, Бк/кг, л Виды кормов и добавок 134, 137 Cs Sr Грубые корма: сено, солома, мякина 600 Сочные корма: силос, сенаж, корнеплоды и др. 600 Зеленый корм: травы естественные, сеяные и др. 370 Концентрированные корма: зерно злаков, 600 бобовых, отруби, комбикорма Жом, меласса, жмых, шрот, мезга, барда и др. 600 Мясо, рыба, субпродукты 600 Корма сухие животного происхождения, 600 мясные, мясокостные, мука кормовая Консервы кормовые животного происхождения 600 с растительными и другими добавками Молоко и заменители молочных кормов 370 Сухие молочные смеси и заменители 600 Белково-витаминные и минеральные добавки, 370 премиксы, корма микробиологического синтеза Таблица Среднее годовое потребление продуктов питания, кг/год (ГП) (С.П.Торшин и др., 2004) Продукт Количество, кг/год Хлеб Картофель Овощи Молоко (и молочные продукты) Мясо Таблица Усредненные значения коэффициентов перехода (КП) 137Cs в растения из почвы ([Бк/кг]/ [Ки/км2]) (С.П.Торшин и др., 2004г) Черноземы выщелоченные Черноземы типичные Серые лесные средне-суглин.

супесчаные Дерново-подзолистые песчаные суглинистые суглинистые тяжело суглинистые средне легко почвы Культуры Травы с естественных 740 600 530 450 370 400 200 угодий (сено) Сеяные травы (сено) 220 150 100 60 40 40 40 Вико-овсяная смесь 40 20 15 5 2 2 2 (зеленый корм) Кукуруза на силос 20 10 4 3 2 3 1 0, Кормовая свекла 35 15 12 4 1, Овес (зерно) 7 6 5 5 4 3 2 Ячмень (зерно) 7 5 4 2 3 2 Яровая пшеница 20 7 5 4 3 4 2 (зерно) Озимая пшеница 10 3 2,5 2 1,5 2 1 0, (зерно) Озимая рожь (зерно) 8 2,3 1,8 1,3 1,5 1 0, Картофель (клубни) 10 7 6 4 3 3 2 Свекла столовая 20 15 12 9 7 6 4 Морковь 10 8 7 5 4 5 4 Капуста ранняя 10 6 5 3 2 3 1,5 Капуста поздняя 7 4 3 1,3 1 1,2 0,8 0, Огурцы 1,2 0,9 0,8 0,6 0,4 0,5 0,3 0, Помидоры 1,0 0,8 0,7 0,5 0,3 0,5 0,3 0, Тыквенные 1,2 0,8 0,7 0,5 0, Лук (луковицы) 0,7 0,5 0,4 0,4 0, Чеснок (луковицы) 1,0 0,8 0,7 0,5 0, Зеленные овощные 3 2 2 1,5 Таблица Усредненные значения коэффициентов перехода (КП) 90Sr в растительную продукцию из почвы ([Бк/кг]/ [Ки/км2]) (С.П.Торшин и др., 2004г) Серые лесные средне-суглинист.

Черноземы выщелоченные Дерново-подзолистая почва Супесчаные Песчаные Тяжело Средне суглинистые суглинистые суглинистые Легко Культуры Травы с естественных 10000 6000 4000 2500 1500 2000 угодий (сено) Сеяные травы (сено) 2000 1500 1000 400 300 500 Вико-овсяная смесь 220 150 120 90 50 70 (зеленый корм) Кукуруза на силос 450 300 250 150 100 150 Кормовая свекла 150 100 80 70 Овес (зерно) 220 150 110 70 50 60 Ячмень (зерно) 150 100 80 65 60 70 Яровая пшеница 120 100 70 50 30 45 (зерно) пшеница Озимая 40 30 25 15 10 15 (зерно) рожь (зерно) Озимая 40 30 25 15 10 15 Картофель (клубни) 100 75 65 50 30 40 Свекла столовая 220 150 110 80 60 70 Морковь 100 80 60 45 30 40 Капуста ранняя 60 45 35 25 15 18 Капуста поздняя 45 30 25 15 10 12 Огурцы 60 40 20 15 10 13 Помидоры 25 20 15 8 5 6 Тыквенные 50 40 25 15 Лук (луковицы) Чеснок (луковицы) Зеленные овощные 600 400 300 200 Таблица Уменьшение содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции при переработке (С.П.Торшин и др., 2004) Коэффициент потери Мероприятия активности при переработке, kпп 137 Cs Sr Помол зерна на муку 0,4-0,7 0,4-0, Производство крупы из зерна 0,4-0,7 0,4-0, Промывание овощей и картофеля 0,1-0,5 0,1-0, Срезание головок корнеплодов, 0,1-0,5 0,1-0, удаление кроющих листьев Производство осветленных соков 0,3-0,4 Мало данных Производство компотов, варений, джемов 0,5 0, Очистка картофеля 0,8 0, Переработка картофеля на крахмал 0,02 0, Переработка зерна на крахмал 0,02 0, Переработка зерна на спирт 0,001 0, Переработка молока на:

обезжиренное молоко 0,8 0, сливки 0,15 0,07-0, творог обезжиренный 0,10 0, масло 0,025 0, масло топленое 0,01 0, Непродолжительное вымачивание мяса 0,3-0,5 0,3-0, в воде или солевом растворе Вываривание мяса (около 0,5 часа) 0,15-0,30 0,5-0, Перетапливание сала 0,05 0, Таблица Суточный рацион кормления животных (С.П.Торшин и др.,2004) Корма Количество, кг/сутки Сено многолетних трав Кукуруза на силос Концентраты (зерно ячменя) ПРИЛОЖЕНИЕ В качестве кормовых добавок применяют также специальные препараты, снижающие поступление радионуклидов в продукцию животноводства — ферроцианидные и другие комплексоны, соли лития, альгинаты (препараты, вырабатываемые из бурых морских водорослей), цеолиты.

1. Пищевая добавка БИФЕЖ БИФЕЖ предназначен для получения экологически чистых продуктов животноводства (мяса, молока и т.д.) в регионах, подвергшихся техногенным загрязнениям. Ветеринарный сорбент БИФЕЖ, с содержанием активного компонента ФЕРРОЦИН (до 10%), является основой технологии выведения радионуклидов и тяжелых металлов из организма домашних и сельскохозяйственных животных.

2. ФЕРРОЦИН Применяют для оказания первой помощи и последующего лечения при интоксикациях радиоизотопами цезия и рубидия, а также продуктами деления урана, содержащими эти радиоизотопы. Препарат малотоксичен, не всасывается в желудочно кишечном тракте.

3. Сорбенты (от лат. sorbens, родительный падеж sorbentis поглощающий), твёрдые тела или жидкости, избирательно поглощающие (сорбирующие) из окружающей среды газы, пары или растворённые вещества.

4. Комплексоны - аминополикарбоновые кислоты и их производные, 5. Берлинская лазурь, синь, темно-синяя краска, получается при действии солей окиси железа на желтую крове-щелочную соль антидот таллия и цезия.

6. ПОЛИСУРЬМИН Неорганический ионообменный полимерПрочно связывает изотопы стронция и предупреждает их всасывание из пищеварительного тракта 7. АЛЬГИНАТЫ Антидоты и адсорбенты. Альгинаты присутствуют в морских водорослях, но до сих пор не найдены в наземных растениях.

Волокна альгинатов не перевариваются организмом человека и выводятся наружу через желудочно-кишечный тракт. Соли алъгиновой кислоты обладают превосходными противорадиационными свойствами.

Альгинаты специфически и избирательно связывают и выводят из организма, например ионы стронция. При этом оказалось, что катионы стронция вне зависимости от того стабильный это элемент или радиоизотоп, обладают одинаковым специфическим сродством к альгинатам. Альгинаты на уровне желудочно-кишечного тракта связывают изотопы стронция взамен отдают ионы кальция. Они как магнит, связывают и выводят из организма тяжёлые металлы и радиоизотопы.

СОДЕРЖАНИЕ 1. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ОЦЕНКА ДОЗОВЫХ НАГРУЗОК НА ЧЕЛОВЕКА 1.1. Основные радионуклиды – загрязнители агроэкосистем 1.2. Нормативы, регламентирующие содержание радионуклидов в природных сельскохозяйственных объектах 1.3. Принципы формирования и расчета дозовой нагрузки на сельскохозяйственные растения, животных и человека 1.3.1. Формирование дозовой нагрузки на растения 1.3.2. Формирование дозовой нагрузки на животных 1.3.3. Формирование дозовой нагрузки на человека 1.3.3.1 Расчет дозы внешнего облучения человека 1.3.3.2. Расчет дозы внутреннего облучения человека 1.4. Прогноз загрязнения сельскохозяйственной продукции радионуклидами 1.4.1. Цели и задачи прогностических расчетов 1.4.2. Основные показатели и характеристики минимума исходной информации для прогнозных оценок 1.5. Принципы расчета 1.5.1. Пример прогнозного расчета содержания радионуклидов в продукции растениеводства и животноводства. 1.5.1.1. Продукция растениеводства 1.5.1.2. Животноводческая продукция 1.5.2. Принцип прогнозной оценки дозовой нагрузки на население за счет внешнего и внутреннего облучения. 1.5.2.1. Прогноз дозы внутреннего облучения 1.5.2.2. Прогноз общей дозовой нагрузки на человека Вопросы 2. МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ И ОЦЕНКА ДОЗОВЫХ НАГРУЗОК НА ЧЕЛОВЕКА 2.1. Задачи мероприятий по снижению содержания радионуклидов в сельскохозяйственной продукции 2.2. Мероприятия по снижению содержания радионуклидов в продукции растениеводства 1.2.1. Агрохимические мероприятия 1.2.2. Агротехнические мероприятия 1.2.3. Технологические приемы переработки продукции Вопросы 3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ПРОДУКЦИИ ЖИВОТНОВОДСТВА 90 Пути снижения поступления Sr и Сs в 3.1.

продукцию животноводства 3.2. Мероприятия по снижения поступления короткоживущих продуктов деления. 3.3. Мероприятия по снижения поступления долгоживущих продуктов деления (90Sr и 137Cs) в продукцию животноводства. 3.3.1. Режим содержания животных 3.3.2. Кормление животных с целью снижения поступления радионуклидов в продукцию животноводства 3.3.3. Переработка продукции животноводства для снижения содержания в ней радионуклидов. Вопросы Список литературы Приложение РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ ----------------------------------------------------------------------------------------- Кафедра безопасности жизнедеятельности и управления природными и техногенными рисками В.Г. Плющиков., О.Г. Семенов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ.

РАДИАЦИОННАЯ ЭКСПЕРТИЗА ОБЪЕКТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ПО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ РАДИОЭКОЛОГИИ Москва – УДК 631.: 614.76 + 621.039.8 Утверждено РИС Ученого Совета Российского университета дружбы народов Плющиков В.Г., Семенов О.Г. Использование ионизирующих излучений в агропромышленном комплексе. Учебно-методическое пособие по курсу «Сельскохозяйственная радиоэкология», М.: Изд-во РУДН.- 2007.- 64с.

Учебно-методическое пособие по сельскохозяйственной радиоэкологии предназначено для студентов агрономических, зооинженерных и ветеринарных специальностей. Пособие содержит разделы, в которых рассматриваются проблемы использования ионизирующей радиации в практических целях в аграрно-промышленном комплексе (АПК), в частности, в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии. Отдельная глава посвящена радиационной экспертизе объектов сельскохозяйственного производства, вопросам радиационного и санитарно-гигиенического мониторинга радиоактивно загрязненных территорий.

Пособие подготовлено с целью совершенствования учебного процесса на кафедре Безопасности жизнедеятельности и управления природными и техногенными рисками Аграрного факультета РУДН.

Рецензент:

Кандидат химических наук, доцент, заведующий лабораторией, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им.

Д.Н.Прянишникова, академик МАЭН А.В.Кузнецов.

© Коллектив авторов, © Издательство РУДН, ПРЕДИСЛОВИЕ Ионизирующая радиация нашла научное и практическое применение в различных областях агропромышленного комплекса (АПК) благодаря разработанным методам радиоизотопной индикации, которые успешно используются в агрохимических исследованиях, при изучении почвенного питания и физиологии растений, а также и в других областях сельскохозяйственной науки. Изотопно-индикаторный метод имеет ряд преимуществ по сравнению со многими другими методами.

Появилась также возможность широкого использования ионизирующей радиации для решения ряда практических задач.

Например, для стимуляции роста растений путем предпосевного облучения семян, для уничтожения болезней и вредителей, для увеличения сроков хранения пищевых продуктов, а также в селекционной работе с целью получения ценных свойств и признаков у различных культур.

Довольно широкое использование ионизирующее излучение нашло в животноводстве и в ветеринарии, как в нашей стране, так и за рубежом. Использование изотопов-индикаторов дало возможность исследовать обмен основных питательных веществ в организме животных, динамику фосфорно-кальциевого обмена при заживлении переломов костей у животных и другие процессы. Ионизирующее излучение успешно применяют для инактивации микроорганизмов в животноводческой продукции.

Опыты по радиационному улучшению кормов показали, что в качестве кормов могут быть использованы различные отходы сельского хозяйства и перерабатывающей промышленности. Радиационная технология применяется в кормопроизводстве с целью гидролиза целлюлозы соломы, древесных опилок, торфа, что приводит к увеличению содержания легкогидролизуемых углеводов.

Весьма эффективен оказался метод радиационного обеззараживания навозных стоков, содержащих патогенную микрофлору.

ГЛАВА I ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (СФЕРА АПК) Разнообразные изотопы химических элементов находят широкое применение в научных исследованиях, в ядерной энергетике, в различных областях промышленности и сельского хозяйства, в современной медицине и биологии, в исследованиях окружающей среды и других областях.

1. Метод радиоизотопной индикации Искусственно получаемые радиоактивные элементы нашли широкое применение в науке и технике. Одним из методов, позволяющих на практике использовать свойства радиоактивных элементов, является так называемый метод «меченых атомов». Метод изотопных индикаторов (метод меченых атомов) был впервые предложен Д. Хевеши и Ф.

Панетом в 1913 году.

Немеченым элементом называется химический элемент, имеющий естественный, природный изотопный состав.

Меченым элементом называется химический элемент с искусственно измененным изотопным составом.

Именно различие в изотопном составе – отличительный (индикаторный) признак немеченого и меченого химического элементов.

Суть метода «меченых атомов» состоит в том, что в исследуемое вещество, в частности, в организм животного или человека, в растение, почву или продукты питания, вводят меченые атомы, в дальнейшем, улавливая его излучение, прослеживают путь этого элемента в исследуемом объекте.

Количество атомов изотопной метки должно быть достаточным для их обнаружения. Высокая чувствительность и специфичность изотопных индикаторов позволяют проследить за ними в сложных процессах перемещения, распределения и превращения веществ в системах различной сложности, в том числе и в живых организмах.

Существуют два способа получения меченых элементов:

1. Изменение изотопного состава стабильных изотопов, в частности, повышение в данном элементе относительного содержания малораспространенного стабильного изотопа.

Например, можно получить меченый азот, повышая относительное содержание (по сравнению с природным) 15 изотопа N. В этом случае N выполняет роль стабильного изотопного индикатора азота. В данном случае отличительным признаком меченых атомов является их изотопный вес.

2. Введение в состав данного химического элемента не существующего до этого в нём радиоактивного изотопа.

Например, добавление к стабильному природному фосфору 31Р радиоактивного изотопа фосфора Р (не существующий в природе, искусственно-радиоактивный изотоп) приводит к изменению изотопного состава химического элемента. Таким образом, получаем меченый фосфор (Рачинский, 1992).

Итак, меченый атом - изотоп химического элемента, отличающийся от основной массы атомов того же элемента, либо радиоактивностью, либо изотопной массой.

Существуют два варианта изотопных индикаторов:

метод стабильных изотопных индикаторов и метод радиоактивных изотопных индикаторов.

При использовании метода стабильных изотопных индикаторов разница в атомных весах позволяет при помощи специальных приборов (например, масспектрометров) изучать поведение, перемещение и превращения меченого вещества, введенного в животный организм или растение. Мечение стабильными изотопами широко применяют в настоящее время, если нет удобных для работы радиоактивных изотопов, хотя при количественном определении содержания метки существуют значительные сложности, вызванные сложностью и трудоемкостью разделения стабильных изотопов.

При использовании метода радиоактивных изотопных индикаторов изотоп может быть легко опознан (даже в ничтожном количестве) по своему излучению. Величина этого излучения может быть измерена, что дает возможность определить количество радиоактивного вещества в исследуемом объекте. Современные радиометрические приборы позволяют измерять радиоактивные изотопы массой 10-18-10-20 г.

Радиоизотопная индикация широко внедрена в различные отрасли науки и практики и, по существу, является одним из наиболее популярных методов исследования, способным поставлять информацию, пригодную для машинной обработки, с помощью средств вычислительной техники.

Важнейшие направления использования метода:

• изучение пространственного переноса и локализации веществ;

• изучение процессов трансформации веществ, механизмов превращения, кинетики процессов и др.;

• изучение химического состава веществ, их строения, характера и прочности связей;

• количественный анализ (Фокин и др., 2005) Использование радиоактивных изотопов дало толчок развитию новых экспериментальных подходов для решения актуальных биологических проблем:

• анализ процесса обмена веществ;

• возможность изучения динамики биологических процессов;

• возможность одновременного наблюдения с помощью двойной метки за двумя разными соединениями.

Достоинства метода радиоизотопной индикации заключаются:

в высокой чувствительности метода (10-18-10-20 г) по сравнению 1.

с обычными химико-биологическими методами измерения (10-6-10-7 г);

2. данный метод позволяет изучать функцию органов и систем без хирургического вмешательства (например: метод оценки функционального состояния щитовидной железы с помощью радиоактивного изотопа 131I;

3. в быстроте измерения содержания радиоактивных веществ в образце путем внешней радиометрии органов или специально приготовленных препаратов (крови, лимфы, гистологических срезов тканей и др.);

4. в возможности математического (количественного) описания протекающих биологических процессов в организме на языке формул и математических уравнений (Александров, 2005).

Метод радиоизотопной индикации относится к категории прижизненных методов анализа и позволяет осуществлять:

• радиоиммунологический анализ (например, крови или микрокусочков органа, ткани, взятых во время диагностического прокола органа в пробирке (in vitro):

• радиоизотопную диагностику, которая проводится путем введения препарата, помеченного изотопом, непосредственно в организм человека или животного (in vivo).

К методу изотопных индикаторов предъявляют два основных требования: введенные в биологические системы изотопные индикаторы не должны нарушать нормального течения биологических процессов;

информация, полученная с помощью меченых атомов, должна быть точной, отражающей реальные процессы в биологических объектах (Коссова и др., 2004).

В случае применения в качестве индикатора радиоактивных изотопов необходимо иметь в виду, что их введение в живой организм сопровождается внутренним облучением организма. Кроме того, на организм могут действовать ядра отдачи, возникающие при радиоактивном распаде изотопов. Они обладают высокой ионизирующей способностью и могут разрушать химические связи.

Необходимо учитывать возможное воздействие радиоактивной метки на само исходное меченое вещество, приводящее к радиационному саморазложению вещества (в случае максимально высокой удельной активности метки).

Рассматривая вопрос о биологическом действии радиации радиоактивных изотопов, необходимо учитывать свойство консервативности и устойчивости генотипа живых организмов. Каждый вид живого организма характеризуется определенным типом обмена веществ и для нарушения его необходимо применять сильное физическое и химическое воздействия (Коссова и др., 2004). Надо не забывать, что даже малые дозы излучения вызывают радиобиологическое действие, следовательно, величину индикаторной активности метки необходимо по возможности сокращать.

В настоящее время высокая чувствительность методов измерения позволяет работать с индикаторными активностями, которые минимальны (с точки зрения воздействия на организм), с другой стороны они достаточны, чтобы обеспечить достоверную скорость счёта анализируемых проб.

Меченые атомы (в качестве индикаторов) используются в различных областях науки, в частности, в биохимии, физиологии, микробиологии, агрохимии, животноводстве, энтомологии, ветеринарии и т.д.

1.1. Использование изотопно-индикационного метода в энтомологии Широкое применение радиоизотопное мечение нашло в энтомологии для уточнения ареала и скорости рассеяния, численности и плотности популяции насекомых, выявления естественных хищников, поедающих насекомых. Радиоизотопы служат для изучения обмена пищей между общественными насекомыми (муравьи, термиты, пчелы).

При исследовании процесса раздела пищи у пчел был выявлен «общественный поток пищи», являющийся результатом многократного отрыгивания, обеспечивающий пищей всех членов колонии (рис.1) Рис.1. Социальное распределение пищи у пчел ( по Легг Дж.О., 1989) Пчела-донор (вверху) достает меченую радиоизотопом пищу из градуированной пипетки. Социальное распределение пищи происходит как множественный процесс, подобный цепной реакции.

Радиоизотопы применяли для исследования биохимии и физиологии насекомых и клещей, установления общественного поведения членистоногих, например, пауков, изучения передачи пищи и их общественного поведения (рис.2).

а- самка паука Theridion notatum sisyphium el.

питалась меченной радиоизотопом комнатной мухой (черная) после того, как отложила кокон с яйцами;

б- после вылупливания молодые паучки ежедневно получали от своей матери отрыгнутую пищу (паучки черного цвета);

количество пищи определяется ежедневным измерением радиоактивности личинок Рис.2. Использование радиоизотопов для изучения взаимоотношений хищник-жертва и социального поведения у пауков (по Легг Дж.О., 1989) Метод меченых атомов позволил установить существования межвидового трофоллаксиса (обмен пищей и выделениями желёз), например у муравьев, подтвердил существование у них межвидового, межгенерационного и даже межподсемейственного трофоллаксиса.

1.2. Использование изотопно-индикационного метода в агрохимических исследовании, изучении почвенного питания растений, определении плотности и влажности почвы Главное достоинство метода изотопных индикаторов заключается в том, что он позволяет проследить поведение вновь вводимого в почву меченого элемента на фоне ранее присутствующего того же, но немеченого элемента непосредственно в составе почвы без предварительного извлечения или экстракции меченого элемента из почвы. Это имеет важное значение для почвенно-агрохимических исследований. Метод меченых атомов позволяет изучать процессы изотопного обмена в почвах, подвижность веществ в почвах, физико-химические свойства почв.

Одна из основных задач агрохимии – разработка рациональных приемов использования удобрений. Методы химического анализа растений и почв могут дать сведения об общем количестве элемента питания как в растении, так и в почве.

С помощью этих методов невозможно определить раздельно количество элемента питания, взятого растением из внесенного удобрения и из запасов его в почве. Метод меченых атомов является прямым методом определения количества питательного элемента, т.к. позволяет раздельно определить поведение элементов питания растений, вносимых в почву с удобрениями и уже присутствующих в ней до внесения удобрений. Для агрохимии, например, большой интерес представляют исследования баланса азотных удобрений _ это может быть осуществлено только с использованием меченого азота (Рачинский, 1992).

При проведении агрохимических исследований с применением метода меченых атомов первая задача заключалась в приготовлении меченого удобрения. Основные требования к качеству меченого удобрения следующие:

• Изотоп-индикатор должен находиться в той же химической форме, что и питательный элемент в составе изучаемого удобрения;

• Распределение изотопа-индикатора должно быть равномерным по всей массе удобрения;

• Доза изотопного индикатора должна быть достаточна для его количественного определения измерительной аппаратурой;

• Доза изотопного индикатора не должна вызывать существенных нарушений в ходе биологических и физико химических процессов в почвах и растениях, оказывать угнетающее действие на растения и почвенные микроорганизмы.

• При полевых исследованиях необходимо стремиться к минимальному радиоактивному загрязнению почвы.

Метод меченых атомов позволяет оценить содержание доступных форм элементов минерального питания растений в почве, проводить исследования с растениями в течение всего вегетационного периода, провести реальный учет их поступления в растения. С помощью изотопно-индикаторного метода можно решать задачи, связанные с особенностями поступления элементов из удобрений в растения при разных сроках и способах их внесения, анализировать эффективность поступления этих элементов из разных видов удобрений, определить количество микро- и макро-элементов, усвоенных растениями из меченого радионуклидами удобрения (уточнение коэффициентов использования азотных и фосфорных удобрений).

В частности, было показано, что коэффициенты использования озимой пшеницей фосфора из растительных остатков многолетних трав приблизительно в три раза превышает коэффициенты использования данного элемента из суперфосфата.

Основная причина различия – повышенное содержание всасывающих корней в разлагающихся растительных остатках, поскольку в этих зонах создаются более благоприятные условия для их питания и нормального функционирования (Фокин, 2005).

Измерение радиоактивности растений и наблюдение за поглощением ими Р через определенные промежутки времени после появления всходов позволило проследить за постепенным ростом корневой системы и установить ионы, из которых наиболее интенсивно поглощается этот изотоп.

Большой интерес для почвоведения, агрохимии и экологии представляет исследование миграции питательных макро- и микроэлементов, токсических элементов и соединений в почвогрунтах в естественных условиях. Меченые радиоактивными индикаторами элементы и соединения можно локально вводить в почву на разную глубину, а далее в динамике исследовать пространственно-временное их распределение по профилю почвогрунта.

В последние годы проведено много исследований процессов взаимодействия элементов минерального питания с различными компонентами почвы, миграции элементов по почвенному профилю, изучены физические особенности почвы, такие как влажность, плотность и скорость диффузии газов, играющих важную роль в жизни растений.

Изотопные методы – неотъемлемая составная часть испытания и исследования пестицидов и последствий их применения.

Проблема состоит в том, что пестициды или их метаболиты могут образовывать прочные комплексы с различными почвенными, растительными и животными компонентами («неэкстрагируемые остатки»). Изотопные методы внесли крупный вклад в установление дальнейшей судьбы пестицидов. С является предпочтительным радиоизотопом для введения метки в определенное положение молекулы органических пестицидных соединений. В зависимости от цели исследования меченый пестицид вводится в растение или почву методом, применяемым в практике сельского хозяйства (рис 3).

Обработанные растения и почву собирают через определенное время или во время сбора урожая, а затем анализируют. Так как меченый элемент в составе пестицида характеризуется определенной удельной активностью (имп/мин на ед. веса меченого элемента), то, измеряя общую активность растительного материала, можно вычислить количество полученного растением меченого пестицида.

Используют различные методы экстракции пестицида и продуктов его превращения в зависимости от свойств изучаемого вещества. Идентификация меченого пестицида осуществляется с помощью газо-жидкостной хроматографии в сочетании с масс спектрометрией (Легг Дж.О., 1989).

Загрязняющие вещества, поступающие в экосистему, весьма разнообразны - это не только пестициды, но и тяжелые металлы, сульфаты и т.д. Изучение механизма и скорости детоксикации загрязняющих веществ, поступление их из почвы в растения, абиотической миграции также возможно с использованием изотопно-индикационного метода.

Нанесение на растение или внесение в почву Пестицид Химический меченый анализ (очистка) 1 2 Рис. 3. Использование индикатора 14С в исследованиях пестицидов ( по Легг Дж.О., 1989);

1 - Жидкостно-сцинтилляционный счетчик;

2 - Радиоактивные метаболиты;

3 – Идентификация 1.2.1. Использование радиоизотопных методов для измерения плотности и влажности почв Радиоизотопные методы определения плотности и влажности почвы имеют преимущества перед традиционными методами:

• Измерение и наблюдения за изменением влажности почвы и ее плотности можно проводить без изменения ее структуры и состава;

• Возможность проведения экспресс-анализа;

Определение плотности почвы производят оценивая степень ослабления потока гамма- лучей или их рассеяния. Для этого на исследуемом участке делают две параллельные скважины, в одну из которых опускают источник направленного гамма излучения, в другую – на такую же глубину опускают счетчик. Для обработки результатов измерения необходимо знание скорости счета в воздухе, т.е. без поглощающего слоя почвы, и влажности почвы (ослабление фотонного излучения складывается из рассеяния лучей твердой фазой почвы и водой, находящейся в почве).

Определение влажности почвы осуществляется нейтронным методом (нейтронным влагомером, табл. 1).

Таблица Технические характеристики отечественных приборов для измерения плотности и влажности почвы (по Фокин А.Д., Лурье А.А., Торшин С.П., 2005) Плотномер Влагомеры «Электро Технические ППГР-1 ника» ВПГР-!

характеристики ВНП- 0,6-2,5г/см Диапазон измерения 5-50% 5-45% Время одного измерения, с. 30-60 16-60 30- ±0,055г/см Абсолютная погрешность ±0,01% 0,01% Глубина измерений, м 0-30 0,3-2,0 0,15-1, Диаметр штанги-зонда, мм 35 40-45 35, Питание автономное от батареи;

напряжение, В 12 9 Температурные условия, С -10…+40 -50…+50 +5…+ Масса, кг 8,7-12,4 7,0 4, 2. Авторадиография Многие вопросы физиологии растений, физиологических процессов в организме животных были исследованы с применением очень удобного и наглядного метода – авторадиографии.

Авторадиография – метод получения фотографических изображений в результате действия на фотоэмульсию, чувствительную к радиоактивному излучению, радиоактивных изотопов, содержащихся в исследуемом объекте (целые растения, гистологические срезы органов и тканей). При этом создается на некоторое время тесный контакт между исследуемым препаратом и фотоэмульсией. В авторадиографии используются чувствительные негативные эмульсии, которые содержат в качестве светочувствительного вещества бромистое серебро с небольшой примесью йодистого серебра.

При контакте фотопластинок с тканями, срезами или другими биологическими образцами, содержащими радиоактивные соединения, после проявления места затемнения на пленке соответствуют локализации радиоактивных частиц.

Фотографическое изображение распределения радиоактивных веществ, полученное методом авторадиографии, называется авторадиограммой, или радиоавтографом. При визуальном анализе данных измерений и проведении количественного анализа по оптической плотности почернения фотоэмульсий (денситометрия) можно судить о распределении и количестве радиоактивного вещества в объекте. Таким образом, авторадиография дает возможность обнаружения микроколичеств альфа-, бета- или гамма-активных веществ и определения мест их нахождения в исследуемом объекте.

Главные достоинства метода:

• Возможность исследования распределения радиоактивных элементов в тонких морфологических структурах тканей организма (ядра клетки или хромосомы);

• Очень высокая радиочувствительность, которая основана на интегрирующей способности фотоэмульсии - накопление эффекта при длительных экспозициях.

• Высокая эффективность определения радиоактивного вещества – 50%, а в случае заключения объекта между двумя слоями эмульсии регистрируются все вылетающие при распаде частицы (это особенно касается бета-частиц с малой энергией);

• Авторадиограмма – документ, доступный повторной проверке и удобный для публикации Недостатком метода является необходимость длительной экспозиции из-за малого содержания радиоактивного вещества в среде (Коссова и др., 2004)..

В ветеринарии при применении авторадиогафии подопытным животным предварительно вводится определенное количество радиоактивного вещества (например, с пищей), для исследования берутся исследуемые органы, из них изготовляются препараты (гистологические срезы и т.д.).

ВОПРОСЫ 1. Объясните основной принцип, лежащий в основе изотопно индикаторного метода и способы получения меченых элементов.

2. Назовите основные требования, предъявляемые к методу изотопных индикаторов.

3. Назовите наиболее перспективные направления использования изотопно-индикаторного метода в агрономии, почвоведении и экологии.

4. Чем вызвана необходимость учета кинетики изотопного обмена в исследуемых биологических системах при интерпретации результатов, полученных изотопно индикаторным методом?

5. Каковы преимущества изотопно-индикаторного метода по сравнению со многими другими методами?

6. Приведите примеры использования изотопных индикаторов в энтомологии.

7. Охарактеризуйте способы радиационной борьбы с насекомыми-вредителями.

8. Перечислите направления и возможности использования изотопных индикаторов в агрохимии и почвоведении.

9. Назовите основные требования к качеству меченого удобрения.

10. Приведите примеры использования изотопных индикаторов при изучении миграции загрязняющих веществ (пестициды, тяжелые металлы, сульфаты и т.д.) в экосистемах.

11. Какими преимуществами обладают радиоизотопные методы по сравнению с традиционными при измерении плотности и влажности почв?

12. Какой принцип положен в основу метода авторадиографии;

его достоинства и недостатки?

ГЛАВА II ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ (Практические аспекты) В научных исследованиях, осуществляемых в сфере АПК, стабильные и радиоактивные изотопы широко применяются в качестве изотопных индикаторов при изучении самых различных процессов, происходящих в природе. Основные направления использования ионизирующих излучений в сфере агропромышленного комплекса приведены на рис. 4.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ В АПК БИОЛОГИ- ХИМИЧЕ- АНАЛИЗ АВТОМА ТИЗАЦИЯ ЧЕСКОЕ СКОЕ ПРИРОД ПРОИЗ- НЫХ ДЕЙСТВИЕ ДЕЙСТВИЕ ВОДСТВА ОБЪЕКТОВ Приготов Радиационное Средства Определе стимули- контроля и ние ление управле роваие влажности кормов ния Определе Радиационное Улучшение ние ингибиро- качества плотности пищевых вание продуктов Определе Радиационная ние селекция элементного состава Рис. 4. Схема применения излучений высоких энергий в сфере агропромышленного комплекса (Фокин А.Д. и др., 2005) Наиболее перспективными направлениями использования изотопно-индикаторного метода в агрономии, почвоведении и экологии является исследование корневого питания растений, состояние и поведение элементов минерального питания в почвах, изучение поведения токсикантов в наземных и сельскохозяйственных экосистемах.

В сельском хозяйстве изотопы («меченые» атомы) применяются, например, для изучения процессов фотосинтеза, усвояемости удобрений и для определения эффективности использования растениями азота, фосфора, калия, микроэлементов и др. веществ.

1. Использование ионизирующей радиации в растениеводстве Использование ионизирующих излучений основано на их биологическом действии на живые организмы, в частности, на культурные растения. В зависимости от дозы и условий облучения, свойства облучаемого биологического объекта ионизирующее излучение может оказать стимулирующее, ингибирующее (подавляющее), мутагенное, консервирующее, стерилизующее или терапевтическое действие. Ионизирующие излучения в растениеводстве используются:


• для повышения продуктивности сельскохозяйственных растений путем предпосевного облучения семян (радиационное стимулирование);

• для удлинения сроков хранения растениеводческой продукции без изменения ее качества;

• для получения полезных мутаций сельскохозяйственных культур в целях использования мутантов в селекционной работе (радиационный мутагенез);

• для определения качества семян культурных растений методами радиационного старения.

1.1. Радиационное стимулирование В основе повышения продуктивности сельскохозяйственных растений с помощью ионизирующих излучений лежит явление радиационного гормезиса, когда при воздействии ионизирующих излучений проявляется стимулирующий эффект малых доз облучения. Облучение приводит к активации многих процессов обмена. Механизм стимулирующего действия малых доз ионизирующих излучений на растения по А.М.Кузину заключается в усилении синтеза рибосомальных РНК и ДНК, белков, ферментов, липидов;

при этом наблюдается более высокий уровень содержания фитогормонов (гетероауксинов) (Александров, 2005).

Стимулирующий эффект в значительной степени зависит от радиочувствительности растений и дозы облучения.

Положительный эффект в растениеводстве дает предпосевное облучение семян и посадочного материала. В этом случае ионизирующее излучение стимулирует прорастание и увеличение процента всхожести семян, способствует лучшему использованию растениями удобрений, вызывает раннее и обильное цветение и повышение урожайности ряда культур:

бобовых, сахарной свеклы, кукурузы, овощей. Это может быть особенно актуально для АПК северных сельскохозяйственных регионов: в условиях короткого дня облученные семена интенсивнее и с большей энергией прорастают, растения лучше кустятся, быстрее наступает биологическая и хозяйственная спелость.

Стимулирующий эффект обнаружен при предпосадочном облучении клубней картофеля, при облучении черенков, корневищ и другого посадочного материала. Например, предпосадочное облучение клубней картофеля повышает урожай на 10—28%, повышает содержание крахмала, белков и витамина С;

от облученных семян моркови был получен урожай корнеплодов на 30% выше, чем в контроле, а содержание каротина в корнеплодах на 12% выше контрольных образцов;

облучение сухих семян кукурузы при посеве на силос дало увеличение зеленой массы на 20% и увеличение числа початков в сравнении с контролем (Файтельберг-Бланк и др., 1974). Радиационное стимулирование ускоряет созревание и способствует увеличению сахаристости сахарной свеклы, помидоров, бахчевых культур — дыни, арбуза.

Оптимальные дозы гамма-излучения предпосевной обработки посевного материала сильно варьируют в зависимости от вида культурного растения. Гамма-облучение находящегося в покое посадочного материала в оптимальных дозах вызывает более быстрое и обильное пробуждение точек роста, способствует корнеобразованию.

Эффективность предпосевного облучения семян и посадочного материала зависит от ряда условий: мощности дозы (время облучения), влажности семян, сроков их предварительного хранения, освещенности, климатических условий. Показано, что лучшие результаты достигаются при снижении мощности дозы, т.е. при увеличении времени обработки: чем медленнее проводят обработку, тем выше, как правило, оказывается урожай. Однако такие закономерности отмечены только при изменении мощности доз на несколько порядков. Наблюдается существенное варьирование оптимальных доз облучения семян одних и тех же сельскохозяйственных культур в зависимости от местности произрастания.

Наилучшего результата от лучевой обработки посадочно посевного материала можно ожидать в тех случаях, когда все условия жизни растений (или подавляющее их большинство) оптимизированы.

Следует отметить, что способ облучения семенного материала не нашел достаточно массового внедрения в производство из-за частого отсутствия или невоспроизводимости положительных результатов применяемой технологии. К техническим причинам такой ситуации в мероприятиях по радиационному стимулированию прорастания семян сельскохозяйственных культур следует отнести, прежде всего, несовершенство установок для облучения, не обеспечивающих достаточно равномерной обработки и методов дозиметрического контроля. Первую причину устраняют созданием машин, позволяющих осуществлять достаточно равномерное облучение семенного материала;

вторую причину — развитием дозиметрии в общем и, что весьма важно, микродозиметрии в частности, а также совершенствованием современной дозиметрической аппаратуры (Фокин, 2005).

Стимулирующее действие ионизирующих излучений используют при разведении лекарственных растений, для ускорения роста и увеличения выхода лекарственно-ценного вещества (алкалоидов и др.). Облучение черенков виноградной лозы гамма-облучением способствует более интенсивному срастанию тканей подвоя с привоем, кроме того, используется для преодоления их тканевой несовместимости.

1.2. Использование ионизирующего излучения для удлинения сроков хранения растениеводческой продукции 1.2.1. Радиационное ингибирование Радиационное ингибирование – замедление ростовых процессов в корнеплодах, зернах, семенах и т.д.

Проблема сокращения потерь при хранении сельскохозяйственной продукции важна всегда, так как хранение корнеклубнеплодов (в особенности картофеля), лука и чеснока сопровождается большими потерями продукции. По разным оценкам потери закладываемого на хранение картофеля составляют от 30 до 50 %.

Причины потерь разнообразны: поражение клубней болезнями, вредителями, потеря влаги при испарении, транспирации и пр. Значительную потерю массы и снижение качества картофеля наблюдают по истечении периода естественного биологического покоя клубней (через 2—5 месяцев после закладки на хранение), когда клубни начинают прорастать.

Облучение живых организмов высокими дозами ионизирующего излучения приводит к подавлению ростовых процессов или к их гибели. Действие ионизирующих излучений подавляет активность окислительных ферментов, ведет к резкому снижению процессов дыхания клубней, корнеплодов и овощей, чем достигается сохранение углеводов. Облучение подавляет синтез ДНК и превращение её в РНК, что ведет к задержке клеточного деления и тормозит прорастание глазков. Таким образом, радиационное ингибирование используется для подавления роста и развития растения, в частности, для предотвращения прорастания клубней картофеля, корнеплодов, лука при хранении, для увеличения срока хранения ягод, плодов и пр.

В частности, для подавления прорастания продукцию подвергают воздействию разными дозами гамма-излучения в зависимости от вида продукции и ее свойств.

Облучение клубней картофеля гамма-излучением дозами 50—200 Гр успешно подавляет его прорастание, увеличивая срок хранения. Длительность ингибирующего действия будет зависеть от дозы облучения. Так, при использовании верхней границы доз до 150 Гр — длительность хранения картофеля увеличивается до 12 месяцев и более при температуре 6…8С вследствие подавления процессов обмена.

Радиационная обработка является «мягкой» и не создает побочных эффектов: отсутствуют наведенная радиоактивность (использование гамма-излучения) и нагревание (даже при дозе 10 000 Гр температура продукции повышается не более чем на 2°С).

Однако, способ ингибирования проростания картофеля при хранении с использованием ионизирующих излучений имеет и существенные недостатки:

• потеря устойчивости к микроорганизмам и, как следствие, значительное снижение лежкости механически поврежденных облученных клубней картофеля.

• ослабление иммунной системы клубней, в результате чего снижается их естественная устойчивость к фитопатогенным микроорганизмам, что приводит к возрастанию потерь из-за развития болезней.

Это объясняется тем, что уже при минимальных дозах ( — 100 Гр), которые необходимы для предупреждения прорастания клубней картофеля, ослабляется иммунная система, устойчивость клубней уменьшается, что и приводит к возрастанию потерь из-за развития болезней.

Закладываемый на хранение картофель убирают механизированно, что вызывает значительное повреждение клубней. Следовательно, он уже потенциально предрасположен к поражению клубней разного рода болезнями в процессе хранения.

Обработка же такого картофеля ионизирующей радиацией резко увеличивает эту предрасположенность, так как у клубней в таком случае не может нормально проходить процесс суберинизации и образования раневой перидермы, служащей мощной естественной защитой от проникновения разного рода инфекций.

Влияние этих недостатков может быть снижено за счет изменения сроков и величины доз облучения: его следует производить не сразу после уборки, а спустя 2—3 месяца и меньшей дозой — около 80 Гр. За это время на механически поврежденных участках клубней образуется эпидермис.

Кроме того, дальнейшее усовершенствование конструкций картофелеуборочной техники для уменьшения количества случаев механического повреждения клубней будет способствовать внедрению радиационного ингибирования. Этому методу свойственна высокая экономическая эффективность: затраты труда при облучении одной тонны картофеля на 20 % ниже, чем при опылении его порошкообразными препаратами, а производительность труда увеличивается в 2,5 раза, причем капитальные затраты на реализацию метода окупаются за 4 года.

В связи с этим использование ионизирующих излучений для ингибирования прорастания картофеля представляется одним из наиболее перспективных направлений в сельском хозяйстве.

Этот метод разрешен решением МАГАТЭ в 1973 году и применяется в ряде стран (Александров, 2005).

1.2.2. Дезинсекция зерна и пищевых продуктов.

Радиационная стерилизация.

При длительном хранении больших партий зерна используют различные инсектициды для борьбы с насекомыми вредителями. Эффективность их не всегда позволяет провести достаточную дезинфекцию, обработку часто приходится повторять, дополнительные затраты оказываются велики, появляется опасность воздействия препаратов на людей непосредственно во время обработки и остаточных количеств пестицида в зерне. Все это предъявляет повышенные требования к технике безопасности и вызывает дополнительные затраты на дегазацию зерна. Кроме того, эффективность препаратов зависит от стадии развития насекомого: особенно проблематично бороться с насекомыми в стадии яйца. Другая проблема химической борьбы с насекомыми — их привыкание к препаратам, особенно если вредитель отличается большим числом генераций.

Известно, что устойчивость различных микроорганизмов и насекомых к воздействию ионизирующего излучения неодинакова и может отличаться в сотни и даже тысячи раз. Кроме того, она зависит от среды, состояния пищевых продуктов и режима облучения, поэтому радиационная обработка должна, как правило, проводиться с учетом состояния объекта, среды и тех задач, которые предусматриваются при обработке.

Использование ионизирующих излучений для предотвращения потерь зерна от насекомых имеет ряд неоспоримых преимуществ перед химическими средствами защиты.

Дозы гамма-излучения можно подбирать к определенной стадии развития насекомого — яйцо, личинка, куколка, имаго — в зависимости от ее радиочувствительности (Имаго - окончательная стадия индивидуального развития членистоногих животных со сложным жизненным циклом. У насекомых с полным превращением имаго развивается из куколки. У насекомых с неполным превращением имаго развивается из личинки - нимфы).

Для дезинсекции продукции используют дозы излучений — от 200 до 500 Гр (Табл. 2), что гораздо больше, чем для радиационного стимулирования. Практическое использование установок показало, что при дозе 200 Гр гибнут даже наиболее устойчивые к излучению взрослые особи долгоносиков. В то же время базовые нагрузки менее 500 Гр не снижают пищевых и хлебопекарных качеств зерна.

Таблица Рекомендуемые дозы гамма-облучеия для предотвращения развития насекомых-вредителей (по Анненков Б.Н, Юдинцева Е.В., 1991) Насекомое-вредитель Облучаемый материал Доза, Гр Мельничная огневка Мука, крупа, зерно и пр. Рисовый долгоносик Зерно пшеницы, риса и пр. Зерновой долгоносик Зерно Комплекс Зерно, мука, сухофрукты 100- насекомых-вредителей В этой связи использование ионизирующих излучений для предотвращения потерь зерна от насекомых имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• облучение зерна эффективно уничтожает насекомых вредителей;

• установки для облучения позволяют быстро и равномерно обрабатывать крупные партии зерна потоком гамма-квантов;

• интенсивность излучения подбирается в зависимости от вида вредителя и стадии его развития;

• установки для облучения могут обеспечить полную автоматизацию процесса и гарантированную защиту персонала.

Облучением достигают уничтожение насекомых вредителей в зерне, муке, рисе, сухофруктах (Табл.3). Способ этот особенно целесообразен там, где применение химических средств — инсектицидов, фумигантов — нежелательно или невозможно.

Большие перспективы имеет радиационный метод для продления сроков хранения ягод, фруктов, овощей, особенно быстропортящихся томатов.

Таблица Официально разрешенные для потребления населением в неограниченном количестве продукты питания, подвергнутые лучевой стерилизации (по Белов А.Д. и др., 1999) Продукты питания Название страны Картофель Канада, Дания, Франция, Израиль, Италия, Япония, Нидерланды, Финляндия, Испания, Уругвай, СНГ, США Лук Канада, Израиль, Италия, Таиланд Чеснок Италия Пшеничная муки и (или) пшеница Болгария, Канада, США, СНГ Сушеные фрукты США Грибы Нидерланды Концентраты сухофруктов СНГ Радиационная стерилизация – полное уничтожение микроорганизмов с помощью ионизирующих излучений. Однако, получить продукты с полностью уничтоженной микрофлорой практически не всегда удается при любом методе обработки, и далеко не всегда целесообразно. Если оставшиеся после обработки микроорганизмы не вызывают болезней или отравления у человека и не вызывают порчи продуктов при хранении, то продукт считается промышленно стерильным. Обычно, на практике проводят именно такую обработку. Она называется – радаппертизацией. С ее помощью получают пищевые продукты, отличающиеся высокой стойкостью при хранении. Облучение высокими (выше 10 кГр) дозами ионизирующего излучения, как правило, применяют при коммерческой стерилизации.

Радиационная обработка с целью увеличения продолжительности хранения продукта, приводящая к ограниченному подавлению микрофлоры называется радуризацией, к выборочному подавлению микроорганизмов какого-либо типа (например, сальмонелл, трихинелл и др.) – радисидацией.

Таблица Приблизительные предельные дозы облучения пищевых продуктов с различной целью (По Руденко И.В., 1985;

Базалеев Н.И. и др., 1998) Цель радиационной обработки Предельная доза, кГр Ингибирование прорастания картофеля и лука 0,03 – 0, Свежие фрукты и овощи Задержка созревания 1, Уничтожение насекомых вредителей 1, Дезинсекция насекомых в зерновых продуктах, 0,2 – 0, муке Сухофрукты и специи Радуризация 10, Уничтожение насекомых вредитедей 1, Радуризация скоропортящихся продуктов 0,5 - (фрукты, овощи) Снижение влияния микробиологических 3 - популяций в сухих пищевых инградиентах (крахмал, ферментные препараты) Правильный подбор дозы излучения позволяет избежать ухудшения пищевых и вкусовых свойств продуктов из-за образования нежелательных веществ в процессе радиационно химических превращений (Табл. 4) Метод радиационной пастеризации ягод, плодов и овощей нашел широкое применение в США (Калифорния, Гавайские острова), Канаде, Нидерландах. Наиболее перспективна реализация этой технологии для земляники, винограда, персиков, яблок, груш, томатов, бананов, баклажанов, папайи, манго и др.

1.3. Использование мутагенного действия ионизирующих излучений в радиационной селекции Искусственный мутагенез – важный источник создания исходного материала в селекции растений. Мутации — это новые наследственные изменения, возникающие независимо от скрещивания и связанные с изменением ДНК хромосом.

Появление растений-мутантов в природе — явление редкое и случайное;

при воздействии облучения потоками частиц и волн высокой энергии его вероятность возрастает приблизительно в раз. Тем не менее, несмотря на увеличение частоты мутаций, это явление продолжает носить вероятностный характер.

Главная цель радиационной селекции — получение большого разнообразия искусственных мутантов, что недостижимо ни в естественных условиях, ни при применении химических мутагенов. При радиационном мутагенезе большая часть появившихся признаков являются неблагоприятными. Часто в результате радиационного воздействия появляются химерные (уродливые) и угнетенные формы. Однако благодаря дупликациям (изменение хромосомы, при котором один из её участков линейно представлен два или более раз) существует определенная вероятность возникновения полезных признаков, таких как высокая урожайность, измененный химический состав (например, повышенное содержание белка), скороспелость, устойчивость к полеганию, холоду и высокой температуре, болезням и т. д (Фокин и др., 2005).

Для получения растений-мутантов требуются сравнительно высокие дозы излучений. В радиационной генетике, кроме летальной, различают критическую дозу облучения.

Критической называют такую дозу, при которой наблюдается сильное угнетение организмов, но значительная часть их все-таки выживает и дает большое число мутаций. Ядро клетки более чувствительно к облучению, чем цитоплазма. Оно может поражаться при дозе, равной всего нескольким рентгенам, в то время как цитоплазма способна выносить большие дозы. Различие в радиочувствительности ядра и цитоплазмы может достигать величины 100 000 раз и более. (Гуляев, 1984). В настоящее время критические дозы установлены более чем для 150 культурных и многих видов диких растений. Критические дозы их колебались от 400 до 200 000Р (Табл. 5).

Как правило, большее количество мутаций удается получить при сублетальных дозах — дозах, вызывающих гибель примерно у 50 и даже 70% растений. Обычно проявляется следующая закономерность: чем выше доза, тем большее число мутаций появляется, но при этом гибель организмов выше. При малых дозах процессы репарации успевают пройти еще во время облучения и появление мутаций маловероятно;

при больших дозах, наоборот, вещества, индуцирующие изменения, превалируют над репарационными ферментами.

Таблица Критические дозы рентгеновского и гамма-излучения для некоторых растений (Гуляев Г.В., 1984) Растение Критическая Растение Критическая доза, Гр доза, Гр Кукуруза 110 Конопля Рожь 100-200 Редис 1000- Ячмень 200-250 Горчица Овес 250-300 Лен 1000- Пшеница мягкая 150-200 Яблоня 50- Горох 50- (покоящиеся почки) Фасоль 100 Виноград (лоза) Соя 120-200 Сосна и ель Томат 200 Ольха Картофель 50 Душистый (клубни) горошек Подсолнечник 70 Дурман Гречиха Примечание. У всех культур, где нет уточнения в скобках, критическая доза определена для сухих семян.

Для получения мутаций облучению подвергают семена, пыльцу, проростки, различные органы растения (в том числе и репродуктивные) на разных этапах органогенеза или целые растения. Чаще используют облучение семян. Важные факторы лучевого воздействия — вид излучения, доза и ее мощность, фаза развития растений или состояние семян. При внутреннем облучении семян их замачивают в растворах радиоактивных веществ. Мутации получают и при выращивании растений в вегетационных сосудах на питательной среде с добавлением радионуклидов. Для облучения обычно используют излучения короткоживущих радиоизотопов.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.