Міністерство сільського господарства Р. Ф.
Уральська Державна сільськогосподарська академія.
Контрольна робота
З дисципліни: Радіобіологія.
Виконавець: студентка 3курса
заочного Ф. Т. Ж.
Керівник:
Єкатеринбург 2006
Завдання 4.
активність барію-131 на 1 грудня було дорівнює 4 мКu. Яка буде активність його 5 січня наступного року? Період напіврозпаду барію-131 дорівнює 12 добам.
t / T
Формула: At = Ao * 2 ˉ де, At-активність речовини через час (?)
Ao-вихідна активність речовини (4мКu)
T-період напіврозпаду (12суток)
t-час (36суток)
_36/12
Рішення:
At = 4мКu * 2 = 0.5мКu.
Відповідь: активність барію-131 5 січня буде 0,5 мКu.
Завдання 14.
За 30 хвилин перебування в зоні радіоактивного випромінювання людина отримала дозу опромінення 160мкР. Яка потужність дози випромінювання в цій зоні?.
Формула: P = D / t де, P-потужність дози (?)
D-доза радіоактивного випромінювання (160мкР)
t-час (30 хвилин)
Рішення:
P = 160мкР/30мін .= 5,3 мкР / хв.
Відповідь: потужність дози дорівнює 5,3 мкР / хвилину.
Завдання 24.
При вимірі радіоактивності проби вовни вимір приладу було одно 286імп/мін. Швидкість рахунку за еталоном дорівнює 691імп/мін. Розрахуйте радіоактивність проби вовни, якщо радіоактивність еталона містить сірку-35-3мКu.
Формула: квітень = АЕТ * Nпр. / Nет. де, квітень-радіоактивність проби вовни (?)
АЕТ-швидкість рахунку за еталоном (691імп/мін)
Nпр-радіоактивність проби вовни (286імп/мін)
Nет-радіоактивність еталона (3мКu).
Рішення:
Квітень = 3мКu * 286імп/мін/691імп/мін = 1,24 мКu.
Відповідь: радіоактивність проби вовни дорівнює 1,24 мКu.
4. Явище радіоактивності. Радіоактивність природна і штучна.
Явище радіоактивності було відкрито в 1896 р . французьким фізиком Анрі Беккерелем. Він виявив, що містять уран речовини випускають невидимі промені, що викликають потемніння фотопластинки і здатні проникати через папір, дерево і інші щільні середовища. Деякий час по тому знамениті французькі фізики Марія Склодовська-Кюрі і П'єр Кюрі встановили, що здатністю випускати такі промені мають, окрім урану, ще торій і полоній. Трохи пізніше (1898) ними був відкритий радій. Подружжя Кюрі виділили радій в чистому вигляді, який представляв собою м'який сріблясто-білий метал, схожий за своїми властивостями на барій. Дослідження показали, що інтенсивність випромінювання, що випускається радієм, в мільйони разів більше, ніж в урану. Беккерель і подружжя Кюрі показали сильну дію випромінювання радію на людський організм.
Здатність деяких елементів випускати відкриті Беккерелем промені подружжя Кюрі назвали радіоактивністю, а речовини, що володіють цією здатністю, - радіоактивними речовинами.
В даний час випромінювання, що виникають при радіоактивному розпаді, називають іонізуючими або ядерними, випромінюваннями. Перше з цих назв пов'язано з одним з головних властивостей даних випромінювань - здатністю виробляти іонізацію в навколишньому середовищі. Однак цією здатністю володіють також і рентгенівські промені і почасти ультрафіолетові. Тому більш точним є назва «ядерні випромінювання».
Природні радіоактивні елементи
Природними, або природними, випромінювачами називаються всі радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в природі і не створені людиною. Явище природної радіоактивності, як було сказано раніше, відкрито в самому кінці XIX століття. Сліди природної радіоактивності можна виявити у всіх речовинах живої та неживої природи.
Відкриття природної радіоактивності справило глибокий вплив на багато фундаментальних поняття науки. Явище природної радіоактивності було використано для створення ефективних методів вивчення мікроскопічної структури речовин та їх властивостей. Радіоактивність природних випромінювачів почали використовувати при вивченні будови атомних ядер для оцінки віку землі і вимірювання швидкості утворення опадів на дні океанів.
В даний час в природі виявлено близько 340 ізотопів, причому 70 з них є радіоактивними, це в основному ізотопи важких металів.
Основна кількість природних радіоактивних ізотопів відноситься до важких елементів. Всі елементи, що мають атомний номер більше 80, мають радіоактивні ізотопи. Ізотопи елементів з атомним номером більше 82 в стабільному стані взагалі невідомі, всі вони є радіоактивними. Крім природно виникли радіоактивних випромінювачів земного походження, є деякі ізотопи, утворені в процесі взаємодії космічних променів з газами земної атмосфери та окремими елементами земної кори. Найбільш важливими з них є вуглець (С 14) і тритій (Н 3).
Природні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в природі, можна розбити на три групи. У першу групу входять природні радіоактивні елементи, відомі ізотопи яких радіоактивні. До цієї групи належать три сімейства послідовно перетворюються ізотопів: ряди урану - радію, торію та актинія. Проміжними продуктами розпаду цих радіоактивних сімейств є як тверді, так і газоподібні ізотопи (еманації). Найбільше значення з цієї групи мають уран (U 235), торій (Тh 232), радій (Rа 226) і радон (Rn 222, Rn 220). У другу групу входять ізотопи хімічних елементів, пов'язаних генетично, тобто не утворюють сімейства. До цієї групи відносяться калій (К 40), кальцій (Са 48), рубідій (rь 87), цирконій (Zг 96), лантан (Lа 138), самарій (Sm 147), лютецій (Lu 176). Основне значення з цієї групи має калій: він обумовлює найбільшу величину природної радіоактивності.
У третю групу входять так звані космогенние ізотопи, які утворюються в стратосфері під дією космічних променів, захоплюються атмосферними опадами і в їх складі випадають на земну поверхню. До цієї групи відносяться тритій (Н 3), берилій (Ве 7, Ве 10) і вуглець (С 14).
Природничі випромінювачі в основному є довгоживучими ізотопами, з періодом напіврозпаду 10 8 -10 16 років. У процесі розпаду вони випускають α-і β-частки, а також γ-промені. Зазвичай ці природні радіоактивні ізотопи знаходяться в дуже розсіяному стані.
Штучні радіоактивні ізотопи
Крім природних радіоактивних ізотопів, що існують в природній суміші елементів, відомо багато штучних радіоактивних ізотопів. Штучні радіоактивні ізотопи утворюються в результаті різних ядерних реакцій. Вивчення природної радіоактивності показало, що перетворення одного хімічного елемента в інший обумовлено змінами, що відбуваються всередині атомних ядер, тобто внутрішньоядерними процесами. У зв'язку з цим були зроблені спроби штучного перетворення одних хімічних елементів в інші шляхом впливу на атомні ядра.
Для перетворення одних хімічних елементів у інші необхідно було атомні ядра піддавати таким впливам, які б приводили до зміни ядер і пов'язаного з цим перетворенню одних елементів в інші. Отже, потрібні були джерела енергії того ж порядку, як енергія внутрішньоядерних зв'язків. Ефективним засобом впливу на атомні ядра виявилася бомбардування їх частками високої енергії (від декількох мільйонів до десятків мільярдів електрон-вольт).
На початку в якості бомбардують частинок застосовували α-частинки радіоактивного випромінювання.
У 1919 р . Резерфорд вперше здійснив штучне розщеплення ядер азоту, бомбардуючи їх α-частинками полонія. Потім стали застосовувати і інші заряджені частинки, попередньо повідомляючи їм дуже велику швидкість (кінетичну енергію) у спеціальних прискорювачах. Крім того, в даний час застосовуються потоки заряджених і нейтральних частинок, створювані ядерними реакторами. Процес перетворення атомних ядер, обумовлений впливом на них швидких елементарних частинок (або ядер інших атомів), називається ядерною реакцією. Наприклад, після пропускання α-променів через шар азоту утворюються атоми ізотопу кисню й атомні ядра водню, тобто протони. Ця ядерна реакція протікає в такий спосіб: α-частинка потрапляє в ядро азоту і поглинається ім. Утворюється проміжне ядро ізотопу фтору 9 F 18, яке виявляється нестійким, воно миттєво викидає з себе один протон і перетворюється на ізотоп кисню.
В даний час запис ядерних реакції виробляють більш скорочено. Після символу атомного ядра, що піддається, бомбардуванню вказують у дужках бомбардирующие частку і інші частинки, що з'являються в результаті реакції; за дужкою ставлять символ атомного ядра - продукту. Цей спосіб запису до розглянутої реакції може виглядати наступним чином. Перша штучна ядерна реакція, проведена Резерфордом, підтвердила можливість здійснення штучних ядерних реакцій і безпосередньо показала, що протони входять до складу атомних ядер і можуть бути вибиті з цих ядер.
Всі ядерні реакції супроводжуються випусканням тих чи інших елементарних частинок (у тому числі і γ-квантів). Продукти багатьох ядерних реакцій стають радіоактивними. Явище штучної радіоактивності було відкрито відомими французькими фізиками Ірен і Фредеріком Жоліо-Кюрі в 1934 р . Вони вперше штучним шляхом отримали радіоактивні ізотопи елементів, що зустрічаються в природі у вигляді стійких ізотопів. Такі ізотопи були названі штучно радіоактивними ізотопами.
Перші штучно радіоактивні ізотопи були отримані при бомбардуванні α-частинками елементів бору, магнію, алюмінію. При бомбардуванні алюмінію вилітають нейтрони і виходив ізотоп фосфору, що випускає позитрони. Ізотоп фосфору виявився радіоактивним, його атомні ядра випускали позитрони і перетворювалися на ядра кремнію. реакція бомбардування алюмінію α-частинками, відкрита подружжям Жоліо-Кюрі, показала новий вид радіоактивного розпаду-позитронний розпад, який не спостерігається у природно біоактивних ізотопів.
Надалі було показано, що штучні радіоактивні ізотопи можна отримати, бомбардуючи стабільні ізотопи не тільки α-частинками, але нейтронами та іншими ядерними частинками.
В даний час радіоактивні ізотопи відомі майже для всіх елементів і їх можна отримати, при найрізноманітніших ядерних реакціях. Так, навіть один і той же ізотоп може бути отриманий в результаті зовсім різних ядерних реакцій. Після відкриття штучної радіоактивності стало можливим нанесення «мітки» на атоми майже кожного хімічного елемента. Штучні радіоактивні ізотопи стали застосовуватися як мічені атоми. Метод мічених атомів в даний час має велике значення в найрізноманітніших науки областях та практики.
Варто відмітити, що методом мічених атомів називають роботу як з стабільними, так і з радіоактивними ізотопами, якщо ці ізотопи використовуються як індикатори. Радіоактивні ізотопи застосовуються як мічені атоми частіше, ніж стабільні потопи.
В даний час для отримання штучних радіоактивних ізотопів у промисловості застосовують три основних методи: 1) бомбардування хімічних сполук і елементів ядерними частинками, 2) хімічну розділення суміші ізотопів; 3) виділення продуктів розпаду природних радіоактивних ізотопів.
Для біологічних і сільськогосподарських робіт мають значення в основному ізотопи, отримані двома першими методами. У промисловому масштабі штучні радіоактивні ізотопи одержують шляхом опромінення (переважно нейтронного) відповідних хімічних елементів в ядерному реакторі. У результаті ядерної реакції типу (n, γ) виходить ізотоп того елемента, який опромінюється. При реакціях типу (n, α) і (n, p) утворюються ізотопи інших елементів.
12. Токсикологічна характеристика найбільш небезпечних для біосфери радіоактивних ізотопів.
Групи радіотоксичності. За ступенем біологічної дії радіонукліди як потенційні джерела внутрішнього опромінення розділені на п'ять груп.
1.Группа А - радіонукліди особливо високої радіотоксичності. До даної групи відносяться радіоактивні ізотопи: свинець-210, полоній-210, радій-226, то-рій-230, уран-232, плутоній-238 та ін Середньорічна допустима концентрація (Кі / л) для них у воді встановлена в межах Х * (10 ˉ ° -10 ˉ 10).
2.Группа Б - радіонукліди з високою радіотоксичність, для яких середньорічна допустима концентрація у воді дорівнює Х-(10 ˉ 7 -10 ˉ 9) Кі / л. Сюди відносяться ізотопи: рутеній-106, йод-131, церій-144, вісмут-210, торій-234, уран-235, плутоній-241 та ін До цієї ж групи віднесено стронцій-90, для якого зазначена концентрація дорівнює 4 * 10 ˉ 10.
3.Группа В - радіонукліди з середньою радіотоксичність. Для даної групи середньорічна допустима концентрація у воді встановлена Х * (10 ˉ І10 ˉ 8) Кі / л. До групи включені ізотопи: натрій-22, фосфор-32, сірка-35, хлор-36, кальцій-45, залізо-59, кобальт-60, стронцій-89, ітрій-90, молібден-99, сурма-125, цезій -137, барій-140, золото-196 та ін
4.Группа Г-радіонукліди з найменшою радіотоксичність. Середньорічна допустима концентрація їх у воді дорівнює Х * (10 ˉ 7 -10 ˉ 6) Кі / л. У групу входять наступні ізотопи: берилій-7, вуглець-14, фтор-18, хром-51, залізо-55, мідь-64, телур-129, платина-197, ртуть-197, талій-200 та ін
5.Группа Д. Цю групу становить тритій і його хімічні сполуки (окис тритію і надважка вода). Допустима концентрація тритію в воді встановлена 3,2 * 10 ˉ 6 Кі / л. На основі ступеня радіотоксичності пред'являються належні санітарні вимоги при роботі відповідно радіоактивного ізотопу.
17. Технологічні прийоми для зниження рівнів радіоактивного забруднення продуктів тваринництва.
Використання іонізуючих випромінювань у сільському господарстві. Дослідження дії іонізуючої радіації на біологічні об'єкти залежно від дози, потужності опромінення і стану об'єкта, що опромінюється послужили основою розробки і впровадження в сільське господарство радіаційно-біологічної технології. Як джерела випромінювання обрані кобальт-60 і цезій-137. Вони мають тривалий період напіврозпаду; порівняно високу проникаючу здатність гамма-випромінювання, яка не дає наведеної радіоактивності в опромінюваних об'єктах; фізико-механічні властивості, що дозволяють тривало експлуатувати елементи в радіаційно-біологічних установках. Ці джерела можна купувати в необхідній кількості і розташовувати радіаційно-біологічну установку на будь-якій відстані від ядерного реактора. Крім того, для цих цілей можуть використовуватися прискорювачі електронів з енергією до 10 МеВ, а також джерела випромінювання, «пов'язані» з ядерним реактором (радіаційні контури, частково або повністю відпрацьовані ТВЕЛ).
У Росії для потреб сільського господарства та наукових досліджень у галузі радіаційно-біологічної технології створений цілий ряд пересувної та стаціонарної техніки. Пересувні гамма-установки типу «Колос», «Стебло», «Стерилізатор» змонтовані на автомашинах або автопричепах. Вони призначені для передпосівного опромінення насіння зернових, зернобобових, технічних та інших культур в умовах колгоспів і радгоспів.
Під впливом рентгенових променів у дозі 25 Р зазначалося стимулюючий вплив не тільки на ріст і розвиток курчат після опромінення їх в першу добу життя, але і на більш раннє їх дозрівання. Курочки дослідної групи починали яйцекладку в середньому на 7 днів раніше птахів контрольної групи; у них була трохи вищою середня маса тіла (Бєлов, Кіршина, Пак, 1984).
(А. М. Кузин та ін (1963) при опроміненні яєць в прединкубаціонний період дозою 1,4 Р відзначали збільшення відсотка виведення курчат за рахунок зниження кількості загиблих ембріонів. Ці курчата були більш життєздатні в порівнянні з контрольними. Молодички дослідної групи починали нестися на 10 днів раніше.
Одноразове опромінення дозами 4-200 радий статевонезрілих курей у віці 112 днів призводило до збільшення несучості на 119% в порівнянні з контролем. В. І. Биркович теж встановив на великій кількості курей стимулюючу дію випромінювання.
Дослідженнями ряду авторів (Кіршина, Григор'єв, Миколаїв та інші; 1983) виявлено, що прединкубаціонное опромінення яєць гамма-променями в дозі 100: ± 15 Р або курчат у день виведення дозою 404 = 5 Р викликає ряд позитивних змін у загальному стані бройлерів у період їх вирощування - вони більш активно проявляють групові та індивідуальні рефлекси, краще, ніж контрольні, поїдають корм.
Гамма-опромінення добових поросят великої білої породи дозами 10-25 Р викликало у них виражений стимулюючий ефект. У перші 3 міс життя маса тіла у тварин збільшувалася на 10-15%, до 6-місячного віку маса тіла і середня довжина тулуба перевищували на 6-8% масу контрольних однолітків. Радіостімуляція не чинила негативного впливу на органолептичні та біохімічні показники м'яса (Кіршина, Григор'єв, Пастухов, 1983).
Є дані, що променева дія дозами 10-30 Р підвищує виживаність та інтенсивність росту норок, покращує якість хутра. При цьому зазначено, що у самців ефект виражений сильніше.
Є дані, що вказують на те, що радіаційна стерилізація поживних середовищ не тільки не знижує поживних властивостей, але навіть у тій чи іншій мірі підвищує їх якість для деяких видів мікроорганізмів.
Дослідження останніх років показали економічну доцільність застосування іонізуючих випромінювань для знезараження сировини тваринного походження - вовни, хутрової, шкіряної та іншої сировини, неблагополучного з інфекційних хвороб.
Розроблено режими радіаційного знезараження сировини при сибірці, лістеріозі, трихофітії та мікроспорії, чумі м'ясоїдних, ящура. Визначено параметри гамма-установки для радіаційного знезаражування вовни, шкіряної та пушно-хутряної сировини, волосся, пуху і пера.
Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) і Комісія ООН з питань їжі і сільського господарства схвалили використання іонізуючого випромінювання для обробки харчових продуктів з метою стерилізації і променевого консервування, а також знезараження м'ясних туш при паразитарних ураженнях (трихінельозі та ін.)
Проведені дослідження променевої стерилізації харчових продуктів і з продовження термінів їх зберігання показують, що цей прийом буде застосовуватися, хоча він і супроводжується деякими біохімічними змінами продуктів, частковою втратою вітамінів і змінами органолептичних властивостей. В даний час іонізуючі випромінювання рекомендують застосовувати при зберіганні м'яса, напівфабрикатів і кулінарних виробів з них, риби та інших продуктів моря, харчового картоплі, цибулі та інших коренеплодів у весняно-літні місяці, швидкопсувних ягід і фруктів на терміни їх транспортування від виробника до споживача, концентратів фруктових соків і т.д. Радіаційна технологія обробки та зберігання продуктів заснована на придушенні микробиальной обсіменіння (радурізація) або радіаційної стерилізації (радаппертізація).
Однією зі складних і недостатньо вирішених проблем на тваринницьких комплексах є знезараження гною і гнойових стоків. Проведені дослідження підтвердили перспективність методу знезараження їх за допомогою гамма-випромінювання і прискорених електронів. Найбільш ефективним і економічно вигідним виявилося комбіноване вплив іонізуючого випромінювання та фізичних (тепло, тиск) або хімічних факторів, тому що при цьому вдається значно знизити знезаражувальних дозу для яєць гельмінтів і мікроорганізмів. Розроблено технологію знезараження гнойових стоків на основі використання іонізуючого випромінювання (гамма-випромінювання або електронів), тиску і температури.
Відомо, що боротьба з шкідниками сільськогосподарських рослин і зібраного врожаю - справа виняткової важливості, оскільки дає можливість зберегти дуже велика кількість продукції (близько 20% валового збору). Для боротьби з комахами-шкідниками запропоновано використовувати іонізуюче випромінювання в трьох основних напрямках:
а) радіаційної статевої стерилізації самців комах, спеціально відловлених або розведених і потім випущених в природні умови, де даний вид комах поширений; стерильні самці злучаються з самками, ті відкладають стерильні (незапліднені) яйця; личинки з таких кладок не виводяться, що призводить до знищення популяції;
б) радіаційної селекції хвороботворних для комах-шкідників мікроорганізмів, грибів та ін; на полях, оброблених такими препаратами, багато комахи-шкідники захворювали і гинули, в) радіаційної дезінсекції, тобто знищення комах-шкідників сільськогосподарської продукції опроміненням. Для цих цілей створена пересувна гамма-установка «Дезінсектор», а в умовах елеваторів функціонують промислові стаціонарні пристрої.
Список використаної літератури.
1. Бєлов А.Д., Кіршина В.А. Ветеринарна радіобіологія.-М.: Агропромиздат, 1987.
2. Воккеч Г.Г. Ветеринарна радіобіологія.-М.: Колос, 1973.
Уральська Державна сільськогосподарська академія.
Контрольна робота
З дисципліни: Радіобіологія.
Виконавець: студентка 3курса
заочного Ф. Т. Ж.
Керівник:
Єкатеринбург 2006
Завдання 4.
активність барію-131 на 1 грудня було дорівнює 4 мКu. Яка буде активність його 5 січня наступного року? Період напіврозпаду барію-131 дорівнює 12 добам.
t / T
Формула: At = Ao * 2 ˉ де, At-активність речовини через час (?)
Ao-вихідна активність речовини (4мКu)
T-період напіврозпаду (12суток)
t-час (36суток)
_36/12
Рішення:
At = 4мКu * 2 = 0.5мКu.
Відповідь: активність барію-131 5 січня буде 0,5 мКu.
Завдання 14.
За 30 хвилин перебування в зоні радіоактивного випромінювання людина отримала дозу опромінення 160мкР. Яка потужність дози випромінювання в цій зоні?.
Формула: P = D / t де, P-потужність дози (?)
D-доза радіоактивного випромінювання (160мкР)
t-час (30 хвилин)
Рішення:
P = 160мкР/30мін .= 5,3 мкР / хв.
Відповідь: потужність дози дорівнює 5,3 мкР / хвилину.
Завдання 24.
При вимірі радіоактивності проби вовни вимір приладу було одно 286імп/мін. Швидкість рахунку за еталоном дорівнює 691імп/мін. Розрахуйте радіоактивність проби вовни, якщо радіоактивність еталона містить сірку-35-3мКu.
Формула: квітень = АЕТ * Nпр. / Nет. де, квітень-радіоактивність проби вовни (?)
АЕТ-швидкість рахунку за еталоном (691імп/мін)
Nпр-радіоактивність проби вовни (286імп/мін)
Nет-радіоактивність еталона (3мКu).
Рішення:
Квітень = 3мКu * 286імп/мін/691імп/мін = 1,24 мКu.
Відповідь: радіоактивність проби вовни дорівнює 1,24 мКu.
4. Явище радіоактивності. Радіоактивність природна і штучна.
Явище радіоактивності було відкрито в
Здатність деяких елементів випускати відкриті Беккерелем промені подружжя Кюрі назвали радіоактивністю, а речовини, що володіють цією здатністю, - радіоактивними речовинами.
В даний час випромінювання, що виникають при радіоактивному розпаді, називають іонізуючими або ядерними, випромінюваннями. Перше з цих назв пов'язано з одним з головних властивостей даних випромінювань - здатністю виробляти іонізацію в навколишньому середовищі. Однак цією здатністю володіють також і рентгенівські промені і почасти ультрафіолетові. Тому більш точним є назва «ядерні випромінювання».
Природні радіоактивні елементи
Природними, або природними, випромінювачами називаються всі радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в природі і не створені людиною. Явище природної радіоактивності, як було сказано раніше, відкрито в самому кінці XIX століття. Сліди природної радіоактивності можна виявити у всіх речовинах живої та неживої природи.
Відкриття природної радіоактивності справило глибокий вплив на багато фундаментальних поняття науки. Явище природної радіоактивності було використано для створення ефективних методів вивчення мікроскопічної структури речовин та їх властивостей. Радіоактивність природних випромінювачів почали використовувати при вивченні будови атомних ядер для оцінки віку землі і вимірювання швидкості утворення опадів на дні океанів.
В даний час в природі виявлено близько 340 ізотопів, причому 70 з них є радіоактивними, це в основному ізотопи важких металів.
Основна кількість природних радіоактивних ізотопів відноситься до важких елементів. Всі елементи, що мають атомний номер більше 80, мають радіоактивні ізотопи. Ізотопи елементів з атомним номером більше 82 в стабільному стані взагалі невідомі, всі вони є радіоактивними. Крім природно виникли радіоактивних випромінювачів земного походження, є деякі ізотопи, утворені в процесі взаємодії космічних променів з газами земної атмосфери та окремими елементами земної кори. Найбільш важливими з них є вуглець (С 14) і тритій (Н 3).
Природні радіоактивні ізотопи, що зустрічаються в природі, можна розбити на три групи. У першу групу входять природні радіоактивні елементи, відомі ізотопи яких радіоактивні. До цієї групи належать три сімейства послідовно перетворюються ізотопів: ряди урану - радію, торію та актинія. Проміжними продуктами розпаду цих радіоактивних сімейств є як тверді, так і газоподібні ізотопи (еманації). Найбільше значення з цієї групи мають уран (U 235), торій (Тh 232), радій (Rа 226) і радон (Rn 222, Rn 220). У другу групу входять ізотопи хімічних елементів, пов'язаних генетично, тобто не утворюють сімейства. До цієї групи відносяться калій (К 40), кальцій (Са 48), рубідій (rь 87), цирконій (Zг 96), лантан (Lа 138), самарій (Sm 147), лютецій (Lu 176). Основне значення з цієї групи має калій: він обумовлює найбільшу величину природної радіоактивності.
У третю групу входять так звані космогенние ізотопи, які утворюються в стратосфері під дією космічних променів, захоплюються атмосферними опадами і в їх складі випадають на земну поверхню. До цієї групи відносяться тритій (Н 3), берилій (Ве 7, Ве 10) і вуглець (С 14).
Природничі випромінювачі в основному є довгоживучими ізотопами, з періодом напіврозпаду 10 8 -10 16 років. У процесі розпаду вони випускають α-і β-частки, а також γ-промені. Зазвичай ці природні радіоактивні ізотопи знаходяться в дуже розсіяному стані.
Штучні радіоактивні ізотопи
Крім природних радіоактивних ізотопів, що існують в природній суміші елементів, відомо багато штучних радіоактивних ізотопів. Штучні радіоактивні ізотопи утворюються в результаті різних ядерних реакцій. Вивчення природної радіоактивності показало, що перетворення одного хімічного елемента в інший обумовлено змінами, що відбуваються всередині атомних ядер, тобто внутрішньоядерними процесами. У зв'язку з цим були зроблені спроби штучного перетворення одних хімічних елементів в інші шляхом впливу на атомні ядра.
Для перетворення одних хімічних елементів у інші необхідно було атомні ядра піддавати таким впливам, які б приводили до зміни ядер і пов'язаного з цим перетворенню одних елементів в інші. Отже, потрібні були джерела енергії того ж порядку, як енергія внутрішньоядерних зв'язків. Ефективним засобом впливу на атомні ядра виявилася бомбардування їх частками високої енергії (від декількох мільйонів до десятків мільярдів електрон-вольт).
На початку в якості бомбардують частинок застосовували α-частинки радіоактивного випромінювання.
У
В даний час запис ядерних реакції виробляють більш скорочено. Після символу атомного ядра, що піддається, бомбардуванню вказують у дужках бомбардирующие частку і інші частинки, що з'являються в результаті реакції; за дужкою ставлять символ атомного ядра - продукту. Цей спосіб запису до розглянутої реакції може виглядати наступним чином. Перша штучна ядерна реакція, проведена Резерфордом, підтвердила можливість здійснення штучних ядерних реакцій і безпосередньо показала, що протони входять до складу атомних ядер і можуть бути вибиті з цих ядер.
Всі ядерні реакції супроводжуються випусканням тих чи інших елементарних частинок (у тому числі і γ-квантів). Продукти багатьох ядерних реакцій стають радіоактивними. Явище штучної радіоактивності було відкрито відомими французькими фізиками Ірен і Фредеріком Жоліо-Кюрі в
Перші штучно радіоактивні ізотопи були отримані при бомбардуванні α-частинками елементів бору, магнію, алюмінію. При бомбардуванні алюмінію вилітають нейтрони і виходив ізотоп фосфору, що випускає позитрони. Ізотоп фосфору виявився радіоактивним, його атомні ядра випускали позитрони і перетворювалися на ядра кремнію. реакція бомбардування алюмінію α-частинками, відкрита подружжям Жоліо-Кюрі, показала новий вид радіоактивного розпаду-позитронний розпад, який не спостерігається у природно біоактивних ізотопів.
Надалі було показано, що штучні радіоактивні ізотопи можна отримати, бомбардуючи стабільні ізотопи не тільки α-частинками, але нейтронами та іншими ядерними частинками.
В даний час радіоактивні ізотопи відомі майже для всіх елементів і їх можна отримати, при найрізноманітніших ядерних реакціях. Так, навіть один і той же ізотоп може бути отриманий в результаті зовсім різних ядерних реакцій. Після відкриття штучної радіоактивності стало можливим нанесення «мітки» на атоми майже кожного хімічного елемента. Штучні радіоактивні ізотопи стали застосовуватися як мічені атоми. Метод мічених атомів в даний час має велике значення в найрізноманітніших науки областях та практики.
Варто відмітити, що методом мічених атомів називають роботу як з стабільними, так і з радіоактивними ізотопами, якщо ці ізотопи використовуються як індикатори. Радіоактивні ізотопи застосовуються як мічені атоми частіше, ніж стабільні потопи.
В даний час для отримання штучних радіоактивних ізотопів у промисловості застосовують три основних методи: 1) бомбардування хімічних сполук і елементів ядерними частинками, 2) хімічну розділення суміші ізотопів; 3) виділення продуктів розпаду природних радіоактивних ізотопів.
Для біологічних і сільськогосподарських робіт мають значення в основному ізотопи, отримані двома першими методами. У промисловому масштабі штучні радіоактивні ізотопи одержують шляхом опромінення (переважно нейтронного) відповідних хімічних елементів в ядерному реакторі. У результаті ядерної реакції типу (n, γ) виходить ізотоп того елемента, який опромінюється. При реакціях типу (n, α) і (n, p) утворюються ізотопи інших елементів.
12. Токсикологічна характеристика найбільш небезпечних для біосфери радіоактивних ізотопів.
Групи радіотоксичності. За ступенем біологічної дії радіонукліди як потенційні джерела внутрішнього опромінення розділені на п'ять груп.
1.Группа А - радіонукліди особливо високої радіотоксичності. До даної групи відносяться радіоактивні ізотопи: свинець-210, полоній-210, радій-226, то-рій-230, уран-232, плутоній-238 та ін Середньорічна допустима концентрація (Кі / л) для них у воді встановлена в межах Х * (10 ˉ ° -10 ˉ 10).
2.Группа Б - радіонукліди з високою радіотоксичність, для яких середньорічна допустима концентрація у воді дорівнює Х-(10 ˉ 7 -10 ˉ 9) Кі / л. Сюди відносяться ізотопи: рутеній-106, йод-131, церій-144, вісмут-210, торій-234, уран-235, плутоній-241 та ін До цієї ж групи віднесено стронцій-90, для якого зазначена концентрація дорівнює 4 * 10 ˉ 10.
3.Группа В - радіонукліди з середньою радіотоксичність. Для даної групи середньорічна допустима концентрація у воді встановлена Х * (10 ˉ І10 ˉ 8) Кі / л. До групи включені ізотопи: натрій-22, фосфор-32, сірка-35, хлор-36, кальцій-45, залізо-59, кобальт-60, стронцій-89, ітрій-90, молібден-99, сурма-125, цезій -137, барій-140, золото-196 та ін
4.Группа Г-радіонукліди з найменшою радіотоксичність. Середньорічна допустима концентрація їх у воді дорівнює Х * (10 ˉ 7 -10 ˉ 6) Кі / л. У групу входять наступні ізотопи: берилій-7, вуглець-14, фтор-18, хром-51, залізо-55, мідь-64, телур-129, платина-197, ртуть-197, талій-200 та ін
5.Группа Д. Цю групу становить тритій і його хімічні сполуки (окис тритію і надважка вода). Допустима концентрація тритію в воді встановлена 3,2 * 10 ˉ 6 Кі / л. На основі ступеня радіотоксичності пред'являються належні санітарні вимоги при роботі відповідно радіоактивного ізотопу.
17. Технологічні прийоми для зниження рівнів радіоактивного забруднення продуктів тваринництва.
Використання іонізуючих випромінювань у сільському господарстві. Дослідження дії іонізуючої радіації на біологічні об'єкти залежно від дози, потужності опромінення і стану об'єкта, що опромінюється послужили основою розробки і впровадження в сільське господарство радіаційно-біологічної технології. Як джерела випромінювання обрані кобальт-60 і цезій-137. Вони мають тривалий період напіврозпаду; порівняно високу проникаючу здатність гамма-випромінювання, яка не дає наведеної радіоактивності в опромінюваних об'єктах; фізико-механічні властивості, що дозволяють тривало експлуатувати елементи в радіаційно-біологічних установках. Ці джерела можна купувати в необхідній кількості і розташовувати радіаційно-біологічну установку на будь-якій відстані від ядерного реактора. Крім того, для цих цілей можуть використовуватися прискорювачі електронів з енергією до 10 МеВ, а також джерела випромінювання, «пов'язані» з ядерним реактором (радіаційні контури, частково або повністю відпрацьовані ТВЕЛ).
У Росії для потреб сільського господарства та наукових досліджень у галузі радіаційно-біологічної технології створений цілий ряд пересувної та стаціонарної техніки. Пересувні гамма-установки типу «Колос», «Стебло», «Стерилізатор» змонтовані на автомашинах або автопричепах. Вони призначені для передпосівного опромінення насіння зернових, зернобобових, технічних та інших культур в умовах колгоспів і радгоспів.
Під впливом рентгенових променів у дозі 25 Р зазначалося стимулюючий вплив не тільки на ріст і розвиток курчат після опромінення їх в першу добу життя, але і на більш раннє їх дозрівання. Курочки дослідної групи починали яйцекладку в середньому на 7 днів раніше птахів контрольної групи; у них була трохи вищою середня маса тіла (Бєлов, Кіршина, Пак, 1984).
(А. М. Кузин та ін (1963) при опроміненні яєць в прединкубаціонний період дозою 1,4 Р відзначали збільшення відсотка виведення курчат за рахунок зниження кількості загиблих ембріонів. Ці курчата були більш життєздатні в порівнянні з контрольними. Молодички дослідної групи починали нестися на 10 днів раніше.
Одноразове опромінення дозами 4-200 радий статевонезрілих курей у віці 112 днів призводило до збільшення несучості на 119% в порівнянні з контролем. В. І. Биркович теж встановив на великій кількості курей стимулюючу дію випромінювання.
Дослідженнями ряду авторів (Кіршина, Григор'єв, Миколаїв та інші; 1983) виявлено, що прединкубаціонное опромінення яєць гамма-променями в дозі 100: ± 15 Р або курчат у день виведення дозою 404 = 5 Р викликає ряд позитивних змін у загальному стані бройлерів у період їх вирощування - вони більш активно проявляють групові та індивідуальні рефлекси, краще, ніж контрольні, поїдають корм.
Гамма-опромінення добових поросят великої білої породи дозами 10-25 Р викликало у них виражений стимулюючий ефект. У перші 3 міс життя маса тіла у тварин збільшувалася на 10-15%, до 6-місячного віку маса тіла і середня довжина тулуба перевищували на 6-8% масу контрольних однолітків. Радіостімуляція не чинила негативного впливу на органолептичні та біохімічні показники м'яса (Кіршина, Григор'єв, Пастухов, 1983).
Є дані, що променева дія дозами 10-30 Р підвищує виживаність та інтенсивність росту норок, покращує якість хутра. При цьому зазначено, що у самців ефект виражений сильніше.
Є дані, що вказують на те, що радіаційна стерилізація поживних середовищ не тільки не знижує поживних властивостей, але навіть у тій чи іншій мірі підвищує їх якість для деяких видів мікроорганізмів.
Дослідження останніх років показали економічну доцільність застосування іонізуючих випромінювань для знезараження сировини тваринного походження - вовни, хутрової, шкіряної та іншої сировини, неблагополучного з інфекційних хвороб.
Розроблено режими радіаційного знезараження сировини при сибірці, лістеріозі, трихофітії та мікроспорії, чумі м'ясоїдних, ящура. Визначено параметри гамма-установки для радіаційного знезаражування вовни, шкіряної та пушно-хутряної сировини, волосся, пуху і пера.
Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) і Комісія ООН з питань їжі і сільського господарства схвалили використання іонізуючого випромінювання для обробки харчових продуктів з метою стерилізації і променевого консервування, а також знезараження м'ясних туш при паразитарних ураженнях (трихінельозі та ін.)
Проведені дослідження променевої стерилізації харчових продуктів і з продовження термінів їх зберігання показують, що цей прийом буде застосовуватися, хоча він і супроводжується деякими біохімічними змінами продуктів, частковою втратою вітамінів і змінами органолептичних властивостей. В даний час іонізуючі випромінювання рекомендують застосовувати при зберіганні м'яса, напівфабрикатів і кулінарних виробів з них, риби та інших продуктів моря, харчового картоплі, цибулі та інших коренеплодів у весняно-літні місяці, швидкопсувних ягід і фруктів на терміни їх транспортування від виробника до споживача, концентратів фруктових соків і т.д. Радіаційна технологія обробки та зберігання продуктів заснована на придушенні микробиальной обсіменіння (радурізація) або радіаційної стерилізації (радаппертізація).
Однією зі складних і недостатньо вирішених проблем на тваринницьких комплексах є знезараження гною і гнойових стоків. Проведені дослідження підтвердили перспективність методу знезараження їх за допомогою гамма-випромінювання і прискорених електронів. Найбільш ефективним і економічно вигідним виявилося комбіноване вплив іонізуючого випромінювання та фізичних (тепло, тиск) або хімічних факторів, тому що при цьому вдається значно знизити знезаражувальних дозу для яєць гельмінтів і мікроорганізмів. Розроблено технологію знезараження гнойових стоків на основі використання іонізуючого випромінювання (гамма-випромінювання або електронів), тиску і температури.
Відомо, що боротьба з шкідниками сільськогосподарських рослин і зібраного врожаю - справа виняткової важливості, оскільки дає можливість зберегти дуже велика кількість продукції (близько 20% валового збору). Для боротьби з комахами-шкідниками запропоновано використовувати іонізуюче випромінювання в трьох основних напрямках:
а) радіаційної статевої стерилізації самців комах, спеціально відловлених або розведених і потім випущених в природні умови, де даний вид комах поширений; стерильні самці злучаються з самками, ті відкладають стерильні (незапліднені) яйця; личинки з таких кладок не виводяться, що призводить до знищення популяції;
б) радіаційної селекції хвороботворних для комах-шкідників мікроорганізмів, грибів та ін; на полях, оброблених такими препаратами, багато комахи-шкідники захворювали і гинули, в) радіаційної дезінсекції, тобто знищення комах-шкідників сільськогосподарської продукції опроміненням. Для цих цілей створена пересувна гамма-установка «Дезінсектор», а в умовах елеваторів функціонують промислові стаціонарні пристрої.
Список використаної літератури.
1. Бєлов А.Д., Кіршина В.А. Ветеринарна радіобіологія.-М.: Агропромиздат, 1987.
2. Воккеч Г.Г. Ветеринарна радіобіологія.-М.: Колос, 1973.