Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
Более того, предложившие метод в 1913 г. венгерский химик Д. Хевеши и немецкий химик Ф. Панет впервые применили его именно в биологических экспериментах. И с тех пор наука о действии ионизирующих излучений на живые организмы и учение о применении радиоактивных изотопов в биологии идут параллельно. Не случайно многие авторы, рассматривая проблему использования достижений ядерной физики и радиобиологии в сельском хозяйстве, наряду с радиационно-биологическими технологиями, в качестве самостоятельного направления или отдельных подходов выделяют применение метода меченых атомов в исследовательских и прикладных работах в области как растениеводства, так и животноводства. Именно поэтому мы нашли возможным включить главу об этом методе в учебник по радиобиологии.
Но, конечно, применение метода меченых атомов не ограничивается интересами радиобиологии и даже биологии в целом. Трудно назвать направление в естественных науках и сферу в области народного хозяйства, где бы он в настоящее время не применялся. Он используется в медицине и медицинской промышленности, химии и химической промышленности, геологии, физике, металлургии, материаловедении, археологии. Широкое применение метод меченых атомов получил в сельском хозяйстве для оценки физических свойств почвы и запасов в ней элементов питания, для изучения взаимодействия почвы и удобрений, процессов усвоения растениями элементов питания из почвы и удобрений, некорневого поступления в растения элементов, для выяв-
ления действия на растительный организм пестицидов, изучения особенностей обмена веществ сельскохозяйственных растений. Применяя метод меченых атомов, исследуют важнейшие свойства полевых и плодовых куль-тур — урожайность, скороспелость, устойчивость к различным неблагоприятным воздействиям.
В животноводстве с помощью метода меченых атомов изучают физиологические процессы, протекающие в организме животных, проводят анализ кормов на содержание токсических веществ, малые количества которых трудно, а порой и невозможно определить с помощью других методов. Используют его для изучения миграции насекомых-вредителей сельскохозяйственных растений и переносчиков болезней сельскохозяйственных животных, поведения пчел, оценки рыбных запасов, а также во многих других сферах сельскохозяйственного производства.
Следует подчеркнуть, что чувствительность метода меченых атомов, в особенности это относится к использованию в качестве метки радиоактивных изотопов, необычайно высока. Она на много порядков превышает чувствительность химических, физических и других методов. Именно поэтому благодаря методу меченых атомов удалось решить многие задачи, что было принципиально невозможно с помощью других подходов.
В агрохимических и физиологических исследованиях наиболее часто применяют следующие изотопы: стабильные — 2Н, 13С, 15N, lsO и радиоактивные (в скобках указан тип изучения и период полураспада) 3Н (бета-, 12,26 года), 14С (бета-, 5730 лет), 22Na (гамма-, 2,64 года), р2Р (бета-, 14,3 дня), 35S (бета-, 87 дней), 42К (бета-, гам-ма-, 12,5 ч), 45Са (бета-, 152 дня), 59Fe (бета-, гамма-, 45,1 дня), 0ОСо (бета-, гамма-, 5,27 года), 05Zn (гамма-, 250 дней), 80Rb (бета-, гамма-, 19,5 дней) и некоторые другие.
10.1. ПОЛУЧЕНИЕ МЕЧЕНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Так называемое «изотопное сырье» —¦ вещество, состоящее из чистого изотопа, получают путем последовательных сложнейших операций, носящих название «изотопного разделения», на специальных разделительных установках. С их помощью в настоящее время обычно получают стабильные изотопы. Что касается радиоактивных изотопов, то они получаются либо путем облучения нерадиоактивных веществ в атомных реакторах и ускорителях заряженных частиц (по аналогии с 60Со для
облучательных установок, о чем кратко рассказывалось в предыдущей главе), либо путем химического выделения из смеси отходов ядерного топлива (по аналогии с 137Cs).
Меченые соединения — различные химические вещества, в которых атомы одного или нескольких элементов имеют изотопный состав, отличающийся от основного природного; получают с помощью трех основных путей: химического синтеза, изотопного обмена (иногда их объединяют под общим названием химический путь) и биологического синтеза (биологический путь).
Химический синтез, как правило, осуществляется с помощью обычных методов препаративной химии. Но на определенном этапе синтеза в состав реакционных компонентов вместо обычного элемента включается нужный изотоп. Высокая стоимость и дифицит изотопного сырья обусловливают применение для синтеза меченных соединений микро- и полумикрометодов. Все детали синтеза, включая утилизацию побочных продуктов реакции, тщательно отрабатывают на модельном синтезе с аналогичным исходным веществом, не содержащим изотопа, а затем воспроизводят его в основном синтезе с меченым соединением. Как при химическом синтезе, так и при других путях получения меченых соединений, при работе с радиоактивными изотопами следует учитывать соответствующие правила техники безопасности.
Изотопный обмен представляет собой химический процесс, состоящий в перераспределении изотопов како-го-либо элемента между реагирующими веществами. При изотопном обмене происходит замещение одного изотопа элемента на другой в молекуле вещества без изменения их элементного состава. Механизмы реакций изотопного обмена не отличаются от механизмов обычных химических реакций и могут проходить как в гомогенных условиях (между растворенным веществом и растворителем, в смеси разных газов и других), так и в гетерогенных (между твердым и жидким веществами, между жидким веществом и нерастворимым газом).
