Millist mõju avaldab kiirgus taimedele? Kiirguse mõju taimedele. ioniseeriv osake
Sissejuhatus
Bibliograafia
SISSEJUHATUS
Tuumade radioaktiivse lagunemise käigus eralduvad α-, β- ja γ-kiirgused, millel on ionisatsioonivõime. Kiiritatud keskkond on neeldunud kiirte poolt osaliselt ioniseeritud. Need kiired interakteeruvad kiiritatud aine aatomitega, mis viib aatomite ergastamiseni ja üksikute elektronide väljatõmbamiseni nende elektronkihtidest. Selle tulemusena muutub aatom positiivselt laetud iooniks. (esmane ionisatsioon). Väljapaisatud elektronid omakorda interakteeruvad ise vastutulevate aatomitega, põhjustades sekundaarne ionisatsioon. Kogu energia kulutanud elektronid "kleepuvad" neutraalsete aatomite külge, moodustades negatiivselt laetud ioone. Nimetatakse ioniseerivate kiirte toimel aines tekkinud ioonipaaride arvu teepikkuse ühiku kohta spetsiifiline ionisatsioon, ja vahemaad, mille ioniseeriv osake läbib tema tekkekohast liikumisenergia kadumise kohani, nimetatakse jooksu pikkus.
Erinevate kiirte ioniseeriv jõud ei ole sama. See on kõrgeim alfakiirtes. Beetakiired põhjustavad aine vähem ionisatsiooni. Gammakiirtel on madalaim ionisatsioonivõime. Läbitungiv jõud on suurim gammakiirte puhul ja madalaim alfakiirte puhul.
Kõik ained ei neela kiiri võrdselt. Pliil, betoonil ja veele on kõrge neeldumisvõime, mida kasutatakse kõige sagedamini kaitseks ioniseeriva kiirguse eest.
1 Tegurid, mis määravad taimede reaktsiooni kiiritamisele
Kudede ja taimeorganismi kui terviku kahjustuse määr sõltub paljudest teguritest, mida saab jagada kolme põhirühma: geneetilised, füsioloogilised ja keskkonnatingimused. Geneetilised tegurid hõlmavad taimeorganismi liigi- ja sordiomadusi, mille määravad peamiselt tsütogeneetilised parameetrid (tuuma suurus, kromosoomid ja DNA kogus). Tsütogeneetilised omadused - tuumade suurus, kromosoomide arv ja struktuur - määravad taimede radioresistentsuse, mis on tihedalt sõltuv raku tuumade mahust. Füsioloogilised tegurid hõlmavad taime arengu faase ja etappe kiiritamise ajal, taimeorganismi kasvukiirust ja ainevahetust. Keskkonnategurid hõlmavad ilmastiku- ja kliimatingimusi kiiritamise perioodil, taimede mineraalse toitumise tingimusi jne.
Rakutuuma maht peegeldab DNA sisaldust selles, taimede kiirgustundlikkuse ja nende rakkude tuumades sisalduva DNA koguse vahel on seos. Kuna ionisatsiooni arv tuuma sees on võrdeline selle mahuga, siis mida suurem on tuuma maht, seda rohkem kromosoomikahjustusi ühe doosiühiku kohta tekib. Surmava annuse ja tuuma mahu vahel aga pöördvõrdeline seos puudub. See on tingitud asjaolust, et erinevate liikide taimede rakkude kromosoomide arv ja struktuur ei ole samad. Seetõttu on radiosensitiivsuse täpsem näitaja tuuma maht ühe kromosoomi kohta, st interfaasis oleva tuuma mahu ja somaatiliste rakkude kromosoomide arvu suhe (lühidalt nimetatakse kromosoomide mahuks). Logaritmilisel skaalal väljendatakse seda sõltuvust sirgjoonena, mille kalle on 1, st näidatud tunnuste vahel on lineaarne seos (joonis).
Erinevate taimede kiirgustundlikkus kroonilise kiirituse all (A. Sparrow järgi)
Puittaimede (a) ja rohtsete (b) taimede radiosensitiivsuse sõltuvus interfaasiliste kromosoomide mahust (Sparrow, 1965 järgi): 1-äge ekspositsioon (kokkupuude R-ga); 2 - krooniline kiiritus (kokkupuude R/päevas)
Sellest järeldub, et kahe koguse - doosi (või doosikiiruse) ja kromosoomi ruumala korrutis antud kiirguskahjustuse astmel - on konstantne väärtus, st iga kromosoomi konstantse keskmise ionisatsiooni arvuga, ilmneb sama tõenäosus raku geneetilise materjali kahjustamiseks. See tähendab, et taimerakkude kiirguskahjustuse korral ei ole oluline mitte niivõrd neeldunud eridoosi väärtus (näiteks 1 g koe kohta), vaid tuumaaparaadi poolt neeldunud kiirgusenergia väärtus. Isoefektiivsete annuste pöördvõrdeline proportsionaalsus kromosoomiaparaadi suurusega tähendab, et kromosoomide poolt adsorbeeritud energia keskmine kogus antud efekti tekitamiseks vajaliku kokkupuute ajal on ligikaudu konstantne igas taimerühmas, st puude ja kõrreliste puhul. Isoefektiivne annus- annus, millel on sama (sarnane) toime.
Taimeorganismide ploidsuse aste mõjutab ka taimede vastupidavust kiirgusele. Diploidsed liigid on tundlikumad. Polüploidseid liike kahjustavad annused on suuremad. Polüploidsed liigid on vastupidavad kiirguskahjustustele ja muudele ebasoodsatele teguritele, kuna neil on liiga palju DNA-d.
Füsioloogilistest teguritest mõjutab taimede kiirgustundlikkust kasvukiirus, s.o rakkude jagunemise kiirus. Ägeda kiiritamise korral allub radiosensitiivsuse sõltuvus jagunemiskiirusest Bergonier-Tribondo seadusele: taimedel on suurem kiirgustundlikkus kõige intensiivsema kasvu staadiumis, aeglaselt kasvavad taimed või nende üksikud kuded on kiirgusele vastupidavamad kui taimed või kuded kiirenenud kasv. Kroonilise kiiritamise korral ilmneb pöördvõrdeline seos: mida suurem on kasvukiirus, seda vähem on taimed pärsitud. See on tingitud rakkude jagunemise kiirusest. Kiiresti jagunevad rakud koguvad rakutsükli ühe toimingu jooksul väiksema annuse ja on seetõttu vähem kahjustatud. Sellised rakud taluvad paremini kiirgust ilma oluliste funktsionaalsete häireteta. Seetõttu peaks subletaalsete annuste kiiritamisel kõik mitoosi või meioosi kestust pikendavad tegurid suurendama kiirguskahjustust, põhjustades kiirgusest põhjustatud kromosoomide ümberkorralduste sageduse suurenemist ja kasvukiiruse tugevamat pärssimist.
Ioniseeriva kiirguse mõju kriteeriumid taimedele. Kuna radiosensitiivsus on keerukas, kompleksne nähtus, mille määravad paljud tegurid, siis tuleb pikemalt peatuda nendel hindamismeetoditel ja kriteeriumidel, mille järgi taimede raadiotundlikkuse astet hinnatakse. Tavaliselt kasutatakse selliste kriteeriumidena järgmisi kriteeriume: mitootilise aktiivsuse pärssimine rakkude jagunemise ajal, kahjustatud rakkude protsent esimeses mitoosis, kromosoomiaberratsioonide arv raku kohta, seemnete idanemise protsent, taimede kasvu ja arengu depressioon, radiomorfoosid, klorofülli mutatsioonide protsent, taimede ellujäämine ja lõpuks on tulemuseks seemnesaak. Taimede produktiivsuse vähenemise praktiliseks hindamiseks kiirgusega kokkupuutel kasutatakse tavaliselt kahte viimast kriteeriumi: taimede ellujäämine ja nende saagikus.
Taimede kiirgustundlikkuse kvantitatiivne hindamine ellujäämise kriteeriumi järgi määratakse näitaja LD50 (või LD50, LD100) abil. See on annus, mille juures sureb 50% (või 70, 100%) kõigist kokkupuutunud isikutest. LD50 indikaatorit saab kasutada ka taimedele tekitatud kiirguskahjustusest tingitud saagikadude hindamisel. Sel juhul näitab see, millise taimede kiiritusdoosi korral väheneb nende saagikus 50%.
Taimede kiirgustundlikkus nende erinevatel arenguperioodidel. Kasvu- ja arenguprotsessis muutub oluliselt taimede kiirgustundlikkus. Selle põhjuseks on asjaolu, et erinevatel ontogeneesi perioodidel erinevad taimed mitte ainult morfoloogilise struktuuri poolest, vaid ka rakkude ja kudede erineva kvaliteedi poolest, samuti igale perioodile iseloomulike füsioloogiliste, biokeemiliste protsesside poolest.
Taimede ägedal kiiritamisel erinevatel ontogeneesi perioodidel reageerivad nad erinevalt sõltuvalt organogeneesi staadiumist kiirituse alguse ajal (joonis). Kiirgus kahjustab taimedes neid elundeid ja nihkub nendes protsessides, mis tekivad ja kulgevad kokkupuuteperioodil. Sõltuvalt kiirgusdoosi suurusest võivad need muutused olla kas stimuleerivad või kahjustavad.
Taimede kiirguskahjustused ühel või teisel määral mõjutavad kõiki organeid ja organismi kõiki funktsionaalseid süsteeme. Kõige tundlikumad "kriitilised elundid", mille kahjustus määrab taimede kiirguskahjustuste arengu ja tulemuse, on meristemaatilised ja embrüonaalsed koed. Taimede kiiritamisele reageerimise kvalitatiivne iseloom sõltub taimede morfofüsioloogilise seisundi bioloogilisest spetsiifilisusest kiirguse põhidoosi kogunemise perioodil.
Taimede radioresistentsuse kõikumised ontogeneesi ajal (Batygin, Potapova, 1969)
Vastavalt peavõrse lüüasaamisele on kõik kultuurid kiirguse suhtes kõige tundlikumad esimesel vegetatsiooniperioodil (organogeneesi I ja III etapp). Taimede kiiritamine nendel perioodidel pärsib kasvuprotsesse ja häirib vormimisprotsesse määravate füsioloogiliste funktsioonide omavahelist koordineerimist. Kiirgusdooside korral, mis ületavad konkreetse põllukultuuri kriitilisi väärtusi (LD70), täheldatakse kõigil juhtudel teraviljataimede peamise võrse surma.
Kui taimi kiiritada organogeneesi varases staadiumis (I ja V), moodustuvad täiendavad võrsed, mis soodsate hooajatingimuste korral jõuavad küpsuseni ja annavad saaki, mis kompenseerib mingil määral taime surmaga kaasnevaid kadusid. peamine tulistamine. Taimede kiiritamine organogeneesi VI staadiumis - õietolmu emarakkude moodustumise ajal (meioos) - võib põhjustada märkimisväärset steriilsust ja teraviljasaagi kadu. Kriitiline kiirgusdoos (näiteks nisu, odra ja herneste puhul 3 kR) põhjustab sel perioodil peamiste võrsete õisikute täielikku steriilsust. Täiendavad hargnevad või hargnevad võrsed, mis neil taimedel suhteliselt hilja arenevad, ei jõua oma arengutsüklit lõpule viia ega suuda kompenseerida põhivõrsete saagikadusid.
Kui taimi kiiritada mononukleaarsete õietolmuterade moodustumisel organogeneesi samas VI etapis, suureneb oluliselt taimede vastupidavus ioniseeriva kiirguse toimele. Näiteks nisu kiiritamisel meioosiperioodil doosiga 3 kR on teraviljasaak praktiliselt võrdne nulliga, taimede kiiritamisel mononukleaarse õietolmu moodustumisel täheldatakse saagikuse vähenemist 50%. Organogeneesi järgmistel etappidel suureneb taimede vastupidavus kiirgusele veelgi tugevamini. Taimede kiiritamine õitsemise, embrüogeneesi ja terade täitumise ajal samade annustega ei põhjusta nende produktiivsuse märgatavat langust. Järelikult on kõige tundlikumad perioodid seemnete idanemine ja taimede üleminek vegetatiivsest seisundist generatiivsesse, mil viljaorganid munevad. Neid perioode iseloomustab suurenenud metaboolne aktiivsus ja rakkude jagunemise kõrge intensiivsus. Taimed on kiirgusele kõige vastupidavamad valmimisperioodil ja füsioloogilise seemne puhkeperioodil (tabel). Teraviljad on kiirgustundlikumad tärkamise, tärkamise ja peatamise faasis.
Taliviljade ellujäämine kiiritamisel sügis-talvel-kevadel suureneb märgatavalt, kui taliviljad külvatakse kindlaksmääratud kuupäevadest kõige varem. Ilmselgelt on see tingitud asjaolust, et kiiritatud taimed, mis lahkuvad enne talve tugevamana, täisharjas olekus, osutuvad kiirguse mõjude suhtes vastupidavamaks.
Sarnane regulaarsus teraviljasaagi languses erinevates arengufaasides olevate taimede kiiritamisel ilmnes ka teiste kultuuride puhul. Kaunviljadel on kõrgeim kiirgustundlikkus tärkamisperioodil. Kõige järsemalt väheneb köögiviljakultuuride (kapsas, peet, porgand) ja kartuli saagis idanemisperioodil ioniseeriva kiirgusega kokkupuutel.
Kõigil teraviljadel on käivitamise faasis maksimaalne kiirgustundlikkus. Sõltuvalt taimede bioloogilistest omadustest on mõningaid erinevusi. Seega näitab kaer maksimaalset kiirgustundlikkust torusse sisenemise faasi lõpus ja panikli moodustumise ajal.
Taliviljade (nisu, rukis, oder) teraviljasaagi vähenemine sõltuvalt taimede kiiritamisest γ-kiirtega taimede erinevates arengufaasides, % kiiritamata tõrjeks
Välise γ-kiirituse negatiivne mõju avaldab vähem mõju teravilja tootlikkusele, kui neid kiiritatakse harimise faasis. Taimede osalise kahjustamise korral suureneb harivus ja üldiselt kompenseeritakse saagikuse vähenemine sekundaarsete harivate võrsete moodustumisega. Teraviljade kiiritamine piimküpsuse perioodil ei põhjusta kõrvade steriilsuse märgatavat suurenemist.
2 Välise ioniseeriva kiirguse mõju kehale
2.1 Võimalused võimalikuks kiirgussundimiseks
Ioniseeriva kiirguse allikad (radionukliidid) võivad asuda väljaspool keha ja (või) selle sees. Kui loomad puutuvad kokku väljast tuleva kiirgusega, siis nad räägivad väline kokkupuude, ja ioniseeriva kiirguse mõju organitele ja kudedele inkorporeeritud radionukliididest nimetatakse sisemine kiiritamine. Reaalsetes tingimustes on kõige sagedamini võimalikud mitmesugused võimalused nii väliseks kui ka sisemiseks kiiritamiseks. Selliseid valikuid nimetatakse kombineeritud kiirguskahjustused.
Väliskiirguse doos kujuneb peamiselt γ-kiirguse mõju tõttu; α- ja β-kiirgus ei mõjuta oluliselt loomade kogu välist kokkupuudet, kuna need neelduvad peamiselt õhus või naha epidermises. Kiirguskahjustus nahale β-osakeste poolt on võimalik peamiselt siis, kui kariloomi peetakse lahtistel aladel tuumaplahvatuse või muu radioaktiivse sademe radioaktiivsete saaduste väljalangemise ajal.
Loomade välise kokkupuute iseloom aja jooksul võib olla erinev. Võimalikud on erinevad variandid vallaline kokkupuude, kui loomad puutuvad lühiajaliselt kokku kiirgusega. Radiobioloogias on tavaks arvestada ühekordse kiirgusega kokkupuudet mitte kauem kui 4 päeva. Kõikidel juhtudel, kui loomad puutuvad vahelduvalt kokku välise kiirgusega (need võivad erineda kestusega), on olemas fraktsioneeritud (vahelduv) kiiritamine. Nad räägivad loomade keha pidevast pikaajalisest kokkupuutest ioniseeriva kiirgusega pikenenud kiiritamine.
Eraldage ühine (kokku) kokkupuude, mille korral kogu keha puutub kokku kiirgusega. Seda tüüpi kokkupuude esineb näiteks siis, kui loomad elavad radioaktiivsete ainetega saastunud aladel. Lisaks spetsiaalsete radiobioloogiliste uuringute tingimustes kohalik kiiritamine, kui üks või teine kehaosa puutub kokku kiirgusega! Sama kiirgusdoosi korral täheldatakse kõige tõsisemaid tagajärgi kogu kokkupuute korral. Näiteks kogu loomade keha kiiritamisel annusega 1500 R täheldatakse peaaegu 100% nende surmast, samas kui piiratud kehapiirkonna (pea, jäsemed, kilpnääre jne) kiiritamine ei toimu. põhjustada tõsiseid tagajärgi. Järgnevalt käsitletakse ainult loomade üldise välise kokkupuute tagajärgi.
2.2 Ioniseeriva kiirguse mõju immuunsusele
Väikestel kiirgusdoosidel ei paista olevat immuunsüsteemile märgatavat mõju. Kui loomi kiiritatakse subletaalsete ja surmavate annustega, väheneb järsult organismi vastupanuvõime infektsioonidele, mis on tingitud mitmest tegurist, mille hulgas on kõige olulisem roll: bioloogiliste barjääride läbilaskvuse järsk tõus ( nahk, hingamisteed, seedetrakt jne), naha, vereseerumi ja kudede bakteritsiidsete omaduste pärssimine, lüsosüümi kontsentratsiooni langus süljes ja veres, leukotsüütide arvu järsk langus vereringes, fagotsüütsüsteemi pärssimine, ebasoodsad muutused organismis püsivalt elavate mikroobide bioloogilistes omadustes - nende biokeemilise aktiivsuse suurenemine, patogeensete omaduste suurenemine, resistentsuse suurenemine ja muud
Loomade kiiritamine subletaalsetes ja surmavates annustes viib selleni, et suurtest mikroobide reservuaaridest (sooled, hingamisteed, nahk) satub verre ja kudedesse tohutul hulgal baktereid.! Samal ajal eristatakse tinglikult steriilsuse perioodi (selle kestus on üks päev), mille jooksul mikroobe kudedes praktiliselt ei tuvastata; piirkondlike lümfisõlmede saastumise periood (tavaliselt langeb kokku varjatud perioodiga); baktereemia periood (selle kestus on 4-7 päeva), mida iseloomustab mikroobide ilmumine veres ja kudedes ning lõpuks kaitsemehhanismide dekompensatsiooni periood, mille jooksul suureneb järsult nende arv. mikroobid elundites, kudedes ja veres (see periood toimub paar päeva enne looma surma).
Suurte kiirgusdooside mõjul, mis põhjustab kõigi kiiritatud loomade osalist või täielikku surma, on keha relvastamata nii endogeense (saprofüütse) mikrofloora kui ka eksogeensete infektsioonide suhtes. Arvatakse, et ägeda kiiritushaiguse kõrgajal nõrgeneb oluliselt nii loomulik kui ka kunstlik immuunsus. Siiski on andmeid, mis viitavad ägeda kiiritushaiguse kulgemise soodsamale tulemusele loomadel, keda on enne ioniseeriva kiirgusega kokkupuudet immuniseeritud. Samas on eksperimentaalselt kindlaks tehtud, et kiiritatud loomade vaktsineerimine raskendab ägeda kiiritushaiguse kulgu ning seetõttu on see kuni haiguse taandumiseni vastunäidustatud. Vastupidi, mitu nädalat pärast subletaalsete annustega kiiritamist taastub antikehade tootmine järk-järgult ja seetõttu on vaktsineerimine juba 1-2 kuud pärast kiirgusega kokkupuudet üsna vastuvõetav.
2.3 Loomade surma tähtajad pärast kokkupuudet surmavates annustes kiirgusega
Põllumajandusloomade ühekordsel kiiritamisel annustes, mis põhjustavad üliraske ägeda kiiritushaiguse astme (üle 1000 R), surevad nad tavaliselt esimese nädala jooksul pärast kiirgusega kokkupuudet. Kõigil muudel juhtudel täheldatakse ägeda kiiritushaiguse surmavaid tagajärgi kõige sagedamini 30 päeva jooksul pärast kokkupuudet.1! Pealegi sureb enamik loomi pärast ühekordset kiiritamist 15. ja 28. päeva vahel (joonis); surmavate doosidega fraktsioneeritud kiiritamisel saabub loomade surm kahe kuu jooksul pärast kiirgusega kokkupuudet (joonis).
Reeglina surevad noorloomad pärast surmavates annustes kiiritamist varem: loomade suremust täheldatakse tavaliselt 13.–18. päeval. Surmavates annustes kiiritatud loomade kõikidele vanuserühmadele on kõrgeimate kiirgusdooside korral iseloomulik varasem surm (joonis). Seda nähtust võib aga käsitleda pigem trendina kui seaduspärasena, kuna suhteliselt väikeste kiirgusdoosidega kiiritatud loomade varajase hukkumise kohta on palju katseandmeid.
Lammaste suremus pärast välist γ - kokkupuude surmavate annustega (Peich et al., 1968)
Fraktsioneeritud röntgenikiirgusega kokku puutunud kitsede suremus (Tylor et al., 1971)
Tuleb meeles pidada, et fraktsioneeritud kiiritamise korral sõltub loomade hukkumise aeg eelkõige doosikiirusest. Seega surid eeslite igapäevasel kiiritamisel annusega 400 R kõik loomad 5. ja 10. päeva vahel. Katsetes, kus päevase kokkupuute doosid olid 50 ja 25 R, oli keskmine eluiga pärast kiirgusega kokkupuute algust vastavalt 30 ja 63 päeva. Lisaks mõjutavad oodatavat eluiga tugevalt loomade liigiomadused. Sigade fraktsioneeritud päevase kiiritamise korral annuses 50 R osutus nende keskmine eluiga 205 päeva, mis on 6,4 korda kõrgem kui eeslite keskmine eluiga samades kiirgustingimustes.
Lehmade suremus erinevatel aegadel pärast γ-kiiritamist (Brown et al., 1961)
2.4 Ioniseeriva kiirgusega kokkupuutuvate loomade majanduslikult kasulikud omadused
Põhimõtteliselt võib kõik ioniseeriva kiirgusega kokku puutuvad põllumajandusloomad jagada kahte kategooriasse. Esimesse kategooriasse kuuluvad loomad, kes on saanud surmava kiirgusdoosi. Nende eluiga kiiritamise hetkest on suhteliselt lühike, kuid mõnes olukorras võib surmavalt mõjutatud loomade produktiivsus huvi pakkuda.
Lehmade piimatoodang esimese 10–12 päeva jooksul pärast kiirgusega kokkupuudet muutub veidi ja langeb seejärel järsult ning juba 2 päeva enne loomade surma laktatsioon lakkab täielikult. Loomade lihatootlikkus, mida tavaliselt iseloomustab eluskaalu dünaamika, muutub samuti ebaoluliselt: kehamassi vähenemine surmaga nakatunud loomadel (kui see juhtub) ei ületa reeglina 5-10%. Surmava kiirgusdoosiga kokku puutunud munakanade munemine peatub järgmise 5–7 päeva jooksul. Surmavalt haigete lammaste villaviljakusest pole vaja rääkidagi, kuna neil toimub intensiivne karvade eemaldamine 7-10 päeva pärast kiirgusega kokkupuudet.
Loomadel, kes jäävad ellu pärast kokkupuudet surmava või subletaalse doosiga (teine kategooria), väheneb produktiivsus lühiajaliselt. Näiteks kui lehmi kiiritati 60 päeva enne poegimist annusega 400 R, oli nende piimatoodang esimese 10-12 nädala jooksul 5-10% madalam kui kontrollrühmal. Pärast korduvat kiiritamist annuses 350 R 18 nädalat pärast laktatsiooni algust vähenes piimatoodang esimesel kiiritamisjärgsel nädalal 16%, 5. nädalal 8% ja 6. nädalal 
kiiritatud lehmade produktiivsus normaliseerus. Esialgu võib arvata, et lehmade kiiritamine annustes, mis võivad põhjustada lüpsikarja osalist hukkumist, viib piimatoodangu vähenemiseni laktatsiooni kohta keskmiselt 5-8%.
Ellujäänud loomadel, kes puutuvad kokku poolsurmavate doosidega (või nende läheduses) kiirgusega, on ka muid kahjulikke mõjusid. Seega täheldati pärast sigade topeltkiiritamist (480 rad + 460 rad 4 kuu pärast) kaalutõusu vähenemist: 2 aastat pärast kiiritamist oli kiiritatud loomade kehamass 45 kg väiksem kui kontrollsigadel. Sigade eluiga lüheneb keskmiselt 3% iga 100 rad loomade välise kokkupuute kohta (joonis). White Leghorni kanade kiiritamisel annusega 800 R (kanade suremus oli keskmiselt 20%), täheldatakse munemise märgatavat vähenemist (joonis).
Kerge või keskmise raskusega ägedat kiiritushaigust põhjustavad kiirgusdoosid ei mõjuta tavaliselt oluliselt põllumajandusloomade produktiivsust. Näiteks pärast välist γ-kiiritust annusega 240 R järgmise 40 nädala jooksul suurenes pullide kehakaal 131 kg (kontrollrühmas 118 kg). Sigadel, keda kiiritati kroonilise kiiritusega annustes 360–610 R (doosikiirus 1,4 R/h), oli keskmine päevane juurdekasv (500–540 g) kogu kokkupuuteperioodi ja sellele järgnenud 90 katsepäeva jooksul üsna kõrge. indikaator ei erinenud kontrollrühmadest (ligikaudu 470 g). Sarnast pilti täheldati sigade fraktsioneeritud kiiritamisel annusega 50 R/päevas. Kanadel pärast kiiritamist annusega 400 R ei leitud munemise vähenemist ja 600 R doosi korral vähenes munemine umbes 20% ainult esimesel kümnendil pärast kokkupuudet.
Seega, kui põllumajandusloomi kiiritatakse subletaalsete annuste vahemikus, ei täheldata olulisi muutusi nende produktiivsuses (muidugi välja arvatud juhul, kui loomi peetakse normaalsetes tingimustes ja neile antakse sobivat toitu). Loomade kiiritamisel absoluutselt surmavate doosidega väheneb tootlikkus, kuid loomakasvatussaaduste kvaliteet jääb üsna kõrgeks. Pikaajalisel söötmisel loomadele kiirgusest surmavalt mõjutatud lammastelt ja lehmadelt saadud toodetega ei täheldata patoloogilisi muutusi nii nende toodete tarbijatel kui ka nende järglastel. Siiski, kui kasutatakse toitmiseks kiirgust mõjutatud loomadelt saadud tooteid, on soovitatav eriti hoolikalt läbi viia bakterioloogilisi uuringuid ja asjakohast kulinaarset ravi.
2.5 Loomade paljunemisvõime
Loomade sugunäärmed on ioniseeriva kiirguse suhtes väga tundlikud. Kui isasloomi kiiritada subletaalsete doosidega, tekib seemnetorukestes seemneepiteel, aga ka spermatogoonia ja spermatotsüütide kiirguskahjustus; küpseid ja moodustunud spermatosoide peetakse radioresistentseks. Suured kiirgusdoosid põhjustavad seemneepiteeli peaaegu täieliku hävimise ja sellele järgneva spermatootmise nõrgenemise, samas kui meeste kiiritamine keskmiste ja väikeste annustega põhjustab esialgu spermatogeneesi vähenemist ja seejärel täheldatakse selle järkjärgulist taastumist (joonis). Väga iseloomulikud on ejakulaadi mahu vähenemine, spermatosoidide kontsentratsiooni ja liikuvuse vähenemine ejakulaadis, suure hulga inetute spermatosoidide ilmumine, spermatosoidide bioloogilise kasulikkuse ja viljastamisvõime langus. Lisaks väheneb munandite kaal: kultide γ-kiiritamisel annusega 400 R vähenes munandite mass 30% ja isaste kiiritamisel annusega 500 R vähenes see võrreldes 3 korda. kontroll-isaste munandite massiga.
Väline mõju γ - kanade kokkupuude annuses 800 R ellujäänud kanade munatoodanguga (Maloniy, Mrats, 1969)
Välise y-kiirgusega subletaalsetes annustes kokku puutunud kuldide sperma tootmine (Paquet et al., 1962).
Kiiritus doosis 400 R põhjustab mõnel kuldil pikaajalist viljatust (kuld nr 5)
Kui kiirgusdoosid ei ole liiga suured, siis aja jooksul toimub isaste reproduktiivfunktsiooni osaline või täielik taastumine. Näiteks jääradega tehtud katsetes leiti, et kiiritamisel annusega 100 R taastub sperma kvaliteet 4 kuu pärast, annusega 430 R - alles 12 kuu pärast. Pange tähele, et kiiritatud kultide ja pullide sperma kvaliteedi taastumine oli sarnane juba 56 kuu pärast, st ligikaudu kaks korda kiiremini kui jääradel.
Ioniseeriv kiirgus mõjutab ka emaste reproduktiivfunktsiooni. Kiiritatud loomadel kahjustuvad ja osaliselt surevad kõik toimiva munasarja rakud (eriti primaarsed ja sekundaarsed folliikulid, küpsed munarakud), astraaltsüklid on häiritud. Siiski tuleb meeles pidada, et varsti pärast kiiritamist (isegi keskmiste surmavate annuste korral) taastub emasloomade reproduktiivfunktsioon ja nad võivad anda elujõulisi järglasi. Näiteks ei vähenenud sigivus täiskasvanud lehmadel, kes puutusid kokku kahekordse (2-aastase vaheajaga) kiirgusega annustes 400 R.
Kõige raskemad tagajärjed on siis, kui loomad puutuvad sünnieelse arengu ajal kokku ioniseeriva kiirgusega. Enamik embrüotest sureb implantatsioonieelsel perioodil, s.o perioodil, mil arenev viljastatud munarakk ei ole veel emaka limaskesta paksusesse viidud (lammastel ja sigadel - esimesel 13, lehmadel - emaka limaskesta paksusesse). esimesed 15 päeva pärast viljastamist) või läbib resorptsiooni (resorptsiooni) vahetult pärast implanteerimist. Kui tiineid loomi kiiritatakse peamise organogeneesi perioodil (lammastel - 17-19, sigadel - 15-18, lehmadel - 22-27 päeval), isegi suhteliselt väikeste kiirgusdooside korral. (200–300 R) on paljudel juhtudel võimalik embrüo resorptsioon ja ellujäänud embrüod kogevad kasvupeetust, väärarengute ilmnemist, vastsündinute suremuse suurenemist ja oodatava eluea lühenemist. Näiteks tiinete emaste kiiritamisel tiinuse 12.–14. päeval annusega 400 R täheldati järglastel esi- ja tagajäsemete kokkusulamise juhtumeid. Kui loomi kiiritada tiinuse hilisemates staadiumides, väheneb loodete kiirgustundlikkus mõnevõrra.
Uurides ioniseeriva kiirguse mõju tagajärgi kehale sünnieelses arengus, leiti loote reproduktiivsüsteemi erakordselt kõrge tundlikkus kiirguse toime suhtes. Emiste kroonilise kiiritamise korral 108 tiinuspäeva jooksul (γ-kiirguse doosid 1 kuni 20 rad/ööpäevas, ööpäevase kiiritamise kestus 22 tundi) kulges loomade tiinus normaalselt, emiste üldseisund, elusate põrsaste arv tiinuses. pesakond ja nende poegimisjärgne elujõulisus ei erinenud loomade kontrollrühmades samadest näitajatest. Samal ajal, isegi kui tiineid emiseid kiiritatakse annusega 1 rad/päevas, väheneb vastsündinud põrsaste sugurakkude koguarv (mõlemast soost loomadel) oluliselt. Nii moodustas puravikes gonotsüütide (sugurakkude esmased prekursorid) arv vaid 3% kontrollist ja emastel ellujäänud munarakkude arv võrdus 7% kontrollsigade munarakkudest. Emaka arenguperioodi kiiritamine põhjustas sperma tootmise vähenemise (83%), defektsete spermatosoidide arvu suurenemise 2,8% -lt (kontroll) 11,4 ° / o-le, mis põhjustas viljatuse 4-l inimesel. 10 metssiga. Vaatamata primaarsete ja kasvavate folliikulite arvu olulisele vähenemisele kiiritatud nooremistel oli nende sigimisvõime esimeses pesakonnas sama, mis kontrollloomadel, kuid pärast paaritumist leiti, et 4 emist 23-st olid viljatud. Tiinete emiste kiiritamine annusega 0,25 rad/ööpäevas praktiliselt ei mõjuta järglaste reproduktiivfunktsiooni.
Bibliograafia
1. Annenkov B.N., Judinneva E.V. Põllumajandusradioloogia alused.- M.: Agropromizdat, 1991. - 287 lk.: ill.
2. Starkov V.D., Migunov V.I. Kiirgusökoloogia. Tjumen: FGU IPP "Tjumen", 2003, 304 lk.
KASULIK KIIRGUS
Kui Issand Jumal tegi mulle au küsida
minu arvamus maailma loomisest, siis ma teeksin seda
soovitatav luua see paremini ja mis kõige tähtsam - lihtsam
KASTIILIA KUNINGAS ALFONSE XIII SAJAND
Tõenäoliselt on igaüks meist korduvalt mõelnud, kui keeruliselt ja geniaalselt on elusrakk organiseeritud. Tundub, et see on lõpuni läbi mõeldud ja nii täiuslik, et seda pole võimalik parandada. Evolutsiooni käigus töödeldi optimaalse rakukujunduse võimalusi miljoneid kordi ümber Ja miljonid valikud lükati tagasi.Jäid alles kõige läbitöötatud, viimistletud ja täiuslikumad näidised. Kuid viimastel aastakümnetel on teadlased veenvalt tõestanud võimalust parandada taimi ja muid organisme ioniseeriva kiirguse ja radioaktiivsete isotoopide abil.
Pariisis Jardep do Plante linnaosas asub väike maja. See on riikliku loodusloomuuseumi omand. Selle seinal on tagasihoidlik tahvel ja sellel on kiri "Rakendusfüüsika laboris. Muuseumis avastas Henri Becquerel radioaktiivsuse 1. märtsil 1896." Sellest on möödunud kolmveerand sajandit Kas keegi Becquereli silmapaistvamaid kaasmaalasi eeldas, et seitsekümmend aastat hiljem hakatakse radioaktiivseid isotoope laialdaselt kasutama põllumajanduses, bioloogias ja meditsiinis? Kas märgistatud aatomid on inimesele usaldusväärsed abilised kõige pakilisemate probleemide lahendamisel? Ja lõpuks, teatud radioaktiivsete isotoopide läbitungiv kiirguse abil on võimalik teravilja saaki suurendada?
Ioniseerivat kiirgust kasutades on tõesti võimalik elusorganisme inimesele vajalikus suunas muuta.
Mõne aasta eest võis kevadel Moldovas teedel kohata kaubikuga, mille kerel oli kiri "Aatomid maailmale" See pole lihtne veoauto, vaid mobiilne kiiritaja külvieelseks seemnete töötlemiseks Selle "aatom on süda" - suur anum tseesiumi gammaaktiivse isotoobiga -137 Külvi eelõhtul väljub põllult kaubik. Selle juurde sõidab maisiseemnetega veoauto Sisse lülitatakse lintkonveier Seemned valatakse prügikasti, kus tseesiumi radioaktiivne isotoop Täielikult eraldatud otsesest kontaktist isotoobiga, samal ajal kiiritatakse seemneid vajalikus annuses gammakiirgusega. Punkrist jookseb läbi pidev joa tera Seejärel läheb see teisele konveierile ja valatakse teisele kottidesse. auto Seemnete külvieelne kiiritamine on lõppenud Seemned võib külvata.
Miks kiiritada maisiseemneid? Seemnete külvieelne koolitus on saagikuse suurendamise meetod, mida saab kasutada taimede küpsemise kiirendamiseks ja nende kasulike omaduste parandamiseks.
Laborilaual on kümme potti erineva kõrgusega maisi seemikutega Kõige vasakpoolsema allkirja all: “Control”, iga teise numbri all - 100, 300, 500, 800 .. Ja nii kuni 40 000. erinevad annused kiirgus 13. vegetatsioonipäeval.
Seemnete kiiritamisel doosiga 100 ja 300 roentgeeni on seemikute kõrgus sama, mis kontrollrühmas.Kiiritusdoosi korral 500 röntgenit on taimed kontrollrühmast poolteist korda kõrgemad. Siis aga doosi kasvades seemikute suurus väheneb.8000 roentgeeni annuse juures tunduvad taimed olevat kääbused.40 000 doosi juures on neid vaevu näha.
Paar lehekülge hiljem kleebitakse samasse laboripäevikusse foto.Tegemist on samade taimede juurtega.Peaaegu sama muster.Teatud gammakiirguse doosi korral järsk kasv ja siis järkjärguline langus.Kell. suurte annuste korral on juurte kasv järsult pärsitud.
Esmalt panid nad katsed laborisse, seejärel korratakse katseid välitingimustes. Eksperimendid põllul on nagu rõivaproov teatris, nagu viimane eksam, mille järel katseuuringute tulemused kolme aasta jooksul välipraktikasse rakendatakse, näitasid, et seemnete kiiritamine annuses 500 röntgenit suurendab haljasmassi saaki. maisist 10-28 protsenti Sellistest taimedest saadud silo sisaldab rohkem valku, rasvu, lämmastikuvabu aineid, kiudaineid, süsivesikuid
Ja kui kiiritad rediseseemneid.
Katsetaja laual on kaks kimpu sama sorti rediseid. Redise kogus igas kobaras on sama.Aga vasakpoolne redis on palju paksem ja lihakam.Sellega võrreldes tundub parem redis kõhn. Aga parem kobar on tavaline niiöelda “tavaline” redis.Vasakpoolne lihav sugulane on kiiritatud seemnetest kasvatatud redis.Kui selle sordi seemneid kiiritada,! gammakiired annuses 500 roentgeeni suurendasid saagist 37 protsenti! 100 või 137 kg redise kogumine on märkimisväärne erinevus ja see on pärit samast kogusest seemnetest, samalt maalt ja sama hoolega ning kiirituskulud on äärmiselt madalad
Teistel redise sortidel - "Ruby", "Pink valge tipuga", "Sax" - suurenes saak kiiritamisega doosis 1000 röntgenit. Ja kiiritatud "Sax" oli ka mahlasem ja küpses tavapärasest 5 võrra varem. -6 päeva Seemnete "Rubin" külvieelne kiiritamine ei suurendanud mitte ainult juurviljade saagikust, vaid suurendas ka C-vitamiini sisaldust neis.Ioniseeriva kiirguse abil saab ka juurviljade A-vitamiini sisaldust suurendada. suurenes.kontrollile tõusis 26 protsenti ja karoteeni – taimset pigmenti, mis muundub inimkehas A-vitamiiniks – varu 56 võrra.
Aga mais? Seemnete kiiritamine annuses 500 röntgenit suurendas rohelise massi saagikust kuni 28 protsenti
Külvieelse seemnekiirituse stimuleeriv toime on tõestatud kurgi, tomati, peedi, kapsa, salut, kartuli, puuvilla, rukki, odra...
Teadlased on märganud üht omadust. Stimuleerivat efekti põhjustav ioniseeriva kiirguse doos on erinev mitte ainult erinevate taimeliikide, vaid isegi sama liigi erinevate sortide puhul. Pealegi selgus, et eri geograafilistes piirkondades külvatud sama sordi puhul pole see sama.
Seega on Moskva oblastis külvatud Nežinski sordi kurkide stimuleeriv kiiritusdoos 300 röntgenit ja sama tulemuse saamiseks Aserbaidžaanis oli vaja umbes 2000-4000 röntgenit.
Võtame maisiseemned.Palju seemneid. Kiiritame neid samadel tingimustel stimuleeriva efekti tekitava gammakiirguse doosiga. Jagame need neljaks võrdseks rühmaks - igas 1000 tk. Ühe rühma külvame kohe pärast kiiritamist, teise - nädala pärast, kolmanda - kahe, neljanda - kuu pärast. Nüüd ootame kannatlikult.Seemned on tärganud, taimed arenema hakanud. Aga mis see on? Kohe pärast kiiritamist külvatud taimed arenevad teistest kiiremini. Seemnetel, mis külvati nädal pärast kiiritamist, oli stimuleeriv toime vähem väljendunud. 2 nädalat pärast kiiritamist külvatud seemnete puhul arengu kiirenemist peaaegu ei täheldatud. Pärast kuu aega kiiritamist laagerdunud seemned idanesid, kuid ei avaldanud stimuleerivat toimet. Nii et mingit salapärast ainet hoides kadus aeglaselt mingi mõnuaine.
Mis viga?
Oleme sisenemas valdkonda, kus faktid sõbrunevad endiselt oletustega ja kus on veel palju uurimata. On kindlaks tehtud, et pärast kiiritamist moodustuvad seemnetes väga aktiivsed molekulide fragmendid, mida nimetatakse Opi radikaalideks, mis on võimelised alustama terve organismi jaoks ebatavalisi reaktsioone. Ja selgus, et pärast seemnete kiiritamist väheneb radikaalide arv aja jooksul järk-järgult. Möödub paar päeva ja radikaalid kaovad täielikult. Mida kõrgema temperatuuri ja niiskuse juures seemneid hoitakse, seda kiiremini kaovad radikaalid.
Mis juhtub, kui seemned langevad niiskesse päikesesooja mulda? Seemnetes sisalduvad toitained hakkavad muutuma lahustuvaks vormiks ja transporditakse embrüosse. Seemne nn aleuronikihis aktiveeruvad oksüdatiivsed protsessid, algab energiarikaste ühendite tootmine Embrüo ärkab, tema rakud paisuvad ja hakkavad jagunema. Algavad seemikute kasvu- ja arenguprotsessid. Rakud hakkavad jagunema ja nad vajavad ehitusmaterjali. Paljude ensüümide aktiivsus suureneb oluliselt kiiritamise tagajärjel. Ja kui seemneid kiiritatakse, hakkavad oksüdatiivsed protsessid kulgema palju intensiivsemalt. Ja see toob kaasa seemnete kiirema arengu ja idanemise kiirendamise, nende idanemise. Taimed muutuvad võimsamaks.
Mitte nii kaua aega tagasi ilmus artikkel ajakirjas Courier, mida annab välja ÜRO. Seal öeldakse, et üks kolmest Aafrika farmerist töötas tegelikult lindude, näriliste, kahjurite ja mikroparasiitide heaks.
Loomulikult on nende arvude täpsust raske kinnitada, kuid tõsiasi, et kahjurite tekitatud kahju on tohutu, on tõsiasi.
Eksperdid on välja arvutanud, et põllumajanduskahjurid hävitavad aastaga nii palju teravilja, et suudavad ära toita 100 miljonit inimest.
Kuidas saab ioniseeriv kiirgus aidata põllumajandust kahjuritõrjel?
Teate juba: eri tüüpi taimedel on erinev kiirgustundlikkus, mõned on üsna kõrged. Putukad on üldiselt väga kiirguskindlad. Nende hulgas on isegi omapäraseid raadio stabiilsuse meistreid. Näiteks skorpionid. Kuid putukate munad ja vastsed leiti olevat radiotundlikumad. Ja paljunevad putukarakud on ka kiirguse suhtes tundlikumad.
Kahjurite vastu võitlemise skeem on lihtne.Vilja juhitakse konveieri kaudu läbi radioaktiivse isotoobiga täidetud punkri.Teatud aja jooksul saab see kahjurite hukkumiseks vajaliku ioniseeriva kiirguse doosi.Selline vili muidugi , istutusmaterjalina ei kasutata Aga inimese toitumisele täiesti kahjutu.Pärast kiiritamist satub vili hoidlasse - ohtlik kahjur teda enam ei ohusta.Samade meetoditega saab toime tulla ka kuivatatud viljade kahjuritega - putukad ja nende vastsed, kiiritades "tulevikukompotte" gammakiirgusega doosis kuni 50 000 röntgenit.Ja Kanadas pakkusid nad välja salmonella kiirgustõrje meetodi, saastades munapulbrit Kas teate steriilset isase meetodit? Teadlased on selle välja töötanud suhteliselt hiljuti.Teatud arenguperioodi jooksul pontingkiirgusega kokku puutunud putukad ei suuda järglasi toota "Steriilsed isased" paarituvad normaalsete emasloomadega. Emane aga järglasi ei too.Mida rohkem isaseid steriliseeritakse,seda rohkem võimalusi,et emased järglasi ei anna.Kui steriliseeritud putukaid on mitu põlvkonda palju,siis väheneb järglaste arv järsult.Mõnes riigis ohtlik kahjur. elab - nn lendkärbes. Muneb oma munad soojavereliste loomade soolveesse Munadest arenevad vastsed, mis põhjustavad kariloomade, metsloomade ja ulukite haigusi ja isegi surma. Löökkärbes teeb majandusele suurt kahju Ja siis otsustati proovida kiirgussteriliseerimise meetod puhurkärbsel Nad ehitasid “kärbse” tehase, kus kasvatati ja steriliseeriti kärbseid Steriliseeritud putukad lasti saastunud alale Tulemus oli kiire Kariloomade haigestumine ja suremus vähenes hüppeliselt “Kärbse” tehase maksumus mitte ainult ei tasunud esimesel aastal ära, vaid tõi ka kulude summalt võrdse kasumi. USA-s Kurakoo saarel 435 ruutkilomeetri suurusel alal lasti ruutkilomeetri kohta välja umbes 2000 steriilset isast kärbseseent. Saarel on kärbsed praktiliselt hävinud.
Toidu konserveerimise idee tekkis juba ammu.Toitu konserveerisid iidsed egiptlased ja ipki.Ilmselt kõige iidseim toidu säilitamise viis on kuivatamine päikese käes.Aegade jooksul on konserveerimismeetodid muutunud. Tänapäeval on külmkapp peaaegu igas linnakorteris.Aga moodsaim viis toiduainete säilitamiseks on neid konserveerida läbitungivat kiirgust kasutades.Kui näiteks värsket liha kiiritatakse gammakiirgusega doosis 100 000 roomaja,siis selle norskamine periood laos on viis korda pikem kvaliteedid Kiirguse abil pikeneb värske kala säilivusaeg Kiiritatud kala külmkapis säilitab oma maitseomadused kuni 35 päeva ja ilma kiiritusravita samadel säilitustingimustel - 7 - 10 päeva.
Nüüd otsitakse võimalust säilitada kaaviari, piima, puuvilju ja mereande – krabisid, austreid, krevette gammakiirguse abil.
Marjade ja puuviljade kiiritamine annab häid tulemusi.Külmkapis +4 kraadi juures säilitatud kiiritatud maasikad ei kaotanud pikka aega oma värskust ega aroomi. Isegi kogenud maitsjad ja asjatundjad ei suutnud kindlaks teha, millised marjadest on kiiritatud “. säilitusannused. Neil on suurepärased maitseomadused ja neid saab kunstlikult kasvatada aastaringselt, kuid säilitamise ajal riknevad seened kiiresti, kaotavad värskuse ja maitse, kuivavad ja nende kübar rullub lahti nagu vanad seened. kasvuhoonest toodud - seente vananemine aeglustus järsult, nende kübarad olid järsult väändunud, nagu noortel seentel.
Hiljuti ilmus ajakirjanduses teade värvide kiirkopeerimisest. Kuulsad Hollandi tulbid, teatud doosiga kiiritatud, süsihappegaasiga täispuhutud kotti pandud, on kergesti transporditavad ja säilivad kaua.Tundus, et need on just aiast kitkutud, nende kroonlehed olid nii värsked. .
Eriti kasulik on köögiviljade säilivusaega pikendada kiirguse abil.
Kartulil on üks tõsine puudus: säilitamise ajal see idaneb, mugulad tõmbuvad kokku ja kaotavad maitse. Paljud meie riigi erinevate uurimisinstituutide teadlased hakkasid tegelema kartulite kiirguse säilimise probleemiga. Arvukad katsed on näidanud, et mugulate kiiritamine annuses 10 000 röntgenit aeglustab või peatab järsult kartuli kevadise idanemise ega alanda selle vastupanuvõimet haigustele. Kiiritatud kartuli maitse ei halvene. Kogenud maitsjad sellistest kartulitest valmistatud roogades muutusi ei leidnud.
Kogu maailmas arendatakse intensiivselt kiirgussäästu probleemi. Ja see on loomulik, see toob liiga ilmset majanduslikku kasu. Mõned kiirguse säilitamise meetodid on juba praktiliseks kasutamiseks heaks kiidetud. Teised pole veel laborite seinte vahelt lahkunud.Ja mis kõige tähtsam, käimas on aastaid kestnud katsed, mis peaksid tõestama, et kiiritatud tooted on inimesele kahjutud.
Taimedega on lihtsam katsetada kui loomadega. Seemnete kiiritamisega töötades on võimalik teha katseid mitme tuhande bioloogilise objektiga korraga. Ja seepärast aitab statistika teadlast oluliselt Jah, ja majanduslikult on selline kogemus palju tulusam.
Kas ioniseerivat kiirgust on loomakasvatuses praktilistel eesmärkidel kasutatud?
Loomad on läbitungiva kiirguse toime suhtes palju tundlikumad kui taimed.Meie riigis viidi selline katse läbi ühes kaasaegses linnufarmis.Mitu tundi inkubatsiooniprotsessi käigus kiiritati kanamune doosiga 1 - 2 röntgenit. Sellised väikesed kiirgusdoosid mõjusid ergutavalt: kasvas koorunud kanade arv ja kiiritatud munadest kanadel oli suurem munatoodang.
Kanadel on "vedas" või on ioniseeriva kiirguse väikeste annuste stimuleeriv toime üldine muster?
Küllap on siin peidus ka üldised mustrid.Igatahes on arstid üle maailma juba ammu tunnustanud radoonivannide tervistavat toimet inimesele.
Seega saab radioaktiivsete isotoopide ioniseerivat kiirgust mõistlikult kasutada ka põllumajanduses. Kuid uudishimulik lugeja on ilmselt juba märganud, et jutt oli läbistavate kiirte välistest allikatest.Reeglina radioaktiivse koobalti poolt väljastatavate gammakiirte kohta. Kuid on tohutult palju radioaktiivseid isotoope, mis kiirgavad näiteks "pehmeid" beeta-kiiri, mille energia on madal. Radioaktiivne süsinik C "ja radioaktiivne väävel B3®, bioloogiliselt kõige olulisemad elemendid, on just sellise "pehme" kiirgusega. Teise bioloogiliselt olulise isotoobi - radioaktiivse fosfori P3! läbitungiva kiirguse energia on palju suurem, kuid see on ka " pehmem" võrreldes koobalti Co0 "kõvade" gammakiirtega.
Ka selliste "märgistatud" aatomite kasutamise võimalused rahvamajanduses on suured. Toome näiteid.
Vaenlase võitmiseks peate teda tundma. Põllumajanduse ohtlike kahjurite ja kahjulike putukatega edukalt toimetulemiseks on vaja nende elu hästi uurida.
Teadlased märgistasid radioaktiivse fosforiga selliseid ohtlikke putukaid nagu jaaniussikesed, malaariasääsed ja äädikakärbsed. Seda meetodit kasutati jaaniussi lennukiiruse ja levikuulatuse määramiseks peamistest pesitsuskeskustest; sai teada malaariasääskede lendude pikkuse. Äädikakärbes osutus sugulaseks koduinimeseks. See märgistati radioaktiivse fosforiga ja lasti välja apelsinisalus. Soodsates tingimustes ei liikunud äädikakärbsed oma elupaigast kaugemale kui paarsada meetrit.
Saadud teave võimaldas visandada tõketsoonide asukohad ning välja töötada nende putukate kaitse- ja tõrjesüsteemi.
Insektitsiidid - putukate mürgid, üks kaasaegseid meetodeid nendega toimetulemiseks. Lisame nendele keemilistele ühenditele radioaktiivse märgise. Indikaator võimaldab kohe vastata mitmele olulisele küsimusele. Kuidas need ühendid putukate organismis käituvad, miks nad on neile mürgised? Kuidas muuta need oma tegevuses selektiivseks – mitte inimestele, taimedele ja kasulikele putukatele kahjulikuks? Kas mürgid satuvad põllumajandustoodetesse? Millal kaotavad mürgid oma mürgisuse?
Katseid tehti meie vanimate sõprade – mesilastega. Näiteks toitsid nad töömesilast radioaktiivse fosforiga ja see sai märgistatud. Tarusse pandi radioaktiivsete osakeste loendur Ja nüüd sai kindlaks teha, mitu korda päevas töömesilane tööle lendab, milline on tema tööpäev ja milline on lennukiirus Või tegi teisiti Suhkruga magustatud lahendused nendega segatud radioaktiivset fosforit pandi mõnele põllule Saabuvad mesilased muidugi tormasid peale.Ja siis oli võimalik täpselt kindlaks teha, millised põllud on mesilaste seas kõige populaarsemad.Ja siit ka praktilised lahendused, mis aitavad suurendada väsimatute tööliste toodangut. .
Radioaktiivseid isotoope kasutatakse kõigis putukate biokeemia ja füsioloogia uuringutes. Nende tööde tähendus on selge Uurides näiteks kasulike putukate arengut ja käitumist kontrollivate hormoonide ja ensüümide tegevust, on võimalik putukaid inimese huvides ära kasutada.
Teadlased olid üllatunud, kui said teada, kui kiiresti teatud biokeemilised protsessid taimedes toimuvad.
Taime mitu lehte pandi pleksiklaasist kasti, sinna süstiti teatud kogus süsiniku poolest radioaktiivset süsihappegaasi ja taim jäeti päikese kätte.Fotosünteesi tulemusena süsihappegaas assimileerus, suunati orgaaniliste ainete koostis ja transporditakse taime erinevatesse osadesse Proove võeti kindlate ajavahemike järel ja mõõdeti radioaktiivsus Ja selgus, et vastsünteesitud ühendite liikumiskiirus ülespoole suunatud vooluga on väga märkimisväärne: dpem päikesevalguses - 50- 100 sentimeetrit minutis Varem usuti, et kogu orgaanilistes ainetes sisalduv süsinik moodustub steppidest õhu süsinikdioksiidist, kuigi seal on prosepti sajandik. Alles suhteliselt hiljuti õnnestus märgistatud aatomite abil tõestada. et pinnases sisalduv süsihappegaas ja süsihappesoolad on intensiivsed.
Radioaktiivset fosforit saab kasutada putukate ja taimede märgistamiseks.
mida taim kasutab. Neid transporditakse aktiivselt juurtest lehtedeni. Seal tekivad fotosünteesi tulemusena neist süsivesikud ja sünteesitakse orgaanilisi aineid. Ja siit järgnes praktiliselt oluline järeldus: saagikuse suurendamiseks on vaja mulda rikastada süsihappegaasiga - viia mulda süsihappe soolad. Mulda võib lisada ka nn rohelisi väetisi.Näiteks mitmeaastaste kõrreliste sisse künda. Umbes 20-30 päeva pärast algab süsihappegaasi eraldumine, mis jätkub kogu suve.
Seega osutus radioaktiivsete märgistusainete meetodi kasutamine taimeväetiste teaduses kasulikuks.
Millega ja kuidas on kasulikum taimi toita? Mis ajal? Millist väetist tuleks kasutada? Kuidas kliimatingimused neid mõjutavad? Kuidas need taimedes transporditakse ja kus imenduvad?
Mulda kanti fosformärgisega superfosfaati, hüdroksüülapatiiti ja muid väetisi. Ja selgus, et 2,5 kuud pärast istutamist omas mais fosforit kõige paremini trikaltsiumfosfaadist, halvemini superfosfaadist ja veel halvemini hüdroksüapatiidist. Leiti, et puuvill vajab fosforiga toitmist eriti 10-20 päeva vanuselt ja õitsemise ajal.
Märgistatud aatomite abil tehti kindlaks mikroelementide - koobalti, mangaani, tsingi, vase - roll taimede elus. Piisab, kui lisada mulda näiteks 1-3 kilogrammi boori ühe hektari põllumaa kohta ja ristiku saagikus suureneb hüppeliselt. Mangaan suurendab suhkrupeedi saagikust, vasksulfaat - turbamuldadel teravilja saaki.
Kord pöördus minu poole kiirgusbiokeemia loengus Moskva ülikooli bioloogiateaduskonna üliõpilane. Ta kurtis, et meie ajal on ime võimatus tõestatud. "Oli lootust," ütles ta, "kui ajakirjanduses ilmusid teated Bigfooti olemasolust või oletusest, et Maale ei langenud Tunguska meteoriit, vaid ebamaise tsivilisatsiooni tundmatutelt planeetidelt pärit kosmoselaev. Nii et sa ei tee seda! Põhjalikud teadlased tõestasid kiiresti, et see ei saa olla.
Kuid kas teadlased ei leidnud väikest imet, kui avastasid, et üksikud puud metsas võivad omavahel sulanud juurte kaudu toitaineid vahetada? Ühes tammikus tuvastati 3 päevaga viiest kõrvuti asetsevast tammest puu sisse viidud radioaktiivne kaaliumbromiid!
Eriti sageli kasutatakse radioaktiivse süsiniku, fosfori ja väävliga märgistatud keemilisi ühendeid. Ja muidugi mikroelemendid ja ühendid nagu kaalium, naatrium, raud... Kuid õige radioisotoobi valimiseks peab teil olema hea arusaam uurimisprobleemist. Näiteks radioaktiivse süsiniku poolestusaeg C "on umbes 6000 aastat. See radioisotoop on geoloogiliste protsesside uurimiseks liiga "noor", kuid see on loomade ainevahetusprotsesside uurimiseks hädavajalik.
Radioaktiivset süsinikku kasutades saab teada, millised toitumistingimused on vajalikud loomade maksimaalse produktiivsuse saavutamiseks või kuidas seeditakse toitev sööt ning mida on vaja lehmade toidulauale viia, et piimajõudlust tõsta.
Ilma hea teooriata ei saa olla head praktikat Radioaktiivsete isotoopide meetodi võimalused biokeemia, füsioloogia ja biofüüsika kõige keerulisemate teoreetiliste küsimuste lahendamiseks on piiramatud Ühe tööpäeva jooksul ei jõua teadlane lugeda isegi artiklite ja uuringute pealkirjad, mis kirjeldavad radioaktiivsete isotoopide kasutamist erinevate bioloogiliste sihtmärkide jaoks. Isegi eksperte üllatavad sageli märgistatud aatomeid kasutavad uuringud.
Mõnikord lahendatakse keerulised bioloogilised probleemid lihtsalt Mõnikord on vastupidi: pealtnäha lihtne bioloogiline nähtus dešifreeritakse aastatepikkuse vaevarikka tööga
Näiteks millistest koostisosadest ja kõige lihtsamatest osadest moodustub lehmapiim ja millistes kudedes?
Küsimus kõlab lihtsalt, kuid sellele vastamiseks kulus kümnete teadlaste aastatepikkune pingutus.
Kolmveerand sajandit tagasi teadsid radioaktiivsete isotoopide olemasolust vaid vähesed. Tänapäeval on "kasulik kiirgus" saanud miljonite inimeste omandiks. Albert Einstein ütles: "Radioaktiivsuse nähtused on kõige revolutsioonilisem jõud tehnoloogilises arengus alates sellest ajast, kui eelajalooline inimene avastas tule."
Jevgeni Romantsev. "Aatomist sündinud"
Avaleht > Õppevahend2.2 Ioniseeriva kiirguse mõju taimedele
Üldiselt on taimed kiirgusele vastupidavamad kui linnud ja imetajad. Väikestes annustes kiiritamine võib stimuleerida taimede elutegevust – joonis 3 – seemnete idanemine, juurekasvu intensiivsus, haljasmassi kuhjumine jne. Tuleb märkida, et sellel joonisel kujutatud doosikõver kordub kindlasti katsetes, mis puudutavad lai valik taimeomadusi kiirgusdooside jaoks, mis põhjustavad protsesside pärssimist. Seoses stimulatsiooniga ei ole protsesside annuste omadused nii ilmsed. Paljudel juhtudel ei täheldata stimulatsiooni avaldumist elusobjektidel.
Joonis 3 – kartulisordi tärganud silmade arvu sõltuvus kiirgusdoosist
Suured doosid (200 - 400 Gy) põhjustavad taimede ellujäämise vähenemist, deformatsioonide, mutatsioonide ilmnemist ja kasvajate ilmnemist. Taimede kasvu- ja arenguhäired kiiritamisel on suures osas seotud ainevahetuse muutuste ja primaarsete radiotoksiinide ilmnemisega, mis väikestes kogustes elutegevust stimuleerivad, suurtes kogustes seda alla suruvad ja häirivad. Seega vähendab kiiritatud seemnete pesemine päeva jooksul pärast kiiritamist pärssivat toimet 50-70%.
Taimedel tekib kiiritushaigus erinevat tüüpi ioniseeriva kiirguse mõjul. Kõige ohtlikumad on alfaosakesed ja neutronid, mis häirivad taimedes nukleiinide, süsivesikute ja rasvade ainevahetust. Juured ja noored kuded on kiirguse suhtes väga tundlikud. Kiiritushaiguse tavaline sümptom on kasvupeetus. Näiteks nisu, ubade, maisi ja teiste noorte taimede puhul täheldatakse kasvupeetust 20–30 tundi pärast kiiritamist annusega üle 4 Gy. Samal ajal on mitmed teadlased näidanud, et paljude põllukultuuride õhu käes kuivatatud seemnete kiiritamine annustega 3–15 Gy mitte ainult ei põhjusta taimede kasvu ja arengu pärssimist, vaid, vastupidi, aitab kaasa kasvu kiirendamisele. palju biokeemilisi protsesse. See väljendus arengu kiirenemises ja tootlikkuse kasvus.
On kindlaks tehtud liigi-, sordi- ja individuaalsed sordisisesed erinevused taimede radiosensitiivsuses. Näiteks tekivad tradeskantsia kiiritushaiguse sümptomid, kui seda kiiritatakse annusega 40 r, gladioolidel - 6000 r. Enamiku kõrgemate taimede surmav kiiritusdoos on 2000–3000 r (neeldunud doos suurusjärgus 20–30 Gy) ja madalamate taimede, nagu pärm, puhul 30 000 r (300 Gy). Kiiritushaigus suurendab ka taimede vastuvõtlikkust nakkushaigustele. Mõjutatud taimi ei tohi kasutada toiduks ja loomasöödaks, kuna need võivad põhjustada inimestel ja loomadel kiiritushaigust. Taimede kiiritushaiguse eest kaitsmise meetodeid ei ole piisavalt välja töötatud.
2.3 Ioniseeriva kiirguse mõju selgrootutele
Selgrootute radiosensitiivsus varieerub märkimisväärselt: poolsurmav doos mõnel astsiidil, koelenteraadil, lülijalgsel ja nematoodil jääb vahemikku 30–50 Gy. Molluskitel jääb see vahemikku 120-200 Gy, amööbidel ulatub see väärtus 1000 Gy-ni ja ripslastel on resistentsus lähedane mikroorganismide omale - LD 50 jääb vahemikku 3000-7000 Gy.
Radiosensitiivsus oleneb nii organismi omaduste ja keskkonnaseisundi kogumusest kui ka ontogeneesi perioodist. Nii et Drosophilas on poolsurmav doos täiskasvanud staadiumis 950 Gy, nukufaasis 20-65 Gy, munade tundlikkus varieerub olenevalt ajast 2-8 Gy ja vastse staadiumis 100 -250 Gy.
2.4 Ioniseeriva kiirguse mõju selgroogsetele
Selgroogsete loomade tundlikkus kiirguse suhtes on palju suurem kui eelmistel organismirühmadel. Kõige raadiokindlamad maod, mille LD 50 on vahemikus 80-200 Gy, vesiviljadel ja tuvides vastab see 25-30 Gy-le, kilpkonnadel - 15-20 Gy, kanadel - 10-15 Gy. küpriidid - 5 -20 gr, närilistele 5-9 gr. Imetajad on kiirgusele veelgi vähem vastupidavad. Poolsurmav annus koertele on 2,5-4 Gy ja ahvidele 2-5,5 Gy. Loomadel on kiiritushaigus. enim uuritud kodustatud imetajatel ja lindudel. Eristage ägedat ja kroonilist kiiritushaigust. Äge tekib ühekordse kokkupuute korral kokkupuudete doosidega: 1,5–2,0 Gy (kerge), 2,0–4,0 Gy (keskmine), 4,0–6,0 Gy (raske) ja üle 6,0 gr (äärmiselt raske). Olenevalt kiiritushaiguse kulgemise raskusest. loomadel depressioon, isutus, oksendamine (sigadel), janu, kõhulahtisus (võib olla koos lima, verega), lühiajaline kehatemperatuuri tõus, juuste väljalangemine (eriti lammastel), verejooksud limaskestadel, südametegevuse nõrgenemine, lümfopeenia ja leukopeenia. Äärmiselt raske kuluga - kõnnaku ebakindlus, lihaskrambid, kõhulahtisus ja surm. Taastumine on võimalik haiguse kerge ja mõõduka käiguga. Krooniline kiiritushaigus. areneb pikaajalise kokkupuute korral üldise gammakiirguse või kehasse sattunud radioaktiivsete ainete väikeste annustega. Sellega kaasneb südametegevuse järkjärguline nõrgenemine, endokriinsete näärmete talitlushäired, kurnatus, nakkushaiguste vastupanuvõime nõrgenemine. Töötlemisele eelneb loomade väljaviimine saastunud alalt, radioaktiivsete ainete eemaldamine väliskatetelt vee, pesuvahendite ja muude vahenditega. Haiguse alguses on soovitatav vereülekanne või vereasendajad, 25-40% glükoosilahuse intravenoosne manustamine askorbiinhappega. Seedetrakti kaudu nakatumise korral kasutatakse adsorbente (kondijahu või baariumsulfaadi vesisegu kaaliumjodiidiga), kopsukahjustuse korral rögalahtistavaid aineid.
Loomade sisemiste kahjustuste korral eralduvad organismist radioaktiivsed ained, mis saastavad väliskeskkonda ning koos toiduga (piim, liha, munad) võivad need sattuda inimorganismi. Kiirituskahjustuse saanud loomade tooteid ei kasutata loomade toiduna ega söödana, kuna need võivad põhjustada neil kiiritushaigust.
2.5 Ioniseeriva kiirguse mõju inimesele
Tänaseks kogunenud suur hulk loomkatsetes, aga ka radioloogide, radioloogide ja teiste ioniseeriva kiirgusega kokku puutunud isikute terviseseisundi pikaajaliste andmete üldistamise põhjal saadud materjale näitab, et kogu keha ühekordne ühtlane gammakiirgus, tekivad tagajärjed, mis on kokku võetud tabelis 1
| Annus, Gy * | Efektid |
| surm saabub mõne tunni või päeva jooksul kesknärvisüsteemi kahjustuse tõttu. |
|
| surm saabub ühe kuni kahe nädala jooksul sisemiste hemorraagiate tõttu. |
|
| 50% kokku puutunutest sureb ühe kuni kahe kuu jooksul luuüdi rakkude kahjustuse tõttu. |
|
| puue. Võimalik surm. |
|
| kiirgushaiguse madalam arengutase. |
|
| lühiajalised väikesed muutused vere koostises. |
|
| kiiritamine mao fluoroskoopia ajal (üksik). |
|
| töötajate lubatud avariikiirgus (üksik). |
|
| elanikkonna lubatud avariikiirgus (üksik). |
|
| töötajate lubatud kokkupuude tavatingimustes aastas. |
|
| elanikkonna lubatud kokkupuude tavatingimustes aastas. |
|
| kõigist kiirgusallikatest tingitud keskmine aastane ekvivalentdoos. |
Kiirgushaigus, haigus, mis tekib kokkupuutel erinevat tüüpi ioniseeriva kiirgusega. Inimene, loomad, mikroorganismid ja taimed puutuvad väljastpoolt pidevalt kokku maakoore gammakiirguse ja kosmiliste kiirte toimega ning neid kiiritavad seestpoolt inimkehas leiduvad radioaktiivsed ained tühises koguses (46 K, 226 Ra, 222 Rn, 14 C jne). Kiiritushaiguse areng. tekib alles siis, kui kiirgusdoos hakkab ületama looduslikku radioaktiivset fooni. Kiirguse võime tekitada kiiritushaigust sõltub ioniseeriva kiirguse bioloogilisest toimest; mida suurem on neeldunud kiirgusdoos, seda tugevam on kiirguse kahjustav toime.
Inimestel võib kiirgushaigust põhjustada väline kiirgus, kui selle allikas on väljaspool keha, ja sisemine - radioaktiivsete ainete sattumisel kehasse sissehingatava õhuga, seedetrakti või naha kaudu. Kiiritushaigus võib areneda kogu keha, mis tahes organi või kehaosa suhteliselt ühtlase kiiritamisel. Esineb ägedat kiiritushaigust, mis tuleneb ühest üldisest kokkupuutest suhteliselt suurtes annustes (sadu rad), ja kroonilist vormi, mis võib olla ägeda kiiritushaiguse või kroonilise kokkupuute tagajärg väikeste doosidega (radi-ühikud).
Kiiritushaiguse üldised kliinilised ilmingud sõltuvad peamiselt saadud kogudoosist. Ühekordsel kogu kokkupuutel doosiga kuni 100 r (suurusjärgus 1 Gy) tekivad suhteliselt väikesed muutused, mida võib pidada nn eelhaiguse seisundiks. Doosid üle 100 r põhjustavad erineva raskusastmega kiiritushaiguse (luuüdi, soolestiku) erinevaid vorme, mille puhul kiiritushaiguse peamised ilmingud ja tulemus sõltuvad peamiselt vereloomeorganite kahjustuse astmest.
Ühekordse kogu kokkupuute doose üle 600 r (üle 6 Gy) peetakse absoluutselt surmavaks; surm saabub 1–2 kuu jooksul pärast kiiritamist. Ägeda kiiritushaiguse kõige tüüpilisema vormi korral tekivad esmased reaktsioonid (iiveldus, oksendamine, üldine nõrkus) neil, kes said üle 200 r annuse, mõne minuti või tunni pärast. 3-4 päeva pärast sümptomid taanduvad, algab kujuteldava heaolu periood. Põhjalik kliiniline läbivaatus paljastab aga haiguse edasise arengu. See periood kestab 14-15 päeva kuni 4-5 nädalat.
Seejärel üldine seisund halveneb, nõrkus suureneb, ilmnevad hemorraagid, kehatemperatuur tõuseb. Leukotsüütide arv perifeerses veres pärast lühiajalist suurenemist väheneb järk-järgult, langedes (vereloomeorganite kahjustuse tõttu) äärmiselt madalale arvule (kiirgusleukopeenia), mis soodustab sepsise ja hemorraagiate teket. Selle perioodi kestus on 2-3 nädalat.
On ka teisi kiiritushaiguse vorme. Näiteks kogukiiritamisel annustes 1000 kuni 5000 r (10-50 Gy) tekib kiirgushaiguse soolevorm, mida iseloomustavad peamiselt soolekahjustused, mis põhjustavad vee-soola ainevahetuse häireid (rohke kõhulahtisuse tõttu) ja verevarustuse häireid. ringlus. Selle vormiga inimene sureb tavaliselt esimese päeva jooksul, jättes mööda kiiritushaiguse arengu tavapärastest faasidest. Pärast kogukiiritamist annustes üle 5000 r (üle 50 Gy) sureb 1–3 päeva või isegi kiiritamise ajal ajukoekahjustuse tõttu (seda kiiritushaiguse vormi nimetatakse ajuhaiguseks). Muud inimeste ja loomade kiiritushaiguse vormid määratakse peamiselt kokkupuutekoha järgi.
Kiiritushaiguse kulgemise tunnused ja häirete aste sõltuvad individuaalsest ja vanuselisest tundlikkusest; lapsed ja vanurid on kiirgusele vähem vastupidavad, mistõttu võivad väiksemate kiirgusdooside korral tekkida rasked vigastused. Embrüonaalse arengu perioodil on keha kuded eriti tundlikud kiirguse mõjude suhtes, mistõttu rasedate naiste kokkupuude (näiteks kiiritusravi kasutamine) on isegi väikeste annuste korral ebasoovitav.
Keha taastumisprotsess pärast kiiritamist mõõdukates annustes toimub kiiresti. Kiiritushaiguse kergete vormide korral võivad väljendunud kliinilised ilmingud puududa. Kiiritushaiguse raskemate vormide korral lükkub täieliku paranemise periood mõnikord kuni aasta või kauem. Kiiritushaiguse kauge ilminguna naistel täheldatakse viljatust, meestel - spermatosoidide puudumist; need muutused on sageli ajutised. Pärast mitut kuud ja isegi aastaid pärast kiiritamist tekib mõnikord läätse hägustumine (nn kiirguskatarakt). Pärast ägedat kiiritushaigust jäävad mõnikord püsivad neurootilised ilmingud, fokaalsed vereringehäired; võimalikud on sklerootilised muutused, pahaloomulised kasvajad, leukeemia, väärarengute ilmnemine järglastel, pärilikud haigused.
Kroonilise kiiritushaiguse iseloomulikud tunnused on selle kulgemise kestus ja lainetus. Selle põhjuseks on ühelt poolt kahjustuste ilmingud ja teiselt poolt taastavad ja kohanemisreaktsioonid. Ühe või teise organi või koe domineeriva kahjustuse korral esineb lahknevus kahjustatud struktuuride kahjustuse sügavuse ja keha üldiste reaktsioonide tunnuste vahel, mis on halvasti väljendunud või ilmnevad hilja.
Varases staadiumis on peamised kliinilised ilmingud mitmesugused siseorganite ja ennekõike kardiovaskulaarsüsteemi funktsioonide närviregulatsiooni häired. Võib esineda muutusi seedetrakti ensümaatilises aktiivsuses ja sekretoor-motoorses funktsioonis; vereloome füsioloogilise taastumise häired põhjustavad leukopeenia arengut. Jätkuva kokkupuute ja haiguse progresseerumisega süvenevad kõik ilmingud.
Ägeda kiiritushaiguse ravi on suunatud hematopoeetiliste organite töö normaliseerimisele (luuüdi siirdamine, vereülekanne, nukleiinhapete, vereloome stimulaatorite manustamine), infektsioonide vastu võitlemisele (antibiootikumid), hemorraagiate ennetamisele (vitamiinid), mürgistuse (verejooksud, veri) vähendamisele. asendus), närvisüsteemi mõjutav jne. Kroonilise kiiritushaiguse korral. määrake valkude ja vitamiinide rikas dieet, pikaajaline viibimine värskes õhus, füsioteraapia harjutused; sümptomaatilised ained (kardiaalsed, neurotroopsed, seedetrakti funktsiooni normaliseerivad jne). Hematopoeesi rikkumine - seda stimuleerivad ravimid.
Radioisotoopide maksimaalsete lubatud dooside ja kontsentratsioonide seadusandlikud normid erinevatele tööstusharudele ja kutserühmadele on kehtestatud kogukiirituse alusel doosiga kuni 50 mSv / aastas (5 rad / aastas) ja tagavad nende ainetega töötamise ohutuse. Kokkupuuteoht võib tekkida töökaitsereeglite rikkumisel või eriolukordades, sõjatingimustes (vaenlase poolt aatomirelvade kasutamine).
Tuumaplahvatused suurendavad järsult keskkonna saastumist radioaktiivsete lõhustumisproduktidega, mille tulemusena radioaktiivse joodi (111 I), strontsiumi (90 Sr), tseesiumi (137 Cs), süsiniku (14 C), plutooniumi (239) kogus. Pu) ja teised. Tekib tervisele ohtliku kiirguse oht ja pärilike haiguste arvu suurenemine. Sellistel juhtudel on ioniseeriva kiirguse eest kaitsmine määrava tähtsusega kiiritushaiguse väljakujunemise ennetamisel.
2.5.1 Erinevatest allikatest pärinevad doosid inimestele Kiirgusmõjud inimesele on väga mitmekesised, need võivad olla olenevalt allikate asukohast kiirgusega kokkupuutuva organismi suhtes: - välised; - sisemised. Sõltuvalt päritolust: - looduslikud; - tehnogeensed (antropogeensed). füüsiline seisund nukliidid: - gaasiline; - vedel; - tahke. Sõltuvalt tegevusest: - kõrge aktiivsusega; - madala aktiivsusega. Olenevalt ioniseeriva kiirguse allika asukohast: - maapealne; - ruum. olenevalt elu- ja töökohast . Seega võivad kõrgendatud kiirgusfooniga mägede ja maastike elanikud saada kordades suuremaid doose kui tasandike elanike aastakoormus. Piloodid ja mägironijad saavad ka täiendavat kiirgust. Lubatud piirmäärad on toodud punktis 10 - kiirgusohutusnormid ja diagrammil - joonisel 4 on näidatud inimese erinevatest allikatest saadud doosid. Diagramm näitab loodusliku taustkiirguse väärtusi, teleriekraanidelt saadud keskmisi doose. ja arvutid, lubatud kiirguse väärtus, hammaste ja mao röntgenikiirgusest saadud doosid ning lõpuks hädaolukorras kavandatud doos.
Normaliseeritud väärtus on ka mõnede tehnogeense päritoluga radionukliidide sisaldus toiduainetes. Esiteks kehtib see tseesium-137 ja strontsium-90 radionukliidide kohta. Diagramm - joonis 5 - näitab K-40 sisaldust toiduainetes võrreldes lubatud Cs-137 ja Sr-90 sisaldusega.Skeemilt nähtub, et paljudes toiduainetes on loodusliku radionukliidi K 40 sisaldus märkimisväärne võrreldes Cs -137 ja Sr-90 lubatud sisaldusega. Tseesiumi ja strontsiumiga kõrge inimtekkelise reostusega territooriumide pinnases on kaalium-40 sisaldus reeglina mitu korda kõrgem kui Cs 137 ja Sr 90 keskmised koguväärtused. Radioaktiivse kaaliumi osakaal on 12,3% inimese luuüdi loomuliku kokkupuute keskmisest taustatasemest ja moodustab suurema osa sisekiiritusest. Inimese luuüdi, ühe tundlikuma elundi, loomulik kiiritamine seisneb kokkupuutes kosmiliste allikatega, mille koguväärtus ulatub 50 μR aastas, litosfääri ja atmosfääri allikate väärtus on samuti 50 μR aastas.
Kehas leiduvatest elementidest mängib olulist rolli K 40, mis annab 15 μR aastas, teised inimkeha sees olevad elemendid annavad väiksema panuse - joonis 6 - radoon - veres adsorbeerunud 222 annab 3 μR aastas, süsinik - 14 - 1,6 μR / aastas, radoon - 226 ja radoon -228 ning nende tütarlagunemisproduktid annavad samuti kokku 1,6 μR / aastas ning lõpuks poloonium - 210 ja tütarlagunemissaadused annavad 0,4 μR / aastas.
2.6 Raadiotundlikkuse võrdlusväärtused
Tabel 2 – Erinevate organismirühmade kiirgustundlikkus | Objekt | LD 50 , Gr |
| bakterid | |
| kõrgemad taimed | |
| Selgrootud | |
| Selgroogsed |
Nagu tabelist näha, on eluslooduse kiirguskindluse ulatus üsna lai. Mikroorganismid on ioniseeriva kiirguse toimele kõige vastupidavamad – doosid, mis võivad põhjustada nende surma, on sajad ja tuhanded hallid. Selgrootute puhul on surmavate dooside vahemik nendest väärtustest tavaliselt suurusjärgu võrra väiksem ja selgroogsete puhul on need kümned hallid, siin on kiirguse suhtes kõige tundlikumad imetajad. Tabeli 2 andmete põhjal võime järeldada, et objektide bioloogilise korralduse muutudes keerukamaks väheneb nende vastupidavus kiirgusele järsult.
Tavaliselt elavad 5–10 Gy annusega kiiritatud loomad keskmiselt (mõnede eranditega) mitmest päevast mitme nädalani. Kiirgussündroomi selles kiirgusdooside vahemikus nimetatakse "luuüdiks" või "hematopoeetiliseks", kuna selle tulemusel on otsustava tähtsusega keha hematopoeetilise süsteemi, eelkõige luuüdi lüüasaamine. Rakkude jagunemisprotsesside sügava pärssimise tulemusena on luuüdi kurnatud. Kiiritushaiguse tulemust mõjutab oluliselt vereloomeorganite taastumisvõime, mis sõltub säilinud tüvirakkude arvust.
Annusevahemikus 10–100 Gy on imetajate keskmine eluiga praktiliselt sõltumatu neeldunud doosist ja on keskmiselt 3,5 päeva. Keskmise oodatava eluea sõltumatuse mõju kiirgusdoosi suurusest nimetati "3,5-päevaseks efektiks" ja tekkivat kiirgussündroomi "gastrointestinaalseks". Selle sündroomi surmav tulemus on seotud soole limaskesta ja mao kahjustusega, kiiresti jagunevate epiteelirakkude kõrge tundlikkusega kiirguse suhtes ja villi kokkupuutega.
Kiiritamine annustes üle 100 Gy põhjustab imetajate surma, mis leiab aset esimestel päevadel või isegi mõne tunni jooksul. Surevatel loomadel on selged kesknärvisüsteemi kahjustuse tunnused, mistõttu seda kiirgussündroomi nimetatakse "ajuliseks". Toimub närvirakkude elutähtsa aktiivsuse järsk pärssimine, mille reaktsioon kiirgusele erineb põhimõtteliselt luuüdi ja soolte reaktsioonist rakkude kadude puudumise tõttu.
Kui neeldunud doos jõuab 1000 Gy-ni või rohkem, surevad loomad kohe "tala all". Sellise kahjustuse mehhanism võib olla seotud tõsiasjaga, et makromolekulidele tekivad suured struktuurikahjustused. Mõnikord nimetatakse selliste suurte ioniseeriva kiirguse annustega kokkupuutest põhjustatud kiirgussündroomi molekulaarseks surmaks.
Organismi reaktsioonides ioniseeriva kiirguse toimele on tinglikult võimalik eristada kolme järjestikust ajas arenevat etappi; füüsikalised reaktsioonid, biofüüsikalised protsessid ja üldised bioloogilised muutused. Füüsikaline etapp - energia neeldumine, aatomite ja molekulide ionisatsioon ja ergastamine, radikaalide moodustumine - toimub mikro- ja millisekundite jooksul. Biofüüsikalised protsessid – molekulisisene ja molekulidevaheline energiaülekanne, radikaalide vastastikmõju omavahel ja tervete molekulidega, molekulisisesed muutused – toimuvad sekundite – millisekundite jooksul. Üldised bioloogilised muutused rakus ja kehas - stabiilsete muudetud molekulide moodustumine, geneetilise koodi rikkumine, transkriptsioon ja translatsioon, biokeemilised, füsioloogilised ja morfoloogilised muutused rakkudes ja kudedes, mis mõnikord lõppevad keha surmaga, võivad toimuda minutit - päeva või venitada aastaid.
On kindlaks tehtud, et erinevad elundid ja koed erinevad suuresti nii oma tundlikkuse poolest ioniseeriva kiirguse suhtes kui ka rolli poolest kiirguspatoloogias ja haiguse lõpptulemuses. Morfoloogiliste muutuste järgi paikneb nende kiirgustundlikkus (vastavalt tundlikkuse vähenemise astmele) järgmises järjestuses:
Hematopoeesi organid;
sugunäärmed;
Limaskestad, sülje-, higi- ja rasunäärmed, juuksepapillid, epidermis;
Seedetrakti;
Hingamissüsteem;
Endokriinnäärmed (neerupealised, hüpofüüs, kilpnääre, pankrease saarekesed, kõrvalkilpnääre);
eritusorganid;
Lihas- ja sidekude;
Somaatiline luu- ja kõhrekude;
närvikude.
Vereloomeorganid on kõige kiirgustundlikumad, luuüdi, harknääre, põrna ja lümfisõlmede kahjustus on ägeda kiiritushaiguse üks olulisemaid ilminguid. Märkimisväärseid morfoloogilisi ja funktsionaalseid häireid täheldatakse kõigis vereloomeorganites ning muutusi veresüsteemis on võimalik tuvastada varsti pärast kiirgusega kokkupuudet ja isegi suhteliselt väikeste kiirgusdooside korral.
Tavaliselt jaguneb raku hävitamise protsess kolmeks etapiks. Esimest, mis kestab umbes 3 tundi, iseloomustab hematopoeetiliste kudede rakkude sisalduse suhteline püsivus. Teine etapp hõlmab ajavahemikku 3–7 tundi pärast kiiritamist, seda iseloomustab luuüdi ja lümfoidkudede terav ja sügav kahjustus (rakkude arv luuüdi koes võib väheneda rohkem kui poole võrra). Kolmandas etapis rakkude hävimise kiirus aeglustub ja luuüdis toimub rakkude arvu edasine vähenemine reproduktiivsurma, aga ka osade rakkude jätkuva diferentseerumise ja verre migreerumise tagajärjel. Kolmanda etapi kestus on võrdeline kiirgusdoosiga.
Soola taluvus
Soolsuse suhtes vastupidavaid taimi nimetatakse halofüütideks (kreeka keelest galos - sool, Phyton - taim). Need erinevad glükofüütidest – mittesoolaliste veekogude ja muldade taimedest – mitmete anatoomiliste ja metaboolsete tunnuste poolest. Glükofüütide puhul vähendab soolsus rakkude kasvu pikenemise teel, häirib lämmastiku metabolismi ja akumuleerib mürgist ammoniaaki.
Kõik halofüüdid jagunevad kolme rühma:
1. Tõelised halofüüdid (euhalofüüdid) on kõige vastupidavamad taimed, mis koguvad vaakumitesse märkimisväärses koguses sooli. Seetõttu on neil suur imemisvõimsus, mis võimaldab neil imada vett väga soolasest pinnasest. Selle rühma taimi iseloomustab lehtede lihavus, mis kaob, kui neid kasvatatakse mittesoolastel muldadel.
2. Soola tootvad halofüüdid (krinohalofüüdid), sooli imavad, ei kogune neid kudede sisse, vaid viivad sekretoorsete näärmete abil rakkudest lehtede pinnale. Soolade eraldamine näärmetega toimub ioonpumpade abil ja sellega kaasneb suurte veekoguste transport. Sool eemaldatakse koos langevate lehtedega. Mõnedes taimedes toimub liigsetest sooladest vabanemine ilma suurte veekoguste imendumiseta, kuna sool vabaneb lehekarva pearaku vakuooli, millele järgneb selle katkemine ja taastamine.
3. Soolakindlad halofüüdid (glükohalofüüdid) kasvavad vähem soolastel muldadel. Kõrget osmootset rõhku nende rakkudes säilitavad fotosünteesi saadused ja rakud ei ole sooladele läbilaskvad.
Taimede soolataluvus suureneb pärast külvieelset seemnete kõvenemist. Seemneid leotatakse üks tund 3% NaCl lahuses, seejärel pestakse 1,5 tundi veega. See meetod suurendab taimede vastupidavust kloriidide sooldumisele. Sulfaadiga soolamiseks kõvenemiseks leotatakse seemneid päev 0,2% magneesiumsulfaadi lahuses.
Kiirgusel on otsene ja kaudne mõju elusorganismidele. Kiirgusenergia otsene mõju molekulile muudab selle ergastatud või ioniseeritud olekusse. Eriti ohtlikud on DNA struktuuri kahjustused: suhkru-fosfaatsidemete katkemine, lämmastiku aluste deaminatsioon ja pürimidiinaluste dimeeride teke. Kiirguse kaudne mõju on molekulide, membraanide, rakuorganellide kahjustused, mis on põhjustatud vee radiolüüsi saadustest. Laetud kiirgusosake, mis suhtleb veemolekuliga, põhjustab selle ionisatsiooni. Veeioonid suudavad 10-15-10-10 sek eluea jooksul moodustada keemiliselt aktiivseid vabu radikaale ja peroksiide. Need tugevad oksüdeerivad ained võivad 10-6-10-5 sek eluea jooksul kahjustada nukleiinhappeid, ensüümvalke, membraanilipiide. Esialgset kahjustust suurendab vigade kuhjumine DNA replikatsiooni, RNA ja valgusünteesi protsessides.
Taimede vastupidavuse kiirgusele määravad järgmised tegurid:
1. Ensümaatiliste DNA parandussüsteemide pidev olemasolu. Nad leiavad kahjustatud ala, hävitavad selle ja taastavad DNA molekuli terviklikkuse.
2. Ainete olemasolu rakkudes - radioprotektorid (sulfhüdrüülühendid, askorbiinhape, katalaas, peroksidaas, polüfenooloksüdaas). Nad kõrvaldavad kiiritamisel tekkivad vabad radikaalid ja peroksiidid.
3. Organismi tasemel taastumise tagavad taimedes: a) jagunevate meristeemrakkude populatsiooni heterogeensus, mis sisaldavad mitootilise tsükli erinevates faasides ebavõrdse radioresistentsusega rakke, b) puhkerakkude olemasolu rakkudes. apikaalsed meristeemid, mis hakkavad jagunema, kui põhimeristeemi rakkude jagunemine peatub, c) uinuvate pungade olemasolu, mis pärast apikaalsete meristeemide surma hakkavad aktiivselt toimima ja taastavad kahjustusi.
Pärast radioaktiivset sadenemist satub osa sellest otse taimedesse, mõjutades neid lähitulevikus ühel või teisel viisil ning osa siis läbi juurestiku, põhjustades üht või teist mõju. Vaatleme mõningaid taimede reaktsioone kiirguskahjustustele metsa puittaimede näitel.
Neerud. Puittaimede kiirguskahjustuse üheks iseloomulikuks tunnuseks on tipu- ja külgvõrsete kasvupungade kahjustumine ja hukkumine. Näiteks 20-40 Gy neeldunud doosi korral ei kuiva kõik neerud ära. Mõned neist suurendavad võrsete arvu esimesel kasvuperioodil pärast kiiritamist. Võrsed on tugevalt lühenenud ja neil puuduvad nõelad või kimpude asemel on haruldased üksikud nõelad.
Lehed ja nõelad. Puittaimede lehtede ja okaste kahjustus kiiritamise ajal on üks olulisemaid kiirgusmõjusid, kuna seda seostatakse puude kahjustumise ja hukkumisega. Näiteks ägeda γ-kiirituse korral algab 3 kuu möödudes annustes 100-200 Gy männikahjustus. 15-20 päeva pärast kiiritamist muutub tumeroheliste nõelte värvus oranžikaskollaseks. Siis ilmub see värv kogu võrale ja puud kuivavad. Imendunud annuste vahemikus 70-100 Gy ilmnevad 6 kuu pärast männikahjustuse välised tunnused (okkad muutuvad kollaseks). Kiiritamisel 5–40 Gy-ga täheldatakse iga-aastastel võrsetel üksikute okaskobarate kollasust. 10-60 Gy annuste korral kolletuvad kaheaastased okkad männi võra ülaosas 1/2-1/4 võrse pikkusest. 60-100 Gy annuste korral surevad kaheaastased nõelad täielikult.
kambium. Isegi kambiumi osalise kiirguskahjustuse korral muutuvad puud tuulevarjuks ja tuulemurdeks. Katses murdis tuul enamuse puid kahe aasta jooksul pärast kiiritamist.
Kasv. Männivõrsete kasvu pärssimist sügisel täheldatakse 10-30 Gy neeldumisdoosi juures. Esimesel aastal pärast kiiritamist olid võrsed 2-3 korda lühemad, teisel kasvuperioodil oluliselt väiksemad ja kolmandal kadusid. Männi produktiivsuse olulist langust täheldatakse üle 5 Gy neeldumisdoosi korral ning see on eriti märgatav kiiritamisjärgsel teisel ja järgnevatel vegetatsiooniperioodidel. Üle 25 Gy neeldunud doosi korral langeb tootlikkus 2 aastaga nullini Fenoloogia. Lehtpuidu reaktsioon kiiritamisele avaldub nihketes peamiste fenofaaside alguses: lehtede õitsemise aeglustumine kevadel ja varasem lehtede langemine. Kevadiste fenofaaside läbimises kasel ja haaval kiiritatud ja kiiritamata istandike puhul olulisi erinevusi praktiliselt ei esine ning sügisel kiiritatud haaval ja kaselehed kolletuvad ja varisevad varem. Mändidel, kui imendunud doosid on üle 5 Gy, täheldatakse vanemas eas okaste varajast langemist. Annuste 100-200 Gy korral on lehtede õitsemise viivitus puudel 7-9 päeva, järgmisel aastal - 4-5 päeva. 5 aasta pärast alates reostuse hetkest fenoloogiline nihe väheneb ja 7 aasta pärast kaob.
Kiirguse mõju loomadele.
Loomapopulatsioonide uue ökoloogilise tegurina kiirguse mõjus eristatakse 2 perioodi:
1. Elanikkond puutus esimest korda kokku tõsise radioaktiivse saastatuse tingimustes. Rahvastikule on terav mõju: rahvastiku vanus, sugu ja ruumilised struktuurid muutuvad: suremus suureneb ja väheneb.
2. Elanikkond elas mitu aastat radioaktiivse saastatuse tingimustes, mille jaoks andis hulga uusi põlvkondi. Sel juhul toimub populatsiooni isendite varieeruvuse suurenemise ja kiirgusvaliku tõttu populatsiooni radioadaptatsioon, mis saavutab kõrgema radioresistentsuse taseme. Keskkonna suurenenud radioaktiivse teguriga kokkupuute mõju sel perioodil on vähem märgatav.
Suremus ja oodatav eluiga. Radioaktiivne kiirgus suurtes annustes avaldab biogeocenoosides loomadele kahjulikku mõju. Seega segametsa kiiritamisel doosikiirusega 0,5 Gy/ööpäevas. toimub linnupopulatsiooni isendite arvukuse ja hukkumise vähenemine. Lindude hukkumist iseloomustavad LD väärtused 5o / 30 vahemikus 4,6-30 Gy.
Viljakus. Viljakus on kiirgustundlikum parameeter kui suremus. Minimaalsed ühekordsed sigimiskiirust vähendavad kiirgusdoosid võivad olla alla 10% doosidest, mis on loomade surma otseseks põhjuseks.
Väikeste 90 Sr annuste krooniline allaneelamine hiirte kehasse vähendab nende poegade suurust. Erinevate liikide sugunäärmete kiirgustundlikkus on väga erinev; emased hiired on aga ühed kõige kiirgustundlikumad loomad. Hiirte viljakus väheneb pärast emaste kokkupuudet ligikaudu 0,2 Gy annustega. Isased hiired on vähem tundlikud ja nende viljakuse vähendamiseks on vaja annuseid üle 3 Gy. Emastel hiirtel tekib püsiv viljatus pärast 1 Gy annust.
Paljunemise intensiivsus langeb saastunud aladele täiskasvanute kiirema hukkumise tõttu, väheneb haudme suurus.
Areng. Loomade järglastel esineb arengupeetusi ja erinevaid kõrvalekaldeid. Seega jäävad tibud kiiritamisel maha sulestiku kasvus ja arengus, eriti kui kiiritamine toimus 2 päeva vanuselt ning 90 Sr-ga saastunud territooriumil asuvad hiired valmivad varem ja osalevad paljunemises.
Loomade käitumine. Loomade käitumise muutumine röntgeni- ja -γ-kiirtega kiiritamisel seisneb organismide poolt kiirgusallika äratundmises ja selle vältimises. Hiirte ja rottide, merisigade ja ahvide käitumise tunnused γ-kiirguse valdkonnas näitavad, et kõrgematel selgroogsetel on võime määrata kiirgusallika asukohta ja vältida