ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Меченые атомы и ядерные излучения в сельском хозяйстве из "Химия в сельском хозяйстве" Для пйучения перемещений животных, птиц, насекомых, зерна в машинах, влаги в почве, растениях и т. д. в науке и практике используются различные приемы метки. Например, для определения перемещения животных и птпц к ним посредством кольца прикрепляют металлические пластинки, на которых указывается дата и место кольцевания для определения передвижения клопа-черепашки из летних очагов поражения в места зимовки насекомых окрашивали. Перемещение влаги в растениях и ночве изучали также путем окрашивания раствора. [c.273] Подобного рода метки ограничивали возможности экспериментаторов. Заветной мечтой исследователей была метка необходимых химических элементов, с помощью которой можно было бы проследить процессы ассимиляции и диссимиляции у животных и растений и другие процессы. Па помощь пришли меченые атомы. [c.273] Открытие в 1896 г. явления радиоактивности Анри Беккерелем способствовало овладению человечеством тайн атомного ядра. Радиоактивность заключается в способности ядер некоторых химических элементов самопроизвольно распадаться. В процессе такого распада из ядра атома вылетают положительно или отрицательно заряженные частицы (альфа- и бета-лучи), в большинстве случаев сопровождаемые электромагнитным излучением (гамма-лучи). [c.273] Изотопами называются атомы одного и того же химического элемента, занимающие одно и то же место в таблице периодической системы элементов, не отличающиеся друг от друга химическими свойствами, но различающиеся по массе ядра, а следовательно, и атомному весу. Например, у калия имеется два стабильных и один естественно радиоактивный изотоп (табл. 1). [c.274] В 1913 г. Г. Хевеши пытался использовать естественно радиоактивный изотоп свинца в опытах с растениями, но работы не получили развития. [c.274] Создание искусственных радиоактивных веществ казалось в то время фантастичным, мечта о меченых атомах — несбыточной. [c.274] Но этот пскусственно полученный изотоп фосфора ведет себя как естественно радиоактивны элемент радий или уран. Бомбардировка альфа-частицами давно кончилась, а фосфор продолжает распадаться. Новый радиоактивный изотоп оказался очень недолговечен, он распадался наполовину уже за 3 минуты. Проведя такие же опыты с бором и магнием, Жолио-Кюри установили, что иод действием альфа-частиц в различных элементах происходят сложные ядерные реакции, в результате которых испускается нейтрон, а остающееся ядро оказывается неустойчивым и распадается, излучая позитроны. [c.275] В докладе, представленном в Парижскую Академию наук, Жолио-Кюри писали Впервые и окончательно была установлена возможность создать вызванную внешней причиной радиоактивность определенных атомных ядер, которая сохранялась в течение измеримого времени и после устранения возбудившей ее причины . [c.275] До 1934 г. счита.тюсь, что радиоактивность — свойство нескольких элементов, расположенных в самом конце таблицы Менделеева. Жолио-Кюри показали, что можно искусственно создавать радиоактивные элементы, которые поведением ничем не отличаются от естественно радиоактивных веществ. Оказалось, что радиоактивными могут быть изотопы любого элемента независимо от занимаемого ими места в периодической системе. Крупнейший французский физик Ланжевен писал, что открытие радиоактивности сыграло для человечества такую же роль, как открытие огня если продолжить сравнение, то можно сказать, что только открытие искусственной радиоактивности действительно дало этот огонь в руки человечества. В настоящее время известно более 1100 искусственных радиоактивных изотопов всех без исключения элементов периодической системы. Теперь имеется возможность метить почти любые органические соединения, важные для биологических исследований. [c.275] При бомбардировке альфа-частицами пластинки алюминия появлялся радиоактивный изотоп фосфора, у которого число распадов уменьшалось наполовину приблизительно за 3 минуты. В дальнейшем выяснилось, что каждому радиоактивному изотопу присуще свое время, за которое у него число распадов уменьшается наполовину, получившее название периода полураспада. Период полураспада различных радиоактивных изотопов колеблется от нескольких секунд до тысяч лет. [c.276] При использовании радиоактивных изотопов в качестве метки необходимо иметь в виду следующее до того момента, пока данный атом не претерпевает радиоактивного распада, он ведет себя точно так же, как и его стабильный двойник. Сигнал-излучение, испускаемое атомным ядром при радиоактивном распаде, можно соответствующим образом измерить и по результатам определения числа импульсов судить о количестве присутствующего радиоактивного изотопа. [c.276] Радиоактивные изотопы могут быть использованы для определения движения целых организмов или весьма малых количеств вещества. В первом случае для метки организмов грызунов, насекомых применяют такие изотопы, как радиоактивные кобальт, железо, цинк или другие гамма-излучатели, которые вводят внутрь организма путем добавки их в пищу. Местонахождение гамма-излучателя в организме можно определить счетным прибором даже на довольно большом расстоянии от излучающего объекта. Однако наибольший интерес для исследователя представляет радиоактивная метка какого-либо элемента или органического соединения, проходящих сложный путь в процессе обмена веществ. С помощью такой метки изучают взаимоотношения почв, удобрений и растений, передвижение питательных веществ в растении, их превращение, корневые выделения, пути распространения, механизм действия инсектицидов, гербицидов, накопление ядохимикатов в растениях, организме насекомых. [c.276] До последнего времени метод эмиссионного спектрального анализа являлся наиболее чувствительным, с его помощью возможно обнаружить литий в количестве 1 10 г, натрий в количестве 3 10 ° г, гелий в количестве 3-10 г. В отношении других элементов — неметаллов чувствительность метода спектрального анализа значительно меньше. Что касается чувствительности методов измерения радиоактивных изотопов, то она значительно превышает чувствительность всех этих методов анализа. [c.277] Наряду с большой чувствительностью изотопный метод удобен тем, что измерение специфичной для каждого изотопа энергии излучения облегчает анализ образцов на содержание в них микроколичеств того и другого элемента и не требует выделения этих элементов в химически чистом виде. [c.277] Первой областью использования метода радиоактивных изотопов в сельскохозяйственной науке СССР явилось изучение взаимодействия растений, почв и удобрений с целью разработки рационального режима удобрения. [c.277] Большое разнообразие почвенных, климатических и других условий земледелия в СССР обусловливает необходимость разработки дифференцированной системы применения удобрений с учетом свойств почв и биологических особенностей сельскохозяйственных растений. Использование метода меченых атомов, наряду с другими методами исследования питания растений и изучения действия различных приемов удобрения на урожай и качество урожая сельскохозяйственных культурных растений, оказывает существенную помощь в решении этой задачи. [c.278] Одним из важнейших преимуществ метода меченых атомов в исследовании вопросов удобрения является возможность непосредственного наблюдения за судьбой той части элемента пищи растений, которая используется им из внесенного меченого удобрения, и той части того же элемента, которая поступает в растение из почвы за счет естественных источников и последействия ранее внесенных удобрений.. [c.278] Кроме того, используя изотопную метку, удается проследить, как происходит усвоение растением какой-либо определенной части удобрения, например при сочетании различных форм или разных способов и сроков внесения удобрений. Все это делает метод меченых атомов весьма ценным для получения четких и быстрых ответов на ряд практических вопросов, связанных с оценкой различных приемов внесения удобрений в определенных почвенноклиматических условиях и применительно к особенностям различных сельскохозяйственных растений. [c.278] В полевых опытах (на дерново-подзолистой почве Московской области) с внесением при посеве овса в рядки гранулированного суперфосфата, меченного радиоактивным изотопом фосфора сравнивали гранулы диаметром 2 и 4 мм при одной и той же дозе суперфосфата (10 кг Р2О5 на 1 га). Естественно, что частота расположения мелких гранул в рядке бьыа большей, чем крупных гранул. [c.279] Полз ченные резу.яьтаты говорят, что преимущество мелких гранул суперфосфата, связанное с большей частотой их расположения в почве, проявляется наиболее отчетливо в начале вегетации, когда корневая система растений еще мало развита (табл. 2). [c.279] Вернуться к основной статье