Лекции 11-12. Использование ионизирующего излучения в растениеводстве и животноводстве

4. Использование радиационно-биологических способов в биотехнологии

В зависимости от величины дозы облучения, свойств объекта и условий его облучения, ионизирующие излучения могут оказывать стимулирующее, мутагенное, консервирующее, стерилизующее и терапевтическое действие.

В связи с этим ионизирующая радиация находит все более широкое применение при решении многих биотехнологических проблем в растениеводстве и животноводстве.

Так, небольшие дозы облучения оказывают стимулирующие действие на растительные организмы, способствуют лучшему прорастанию и увеличению всхожести семян, использованию растениями удобрений, вызывают раннее и обильное цветение и плодоношение различных зерновых, технических, овощных и кормовых культур.

Например, облучение семян моркови (2,5-3 кР) позволило повысить урожайность корнеплодов на 30%, а содержание каротина на 12% в сравнении с контролем.

Облучение сухих семян кукурузы дозой 0,5 кР при ее посеве на силос увеличило число початков и на 20% выход зеленой массы. Облученные дозой 0,3 кР семена гороха и огурцов дали 20%-ный прирост урожая, а облучение семян редиса дозой 1 кР сократило срок созревания на неделю. Результативным оказалось и облучение семенного картофеля дозой 0,3 кР за неделю до посадки.

Для предпосевного облучения семян сельскохозяйственных культур в полевых условиях промышленностью серийно выпускается установка «Стебель-3», дающая мощность облучения до 0,7 кР/мин.

Как известно ионизирующие излучения при определенных дозах приводят к мутациям. Если для выведения нового сорта традиционными способами селекционеры тратят не менее 10 лет, то радиоселекция позволяет получать новые сорта уже через 2-3 года.

В последние годы были получены новые сорта зерновых, овощных, технических и кормовых культур, обладающие повышенной урожайностью, раннеспелостью и морозостойкостью, устойчивостью к полеганию и заболеваниям при любых погодных условиях.

Очень перспективной является также лучевая обработка растениеводческой продукции для предупреждения ее порчи, увеличения сроков хранения за счет уничтожения различных вредителей и гнилостной микрофлоры.

Стимулирующие эффекты малых доз облучения используются в хозяйственной деятельности. Это облучение куриных яиц в периоде инкубации, приводящее к повышению выводимости цыплят, ускорению полового созревания кур, повышению их яйценоскости, а также для обеззараживания стоков животноводческих ферм.

В последнее время все чаще используется радиационная очистка природных и сточных вод.

Применяемые в настоящее время методы дезинфекции воды обладают рядом существенных недостатков:

1. При хлорировании, хлор взаимодействует с содержащимися в воде органическими веществами с образованием токсичных хлорорганических соединений – диоксинов, с которыми связывают раковые заболевания. Оно малоэффективно в воде с высоким содержанием аммонийных и некоторых других соединений. Хлор не уничтожает яйца гельминтов, споры и вирусы. Хлорирование приводит к засаливанию водоёмов. Крупные хранилища с запасами хлора и его транспортировка представляют потенциальную угрозу населению и природе.

2. Озонирование требует значительного, до 26 кВт на 2 кг озона, расхода электроэнергии, связанного с предварительной подготовкой воздуха: очисткой, охлаждением, осушкой. Часто выходят из строя электроды. Обычно растворимость озона в воде не превышает 95-98 %, а остальной озон – высокотоксичный газ – попадает в атмосферу.

3. При ультрафиолетовой обработке предъявляются высокие требования к прозрачности вод. Лампы требуют частой замены, а их утилизация выливается в серьезную проблему, т.к. они содержат ртуть.

4. Для термической обработки воды требуется очень высокий расход тепловой энергии (сотни кДж на литр воды). При этом не гарантировано уничтожение всех видов сальмонелл.

Основные закономерности и возможности радиационной обработки природных и сточных вод различных производств (в основном под действием гамма-излучения Со⁶⁰) были установлены к началу 70-х г.г. прошлого столетия.

В качестве источников ионизирующего излучения в установках обработки воды, сточных вод и осадков используются ускорители электронов и радиоактивные источники γ-излучения, из которых чаще используются изотопы Со⁶⁰, Cs¹³⁷, Eu¹⁵² и Eu¹⁵⁴.

В результате радиационной обработки воды могут происходить следующие процессы: радиационное окисление, образование осадков органических веществ, коагуляция коллоидных растворов, обеззараживание, дегельминтизация, дезодорация и др. В результате радиационного окисления органические вещества окисляются до оксида углерода (IV) и воды. Доза излучения, необходимая для осуществления этих процессов, составляет 1 Грей.

Радиационная технология обладает и рядом других достоинств:

- низкий уровень затрат (поглощённая доза в режиме дезинфекции составляет 0,3-0,5 кДж/кг);

- высокие скорости процесса обработки;

- небольшие производственные площади;

- возможность полной автоматизации процесса;

- легкость ее включения в технологическую цепочку обычных очистных сооружений.

Итак, все существующие и вновь создаваемые способы использования ионизирующих излучений в биотехнологии не должны сопровождаться образованием в продукции токсических и канцерогенных веществ, снижением витаминной ценности и разрушением питательных веществ.

Оглавление