Файл: Применение радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве.docx

Исследовательская работа по физике на тему «Применение радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве»

Подготовил студент 2 курса 11 группы

Кибенко Владислав

Содержание:

1)Введение

2)Общее представление

3)Получение и применение радиоактивных изотопов

4) Ядерные технологии на службе продовольствия и сельского хозяйства: семь примеров

5)Применение изотопов в сельском хозяйстве

6)Заключение

7)Литература

Введение

Радионукли́ды, радиоакти́вные нукли́ды (менее точно — радиоакти́вные изото́пы, радиоизото́пы) — нуклиды, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных нуклидов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). Радиоактивны все нуклиды, имеющие зарядовое число Z, равное 43 (технеций) или 61 (прометий) или большее 82 (свинец); соответствующие элементы называются радиоактивными элементами. Радионуклиды (главным образом бета-неустойчивые) существуют у любого элемента (то есть для любого зарядового числа), причём у любого элемента радионуклидов существенно больше, чем стабильных нуклидов.

Общее представление

Физика (от др.-греч. «природа») —наука, изучающая наиболее общие фундаментальные закономерности материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания.

Термин «физика» впервые появился в сочинениях одного из величайших мыслителей древности — Аристотеля, жившего в IV веке до нашей эры.



Се́льское хозя́йство — отрасль экономики, направленная на обеспечение населения продовольствием (пищей, едой) и получение сырья для ряда отраслей промышленности. Отрасль является одной из важнейших, представленной практически во всех странах

Получение и применение радиоактивных изотопов

Радиоактивные изотопы, встречающие в природе, называются 

---

естественными . Но многие химические элементы встречаются в природе только в стабильном (т.е. радиоактивном) состоянии.

В 1934 году французские ученые Ирен и Фредерик Жолио – Кюри обнаружили, что радиоактивные изотопы могут быть созданы искусственным путем в результате ядерных реакций. Такие изотопы назвали искусственными.

Для получения искусственных радиоактивных изотопов обычно используют ядерные реакторы и ускорители элементарных частиц. Существует отрасль промышленности, специализирующаяся на производстве таких элементов.

Впоследствии был получены искусственные изотопы всех химических элементов. Всего в настоящее время известно примерно 2000 радиоактивных изотопов, причем 300 из них – естественные.

В настоящее время радиоактивные изотопы широко применяют в различных сферах научной и практической деятельности: техника, медицина, сельское хозяйство, средства связи, военной области и в некоторых других. При этом часто используют так называемый метод меченых атомов.

Ядерные технологии на службе продовольствия и сельского хозяйства: семь примеров

Как ядерные исследования помогают накормить мир



27 Sep 2017


В целом ряде наиболее инновационных способов усовершенствования агротехники задействована ядерная технология. В применяемых в сельском хозяйстве ядерных технологиях используются радиоизотопные методы для борьбы с вредителями и болезнями, улучшения возделывания культур, защиты земельных и водных ресурсов, обеспечения безопасности и аутентичности пищевых продуктов и увеличения производства продуктов животноводства.

ФАО и Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) более 50 лет работают над расширением знаний и наращиванием потенциала в этой области.  И результаты их работы  привели к некоторым крупным достижениям в различных странах мира.

Вот всего семь примеров того, как ядерная технология совершенствует сельское хозяйство.

1.       Производительность в животноводстве и ветеринария




Ядерные и связанные с атомной энергией технологии совершили настоящий прорыв в повышении производительности в животноводстве, контроле и профилактике трансграничных болезней животных и охране окружающей среды.

---

Например, в Камеруне ядерные технологии успешно применяются в зоотехнике, разведении домашних животных, программах искусственного осеменения и контроля заболеваний. Скрестив Bos indicus и Bos taurus (две местных породы скота), фермерам удалось увеличить надои втрое - с 500 до 1 500 литров – и получить в фермерских хозяйствах дополнительно 110 млн долл. США доходов в год.  Еще одна программа позволила радикально сократить случаи заболевания бруцеллезом (Brucellosis), очень заразным зоонозом, или болезнью, передаваемой от животных людям в случае употребления ими непастеризованного молока или недостаточно проваренного мяса зараженных животных.  

2.       Улучшение почвенного и водного баланса




В различных странах ядерные технологии сегодня применяются для поддержания здоровья почвенных и водных систем, играющих наиважнейшую роль в обеспечении продовольственной безопасности для растущего населения планеты.

Например, в Бенине программа с участием 5 000 сельских фермеров позволила повысить на 50% урожайность кукурузы и снизить количество вносимых удобрений на 70% благодаря использованию методов, способствующих фиксации азота. Аналогичным образом, ядерные технологии позволяют семьям масаев в Кении организовать мелкомасштабное орошение, удвоив урожайность овощных культур, используя при этом только 55% воды, обычно уходящей при традиционном ручном поливе.

3.       Борьба с вредителями




Техника использования стерильных насекомых (ТСН) с использованием ядерных технологий состоит в том, чтобы массово производить и стерилизовать мужские особи насекомых, а затем выпускать их в зараженные вредителями районы. Этот метод позволяет подавлять и постепенно ликвидировать уже заведшихся вредителей или предотвращать занесение инвазивных видов вредителей – и это безопаснее для окружающей среды и человеческого здоровья, чем обычные пестициды.

Правительствами Гватемалы, Мексики и США ТСН используется не одно десятилетие для профилактики распространения на север, на территорию Мексики и США, средиземноморской плодовой мушки. Помимо этого, Гватемала еженедельно отправляет сотни миллионов стерильных мужских особей  средиземноморской плодовой мушки в Калифорнию и Флориду в США для защиты ценных культур, например, цитрусовых фруктов.  Это идеальный метод контроля рождаемости среди насекомых, так как стерильные мужские особи не могут размножаться.

---

4.       Безопасность пищевых продуктов




Системы контроля безопасности и качества пищевых продуктов на национальном уровне должны отличаться устойчивостью для того, чтобы способствовать торговле безопасными продуктами питания и противодействовать фальсификации пищевых продуктов, из-за которой ежегодно пищевая отрасль терпит убытки в размере 15 млрд долл. США.  

Ядерные технологии помогают национальным органам более чем в 50 странах повышать безопасность пищевых продуктов путем устранения проблемы вредных остаточных веществ и загрязнителей в пищевых продуктах и совершенствования собственных систем прослеживания с помощью анализа стабильных изотопов. Например, научные программы в Пакистане, Анголе и Мозамбике теперь позволяют делать анализы на наличие остаточных примесей ветеринарных лекарств и загрязнителей в продуктах животноводства. Уже сегодня почти 50 пакистанских организаций, занимающихся производством и экспортом  продовольствия, имеют возможность пользоваться новыми лабораторными мощностями для проведения анализов, которые позволяют добиваться соответствия международным пищевым стандартам и улучшать репутацию страны в международной торговле продовольствием.

5.       Реагирование на чрезвычайные ситуации

Радиоактивность присутствует во всем, что нас окружает:  от солнца до почвы. Но в случае ядерной аварии или чрезвычайной ситуации критически важным становится понимание того, как радиоактивность распространяется в окружающей среде, чтобы предотвратить или снизить последствия ее воздействия на сельскохозяйственные продукты.

Во время аварии на атомной станции в Японии в 2011 году ФАО и МАГАТЭ составили подробную и авторитетную базу данных о продовольствии, зараженном радиоизотопами.  Эта база данных использовалась при обмене информацией и содействовала правильному выбору последующих мер, направленных на защиту потребителей, агропродовольственного сектора и мира в целом.

6.       Адаптация к изменению климата



В сельскохозяйственном секторе ядерные и связанные с ними технологии используются для адаптации к изменению климата путем устойчивого повышения эффективности потребления ресурсов и производительности. 

---

Основанная на ядерных технологиях программа скрещивания пород в Буркина-Фасо служит прекрасным примером помощи фермерам в выведении более продуктивных и устойчивых к воздействию климата животных. Программа основывается на генетических оценках, проводимых в четырех национальных лабораториях, где ученые также могут пользоваться смежными технологиями для получения лизунца для скота, который обеспечивает более крупных и продуктивных животных всеми необходимыми питательными веществами. 

7.       Предупреждение сезонного голодания



Селекционные программы в растениеводстве задействуют ядерные технологии с тем, чтобы помочь уязвимым странам добиваться продовольственной безопасности, адаптироваться к изменению климата и даже справляться с сезонным голоданием. Новые мутантные сорта культур имеют сокращенный процесс роста, благодаря чему фермеры в течение урожайного сезона могут провести дополнительную высадку растений.

Последние годы фермеры на севере Бангладеш используют быстро созревающий усовершенствованный сорт риса под названием Binadhan-7. Этот сорт созревает на 30 дней быстрее обычного риса, позволяя фермерам в течение одного сезона собрать урожай других культур и овощей.  Благодаря Binadhan-7 и другим факторам производство риса в Бангладеш выросло с 26,8 млн тонн в  2003-2004 году до 33,8 млн тонн в 2012-2013 году.

Применение изотопов в сельском хозяйстве

Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве . Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами гамма-лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному увеличению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция ). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высоко продуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков.

Гамма - излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение получили «меченые атомы» в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором. Исследуя затем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

---