 |
Общая характеристика Cs -137
|
|
|
|
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
“Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины”
Биологический факультет
КАФЕДРА
Физиологии человека и животных
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КЛЕТЧАТКИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕЗИЯ-137
Курсовая работа
Исполнитель: студентка гр. Б-42 ________________Печура Л.В.
Научный руководитель: ассистент _________________Тороп Е.И.
Гомель 2003
РЕФЕРАТ
Курсовая работа 34 страницы, 1 рисунок, 5 таблиц, 29 источников.
Ключевые слова: цезий-137, целлюлоза, лигнин, цезиевые сорбенты, ферроционид, солома, радионуклиды.
Объект исследования: цезий связывающие препараты.
Целью данной работы является изучение влияния t и pH среды на сорбционные свойства клетчатки соломы различных видов относительно Cs-137.
Метод, который был использован в данной работе, предложен Бересфордом и Синглетоном и основан на экстрагировании радионуклидов из кормов. В ходе спектрометрии проб был использован прибор МКС-1315 с границей погрешности 0,95 Бк/кг.
Новизна работы заключается в том, что в связи со сложившейся ситуацией ученые вынуждены вести активный поиск веществ (сорбентов), которые можно успешно использовать для связывания радионуклидов в ЖКТ животных, что как следствие снижает уровень их содержания в продуктах животноводства, которые потребляется в пищу человека.
В результатепроведенной работы было выяснено, что наибольшими сорбционными свойствами из всех исследуемых видов грубых кормов является пшеничная солома. Экспериментальные данные подтверждаются тем, что в пшеничной соломе содержится 34,2 % клетчатки.
|
|
|
Практическая значимость работы. Эти результаты могут быть применены в сельском хозяйстве для снижения поступления радионуклидов в продукты животноводства. Применение природных сорбентов экономически более выгодно, нежели применение искусственно созданных сорбентов.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Обзор литературы
1.1 История открытия Cs-137
1.2 Общая характеристика Cs -137
1.3 Строение, свойства и значение клетчатки
1.4 Цезиевые сорбенты
1.5 Применение ферроцина
2 Объект, программа и методика исследования
2.1 Характеристика соломы, как носителя клетчатки
2.1.1 Способы обработки соломы
2.2 Солома, как объект исследования
2.3 Программа исследований
3 Методика исследования
3.1 Результаты исследования и их обсуждение
3.2 Изучение сорбционных свойств клетчатки различных видов соломы относительно Cs-137
3.3 Влияние t и pH среды на сорбционные свойства клетчатки относительно Cs-137
3.4 Расчет экономических затрат на использование различных сорбентов относительно Cs-137
Выводы
Список использованных источников
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ЖКТ – желудочно-кишечный тракт
КСР – крупный рогатый скот
НИИ – научный исследовательский институт
Cs -137 – изотоп цезий-137
ЧАЭС – Чернобыльская Атомная Электростанция
ВВЕДЕНИЕ
Оценка современного состояния изучаемой проблемы. После аварии на Чернобыльской АЭС громадные территории загрязненных радионуклидами сельхозугодий, лесов, рек и водохранилищ стали фактически естественной лабораторией для новых исследований в области радиационной экологии. / 1 /
Изучение состояния проблемы загрязнения не стоит на месте. В результате постоянных наблюдений и многолетних исследований выявлено, что за время, прошедшее после аварии на ЧАЭС, общая радиологическая ситуация на территории Гомельской области несколько улучшилась. Получены новые научные данные о миграции радионуклидов в трофической цепи «почва – корм - животные-продукты животноводства», а также о содержании минеральных элементов в нормах, заготавливаемых и используемых на загрязненных радионуклидами территориях. / 2 /
|
|
|
Актуальность данной темы заключается в том, что загрязнение сельскохозяйственных угодий радиоактивными веществами может быть фактором, усложняющим ведение сельскохозяйственного производства, особенно в связи с большим разнообразием почвенно-климатических и хозяйственно-экономических условий нашей страны.
Степень опасности загрязнения сельскохозяйственных угодий определяется, прежде всего, тем, какие радионуклиды находятся в почвенном покрове. Физиохимические свойства радионуклидов – один из основных факторов, определяющих их поведение в почвах, биологическую подвижность в системе почва – растение и способность к мигрированию по кормовым и пищевым цепочкам. С точки зрения источников происхождения радионуклидов и возможности появления в окружающей среде Сs-137 относится к продуктам деления тяжелых ядер урана и плутония.
Целью данной работы является изучение влияния t и pH среды на сорбционные свойства клетчатки соломы различных видов относительно Сs-137.
Новизна полученных результатов заключается в активном поиске веществ (сорбентов), которые можно успешно использовать для связывания радионуклидов в ЖКТ животных, что в свою очередь снижает уровень их содержания в продуктах животноводства, используемых в пищу человека.
В данном случае ведется поиск природных сорбентов. К таковым относятся грубые корма с высоким содержанием клетчатки.
Практическая значимость основана на эффективности использования грубых кормов, в регионе загрязненном радионуклидами, в рационе КРС в силу их сорбирующей способности, а также экономически выгодное положение в целях снижения поступления Сs-137 в продукцию животноводства.
Обзор литературы
История открытия Cs -137
Цезий имеет интересную историю открытия. В 1860г. в лабораторию немецкого ученого Бунзепа врачи прислали воду со шварцвальских источников. Испаривши воду, ученый внес раствор в пламя газовой горелки и стал рассматривать в спектроскоп. Обнаружил, что в пламени появилось новое вещество цвета небесной голубизны. Оно было названо цезием, что в переводе с латинского обозначает «небесно голубой» цезий – один из очень редких элементов, который находится в горных породах, морской воде, небольшая часть его находится в сахарной свекле, зернах какао, чайных листах. Знаком с ним и курильщик: об этом свидетельствует 2 голубые линии в спектре табачного дыма. / 2 /
|
|
|
Цезий давно изучается учеными. Ученые с индийского института геофизических исследований пришли к выводу, что высокая концентрация в воде может быть приметой магматической активности недров.
Повышенная концентрация радиоактивного изотопа Cs-137 обнаружено в деревьях, которые сохранились в районах Тунгунского взрыва, причем изменения характерные для тех слоев ствола, которые относятся к 1908г., когда это произошло. / 3 /
Общая характеристика Cs -137
Изотоп Cs-137 является фактически единственным источником гамма-излучения, применяющимся в агрономических исследованиях для определения плотности и влажности почв, несмотря на то, что имеются и другие источники гамма-излучения. Удобство этого источника усиливается еще и тем, что он имеет 30-летний период полураспада, вследствие чего отпадает необходимость в ежедневной корректировке радиоактивного распада. Относительно низка также стоимость этого изотопа. / 4 /
Радиоактивные изотопы цезия, являющиеся химическими аналогами калия, отличаются высокой биологической подвижностью. При наличии в почвах они интенсивно поступают в растение. Размеры перехода радионуклидов из почвы в растения часто определяют величиной коэффициента накопления (КН) растениями.
Коэффициент накопления представляет собой отношение содержания радионуклида в единице растительной массы (Ср) к содержанию радионуклида в единице массы почвы (Сп):
(1)
В таблицу 1 занесены коэффициенты о накоплении радионуклидов в соломе на различных видах почвы.
Таблица 1- Коэффициент накопления радионуклидов в соломе
|
|
|
| Радионуклид | Дерново-подзолистые почвы | Серая песчаная почва | Выщелоченный чернозем | |
| супесь | суглинок | |||
| Цезий-137 | 2,3 | 0,6 | 0,18 | 0,13 |
Так, при поступлении из почвы в растения коэффициент накопления
Cs-137 может достигать 2. / 2 /
Исходя из пяти основных рационов КРС, полученных из кормов, выращенных на основных четырех типах почв (дерново-подзолистые песчаные, супесчаные, суглинистые, и торфяно-болотные) проведены расчеты предельно-допустимого уровня (ПДУ) загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклидами Cs-137 в зависимости от содержания обменного калия в почве (80-500 мг/кг).
ПДУ Cs-137, где в почве содержалось 80 и менее мг/кг калия для дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв составили 0,37-1,09 МБк/м2 , суглинистых 0,51-1,53 МБк/м2 ,торфяно-болотистых (калий 250 мг/кг и менее) 0,09-0,14 МБк/м2 ./6/
Цезий – химический элемент 1 группы периодической системы Д.И.Менделеева. Щелочной металл. Атомная масса 132,91. В природе существует один стабильный изотоп Cs-133. Встречается главным образом в рассеянном состоянии в минералах лепирлите и карполлите. Образует и самостоятельные минералы поллуцит и родицит.
Цезий серебристо-белый металл, мягкий, тягучий. Во всех соединениях одновалентен. Плотность 1,903 г/см3 (при 20º С), температура плавления
28,5ºС, температура кипения 670ºС. Обладает селективным фотоэлектрическим эффектом. На воздухе моментально воспламеняется с образованием перекиси Сs2Оз. Воспламеняется при взаимодействии с галогенами. С серой и фосфором взаимодействует со взрывом, так же протекает взаимодействие его с кислотой и водой. При 300ºС разрушает стекло и кварц, вытесняя кремний. Простые соли цезия (хлориды, сульфаты и др.), хорошо растворимы в воде, двойные и комплексные – плохо. Цезий извлекается из природных минералов вместе с рубидием. В разных почвах действие цезия различно: в глинистых, выщелоченных, обедненных калием он закрепляется прочно, плохо поступает из них в корни растений, в почвах, богатых органикой, хорошо усваивается корневой системой растений (частично этому способствует большая обменная катионная емкость органических почв). Цезий легко передвигается в самих растениях. Накапливается в лишайниках (иногда в 10 раз больше, чем в растениях юга), осоке, хвощах. / 7 /
Среднее содержание его в растениях примерно 0,022% сухого вещества. В значительных количествах он накапливается в организме беспозвоночных животных – 0,0138% (на сухое вещество), в организме позвоночных его в 4 раза меньше. Цезий поступает в организм животных преимущественно с растительной пищей, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50-80%) и свободно циркулирует по всему телу. Основная часть его депонируется в мышцах (80%) и костях (около 8%). Причем более активные мышцы поглощают цезий в больших количествах. У лактирующих животных значительная доля цезия переходит в молоко, у кур - в яйца. Выводится из организма с мочой и калом. Жвачные выводят цезий в больших количествах, чем другие животные. / 8 /
|
|
|
Из пищевых продуктов цезием богаты хлеб, картофель, различная зелень. При парентеральном введении в организм выведение его с мочой и калом значительно увеличивается при обогащении рациона калием, и наоборот, снижение содержания калия в рационе приводит к снижению выведения цезия. О токсическом действии цезия в условиях его непрерывного поступления в организм с рационом данных нет. У разных видов животных уровни накопления различные. Например, в тканях коровы цезия значительно больше, чем в тканях овцы, поскольку масса мягких тканей у коровы примерно в 7 раз больше. / 9 /
Радиоактивный изотоп Cs-137бета - излучатель. Распадается с испусканием двухкомпонентного бета-спектра. Ев = 511,7 кэВ (94,8%), Ев = 1173,4 кэВ (5,2%). Максимальная энергия 0,52 Мэв, средняя 179 кэВ. Этому изучению сопутствует гамма-излучение, испускаемое дочерним радиоактивным барием, с энергией 661,662 кэВ и рентгеновские лучи с энергией 32-36,5 кэВ. Поскольку цезий при попадании в организм циркулирует по всему телу, дозы облучения всех органов примерно одинаковы, и поэтому возможны генетические и соматические повреждения. Влияние Cs-137 на продолжительность жизни и другие эффекты одинаково при разных путях поступления в организм. При попадании на кожу Cs-137 всасывается по кровеносным сосудам и лимфатическим капиллярам, период полувыведения его из кожи равен одним суткам. Период полувыведения Cs-137 из организма различен у разных видов животных, например, у собак он равен 42 суткам, а у крыс 6. При инкорпорации Cs-137 в организм возможно развитие лейкемии, рака молочной железы и печени, подавление лимфоидного кроветворения, угнетение функции костного мозга, опухоли кожи.
Допустимые уровни активности Cs-137 в открытых водоемах 1,5 10-8 Ки/л (555 Бк/л), воздуха рабочей зоны – 1,4 10 –11 Ки/л (0,52 Бк/л), в атмосферном воздухе – 4,9 10-13 Ки/л (0,02 Бк/л). / 10 /
|
|
|
