Курсовая работа: Изучение влияния различных факторов на сорбционные свойства клетчатки относительно цезия-137
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 /
1.3 Строение, свойства и значение клетчатки
Клетчатка – основной структурный полисахарид растений. Из клетчатки (целлюлозы) состоят в основном стенки растительных клеток. В древесине содержится до 60% целлюлозы, в вате и фильтровальной бумаге до 90%.
Чистая целлюлоза – белое твердое вещество, нерастворимое в воде и обычных органических растворителях, но хорошо растворимое в аммиачном растворе гидроксида меди II (ректив Швейцара). Из этого раствора кислоты осаждают целлюлозу в виде волокон (гидрат целлюлоза). / 11 /
Состав целлюлозы выражается формулой (С6 Н10 О5 )n.Значение n в некоторых видах целлюлозы достигает 40000, а молекулярная масса доходит до нескольких миллионов. Молекулы ее имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза образует волокна. Макромолекулы целлюлозы состоят из остатков молекул бета - глюкозы.
Клетчатка является - полигликозидом, так как остатки глюкозы соединены друг с другом -1,4 – гликозидными связями. / 12 /
Целлюлоза – структурный компонент растений их линейный полисахарид, состоящий из остатков глюкозы. Значение ее для организма заключается в том, что она активирует моторику желудка и кишечника, стимулирует выделение пищеварительных соков и создает чувство сытости./13/
Целлюлоза прочно связана с особым веществом - лигнином, принадлежащим к соединениям ароматического ряда; богаче углеродом и беднее кислородом, чем клетчатка, имеет в своей структуре бензольную основу. / 14 /
Лигнин - это сложное органическое соединение, промывающее оболочки клеток растений при их одревеснении. Сырье для химической промышленности. / 15 /
Формула лигнина С57 Н60 О10 . Он проявляется в оболочке как инкрустат, заполняющий межмицеллярные промежутки, что придает тканям большую прочность, защиту от микроорганизмов. Повышение прочности клеточных стенок особенно необходимо деревьям, стволы которых выдерживают груз из веток, листьев и плодов, поэтому внутренность таких стволов почти сплошь состоит из древесины. Лигнин отсутствует у низких растений (кроме бурых ламинарий).
Лигнин (с латинского – древесина) является распространенным не углеводным компонентом матрикса. Это смешанный аморфный полимер фенольного ряда (производный ароматических спиртов), нерастворимый в воде.
Лигнификация предохраняет клетки, потерявшие тургор, от снятия смежными живыми клетками отложения лигнина начинается обычно только с началом второго утолщения и происходит, прежде всего, в первичной оболочке. Затем лигнификация распространяется наружу (в серединную пластинку) и внутрь (в растущую вторичную оболочку). В конце концов, концентрация лигнина оказывается наивысшей в срединной пластинке, постепенно снижаясь по направлению к полости клетки. Например, в трахеидах древесины ели 30-60% лигнина сосредоточено в первичной оболочке и срединной пластинка, объем которых по сравнению со вторичной оболочкой невысок. Из-за лигнификации первичная оболочка может стать неотличимой от срединной пластинки, в этом случае их вместе называют срединным слоем или сложной срединной пластинкой. / 16 /
Одревеснение оболочки легко устанавливается раствором флороглюцина (с соляной кислотой), капля которого окрашивает древесину в красный цвет. Или фенола, который окрашивает ее в синий цвет. Первые признаки лигнификации появляются в срединной пластине, где происходит интенсивное одревеснение пектиновых соединений. Наибольшее количество приходится именно на срединную пластинку. При слабой лигнификации клетки могут оставаться живыми и даже способны делиться. / 17 /
Лигнин может быть переведен в растворимое состояние обработкой древесины гидросульфитом и сернистой кислотой. На этом основан способ удаления лигнина из древесины, идущей на приготовление целлюлозы и бумажной массы, причем в качестве отброса получаются так называемые сульфитные щелока.
Огромные количества технического лигнина образуются в качестве отхода на гидролизных заводах при гидролизе древесины кислотами. Такой лигнин используется для изготовления разнообразных прессованных изделий. По-видимому, он с успехом может быть применен для получения активированных углей, синтетических смол и пластических масс. / 18 /
1.4 Цезиевые сорбенты
После аварии на Чернобыльской атомной электростанции на территории наиболее загрязненных районов Гомельской области проводились испытания различных препаратов на сельскохозяйственных животных и птице с целью снижения поступления радиоцезия из рациона в продукты животноводства (молоко, мясо). Анализ результатов этих исследований и литературных данных показывает, что из всех испытанных сорбентов, в том числе и природных, наиболее эффективными оказались сорбенты группы ферроционидов (ферроцин, соли Гизе и Нигровича), которые в наибольшей степени снижают поступление Сs-137 из рациона в организм сельскохозяйственных животных и полученные от них продукты. В этих экспериментах было установлено, что длительное скармливание ферроциона лактирующим коровам и козам, а также животным на откорме не оказывает отрицательного воздействия на их физиологическое состояние и продуктивные показатели. Физико-химические, бактериологические и органолептические показатели молока и мяса
после применения ферроцина крупному и мелкому рогатому скоту соответствуют требованиям нормативно-технической документации.
Проведенные эксперименты позволили разработать и испытать различные формы применения ферроционидных препаратов – в виде болюсов, солебрикетов и в составе комбикорма. Использование солебрикетов не позволяет равномерно дозировать, а применение болюсов требует привлечения большого количества специалистов для их введения. Для разработки технических условий на производство комбикормов с ферроционидами были проведены научно-производственные испытания опытной партии комбикорма с добавлением 0,6% процентов соли Нигровича. Этот ферроционид был выбран для использования в Республике Беларусь из-за его более низкой стоимости по сравнению с ферроцином российского производства, несмотря на более низкую эффективность сорбции Сs-137 . / 19 /
Ферроцин – темно-синий мелкодисперсный порошок. Он связывает радиоактивные изотопы цезия, предупреждая их всасывание из кишечника в другие органы и ткани организма животного. Оптимальной дозой ферроцина для взрослого крупного рогатого скота являются 3-4 г. вещества на одну голову в сутки. Данную дозу можно применять однократно или дробно в течение дня. Разработаны и утверждены наставления по применению ферроцина в составе комбикорма, соли-лизунца, болюсов. / 20 /
Соль-лизунец с ферроцином представляет собой прессованные брикеты массой 4,5-5 кг. Содержание ферроцина в ней 3 процента и 10 процентов. В настоящее время эти брикеты выпускаются Тереховским комбинатом строительных материалов (Добрушский район).
Болюсы с ферроцином предназначены для введения с помощью болюсодавателя в рубец крупному рогатому скоту в количестве 2-3 штук на голову. Болюсы содержат: ферроцина – 15 процентов и пчелиного воска – 10 процентов. Масса болюса 200 грамм.
В рубце животных болюсы медленно, в течение 2-3 месяцев, растворяются, при этом из них высвобождается ферроцин, который связывает изотопы цезия. Технология получения болюсов разработана в Норвегии. В нашей республике их производят в Белорусском НИИ экспериментальной ветеринарии./ 21 /
Эффективность сорбции радиоцезия с помощью ферроцина при всех формах во введения в организм животных может снижать содержание радионуклидов в продукции от 3 до 17 раз. Максимальная эффективность достигается при использовании коллоидной (жидкой) формы ферроцина, когда им производят орошение загрязненных кормов перед скармливанием животным.
На основе проведенных исследований в 1999 г. были разработаны технические условия «Комбикорма-концентраты с ферроционидами для крупного и мелкого рогатого скота» ТУ РБ 00495326.001-99, согласованные с соответствующими ведомствами и зарегистрированные в Белстандарте. В соответствии с этими техническими условиями комбикорма могут производиться с добавлением как ферроцина, так и соли Нигровича. Разработаны и утверждены наставления по применению комбикормов-концентратов с ферроционидами для крупного и мелкого рогатого скота.
В 2000 г. начато постоянное производство комбикормов с добавлением ферроционида (соль Нигровича) для распределения в частном секторе наиболее радиоактивно загрязненных районов. Планируемый объем выпуска комбикормов с ферроционидами составил 1300 т. по Гомельской области, 1460 т. по Брестской и 180 т. по Могилевской областям.