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輻照技術(shù):利用等射線照射物質(zhì),產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng),使其達(dá)到預(yù)期效果。主要有工業(yè),農(nóng)業(yè),醫(yī)療方面的應(yīng)用,如用于食品保鮮和貯存,農(nóng)作物育種和花卉變異,大蒜、柑桔、栗子等農(nóng)產(chǎn)品和香腸、臘肉的保鮮,醫(yī)療用品的滅菌消毒,輻射化工,塑料熱縮管的輻照交聯(lián)等。常用輻照源:鈷-60,銫-137,電子加速器,同步輻射。農(nóng)業(yè)應(yīng)用輻照技術(shù)1.輻射育種基本原理:輻射作用于生物體,導(dǎo)致生物遺傳性狀的基因發(fā)生突變,從而使生物特征特性發(fā)生變異,通過人們有目的定向選擇,使這種對生產(chǎn)有力的變異得以穩(wěn)定,從而培育成新品種。特點(diǎn):具有打斷性狀間緊密鏈鎖,實(shí)現(xiàn)基因重組、突變頻率高、突變類型多、變異性狀穩(wěn)定和方法簡便等。輻射育種中常用到的輻射源外照射:射線,質(zhì)子,中子。內(nèi)照射:磷-32,硫-35,碳-14。關(guān)鍵:輻照劑量的確定。以水稻為例,突變頻率高低與輻射能量,水稻品種的輻射敏感性有關(guān)。因此必須根據(jù)這兩條依據(jù)確定不同水稻品種的適宜誘變劑量。育種范圍:植物的種子、花粉、無性繁殖器官、組織培養(yǎng)物和活體植株;動物材料包括禽蛋、魚卵以及微生物等。全世界輻射育成品種500多個。中國至1986年已育成突變品種243個,種植面積超過1.4億畝,如浙江的“原豐早”水稻,黑龍江的“黑龍19號”大豆,寧夏3號等作物品種都已大面積種植。獲得了大量具有利用價值的早熟、矮稈、抗病、抗逆、優(yōu)質(zhì)及其他特異突變體,為育種工作提供了大量的遺傳種質(zhì)資源。在水產(chǎn)方面用輻射育成了抗寒力強(qiáng)、生長快的“非洲鯽魚”。我國科研人員還利用輻射技術(shù)刺激柞蠶和家蠶,使蠶繭產(chǎn)量提高20%,并提高了蠶絲的質(zhì)量。
“魯棉一號”是山東省棉花研究所的科技人員應(yīng)用放射性同位素鈷-60放出的伽瑪射線處理棉花雜交的后代育成的。2.輻射保藏食品工作原理:利用某種電離輻射源(γ射線、X射線或電子束射線)發(fā)出的射線來照射食品從而引起食品中的一系列化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)達(dá)到抑制發(fā)芽、推遲成熟、延長貨架期、殺蟲、殺菌或滅菌的效果。這種保藏方法也稱為輻射保藏,用這種方法處理的食品稱為輻射食品。
輻照食品的劑量問題輻照劑量(kGy)0.1~0.180.2~0.50.3~1.00.35~2.80.95~95~10輻照效應(yīng)抑止發(fā)芽殺蟲抑止成熟及霉?fàn)€延長貨架壽命巴斯德滅菌(加熱菌)去污染輻照食品的衛(wèi)生安全性
輻照食品可以吃嗎?輻照食品是否會引起營養(yǎng)損失?長期食用輻照食品會不會影響健康?輻照食品會不會產(chǎn)生新的放射性?輻照食品不具有新的放射性
(Eγ<5Mev)輻照前后食品中的主要營養(yǎng)成份的變化:
蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、維生素等的改變和營養(yǎng)成分的利用率與其他保藏方法相差不大。輻射食品的毒理學(xué)研究:試驗(yàn)證明輻射食品不影響人和動物的生長、生育能力,正常代謝,也無致畸和突變作用。
1980年11月,世界三個國際組織,即聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO),世界衛(wèi)生組織(WHO)與國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的聯(lián)合專家委員會總結(jié)了30多年來輻照食品衛(wèi)生性研究的結(jié)果,得出結(jié)論:任何食品的輻照,直到總體平均劑量10kJ/kg,都沒有毒理學(xué)危害,也不會引起特殊的營養(yǎng)學(xué)或微生物學(xué)問題。因而這樣輻照的食品不必再進(jìn)行毒理學(xué)試驗(yàn)。這一建議和結(jié)論在1983年已被聯(lián)合國食品法規(guī)委員會(CAC)批準(zhǔn)。這一結(jié)論為輻照食品的實(shí)用化與民營商業(yè)化鋪平了道路。我國上海醫(yī)科大學(xué)放射醫(yī)學(xué)研究所和中國科學(xué)院上海原子核研究所從1984年開始采用30多種輻照食品(大米、香腸、紅棗、蔬菜等)進(jìn)行人體試驗(yàn),供70人食用3個月,選用了臨床、血象、尿常規(guī)、肝腎功能、內(nèi)分泌等多種指標(biāo),結(jié)果表明對人體沒有任何不良影響。再次證明輻照食品可以供人食用,安全可靠。
調(diào)味品熟食品據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO),世界衛(wèi)生組織(WHO)與國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)1995年9月25日公布,世界上38個國家已批準(zhǔn)的輻照食品有538種,包括我國批準(zhǔn)的18種:蘋果、生杏仁、稻谷、扒雞、熟肉制品、果脯、大蒜、荔枝、蜜桔、蘑菇、洋蔥、花生、豬肉、馬鈴薯、中國香腸、薯干酒、番茄、花粉。
標(biāo)明輻照食品的國際符號輻射保藏技術(shù)的優(yōu)越性射穿透能力強(qiáng)適用性廣
輻射處理是一種冷加工技術(shù)
節(jié)省能量
無化學(xué)殘毒
大大延長產(chǎn)品的保質(zhì)期3.消滅害蟲用輻射源照射幼蟲,使其失去生育能力,這種消滅害蟲的作戰(zhàn)方法叫做“輻射絕育法”,也叫“雄性不育法”。日本曾在久米島對螺旋蠅運(yùn)用過這一戰(zhàn)術(shù)。從1975年2月開始,每周放出400萬只絕育的螺旋蠅。結(jié)果,該島上的這種蠅全部被消滅了。在沖繩縣農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場,還在進(jìn)一步研究大量飼養(yǎng)螺旋蠅的新技術(shù),準(zhǔn)備每周飼養(yǎng)螺旋蠅(絕育的)1億只,以消滅全縣的螺旋蠅。
在非洲,還有一種萃萃蠅,它們攜帶著一種能使人得昏睡病的微生物。由于這種蠅的蔓延,造成非洲數(shù)百萬英畝的土地?zé)o人耕種,荒無人煙。人們現(xiàn)正打算采用這種“輻射絕育法”來使非洲的萃萃蠅斷子絕孫。
工業(yè)應(yīng)用輻照技術(shù)1.聚合物的輻射交聯(lián)聚合物的輻射交聯(lián)就是在一定劑量的輻射作用下,聚合物大分子間形成化學(xué)鍵(即橫鍵或交聯(lián)鍵),導(dǎo)致分子量增加,并使聚合物的線狀分子互相結(jié)合,把線狀分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成熱固性聚合物那樣的網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。這樣,聚合物原有的性質(zhì)就會有很大的改變。這個反應(yīng)過程稱為輻射交聯(lián)反應(yīng)(如圖所示)。輻射交聯(lián)反應(yīng)主要有自由基機(jī)理和離子機(jī)理兩種。
輻射交聯(lián)反應(yīng)聚合物交聯(lián)后,由于分子結(jié)構(gòu)變成了網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu),導(dǎo)致物理、機(jī)械等性能發(fā)生一系列重大變化。例如:聚乙烯是在輻射作用下發(fā)生交聯(lián)作用最簡單的聚合物,也是迄今研究得最完善的聚合物。聚乙烯經(jīng)輻照后耐熱性能提高,擴(kuò)張強(qiáng)度增加,耐裂性能得到改善。已實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的交聯(lián)聚合物多半是以聚乙烯為核心的交聯(lián)熱塑性聚合物的品種,特別是輻射交聯(lián)耐熱電線、熱收縮管和熱收縮膜的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化較早,被認(rèn)為是工業(yè)應(yīng)用輻照技術(shù)成功應(yīng)用的幾個典型范例。輻射交聯(lián)電線電纜:已有三、四十年的歷史了,利用高能射線、特別是利用高能電子束照射電線和電纜,改善其物理性能,而獲得的高質(zhì)量電線電纜產(chǎn)品。低溫阻燃柔軟熱縮細(xì)管:具有低溫?zé)崾湛s、阻燃、柔軟的特點(diǎn),并具有優(yōu)良的絕緣、防水、防潮、密封等性能。用于電線端部及連接部的絕緣、保護(hù)和補(bǔ)強(qiáng),接線端子、焊點(diǎn)的保護(hù)、絕緣,非耐溫型電子元件的絕緣保護(hù)。熱縮管的應(yīng)用-端子頭
熱縮管的應(yīng)用-包套熱縮管的應(yīng)用3-電線包敷
各種顏色、規(guī)格的熱縮管材
2.聚乙烯泡沫塑料用輻射交聯(lián)的方法可以制造聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的泡沫塑料。其中聚乙烯泡沫既可繞曲又有一定的剛性。其生產(chǎn)過程是把聚乙烯、發(fā)泡劑、添加劑混合均勻、壓片輻照、然后發(fā)泡成型。聚乙烯經(jīng)輻射交聯(lián)后才有一定強(qiáng)度,能將分解氣體包埋住,產(chǎn)品具有獨(dú)立的微細(xì)氣孔,表面柔滑美觀、加工性能好,并具有優(yōu)良的耐腐蝕性、消沖擊性、絕緣和絕熱性能。由于一般使用加速器電子束能量3-5MeV,最大可穿透1.5mm厚的聚乙烯片材,采用片材多次通過輻射場的辦法,可加工出具有優(yōu)良性能的聚乙烯泡沫塑料。泡沫塑料已廣泛用于建筑、包裝、汽車等座墊,救生及裝飾等,可作為保溫、絕緣、抗震、隔障等材料。3.核孔膜具有一定能量的重離子能夠穿透塑料膜,在塑料膜上造成損傷,留下了痕跡,若將這些痕跡進(jìn)行化學(xué)腐蝕,則可擴(kuò)大形成直徑為微米量級的一致性很好的微孔。這些微孔的直徑和密度都可進(jìn)行控制。若將具有這些微孔的薄膜用于過濾,則是一種很好的過濾材料;若在薄膜上由大量的微孔組成一個圖案,在可見光線下,由于微孔的衍射和折射,人眼觀察將得到一個視覺效果為白色的圖案,非圖案區(qū)則保持透明狀態(tài)。由于圖案是由微孔組成的,微孔可以透氣透水,若用有顏色的液體去涂抹,圖案區(qū)將被著色,留下一個彩色的圖案。上述基本原理是微孔防偽的基礎(chǔ)。應(yīng)用該技術(shù)已經(jīng)研制出了顯形、隱形,以及微孔防偽與激光防偽、彩色溫變油墨防偽、電話電碼防偽等多重防偽技術(shù)結(jié)合在一起的系列微孔標(biāo)識。4.輻照去污污水通常是采用“活性污泥法”進(jìn)行處理的。由此產(chǎn)生的沉積物、淤渣泥漿也是十分討厭的,需要進(jìn)一步處理。日本用的處理辦法是把污泥放到焚燒爐中焚燒。而德國則采用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行處理,為此,在慕尼黑附近建造了一個專用的試驗(yàn)場。該試驗(yàn)場目前一直在工作,每天處理的污泥漿可達(dá)100立方米左右。這就是利用輻射殺傷力的一個實(shí)例。
污泥漿本身含有很多磷、氮等優(yōu)質(zhì)肥料。但是另一方面,人們也擔(dān)心在污泥中隱藏了各種各樣的細(xì)菌。因此,先要用鈷-60的伽瑪射線進(jìn)行輻照滅菌,然后才能用作肥料。在日本,正在研究采用銫-137進(jìn)行照射的方法,以代替價格比較昂貴的鈷-60。但是銫-137夾雜在核電站運(yùn)行時產(chǎn)生的放射性廢物中,處理起來是很麻煩的。如果能將銫-137分離出來,用以處理污泥漿可謂是一件一箭雙雕,甚至是一箭三雕的大好事。5.電子束輻照煙道氣凈化電子束輻照煙道氣時,電子束的能量絕大部分被煙道氣中的主要成分氮,氧,水和二氧化碳吸收,形成活性物質(zhì)如OH,O和H2O,有水時把SO2和NOX分別氧化成H2SO4和HNO3。1972年開始,日本開始廣泛的進(jìn)行電子束輻照脫硫除硝的基礎(chǔ)研究和半工業(yè)試驗(yàn)。6.化學(xué)藥品合成
使用高能γ輻射可以引發(fā)某些化學(xué)反應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)室里可以進(jìn)行很多這樣的反應(yīng),但相對來講多數(shù)反應(yīng)是不經(jīng)濟(jì)的。然而有一個例外,這就是溴乙烷的生產(chǎn)。此為揮發(fā)性的有機(jī)液體,在有機(jī)材料的合成中用作中間化合物。Co-60源的γ輻射在溴化氫和乙烯的化合中起催化劑作用。人們發(fā)現(xiàn)作為催化劑的γ射線比化學(xué)催化劑、紫外線光電子轟擊都好。通過這種獨(dú)特的方法每年生產(chǎn)數(shù)量不少的溴乙烷。另外,在商業(yè)上,重要的化學(xué)制品聚乙烯也是由鈷的γ射線轟擊乙烯而產(chǎn)生的。
7.木材塑化加工經(jīng)γ輻照生產(chǎn)的新型木質(zhì)地板市場需求量很大。木材用塑膠浸泡,并通過一束γ射線。這束γ射線改變了塑膠的分子結(jié)構(gòu),使木材表面光滑并能防火。產(chǎn)品的外觀沒有什么變化,但材料都變得非常堅硬,在公共場所使用這種木材是合適的。此外,還可用類似的輻照技術(shù)制作經(jīng)久耐用的建筑用材,如花磚。醫(yī)療應(yīng)用輻照技術(shù)1.醫(yī)療用品輻射滅菌醫(yī)療用品輻射滅菌是一項(xiàng)新技術(shù),比蒸汽或環(huán)氧乙烷(Eto)滅菌法有許多優(yōu)點(diǎn):輻射滅菌可在室溫下進(jìn)行,適用于熱敏感的塑料制品、生物體和藥物;輻射穿透力強(qiáng),殺菌均勻徹底,大量采用經(jīng)輻射滅菌的一次性使用的醫(yī)療用品,可避免交叉感染降低發(fā)病率;輻射在滅菌物品中無殘留毒物;輻射滅菌速度快,操作簡便,穩(wěn)定可靠。據(jù)預(yù)測,這種消毒滅菌方法將逐步取代常規(guī)的化學(xué)消毒方法。原因在于化學(xué)法所采用的消毒劑環(huán)氧乙烷發(fā)現(xiàn)具有強(qiáng)的致癌效應(yīng),而去除醫(yī)療用品中這種化學(xué)殘留物將大大提高成本,從而喪失市場的競爭能力。醫(yī)療用品輻射滅菌消毒的工作原理是利用放射性同位素60Co或137Cs的射線,以及電子加速器產(chǎn)生的高能電子與X射線的化學(xué)生物效應(yīng),以達(dá)到殺滅病原微生物的目的。
目前輻射滅菌消毒的醫(yī)療用品種類繁多,包括金屬制品、塑料制品以及一次性使用的高分子材料醫(yī)療用品等共計上千種,主要是一次性使用的,也可以是多次使用的物品,如注射器、手術(shù)器械、手套、采血與輸血器具、吸入治療裝置、繃帶、膠布、藥棉、罩衣、帽子等;手術(shù)縫合線、體內(nèi)插入物(如心臟瓣膜);某些生物組織和生物制劑;中西藥物等。醫(yī)療用品輻射消毒滅菌一般都為大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn),故一次性投資較大,不適合小批量醫(yī)療用品的消毒滅菌,也難于用在多次使用的醫(yī)療用品消毒上。
醫(yī)療用品消毒滅菌的特點(diǎn):
冷消毒消毒滅菌徹底
無污染工藝簡便快速節(jié)約能源,處理費(fèi)用較低
醫(yī)藥制劑中藥原料
醫(yī)療用品輻照消毒2.輻射抗生素菌種誘變在菌種細(xì)胞中含有遺傳物質(zhì)—脫氧核糖核酸(DNA),染色體是一個連續(xù)的DNA大分子和結(jié)合在它骨架上的許多蛋白質(zhì)組成的DNA—蛋白質(zhì)纖絲?;蚴前欢ㄟz傳密碼、具有特定功能的DNA分子的片段。電離輻射可以在DNA中引起不同類型的損傷,可以使染色體在結(jié)構(gòu)與數(shù)量上發(fā)生變化,
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