Лекция по физике: "Радиационные технологии в народном хозяйстве"

	Внеурочная деятельность
Полное название темы работы	«Радиационные технологии в народном хозяйстве»
Секция	«Радиационные технологии»
Тип работы	Исследовательская работа
Контингент	Учащиеся 7-9 классов
Место проведения	Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Комаровская основная школа» Пировский м.о. Красноярский край
Руководитель	Вояшева Юлия Алексеевна Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Комаровская основная школа» учитель физики

Содержание

1. Введение	3
2.Глава 1.Развитие рынка радиационных технологий в АПК РФ	6
3.1.1. Радиационная техника	6
4.1.2. Научно-методическое обеспечение РТ	6
5.1.3. Радиационные технологии для современных материалов	7
6. Выводы к  I главе	9
7. Глава 2. Радиационные технологии в АПК	11
8.2.1. Российские ускорители идут на экспорт	12
9.2.2. Ионизирующее излучение	13
10.2.3. Использование ионизирующих излучений в сельском хозяйстве	14
11. Выводы ко II  главе	16
12. Глава 3. Основные области применения радиационных технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности	18
13.3.1. Как работает ионизирующее излучение	18
14.3.2.Безопасна ли облученная пища?	19
15.3.3. Как узнать, что продукт был облучен?	19
16.Выводы к III главе	20
17. Глава 4. Развитие сельского хозяйства в Пировском муниципальном округе	21
18. 4.1. Сельхозпредприятия Пировского м.о.	22
19. 4.2. КрасГАУ кафедра растениеводства	23
20. Выводы к IV главе	24
Заключение	25
Список литературы	26
Приложения	27

Введение

Актуальность темы. Данная тема актуальна так как увеличение производства агропромышленной продукции и улучшение ее качества являются одной из важнейших задач обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации, решение которой невозможно без внедрения технологий, обеспечивающих рост производства продукции, снижение потерь при ее хранении и переработке. По данным международной Продовольственной и сельскохозяйственной организации ФАО ООН ежегодно в мире пропадает, в основном, вследствие порчи, примерно треть всех произведенных продуктов питания (1,3 млрд. тонн). Для решения этой проблемы на настоящем этапе развития мировой экономики усиливается интерес к использованию прорывных радиационных технологий (РТ). Эти технологии опираются на знания фундаментальных законов ядерной и радиационной физики, дозиметрии ионизирующих излучений (ИИ) и радиобиологии, требуют разработки специфических технологических процессов и создания специальной радиационной техники.

В ряде зарубежных стран созданы специализированные центры по облучению сельскохозяйственной продукции и продуктов питания. Наибольшее количество таких центров находится в США и Китае. В 69 странах действует разрешение на облучение более чем 80 видов продукции, около 40 стран проводят облучение пищевой продукции на постоянной основе. К настоящему времени в различных радиационных технологиях по всему миру (в промышленности, сельском хозяйстве, в медицине и фундаментальной науке) используют более 10 млн источников ионизирующих излучений. Это рентгеновские трубки (их число в мире составляет миллионы), естественные и искусственно полученные изотопы. В соответствие с «Решениями по итогам заседания президиума Совета при Президенте России по модернизации экономики и инновационному развитию» от 11 декабря 2014г. поставлена задача по разработке отечественной нормативной базы применения радиационных технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

В настоящее время источники ионизирующих излучений приобрели широкое распространение в различных отраслях народного хозяйства.

Мы считаем, что в основных вопросах развития радиационных технологий возникают несоответствия и противоречия, а именно:

-между успехами современной радиационной технологии и использованием систем управления и контроля процессов радиационной обстановки и применении технических средств высокой степени надежности;

-между применением технических решений, минимизирующих образование радиоактивных отходов  и  не совершенства технологических процессов, систем очистки радиационно-загрязненных сред;

-между  планомерным и обоснованным комплексным оснащением и закупкой специализированной продукции с учетом всех этапов технологического процесса;

-между своевременным строительством соответствующих помещений и корпусов и материальным обеспечением текущих эксплуатационных  расходов.

Эти факторы и противоречия в комплексе существенно актуализировали потребности в изучении особенностей и дальнейшего применения радиационной технологии.

Проблема исследования.

Разрешения противоречия между потребностью общества в комплексном использовании радиационной технологии и обеспокоенностью и повышенным вниманием к  народному хозяйству  и определяют проблему исследования.

Объект исследования- новые технологии в РТ

Предмет исследования- РТ в народном хозяйстве

Цель исследования: Применение современных радиационных технологий в повышении качества поставляемой и производимой продукции.

Гипотеза исследования. Если дальнейшее технологическое развитие радиационных технологий определит важность применения в  народном хозяйстве тогда можно будет прогнозировать улучшение общих факторов рентабельности  сельского  хозяйства  и в других областях.

Для проверки построенной гипотезы поставлены следующие основные задачи исследования:

1.Провести анализ базы КрасГАУ  кафедры растениеводства.

2. Сопоставить диагностические данные по РФ.

3. Сопоставить данные между СПК Пировского М.О.

4.Расмотреть цели современной РТ и основные направления экспериментальной деятельности.

5.Разработать предложения по проблемам для их решения.

Методы исследования

Для достижения поставленной цели я  использовала следующие  методы:

1. Анализ и изучение информации полученной от КрасГАУ

2.Анализ и изучение информации полученной от ИП КФХ «Катюхина» и ООО «Победа» СПК Пировского М.О

3.Описание

4.Анализ и синтез материалов выбранной литературы.

5.Составление аналитических диаграмм.

Кроме того, данные методы выбраны с учетом их необходимости и достаточности для решения поставленных задач.

Достоверность и надежность результатов исследования обеспечивалась исходными предпосылками, применением апробированных методов исследования.

Эмпирическую базу исследования составили результаты деятельности агропромышленного сектора и инновационных технологий в РТ

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования результатов в других сферах деятельности народного хозяйства

1 Развитие рынка радиационных  технологий в агропромышленном комплексе Российской Федерации

Обеспечение продовольственной безопасности Российской Федерации невозможно без внедрения в агропромышленную сферу эффективных и экологически безопасных технологий, среди которых перспективными являются радиационные технологии (РТ).

В соответствии с «Решениями по итогам заседания президиума Совета при Президенте России по модернизации экономики и инновационному развитию» от 11 декабря 2014 г. поставлена задача по внедрению радиационной обработки сельскохозяйственного сырья и готовой продукции в агропромышленное производство. Радиационные технологии могут быть использованы для повышения урожайности и улучшения качества продукции, увеличения сроков ее хранения и снижения потерь при хранении, уничтожения патогенной микрофлоры и насекомых-вредителей, селекции новых сортов и обеззараживания отходов животноводства. Эти технологии опираются на междисциплинарные знания фундаментальных в настоящее время в мире создано около 220 специализированных центров по облучению сельскохозяйственной продукции и продуктов питания.

1.1            Радиационная техника

 Для промышленной реализации процессов радиационно-биологической технологии используют как γ-установки, так и ускорители электронов. В настоящее время для радиационной обработки пищевых продуктов разрешено применять установки со следующими видами ионизирующего излучения :– электронное излучение с энергией не более 10 МэВ.– γ-излучение радиоизотопа 60Со; γ-излучение радиоизотопа 137Cs. Нормативные документы по вопросам применения РТ ограничивают максимальную энергию электронов и энергию тормозного рентгеновского излучения с тем, чтобы практически исключить образование в продуктах радионуклидов наведенной активности в результате электронно-ядерных и фотоядерных реакций. Поэтому при обработке пищевых продуктов применяют рентгеновские лучи с энергией не ниже 5 МэВ, а пучки электронов – на уровне или ниже 10 МэВ. Для крупных аграрных объединений целесообразно создание промышленных радиационных центров.

1.2 Научно – методическое обеспечение РТ

Разработка фундаментальных основ управления микробиологическими, биохимическими и технологическими процессами с использованием ионизирующих излучений при производстве и хранении продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности в настоящее время находится в поле зрения многочисленных лабораторий, работающих во многих странах мира. Достаточно привести пример таких ведущих научных организаций, как: Институт пищевых технологий (США), Лаборатория пищевой химии и технологии Университета Иоаннины (Греция), Токийский университет, Национальный институт науки и технологии (Филиппины), Научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и биотехнологии (Гана), Сельскохозяйственный университет (Болгария), Институт генетики растений (Польша),Институт электрофизики и радиационных технологий (Украина), Институт радиационных проблем (Азербайджан), Лаборатория радиационных технологий в пищевой промышленности Атомного научного центра им. Хоми Джехангира Баба (Индия), Институт пищевой промышленности и радиобиологии (Бангладеш),

ГНУ «ОИЭиЯИ – Сосны» НАН Беларуси и др. Как видно из представленного списка, география расположения научных лабораторий охватывает весь мир.

       Это свидетельствует о пристальном внимании мировой науки к вопросам научно-методического обеспечения прорывных технологий, какими являются РТ. К настоящему времени мировым научным сообществом подготовлена обширная информационная база по фундаментальным основам РТ и прикладным вопросам, которая после необходимой экспериментальной апробации может быть с успехом использована для создания предпосылок внедрения инновационных экологически безопасных РТ в отечественное агропромышленное производство. В частности, ранее полученные результаты и разработанные международные стандарты позволили провести во РАЭ экспериментальную апробацию радиационной стерилизации свежих и сушенных овощей, специй и сушеных трав на γ-установке ГУР-120 в целях ингибирования патогенных и условно патогенных микроорганизмов, а также микроорганизмов родов, вызывающих порчу продукции. Установлены оптимальные режимы облучения для специй (перец черный, перец красный, кориандр), сушенных трав (петрушка, укроп, базилик), сушеных овощей (капуста сушенная дробленная, лук сушеный дробленный). Отработанные режимы     γ-облучения положены в основу технологического регламента применения   γ-установок.

Анализ и обобщение результатов собственных исследований, опубликованных зарубежных и отечественных источников информации, а также международных и отечественных нормативных документов позволили разработать научные основы применения радиационных технологий в сельском хозяйстве для всех компетенций.

1.3 Радиационные технологии для современных материалов

С тех пор, как электронный пучок был выпущен «на волю», перед технологами открылась масса поразительных возможностей. Радиационные технологии обещают нам поистине революционные перемены в самых разных областях производства. Процесс уже идет, и, судя по всему, скоро он начнет развиваться со стремительной скоростью. Использование ускорителей для обеззараживания продуктов питания и стерилизации медицинских изделий. Однако это далеко не единственная сфера применения радиационных технологий. Промышленные ускорители в наши дни подобны чудодейственному алхимическому тиглю, в которых средневековые искатели философского камня пытались преобразовать «падшую» материю. Ученые, работающие сегодня с лабораторными ускорителями, иногда приходят в изумление, фиксируя появление новых потрясающих свойств у известных материалов, подвергшихся воздействию электронного пучка.

Вот конкретный пример, для электрических кабелей, прошедших радиационную обработку, температура эксплуатации повышается до 150 градусов, тогда как для обычных кабелей эта температура в два раза ниже. При этом сечение проводов становится достаточным для того, чтобы увеличить электрическую нагрузку. Кстати, в Японии таким путем увеличивают сроки эксплуатации автомобильных шин, параллельно добиваясь снижения их массы. Облучению подвергаются практически все шины, производимые в этой стране. Сегодня в ряде стран промышленные ускорители используются для производства вспененного полиэтилена. Это прекрасный тепло- и звукоизоляционный материал, востребованный в современном строительстве. Десять миллиметров такого материала соответствуют по теплоизоляционным характеристикам 150 миллиметрам кирпичной кладки. При этом он в разы дешевле эффективных утеплителей на основе каменной ваты. К сожалению, в нашей стране такой материал выпускает не более пяти предприятий.

Научно-конструкторская мысль в нашей стране находит интересные решения при разработке ускорителей и предлагает новые варианты их использования в промышленности. В Новосибирске на VI Международном технологическом форуме был представлен «Технопром-2018» технологические возможности ускорителя серии ЭЛВ, в котором используется сфокусированный электронный пучок. Одна из сфер применения такого устройства – закалка металлических конструкций. Конкретно речь идет о закалке боковой поверхности головки рельсов. Тестовые испытания показали увеличение прочности рельсов в три раза! Еще один способ применения сфокусированных пучков – это наплавка различных порошковых смесей с целью модификации поверхностей материалов. Речь может идти о повышении износостойкости, о снижении коэффициента трения и т.д. Согласно полученным результатом, стойкость материалов, обработанных подобным образом, возрастает в разы. В том же направлении работает сейчас Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, экспериментируя с ускорителями при создании материалов.

Выводы к I главе

1.                 Перспективы развития и коммерциализации РТ агропромышленного профиля в основном зависят от возможностей внедрения в производство специализированной радиационной техники и строительства крупных радиационных центров.

2.                 В настоящее время  Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» позиционирует усиление направления неэнергетического использования достижений атомной науки и техники в различных сферах человеческой деятельности, включая сельское хозяйство.

3.                 Сегодня в ряде стран промышленные ускорители используются для производства вспененного полиэтилена. Это прекрасный тепло- и звукоизоляционный материал, востребованный в современном строительстве.

4.                 По мнению ученных, внедрение радиационных технологий сулит немалую экономию энергии для промышленности.

2                  Радиационные технологии в АПК

Радиационные технологии в АПК сегодня нам кажутся чем-то загадочным и новым, однако они – хорошо забытое старое. Такие технологии применялись в советском АПК и сегодня могли бы помочь эффективно бороться с вредителями и сохранять качество продуктов, не вредя при этом здоровью людей.

По данным международной Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) ООН, примерно треть (1,3 млрд тонн) всех произведённых продуктов питания в мире безвозвратно теряются на всех этапах производства, переработки, хранения и реализации. Основные причины – поражение зерновых культур насекомыми-вредителями, преждевременное прорастание корнеплодов, бактериальная порча.

В нашей стране этот вопрос становится всё острее и острее: в связи с глобализацией рынка и поставками продукции из различных стран возрос риск появления нехарактерного для РФ микробиологического и других видов заражения: от 3 до 17% импортируемой продукции не соответствует показателям микробиологической безопасности.

 В США, а также многих странах Европы, Южной Америки и Азии эта проблема решается за счёт использования радиационных технологий. В своё время технологии облучения использовались в СССР, а сегодня ускорители, произведённые в России, идут на экспорт – и совершенно не востребованы в нашей стране.

 Радиационные технологии – одно из перспективных направлений в современной науке и технике. Они основаны на практическом использовании в сельском хозяйстве, перерабатывающей и пищевой промышленности физических факторов, в частности, неионизирующих (СВЧ, УФ) и ионизирующих (электронное, гамма, тормозное рентгеновское) излучений. Технологии облучения хорошо изучены и используются более 70-ти лет.

В 1958 году Министерство здравоохранения СССР дало разрешение на обработку ионизирующим излучением картофеля и зерна, а в период 1964-1967 годов – на обработку мясных полуфабрикатов и птицы. В 70-х два ускорителя для облучения импортируемого зерна были поставлены в Одессу, они успешно проработали до начала 90-х. С распадом Советского Союза была утрачена не только нормативная база по облучению пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья, которую сейчас приходиться восстанавливать, но и облучательная техника, сконструированная для самых разных вариантов радиационной обработки.

 Для предупреждения заражённости зерна и хлебопродуктов вредителями хлебных запасов применяют комплексную дезинсекцию (газация, фумигация). Ядов, обладающих фумигационным эффектом, известно довольно много: фосфин, бромистый метил, хлорпикрин, дихлорэтан и различные смеси, и многие другие. В настоящее время во всём мире наблюдается тенденция к снижению употребления бромистого метила для обеззараживания. Главная причина – уничтожение озонового слоя Земли.

После фумигации продукт подлежит герметизации специальной плёнкой. В свою очередь, технологии облучения требуют гораздо меньших затрат энергии, они сокращают сроки обработки, позволяют исключить или резко снизить применение химических препаратов, а самое главное – не оказывают негативного воздействия на здоровье человека. В облученном зерне отсутствуют остатки ядохимикатов, и обработка обеспечивает полное уничтожение насекомых-вредителей и их личинок. Установки для облучения позволяют быстро и равномерно обрабатывать крупные партии непосредственно в упаковке. Сам процесс обработки легко автоматизируется он конкурентоспособен по технико-экономическим показателям.

На протяжении десятилетий в различных странах проводились широкомасштабные научные исследования по изучению влияния облучения, с одной стороны, на качество продукции, а с другой – облученных продуктов на здоровье человека. В 1981 году Объединённый комитет экспертов международных организаций ФАО, Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) пришли к выводу, что облучение любого пищевого продукта с дозами, не превышающими 10 кГр, не вызывает токсического действия.

Положения Кодекса касаются гигиенических требований и пищевой ценности продуктов питания, включая микробиологические показатели, требования по пищевым добавкам и др.

 Так, Российская Федерация в настоящее время создаёт нормативную базу в рамках Евразийского экономического союза. В 2015 году был утверждён основополагающий документ, Государственный стандарт ГОСТ ISO 14470-2014 «Радиационная обработка пищевых продуктов. Документ одобрен Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации. В 2014-2017 гг. разработано девять межгосударственных стандартов, которые определяют требования как к процессу облучения, так и к режимам облучения различных видов продукции.

2.1 Российские ускорители идут на экспорт

В настоящее время в мире работает около 220 специализированных центров по облучению пищевой и сельскохозяйственной продукции. По данным Международного агентства по атомной энергии в 69 странах действует разрешение на облучение более чем 80 видов продукции. Российская Федерация остаётся одной из немногих развитых стран, в которых технологии облучения сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции практически не используются. Рынок услуг по облучению находится у нас в стране на начальном этапе формирования. Однако при этом ускорители отечественного производства поставляются в США, Германию, Китай, Индию и другие страны – там они очень востребованы.

 Внедрение технологий облучения невозможно без государственной программы, поскольку требует значительных затрат на первом этапе: это и модернизация установок и специализированных центров облучения, организация логистики – сейчас она по сути отсутствует и, конечно же, разработка технических решений по «встраиванию» облучения в технологические процессы производства, переработки и хранения сельскохозяйственной продукции. Необходимо дальнейшее развитие нормативной базы и её гармонизация с международными требованиями. Безусловно, определённую проблему создаёт радиофобия, иррациональный страх радиационного заражения – значит, нам нужны соответствующие учебные программы, программы работы с населением. Потребителей и аграриев-профессионалов необходимо информировать о том, как на самом деле работают современные технологии облучения, в чём их преимущества и безопасность.

2.2 Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение — это потоки фотонов, элементарных частиц или осколков деления атомов, способные ионизировать вещество. К ионизирующему излучению не относят видимый свет и ультрафиолетовое излучение.  Источники ионизирующего излучения — устройство или радиоактивное вещество, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение. Все источники ионизирующего излучения подразделяются на природные и техногенные. Природный источник излучения — источник ионизирующего излучения природного происхождения, на который распространяется действие настоящих норм радиационной безопасности. Примером таких источником может служить естественный радиационный фон — космическое излучение и излучение, создаваемое природными радионуклидами, содержащимися в земле, воде, воздухе, других элементах биосферы, в пищевых продуктах, в организме человека и животных. Техногенный источник излучения — источник ионизирующего излучения, специально созданный для его полезного применения или являющийся побочным продуктом этой деятельности. Такими источниками могут выступать предприятия ядерного топливного цикла: АЭС; урановые рудники и гидрометаллургические заводы, предприятия по переработке и захоронению радиоактивных отходов, а также исследовательские атомные реакторы, транспортные ядерно-химические установки и военные объекты.

В современном мире область применения  ионизирующих источников весьма разнообразна: - в металлургии применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, аппараты для γ-дефектоскопии, радиоизотопные приборы (уровнемеры). В строительной индустрии применяются ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, аппараты для γ-дефектоскопии. В пищевой промышленности и в сельском хозяйстве возможно применение мощных γ-установки.  В различных научно-исследовательских институтах применяют ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, мощные γ-установки, нейтронные, γ- и β-источники. Основным параметром, характеризующим источник ионизирующего излучения, является его активность — ожидаемое число распадов в единицу времени. Энергичность применения  источников ионизирующей радиации варьирует в широких границах. Например, на сегодняшний день осуществляется большая практика строительства мощных γ-установок промышленного назначения, которые служат для получения полимерных материалов, стерилизации изделий одноразового использования в медицине, улучшения качества резины и многое другое.

2.3 Использование ионизирующих излучений в сельском хозяйстве

Исследования действия ионизирующей радиации на биологические объекты в зависимости от дозы, мощности облучения и состояния облучаемого объекта послужили основой разработки и внедрения в сельское хозяйство радиационно-биологической технологии. В качестве источников излучения избраны кобальт-60 и цезий-137. Они имеют длительный период полураспада; сравнительно высокую проникающую способность гамма-излучения, которая не дает наведенной радиоактивности в облучаемых объектах; физико-механические свойства, позволяющие длительно эксплуатировать элементы в радиационно-биологических установках. 
В России для нужд сельского хозяйства и научных исследований в области радиационно-биологической технологии создан целый ряд передвижной стационарной техники. Передвижные гамма-установки типа «Колос», «Стебель», «Стерилизатор» смонтированы на автомашинах или автоприцепах. Они предназначены для предпосевного облучения семян зерновых, зернобобовых, технических и других культур в условиях колхозов и совхозов.

В России получены хозяйственно ценные мутанты сои, кукурузы, люпина, гречихи, гороха, фасоли, хлопчатника , раннеспелые томаты, раннеспелый  и устойчивый к фитофторе картофель, морозостойкие мутанты яблони и  вишни и многие другие. 
В США внедрен устойчивый к болезням сорт арахиса, в Японии — скороспелый сорт сои (Райден) и высокоурожайный сорт риса (Рей-Мей), в Аргентине — крупноплодный сорт персиков, в Индии и Швеции — сорта пшеницы с повышенным содержанием протеинов, в Венгрии — скороспелый мутант риса.

Комбинированным воздействием радиации и химических мутагенов  выведено много штаммов высокоактивных плесневых грибов-продуцентов пенициллина, стрептомицина,  эритромицина которыми теперь располагает промышленность.

 В определённом диапазоне  доз ядерные излучения обладают стимулирующим действием. Такая  стимуляция обнаруживается у всех биологических  объектов, начиная с одноклеточных  и кончая высокоорганизованными  растениями и животными.

Наиболее широко стимулирующий эффект используется в растениеводстве в целях повышения вегетации у семян труднопрорастаемых или с пониженной всхожестью; ускорения развития растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур при культивировании в открытом и закрытом грунтах; улучшения приживаемости и дальнейшего развития черенков в виноградарстве и плодоводстве. 

Стимулирующее действие ионизирующего  излучения используют при разведении лекарственных растений для ускорения  роста и увеличения выхода лекарственно-ценного  вещества (алкалоидов и др.). 
Радиостимуляцию изучают в скотоводстве, свиноводстве и птицеводстве. Однако наиболее широкие исследования были проведены в птицеводстве.
Перспективными оказались  попытки использования живых  радиовакцин при гельминтозах — иммунизация телят и ягнят против нематод путем заражения животных личинками, ослабленными рентгено- или гамма- облучением. Проводят работы по созданию радиовакцин против протозойных заболеваний сельскохозяйственных животных.

Есть данные, указывающие на то, что радиационная стерилизация питательных сред не только не понижает питательных свойств, но даже в той или иной степени повышает их качество для некоторых видов микроорганизмов. 
           Исследования последних лет показали экономическую целесообразность применения ионизирующих излучений для обеззараживания сырья животного происхождения — шерсти, пушно-мехового, кожевенного и другого сырья, неблагополучного по инфекционным болезням.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Комиссия ООН по вопросам пищи и сельского хозяйства одобрили использование ионизирующего излучения для обработки пищевых продуктов с целью стерилизации и лучевого консервирования, а также обеззараживания мясных туш при паразитарных поражениях (трихинеллезе и др.). 
          В настоящее время ионизирующие излучения рекомендуют применять при хранении мяса, полуфабрикатов и кулинарных изделий из них, рыбы и других продуктов моря, пищевого картофеля, лука и прочих корнеплодов в весенне-летние месяцы, скоропортящихся ягод и фруктов на сроки их транспортировки от производителя к потребителю, концентратов фруктовых соков и т. д.

 Проведенные исследования подтвердили перспективность метода обеззараживания их с помощью гамма-излучения и ускоренных электронов.  
Известно, что борьба с вредителями сельскохозяйственных растений и собранного урожая — дело исключительной важности, поскольку дает возможность сохранить очень большое количество продукции (около 20% валового сбора). Для борьбы с насекомыми-вредителями предложено использовать ионизирующее излучение в трех основных направлениях: 
          а) радиационной половой стерилизации самцов насекомых;
          б) радиационной селекции болезнетворных для насекомых-вредителей микроорганизмов, грибов и др.;

в) радиационной дезинсекции, т. е. уничтожения насекомых-вредителей сельскохозяйственной продукции облучением.

Выводы ко II Главе

·                     Обработка сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов для обеспечения микробиологической безопасности, снижения потерь при хранении и гарантированного обеспечения сроков хранения (специи, приправы, сухие травы, сухофрукты, мясо и мясные полуфабрикаты, рыба, многокомпонентные продукты из рыбы, морепродукты и т.п.);

·                     Обработка картофеля, лука, корне- и клубнеплодов для задержки процессов прорастания при длительном хранении, а также свежих фруктов и овощей в целях ингибирования их созревания после уборки урожая до коммерческой реализации;

·                     Применение ионизирующих излучений для борьбы с насекомыми-вредителями после сбора урожая (карантинная мера);

·                     Дезинсекция зерна, зернопродуктов, круп и т.п. при транспортировке и хранении, обеспечение безопасности и качества экспортируемого зерна;

·                     Обработка посевного материала в целях стимуляции роста и развития растений и повышения урожая сельскохозяйственных культур, а также для борьбы болезнями (замещение химического протравливания);

·                     Электронно-лучевая дезинфекция кормов и продуктов питания, включая детоксикацию пищевых продуктов и кормов, содержащих микотоксины.

3                  Основные области применения радиационных технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности

Радиационная обработка сельскохозяйственной и пищевой продукции разрешена более чем в 70 странах мира. Для промышленной реализации процессов радиационно-биологической технологии используют как γ-установки, так и ускорители электронов.

Основные области применения радиационных технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности:

• стерилизация пищевых продуктов в целях подавления жизнедеятельности вредных микроорганизмов;

• обработка овощей и картофеля, заложенных на хранение, с целью предотвращения их преждевременного прорастания;

• радиационная дезинсекция зерновых культур, круп, бобовых для уничтожения паразитов, насекомых-вредителей и их личинок;

• предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур для повышения урожайности.

В России наблюдается динамичный рост агропромышленного сектора экономики (индекс сельскохозяйственного производства в 2012-2017 гг. составил 114,8%), опережающий темпы роста ВВП в 3 раза. Рост объемов производства сельскохозяйственной продукции обострил проблемы потерь на всем пути от производителя до потребителя. Основные причины потерь связаны с поражением культур насекомыми-вредителями и болезнями, преждевременным прорастанием клубне- и корнеплодов, бактериальной порчей продуктов. Потери зерна при хранении могут достигать 10%; картофеля и овощей — до 30%. Сокращение потерь является одним из существенных резервов повышения эффективности производства. Решение важнейших задач обеспечения продовольственной безопасности страны невозможно без внедрения технологий, обеспечивающих рост производства продукции, снижение потерь при ее хранении и переработке. В современных технологических процессах, как правило, применяют химическую обработку продукции, использование которой сопряжено с негативными побочными последствиями (загрязнение вредными веществами, отрицательное влияние на здоровье людей, сложность хранения токсических препаратов, высокая стоимость). Это определяет необходимость внедрения эффективных и безопасных технологий, среди которых перспективными являются технологии с использованием физических факторов, в частности, ионизирующего излучения.

3.1  Как работает ионизирующее излучение?

Эта технология продлевает срок хранения пищевых продуктов за счет уменьшения количества или устранения в них микроорганизмов и насекомых. Существует три источника излучения, разрешенных для обработки пищевых продуктов:

Гамма-лучи из радиоактивных форм кобальта 60 или цезия 137. Гамма-излучение обычно используется для стерилизации медицинских, стоматологических и бытовых изделий, а также для лучевого лечения рака.
Рентгеновские лучи получают путем отражения высокоэнергетического потока электронов от вещества-мишени (обычно одного из тяжелых металлов) в пище. Рентгеновские лучи также широко используются в медицине и промышленности для получения изображений внутренних структур.
Электронный пучок похож на рентгеновские лучи и представляет собой поток высокоэнергетических электронов, движущихся из ускорителя электронов в пищу.

Облучение справляется сразу с несколькими задачами:

·                     Эффективно устраняет микроорганизмы, вызывающие болезни пищевого происхождения, например, сальмонеллу и кишечную палочку.

·                     Продлевает срок годности продуктов, т.к. уничтожает и инактивитует организмы, вызывающие порчу пищи.

·                     Борется с насекомыми.

·                     Задерживает прорастание фруктов и овощей (например, картофеля) и замедляет созревание плодов для увеличения срока годности.

·                     Используется для стерилизации пищевых продуктов, которые затем могут храниться в течение долгого времени без охлаждения.

3.2            Безопасна ли облученная пища?

 Облучение не действует на сам продукт: "Официально заявляется, что свойства продуктов не изменяются, наведенной радиацией они не обладают. Это излучение влияет так же, как ультрафиолетовые лучи. Это примерно то же самое излучение, что и компьютерная томография, которую сейчас проходят больные коронавирусом, только технически исполнено в другом варианте". Американские ученые уже более 30 лет оценивают безопасность облученных пищевых продуктов и считают этот процесс безопасным. Всемирная организация здравоохранения, Министерство сельского хозяйства США и другие экспертные организации также подтвердили безопасность облученных пищевых продуктов. Известно, что стерилизованное облучением мясо и другие продукты едят астронавты NASA, чтобы избежать в космосе пищевых отравлений.

3.3 Как узнать, что продукт был облучен?

Облученные продукты на этикетке должны иметь особую маркировку — международный символ облучения "Радура" (Radura), а также надписи "проведена лучевая терапия". Это будет обязательным требованием и у нас. Штучные товары, например, фрукты или овощи, должны быть индивидуально маркированы и иметь этикетку рядом с местом продажи. Эксперты предупреждают, что облученные продукты должны храниться, обрабатываться и готовиться таким же образом, как и обычные продукты, потому что при несоблюдении правил пищевой безопасности они могут быть заражены болезнетворными организмами и после облучения.

Выводы к III главе

1.Радиационная обработка пищевых продуктов представляет собой процесс, в котором продукты подвергаются ионизирующему облучению с целью улучшить их безопасность и качество. Она предназначена для применения только к продуктам, произведенным с соблюдением принципов "надлежащей производственной практики"

2.Ионизи́рующее излуче́ние — потоки фотонов и других элементарных частиц или атомных ядер, способные ионизировать вещество.

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа).

3.Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. 4.Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

5. свойства продуктов не изменяются, наведенной радиацией они не обладают.

6.Американские ученые уже более 30 лет оценивают безопасность облученных пищевых продуктов и считают этот процесс безопасным. 7.Всемирная организация здравоохранения, Министерство сельского хозяйства США и другие экспертные организации также подтвердили безопасность облученных пищевых продуктов.

8.Известно, что стерилизованное облучением мясо и другие продукты едят астронавты NASA, чтобы избежать в космосе пищевых отравлений.

4 Развитие сельского хозяйства в Пировском муниципальном округе

По состоянию на 01.10.2020 г. в сельскохозяйственной отрасли Пировского района осуществляют деятельность девятнадцать субъектов агропромышленного комплекса, состоящие  в реестре субъектов агропромышленного комплекса края, претендующих на получение государственной поддержки, из них пять сельскохозяйственных организаций, один потребительский кооператив и тринадцать Индивидуальных предпринимателей, глав крестьянских (фермерских) хозяйств, семь из которых являются получателями грантов на создание и развитие крестьянского (фермерского) хозяйства.

Таблица 1 - Производственные показатели в области растениеводства

Показатели	2014 г.	2015 г.	2016г.	2017г.	2018г	2019г.		2020г.
Зерновые и культуры га.	5075	5219	4368	4260	3369	2393		2544
Озимые га.	850	1080	730	535	0	0		0
Яровые га.	4165	4139	3638	3725	3369	2393		2544
В т.ч. Зернобобовые га.	60	100	60	70	0	0		0
Посеяно кормовых га.	1593	1895	1925	390	384	155		380
Посевная площадь га.	6668	7144	6193	5907	5151	4447		4364
Урожайность ц/га
Озимые	16,6	9,9	14,9	11	0	0		0
Яровые	13,7	6,8	14,7	13,3	16,8	17,9		18,1
Горох	15,7	6,2	16	18,0	0	0		0
Произведено зерновых, в первоначальном весе т.	7151	3524	6427	6375	5598	4283		4599
Заготовлено кормов т. (сено)	1598	1135	1553	1429	1987	3362		2733
Клевер семена, т.		33	10	15,3	2,0		45,0	14

В текущем году проведена химическая прополка посевов на площади 1550 га или 61% от площади посева яровых зерновых культур.

4.1            Сельхоз предприятия  Пировского муниципального округа

 Хозяйство в ООО «Победа» не самое большое в Красноярском крае, но в условиях рискованного земледелия (а к таким территориям относится Пировский район) успехи, как говорится, налицо.

Это хозяйство обрабатывает самый большой надел земли не только в районе, но и во всей северной группе. Заготавливает больше всех фуража.  Пировское сельхозпредприятие «Победа» одно из немногих в крае осуществляет посев озимой ржи и из муки собственного производства выпекает хлеб.  Среди достижений последних лет — внедрение новых технологий в растениеводстве: в посевную страду были применены энергосберегающие методы обработки земли, что позволило снизить себестоимость сельскохозяйственной продукции и создать комфортные условия работы для механизаторов. При имеющих объемах урожая нет необходимости в применении РТ,  т.к. все сразу реализуется, это поставка кормов в Б-Муртинское хозяйство и выпечка хлебобулочных изделий с целью реализации по району. Небывалый урожай выдался нынче в ООО «Победа», где урожайность овса достигла отметки 39 ц/га, а пшеницы – 27 ц/га, что является абсолютным рекордом для нашего района. Однако потери имеют место быть при хранении урожая, но они пока незначительны.

Другое хозяйство ИП КФК «Катюхина» за последние три года имеет нестабильные показатели, а именно за 2019г-12,4%; 2020г-8,3%; 2021г-17,3%.  Глава хозяйства поясняет, что при хранении зерновых, потери составляют 0,32% , т.е. не достаточно тех условий для качественного хранения. Кроме того поля, предназначенные для выращивания зерновых давно не обогащались вносимыми удобрениями. Реализация урожая в основном местному населению и по району. Все упирается на финансовые вливания.

В целом урожай зерновых в районе собран с 1679 га, что составляет 59,3 % от общей площади посевов. Намолочено 4177 тонн зерна, из них пшеницы — 2571 тонна, овса — 1606 тонн. Средняя урожайность с полей составляет 25 ц/га – наивысший показатель в северной части края.

 

4.2            КрасГАУ кафедра  растениеводства

В университете открылся  класс -  инновационная лаборатория, в которой проводится и изучается селекция  и семеноводство. Лаборатория оснащена новым современным оборудованием. У студентов появилась возможность проводить спектральный анализ  зерна.

 Генетически трансформированные растения впервые получены в 1982 г., основное направление в биотехнологии растений сводится к тому, чтобы получить формы, устойчивые к гербицидам, патогенным грибам, вредным насекомым, с ускоренным ростом, с большей продолжительностью хранения, улучшением их качества и количества и т.д.  В ходе селекционного процесса используются методы многих смежных наук: физиология растений, цитология, биохимия, растениеводство, фитопатология, энтомология, биотехнологии и т.п.

Спектральный анализ (NIRS) травяного сенажа или кукурузного силоса позволяет получить важную информацию о веществах в составе кормов: сахаре, крахмале, протеине, сырой клетчатке и жирах. При NIRS-исследовании на образец, например, высушенный и перемолотый травяной сенаж, оказывается воздействие ближним инфракрасным излучением. Современное оборудование за несколько секунд измеряет, волны какой длины отражаются от исследуемого материала, а какой — поглощаются. Совокупность отраженных волн, иначе говоря, спектр, содержит информацию о составе корма.

Рисунок - Соя заряница эксперимент. Картофель.

Более 10 лет назад на кафедре «Системоэнергетики» под руководством проектной группы Анатолия Николаевича была разработана модель с использованием ионизирующих излучений для обработки зерновых культур.  Однако, в силу сложившихся обстоятельств данная деятельность была закрыта.

Выводы к IV главе

1. Район не применяет и не использует в своих хозяйствах радиационные технологии т.к. округ находится в условиях рискованного землевладения.
          2. Особенности округа заключаются в энергосберегающих методах обработки земли.

3. На кафедре растениеводства КрасГАУ проводится спектральный анализ зерна, применяются экспериментальные поля для выращивания картофеля, сои и др.

4. В основном для предупреждения зараженности зерна вредителями применяют комплексную дезинсекцию.

Заключение

Цель исследования достигнута, задачи реализованы, гипотеза предварительно подтверждена.

Рефлексия исследования позволяет сделать следующие выводы:

Главной задачей радиационной технологии является увеличение производства агропромышленной продукции и улучшение ее качества.

Сфера применения источников ионизирующих излучений в С/Х практике неуклонно расширяется с каждым годом благодаря их уникальным свойствам. С помощью РТ можно проводить быструю  диагностику, получать точную информацию о состоянии аграрного сектора,  а также производить контроль над выпускаемой продукцией.  На современном этапе развития РТ всѐ более широко используются  ИИ , что позволяет увидеть целевые показатели:  по данным Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству, ежегодно в мире теряется около 30 % выращенной продукции, при хранении зерна потери составляют 6–10, картофеля и овощей – до 30 % и более. Результаты исследований научных учреждений России говорят о том, что потери в нашей стране огромны и составляют по сочной продукции около 50 %, по зерновой – более 30 %. Снижение потерь в массе при хранении зерновых продуктов только на 0,1 % позволило бы сохранить зерна столько, сколько необходимо жителям г. Новосибирска на год. Снижение потерь картофеля и овощей на 1 % обеспечило бы снабжение населения г. Москвы этими продуктами на 9 месяцев. Отношение к потерям различно: региональные и районные руководители убеждены, что потерь быть не должно; труженики сельского хозяйства уверены, что потери неизбежны; наука утверждает, что в силу биологического происхождения сельскохозяйственной продукции потери неизбежны, но регулируемы. Потери продуктов при хранении – следствие их физических и физиологических свойств. Только знание процессов, происходящих в продукте, и разработанных для него режимов хранения позволяют свести потери до минимума и тем самым способствовать реальному росту урожайности.

Область применения радиационных технологий практически неограниченна: это и модификация свойств веществ, и стерилизация медицинских изделий, и обработка пищевых продуктов, и решение экологических проблем, и многое другое. Основные области применения радиационных технологий в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: стерилизация пищевых продуктов; обработка овощей и картофеля, заложенных на хранение;  радиационная дезинсекция зерновых культур, круп, бобовых; предпосевная обработка семян сельскохозяйственных культур.

Список литературы

1. Черняев, А.  П. Радиационные  технологии.  Наука.  Народное  хозяйство.  Медицина  /  Москва : Издательство Московского университета, 2019. — 231 с.

2. Пикаев, А.К.  "Современное состояние радиационной технологии", 1995

3. Фонд «Сколково», Радиационные технологии, 2012

4. Павлов, А.Н.  канд. биол. наук; биол. наук, ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии, «Междисциплинарные фундаментальные и прикладные исследования по применению ионизирующих излучений в сельском хозяйстве, пищевой и перерабатывающей промышленности»

5. Данилов, П. В. Использование ионизирующих излучений в промышленности, медицине и других областях / П. В. Данилов, К. В. Жиганов, А. В. Пронин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 23 (127). — С. 40-44. — URL: https://moluch.ru/archive/127/35037/ (дата обращения: 12.10.2021).

6. Гужов, Ю.Л. Селекция семеноводство культурных растений / Ю.Г. Гужов, А. Фукс, П. Валичек; под ред Ю.Л. Гужова -М.: Агропромиздат, 1991. –463 с.6. Компанеец М.К. Ученые агрономы России. Из истории агрономической науки. Кн. 2. М.: Колос, 1976, -160 с.

 

Приложения

Экспериментальная лаборатория КрасГАУ

Производственные показатели в области растениеводства по Пировскому МО

Показатели	2014 г.	2015 г.	2016г.	2017г.	2018г	2019г.		2020г.
Зерновые и культуры га.	5075	5219	4368	4260	3369	2393		2544
Озимые га.	850	1080	730	535	0	0		0
Яровые га.	4165	4139	3638	3725	3369	2393		2544
в т.ч.Зернобобовые га.	60	100	60	70	0	0		0
Посеяно кормовых га.	1593	1895	1925	390	384	155		380
Посевная площадь га.	6668	7144	6193	5907	5151	4447		4364
Урожайность ц/га
Озимые	16,6	9,9	14,9	11	0	0		0
Яровые	13,7	6,8	14,7	13,3	16,8	17,9		18,1
Горох	15,7	6,2	16	18,0	0	0		0
Произведено зерновых, в первоначальном весе т.	7151	3524	6427	6375	5598	4283		4599
Заготовлено кормов т. (сено)	1598	1135	1553	1429	1987	3362		2733
Клевер семена, т.		33	10	15,3	2,0		45,0	14