Радиация природная: Природная радиация

Содержание

Радиация бывает разной. Откуда она берется и нужно ли пить алкоголь после флюорографии?

Радиация бывает разная

Радиацией ученые называют разные вещи, среди которых та самая, рукотворная и смертоносная, не столь уж заметна. В широком смысле радиация — это любое излучение, включая почти безобидный солнечный свет. Например, метеорологи употребляют термин «солнечная радиация» для оценки количества тепла, которое получает поверхность нашей планеты.

Часто радиацию отождествляют с ионизирующим излучением, то есть лучами или частицами, способными оторвать от атомов и молекул электроны. Именно ионизирующее излучение повреждает живые клетки, вызывает поломки ДНК. Это та самая радиация, но она далеко не всегда рукотворна.

Если излучение не ионизирующее, оно все равно может быть вредным. Как гласит поговорка астрономов, посмотреть на Солнце в телескоп без фильтра можно всего два раза: правым и левым глазом. Тепловое излучение вызывает ожоги, а пагубный эффект СВЧ известен всем, кто неправильно рассчитывал время пребывания еды в микроволновке.

Ионизирующее излучение — тоже

Ионизирующее излучение бывает разных видов. Это гамма- и рентгеновские лучи (электромагнитные волны), бета-частицы (электроны и их античастицы, позитроны), альфа-частицы (ядра атомов гелия), нейтроны и просто осколки ядер, летящие с огромной скоростью, достаточной для ионизации вещества.

Некоторые виды радиации (далее в тексте она будет синонимом «ионизирующего излучения») — альфа-частицы, к примеру — задерживает фольга или даже бумага. Другие, нейтроны, поглощаются веществами, богатыми атомами водорода: водой или парафином. А для защиты от гамма-лучей и рентгена оптимален свинец. Поэтому ядерные реакторы защищают многослойной оболочкой, которая рассчитана на разные виды излучения.

Источников радиации много

Большая часть ионизирующего излучения возникает при распаде ядер нестабильных (радиоактивных) атомов. Второй источник — реакции уже не распада, а слияния атомов, термоядерные. Они идут в недрах звезд, включая Солнце.

За пределами атмосферы Земли и ее магнитного поля солнечное излучение включает в себя не только свет и тепло, но также рентгеновские лучи, жесткий ультрафиолет и разогнанные до внушительной скорости протоны.

Протоны наиболее опасны для оказавшихся в дальнем космосе. В год повышенной солнечной активности попадание под пучок протонов даст смертельную дозу облучения за считаные минуты. Это примерно соответствует фону вблизи разрушенного реактора Чернобыльской АЭС.

Рентгеновские лучи возникают при движении электронов с ускорением, поэтому их, в отличие от всего остального, можно включить и выключить, направив пучок электронов на металлическую пластинку или заставив тот же пучок колебаться в электромагнитном поле.

Земля и даже бананы радиоактивны

Наша планета тоже радиоактивна. Горные породы, включая гранит и уголь, содержат уран, торий и испускают газ радон (если дом построен на скальных породах и плохо проветривается, то из-за радона у жителей повышается риск заболеть раком легких).

Часть вреда от курения связана с полонием-210 в табачном дыме, крайне активным и потому опасным изотопом. Да что там табак — если съесть обычный банан, то каждую секунду в организме будет проходить 15 реакций распада калия-40.

Впрочем, есть бананы не опасно, а уран в граните, радон в воздухе, калий и радиоуглерод в еде, космические лучи — все это составляющие естественного радиационного фона. Природа нашла, как в нем существовать, и та же ДНК имеет мощнейшие механизмы починки.

Народные средства не помогают от радиации

Известны народные средства, которые якобы помогают «вывести радиацию из организма»: йод и алкоголь. На самом деле йод применяют только в одном случае: когда произошел выброс йода-131, короткоживущего изотопа, который вырабатывается в ядерных реакторах. Препараты с обычным йодом замедляют усвоение радиоактивного. А людям с неправильно работающей щитовидной железой избыток йода может навредить.

Что же касается алкоголя, то достаточно сказать, что в найденных нами протоколах профилактики лучевых поражений он не упоминается вовсе. Да, если послушать армейские байки, спирт работает как лекарство вообще от всего, но в армейских байках иногда и крокодилы летают. Не стоит смешивать фольклористику с биохимией и радиобиологией. Препараты, которые способствуют выводу радионуклидов, существуют, но у них столько побочных эффектов и ограничений, что мы про них специально не будем говорить.

На источник излучения изредка можно наткнуться

Возможно, эти мифы живучи потому, что облучиться можно не только рядом со сломавшимся ядерным реактором или в кабинете врача. Источники излучения иногда забывали в списанных приборах для поиска скрытых дефектов, были зафиксированы случаи потери медицинских источников, а несколько лет назад школьник из Москвы купил на радиорынке рентгеновскую трубку, подключил ее дома и заработал лучевой ожог руки. В Южной Америке случилась еще более вопиющая история. В больнице был потерян светящийся радиоактивный порошок, который местные дети нашли и использовали в качестве грима. Вечеринка закончилась грустно.

Чтобы такого избежать, нужно просто не тащить в дом неизвестные предметы и не разбирать их на части. В конце концов, что такого необходимого для хозяйства можно найти в подвале больницы? А если вы считаете себя опытным исследователем заброшенных пространств, то наверняка слышали, что приличный сталкер оставляет после себя объект в том же виде, в котором застал.

Микроволновки и смартфоны не вредят

Микроволновые печи и смартфоны — источники не той радиации. Энергии микроволн недостаточно для того, чтобы оторвать электроны от ядер атомов. Медики и биологи спорят о том, как СВЧ-излучение в малых дозах может влиять на человеческий организм, но пока результаты скорее обнадеживающие: сопоставление целого ряда разных масштабных исследований указывает на то, что связи между телефонами и злокачественными опухолями нет.

Еще осталось поверье о старых мониторах с электронно-лучевыми трубками (не плоских, как сейчас, а выпуклых). Такие мониторы действительно испускали рентгеновские лучи, но стекло блокировало их достаточно, чтобы человек оставался в безопасности. Другое поверье гласило, что от радиации защищает кактус. Но даже если допустить, что экран и вправду испускает ионизирующее излучение, как кактус, который даже не закрывает дисплей целиком, способен помочь?

Гипотетически пострадать мог кот, улегшись сверху: излучение выходило преимущественно сзади, а не через экран. Если вы не кот и у вас не было привычки греться на мониторе, то лучами от компьютерного дисплея можно было пренебречь. Кстати, считается, что животные могут чувствовать радиацию. Это не совсем так. Ионизирующее излучение при достаточной мощности расщепляет молекулы кислорода в воздухе. В результате появляется специфический запах озона. Некоторые животные с очень чувствительным обонянием могут уловить этот запах, но не саму радиацию.

Радиация ломает технику

Радиация вредна не только для людей и животных. Микросхемы на аппаратах в межпланетном пространстве, где много космических лучей, приходится специально адаптировать для работы в условиях повышенного радиационного фона. Именно из-за этого производительность процессора, скажем, на марсоходе или юпитерианском зонде Juno весьма скромна по земным меркам: за устойчивость к облучению конструкторы расплачиваются габаритами и скоростью работы.

Алексей Тимошенко

Основные сведения о радиации для медицинской диагностики и лечения

Радиоактивность присутствует не только в космосе и окружающей нас среде. Даже элементы, из которых состоят наши тела, существуют в природе в различных вариантах – изотопах – часть из которых радиоактивны, например, радиоизотопы калия, цезия и радия.

Как и видимый свет, радиация имеет электромагнитную природу. Когда она достаточно сильна, чтобы разорвать молекулярные связи, таким образом ионизируя материю (процесс, при котором нейтральный атом или молекула теряет или получает электроны, образуя ионы), это называется «ионизирующее излучение». Молекулярные связи могут присутствовать во всех материалах, даже в структурных элементах жизни – ДНК.

Имеются свидетельства того, что изменения в молекулах ДНК, вызванные ионизирующим излучением, могут привести к мутации биологических клеток. Подавляющее большинство этих мутаций не опасно для здоровья человека, но имеется небольшая вероятность того, что некоторые мутации могут вызвать рак. Поэтому критически важно понять, как радиация взаимодействует с биологической материей.

Ионизирующее излучение может глубоко проникать в твердые тела. Эта характеристика является основой для рентгенодиагностики и лучевой терапии. Рентгеновские лучи, одна из форм ионизирующего излучения, испускаются из излучающего устройства, находящегося с одной стороны объекта. Излучение, проходящее через объект, детектируется соответствующими датчиками с другой стороны объекта. Этот процесс можно использовать для получения изображений, показывающих внутренние структуры облученного объекта без вскрытия объекта. Когда этот процесс применяется в медицине, в ее специализированной области, называемой диагностической рентгенологией, то получают изображения внутренних структур организма человека при минимальном уровне вмешательства.

В ядерной медицине врачи вводят пациентам радиоактивное вещество, накапливающееся в той части организма человека, которая является мишенью. На выходе из тела человека радиация регистрируется, позволяя врачам сделать выводы о физиологических функциях органа или ткани. При лучевой терапии радиация прицельно проникает в тело человека для разрушения опухоли.

Приблизительно 80 процентов среднегодовых доз, которые получают люди во всем мире, составляют дозы от природных источников. Самым большим искусственным источником воздействия для людей является медицинская радиация. Ее вклад в суммарную среднегодовую дозу составляет приблизительно 20 процентов. Это равно приблизительно половине вклада самой большой естественной составляющей среднегодовой дозы – поступления радона через органы дыхания человека в зданиях.

Поэтому важно минимизировать неоправданное медицинское облучение при использовании ионизирующего излучения. Это достигается путем совершенствования процессов обоснования и оптимизации облучения.

С точки зрения обоснования требуется, чтобы человек мог быть подвергнут воздействию излучения лишь в тех случаях, когда это приносит ему явную чистую пользу. С другой стороны, благодаря процессам оптимизации минимизируют дозу радиации, используемую для достижения определенного диагностического или терапевтического результата при минимально достижимом и обоснованном уровне дозы.

Естественные источники радиации

6.1. Космическое излучение

    Космическое излучение складывается из частиц, захваченных магнитным полем Земли, галактического космического излучения и корпускулярного излучения Солнца. В его состав входят в основном электроны, протоны и альфа-частицы. Это так называемое первичное космическое излучение, взаимодействуя с атмосферой Земли, порождает вторичное излучение. В результате на уровне моря излучение состоит почти полностью из мюонов (подавляющая часть) и нейтронов.
    Поглощенная мощность дозы космического излучения в воздухе на уровне моря равна 32 нГр/час и формируется в основном мюонами. Для нейтронов на уровне моря мощность поглощенной дозы составляет 0.8 нГр/час и мощность эквивалентной дозы составляет 2.4 нЗв/час. За счет космического излучения большинство населения получает дозу, равную около 0.35 мЗв в год.
    Космическому внешнему облучению подвергается вся поверхность Земли. Однако облучение это неравномерно. Интенсивность космического излучения зависит от солнечной активности, географического положения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря. Наиболее интенсивно оно на Северном и Южном полюсах, менее интенсивно в экваториальных областях. Причина этого — магнитное поле Земли, отклоняющее заряженные частицы космического излучения. Наибольший эффект действия космического внешнего облучения связан с зависимостью космического излучения от высоты (рис.4).
    Солнечные вспышки представляют большую радиационную опасность во время космических полетов. Космические лучи, идущие от Солнца, в основном состоят из протонов широкого энергетического спектра (энергия протонов до 100 МзВ), Заряженные частицы от Солнца способны достигать Земли через 15-20 мин после того, как вспышка на его поверхности становится видимой. Длительность вспышки может достигать нескольких часов.

Рис.4. Величина солнечного излучения во время максимальной и минимальной активности солнечного цикла в зависимости от высоты местности над уровнем моря и географической широты.

Величина дозы радиоактивного облучения, получаемая человеком, зависит от географического местоположения, образа жизни и характера труда. Например на высоте 8 км мощность эффективной дозы составляет 2 мкЗв/час, что приводит к дополнительному облучению при авиаперевозках.
При трансконтинентальном перелете на обычном турбовинтовом самолете, летящем со скоростью ниже скорости звука (Т_полета ≈ 7.5 часа), индивидуальная доза, получаемая пассажиром (50 мкЗв), на 20 % больше, чем доза, полученная пассажиром сверхзвукового самолета (Т_полета ≈ 2.5 часа) (40 мкЗв), хотя последний подвергается более интенсивному облучению из-за большей высоты полета. Коллективная эффективная доза от глобальных авиаперевозок достигает 10⁴ чел-Зв, что составляет на душу населения в мире в среднем около 1 мкЗв за год, а в Северной Америке около 10 мкЗв.

Природная и искусственная радиоактивность

Присутствуя в нашей жизни с рождения, радиоактивность является природным физическим явлением, которое имеет космическое (звезды, Солнце) и земное (уран, радий, торий) происхождение.

Радиоактивность обнаруживается в горных породах, которые выделяют природный радиоактивный газ – радон, в строительных материалах, в воде и продуктах питания, и даже в нашем теле (калий-40 и углерод-14). Воздействие природной радиоактивности не везде одно и то же. Оно возрастает с высотой над уровнем моря и варьируется в зависимости от природы горных пород.

Радиоактивность также возникает в результате деятельности человека. Она используется при производстве электроэнергии (атомные электростанции и производство ядерного топлива), в химии, биологии (изучение клеток), геологии, сельском хозяйстве, медицине. Кроме этого, использование радиации широко распространено в промышленности. Например, контроль сварных швов в металлургии, стерилизация медицинских инструментов, обнаружении возгораний.

Несколько примеров уровней радиоактивности

Гранит	490 Бк/кг
Человек	130 Бк/кг (около 10 000 Бк для одного взрослого)
Дождевая вода	0,5 Бк/кг
Морская вода	13 Бк/кг
Кирпич	800 Бк/кг
Бетон	500 Бк/кг
Артишок	300 Бк/кг
Картофель	150 Бк/кг
Молоко	80 Бк/кг
Свежее ядерное топливо	порядка 10 млн Бк/кг
Источник для промышленного аппарата неразрушающего контроля	до 100 млн Бк/кг

Радиоактивность вокруг нас: естественная и искусственная радиоактивность

Когда мы слышим слово «радиация», то сразу представляем себе атомные электростанции, оружие массового поражение или радиоактивные отходы. Однако, это не всегда именно так. Радиация, как правило, незаметна, и встречается она везде. Вопрос только в каких количествах? В целом, все источники радиации на планете можно разделить на естественные (космическое излучение, газы, радиоизотопы) и искусственные (причиной появления которых стал человек).

Искусственная радиоактивность

В отличие от естественных источников радиации, искусственная радиоактивность возникла и распространяется исключительно силами людей. К основным техногенным радиоактивным источникам относят ядерное оружие, промышленные отходы, АЭС, медицинское оборудование, предметы старины, вывезенные из «запретных» зон после аварии Чернобыльской АЭС, некоторые драгоценные камни.

Естественная радиоактивность

Естественная радиация была всегда: до появления человека, и даже нашей планеты. Радиоактивно всё, что нас окружает: почва, вода, растения и животные. В зависимости от региона планеты уровень естественной радиоактивности может колебаться от 5 до 20 микрорентген в час. По сложившемуся мнению, такой уровень радиации не опасен для человека и животных, хотя эта точка зрения неоднозначна, так как многие ученые утверждают, что радиация даже в малых дозах приводит к раку и мутациям. Правда, в связи с тем, что повлиять на естественный уровень радиации мы практически не можем, нужно стараться максимально оградить себя от факторов, приводящих к значительному превышению допустимых значений.

Существует три основных источника естественной радиации:

1. Космическое излучение и солнечная радиация — это источники колоссальной мощности, которые в мгновение ока могут уничтожить и Землю, и всё живое на ней. К счастью, от этого вида радиации у нас есть надёжный защитник — атмосфера. Впрочем, интенсивная человеческая деятельность приводит к появлению озоновых дыр и истончению естественной оболочки, поэтому в любом случае следует избегать воздействия прямых солнечных лучей. Интенсивность влияния космического излучения зависит от высоты над уровнем моря и широты. Чем выше Вы над Землей, тем интенсивнее космическое излучение, с каждой 1000 метров сила воздействия удваивается, а на экваторе уровень излучения гораздо сильнее, чем на полюсах.

Вспышки на солнце — один из источников «естественного» радиационного фона.

Ученые отмечают, что именно с проявлением космической радиации связаны частые случаи бесплодия у стюардесс, которые основное рабочее время проводят на высоте более десяти тысяч метров. Впрочем, обычным гражданам, не увлекающимися частыми перелетами, волноваться о космическом излучении не стоит.

Уровень радиации в салоне самолета на высоте 10 000 метров превышает естественный в 10 раз.

2. Излучение земной коры. Помимо космического излучения радиоактивна и сама наша планета. В её поверхности содержится много минералов, хранящих следы радиоактивного прошлого Земли: гранит, глинозём и т.п. Сами по себе они представляют опасность лишь вблизи месторождений, однако человеческая деятельность ведёт к тому, что радиоактивные частицы попадают в наши дома в виде стройматериалов, в атмосферу после сжигания угля, на участок в виде фосфорных удобрений, а затем и к нам на стол в виде продуктов питания.

Известно, что в кирпичном или панельном доме уровень радиации может быть в несколько раз выше, чем естественный фон данной местности. Таким образом, хоть здание и может в значительной мере уберечь нас от космического излучения, но естественный фон легко превышается от использования опасных материалов. Уберечься от таких «сюрпризов» можно, только используя дозиметры.

Это единственный способ померить уровень радиации в бытовых условиях и не приобретать опасные с радиационной точки зрения материалы.

3. Радон — это радиоактивный инертный газ без цвета, вкуса и запаха. Он в 7,5 раз тяжелее воздуха, и, как правило, именно он становится причиной радиоактивности строительных материалов. Радон имеет свойство скапливаться под землей в больших количествах, на поверхность же он выходит при добыче полезных ископаемых или через трещины в земной коре.

Радон активно поступает в наши дома с бытовым газом, водопроводной водой (особенно, если её добывают из очень глубоких скважин), или же просто просачивается через микротрещины почвы, накапливаясь в подвалах и на нижних этажах. Снизить содержание радона, в отличие от других источников радиации, очень просто: достаточно регулярно проветривать помещение и концентрация опасного газа уменьшится в несколько раз.

Мало кто слышал о том, что любой строительный материал может стать источником радиоактивного излучения.

Чем это опасно для человека и животных? На самом деле, радиация не опасна, если она ограничена небольшой дозой.

К сожалению, современные дорогостоящие материалы нередко имеют высокую степень радиации. Встречаются случаи, когда одна деревянная конструкция несет в себе до 60% допустимой дозы облучения.

В состав многих строительных материалов могут входить радиоактивные уран 238, калий 40 и торий 232, а также прочие радионуклеиды. В любом случае, конечным продуктом распада подобных элементов будет радон 222. Минеральные глины и калиевые, а также полевые шпаты обычно имеют повышенное содержание радионуклеидов.

Например, гранит, кварцевый диорит и прочие магматические породы кислотного и щелочного происхождения имеют свойство давать достаточно сильное радиоактивное излучение. Морские глубоководные глины и многие другие осадочные глины также представляют большую опасность для здоровья человека.
Силикатный кирпич, фосфогипс, стекловолокно, гранит, и щебень способны излучать радиацию. Не стоит думать, что использование таких материалов в строительстве помещений приведет к неизбежной смерти. На самом деле, и когда производится аренда дизель генераторов, установки излучают некоторые вредные лучи. Все же значения радиации находятся в пределах допустимой нормы. Если же собрать в своем доме все опасные стройматериалы, то вы вряд ли будете чувствовать себя хорошо.

Наиболее сильное радиоактивное излучение способен давать графит. У данного материала уровень излучения может достигать 30 рентген в час, а в жилых помещениях общий радиационный фон от локальных источников не может превышать 60 рентген в час. Проще говоря, и излучение от графита нельзя назвать критичным, хоть оно довольно опасно для человека. При нагревании данного материала начинает выделяться радон. Следовательно, уровень радиации сильно повышается. Если вы решили использовать в качестве материала облицовки камина графит, то это необходимо учесть.
Наконец, наиболее безопасным материалом сегодня признан мрамор. Кроме того, можно обратиться к искусственному камню. Если вы хотите использовать графит, то лучше применять его для наружной облицовки здания.
Даже обычный кирпич выделяет радон. Все бы ничего, но этот же газ выделяет земная кора, а через трещины в домах он просачивается в помещение. Получается, что уровень концентрации вредного газа значительно повышается.

Радиация может попадать в наш организм как угодно, часто виной этому становятся предметы, не вызывающие у нас никаких подозрений.

Единственный способ обезопасить себя от радиации— обратиться к специалистам ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае».

Специалисты радиационно-гигиенической лаборатории много лет работают на благо и здоровее населения всего края.

Виды исследований по показателям радиационной безопасности, выполняемые лабораторией:

– дозиметрические измерения (альфа-, бета-, гамма-излучение, рентгеновское, нейтронное) – территорий открытой местности, земельные участки, помещения, металлолом, рабочие места, в том числе индивидуальный эквивалент дозы персонала группа А термолюминесцентным методом, радиационный выход рентгеновских излучателей медицинских рентгенодиагностических аппаратов;

— гамма-спектрометрические исследования – определение удельной активности техногенных и природных радионуклидов в пищевых продуктах, строительных материалах, почвах, отходах, изделиях из древесины, донных отложениях;

— бета-спектрометрические исследования с использованием методов термического концентрирования – определение удельной активности техногенных радионуклидов в пищевых продуктах, почвах, отходах, изделиях из древесины, донных отложениях.

Радиационный контроль в пищевых продуктах выполняется по двум основным дозообразующим радионуклидам — цезию-137 и стронцию-90.

Дополнительно проведена калибровка аппаратуры для измерения удельной активности йода-131, кобальта-60. Определение удельной активности цезия-137 возможно в течение 3 часов. На определение удельной активности стронция-90 потребуется больше времени (от 8 до 24 часов), так как требуется частичное концентрирование пробы методом сжигания. Измерения выполняются на гамма-, бета-спектрометрах, минимально измеряемая активность (МИА) которых от 2 — 3 Бк/кг.

Более подробно можно узнать на нашем официальном сайте, пройдя по ссылке: http://fbuz24.ru/Sections/laboratory-Radiation-hygienic-studies

Мы сами ответственны за свою жизнь и здоровье. Защитите себя от радиации!

Радиационно-гигиеническая лаборатория

ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» в городе Красноярске: ул. Сопочная, 38

тел. 8 (391) 202-58-33 (многоканальный)

Радиация и человек.

Мифы и реальность

Правда ли, что рентген опасен, все радиоактивные предметы светятся, а защитить от радиации может свинец? Эти и другие мифы о радиации прокомментировал доктор биологических наук Станислав Васильев в рамках фестиваля «Наука 0+».

Говоря о радиации, мы подразумеваем ионизирующее излучение. Ионизация – процесс преобразования нейтральных атомов и молекул в ионы (атомы и молекулы, имеющие электрический заряд).

Радиация позволяет в буквальном смысле видеть людей насквозь. Но далеко не сразу люди поняли, как ее нужно использовать и насколько это может быть опасно (исторические примеры: вода с радием, шоколад с радием, игровые наборы для детей, косметика и другие подобные продукты).

Особый резонанс приобрело дело так называемых «радиевых девушек» — работниц фабрики в США, которые окрашивали циферблаты часов светящимися радиевыми красками. Введённые в заблуждение руководством компании, работницы получали смертельную дозу радиации, облизывая кончики кистей с радиевой краской для восстановления их формы и ради забавы крася свои ногти и зубы светящимся веществом. Неизбежно, это привело к печальным последствиям; до сих пор точно неизвестно, сколько работниц получило непоправимый вред здоровью и сколько погибло из-за воздействия излучения.

Радиация, тем не менее, еще долгое время использовалась даже в развлекательных целях, например, на ярмарках, где всем желающим предлагалась возможность «взглянуть сквозь свою руку».

Сегодня радиация служит человеку с другими целями: это использование в медицине и промышленности, стерилизация продуктов, производство электроэнергии.

В Ленобласти зафиксировали повышенный уровень природной радиации

Что ВсёДень влюбленныхФильмы в прокатеСпектакли в театрахАвтособытияАкцииБалБалет, операБлаготворительностьВечеринки и дискотекиВыставкиДень снятия блокадыКинопоказыКонференцииКонцертыКрасота и модаЛекции, семинары и тренингиЛитератураМероприятия в ресторанахМероприятия ВОВОбластные событияОбщественные акцииОнлайн трансляцииПраздники и мероприятияПрезентации и открытияПремииРазвлекательные шоуРазвлечения для детейреконструкцияРелигияСобытия на улицеСпектаклиСпортивные событияТворческие вечераФестивалиФК ЗенитШкольные каникулыЭкологические событияЭкскурсииЯрмарки

Где ВездеАдминистрации р-новКреативные art заведенияПарки аттракционов, детские развлекательные центрыКлубы воздухоплаванияБазы, пансионаты, центры загородного отдыхаСауны и баниБарыБассейны и школы плаванияЧитальные залы и библиотекиМеста, где играть в бильярдБоулингМагазины, бутики, шоу-румы одеждыВерёвочные городки и паркиВодопады и гейзерыКомплексы и залы для выставокГей и лесби клубыГоры, скалы и высотыОтели ГостиницыДворцыДворы-колодцы, подъездыЛагеря для отдыха и развития детейПрочие места отдыха и развлеченийЗаброшки — здания, лагеря, отели и заводыВетеринарные клиники, питомники, зоогостиницыКонтактные зоопарки и парки с животнымиТуристические инфоцентрыСтудии йогиКараоке клубы и барыКартинг центрыЛедовые катки и горкиРестораны, бары, кафеКвесты в реальности для детей и взрослыхПлощадки для игры в кёрлингКиноцентры и кинотеатрыМогилы и некрополиВодное поло. байдарки, яхтинг, парусные клубыКоворкинг центрыКонные прогулки на лошадяхКрепости и замкиМагазины одежды и продуктов питанияМаяки и фортыМед клиники и поликлиникиДетские места отдыхаРазводный, вантовые, исторические мостыМузеиГосударственные музеи-заповедники (ГМЗ)Креативные и прикольные домаНочные бары и клубыПляжи, реки и озераПамятники и скульптурыПарки, сады и скверы, лесопарки и лесаПейнтбол и ЛазертагКатакомбы и подземные гротыПлощадиПомещения и конференц залы для событий, конференций, тренинговЗалы для концертовПристани, причалы, порты, стоянкиПриюты и фонды помощиПрокат велосипедов и самокатовСтудии красоты и парикмахерскиеОткрытые видовые крыши и площадкиКомплексы, арены, стадионыМужской и женский стриптиз девушекШколы танцевГипер и супермаркетыДК и театрыЭкскурсионные теплоходы по Неве, Лагоде и Финскому ЗаливуТоргово-развлекательные центры, комплексы и торговые центры, бизнес центрыУниверситеты, институты, академии, колледжиФитнес центры, спортивные клубы и оздоровительные центрыПространства для фотосессий и фотосъемкиСоборы, храмы и церкви

Когда Любое времясегодня Вс, 14 февралязавтра Пн, 15 февралявторник, 16 февралясреда, 17 февралячетверг, 18 февраляпятница, 19 февралясуббота, 20 февралявоскресенье, 21 февраляпонедельник, 22 февралявторник, 23 февраля

% PDF-1. 4 % 6 0 obj > endobj xref 6 149 0000000016 00000 н. 0000003644 00000 п. 0000003757 00000 н. 0000004379 00000 п. 0000004918 00000 н. 0000004953 00000 н. 0000006598 00000 н. 0000008130 00000 н. 0000009222 00000 п. 0000011557 00000 п. 0000013870 00000 п. 0000014194 00000 п. 0000014591 00000 п. 0000017110 00000 п. 0000017519 00000 п. 0000017687 00000 п. 0000017943 00000 п. 0000020442 00000 п. 0000023089 00000 п. 0000025738 00000 п. 0000025851 00000 п. 0000025962 00000 п. 0000026075 00000 п. 0000035829 00000 п. 0000036094 00000 п. 0000036680 00000 п. 0000041931 00000 п. 0000042196 00000 п. 0000042579 00000 п. 0000053149 00000 п. 0000053406 00000 п. 0000053817 00000 п. 0000057211 00000 п. 0000057489 00000 п. 0000061566 00000 п. 0000061846 00000 п. 0000117504 00000 н. 0000117539 00000 н. 0000117927 00000 н. 0000118022 00000 н. 0000118165 00000 н. 0000118395 00000 н. 0000118782 00000 н. 0000118902 00000 н. 0000119045 00000 н. 0000119432 00000 н. 0000119527 00000 н. 0000119670 00000 н. 0000119900 00000 н. 0000120295 00000 н. 0000120414 00000 н. 0000120557 00000 н. 0000120944 00000 н. 0000121039 00000 н. 0000121182 00000 н. 0000121569 00000 н. 0000121689 00000 н. 0000121832 00000 н. 0000122226 00000 н. 0000122298 00000 н. 0000122370 00000 н. 0000122442 00000 н. 0000123633 00000 н. 0000124161 00000 н. 0000124233 00000 н. 0000124305 00000 н. 0000125129 00000 н. 0000125577 00000 н. 0000125649 00000 н. 0000125721 00000 н. 0000126340 00000 н. 0000126784 00000 н. 0000126856 00000 н. 0000126928 00000 н. 0000127457 00000 н. 0000127845 00000 н. 0000127917 00000 н. 0000127989 00000 н. 0000128514 00000 н. 0000128901 00000 н. 0000128973 00000 н. 0000129045 00000 н. 0000129493 00000 н. 0000129892 00000 н. 0000129964 00000 н. 0000130036 00000 н. 0000130487 00000 н. 0000130867 00000 н. 0000130939 00000 п. 0000131011 00000 н. 0000131401 00000 н. 0000131778 00000 н. 0000131850 00000 н. 0000131922 00000 н. 0000132313 00000 н. 0000132696 00000 н. 0000132769 00000 н. 0000132842 00000 н. 0000133236 00000 н. 0000133623 00000 н. 0000133696 00000 н. 0000133769 00000 н. 0000134226 00000 н. 0000134693 00000 н. 0000134766 00000 н. 0000134839 00000 н. 0000135396 00000 н. 0000135853 00000 н. 0000135926 00000 н. 0000135999 00000 н. 0000137060 00000 н. 0000137805 00000 н. 0000137878 00000 н. 0000137951 00000 н. 0000138741 00000 н. 0000139197 00000 н. 0000139270 00000 н. 0000139343 00000 п. 0000140307 00000 н. 0000140812 00000 н. 0000140885 00000 н. 0000140958 00000 п. 0000141756 00000 н. 0000142201 00000 н. 0000142274 00000 н. 0000142347 00000 н. 0000142886 00000 н. 0000143298 00000 н. 0000143371 00000 н. 0000143444 00000 н. 0000144506 00000 н. 0000154135 00000 н. 0000154208 00000 н. 0000154281 00000 н. 0000154793 00000 н. 0000155174 00000 н. 0000155247 00000 н. 0000155320 00000 н. 0000155717 00000 н. 0000156128 00000 н. 0000156201 00000 н. 0000156274 00000 н. 0000156672 00000 н. 0000157079 00000 п. 0000157152 00000 н. 0000157225 00000 н. 0000157762 00000 н. 0000158176 00000 н. 0000003276 00000 н. трейлер ] / Назад 247546 >> startxref 0 %% EOF 154 0 объект > поток hlбJA ߻ Bk r JTTRAIq9S0bA «VW5; cgw- @ L0c ۅ zo`f =` 6vs ާ0 (} mnc8JG) xGb C! V3Όk { & P% CQwOTr,: lfG «_K ⣝ M.\ TXAyVh | D ט k] o5 X {9’1V7q / {0qQ; = ξ

Районы с высокой фоновой радиацией (HBRA) Рамсарской конвенции, Иран

Источники

1. Ghiassi-nejad, M; Мортазави, SMJ; Кэмерон-младший; Niroomand-rad, А; Карам, Пенсильвания; Очень высоко Районы фонового излучения Рамсарской конвенции, Иран: предварительные данные Биологические исследования. Физика здоровья, 82 (1): 87-93, 2002.

2. Мортазави, С. М. Дж., Икухима Т., Моздарани Х. и Шарафи А.А. Радиационный гормезис и Адаптивные реакции, вызванные низкими дозами ионизации Радиация. Журнал Медицинского университета Кермана Наук, Vol. 6, № 1, 50-60, 1999.

3. Мортазави, С. М. Дж., Икухима, Т., Моздарани, Х., Шарафи, А.А. и Я. Иши. Является низкоуровневое предварительное облучение лимфоцитов человека и абсолютно благотворное явление.Отчет о необычный синергизм. Kowsar Medical Journal, Том 5, № 4, 235-240, 2000.

4. Мортазави С. М. Дж., Гиасси Неджад М., Бейтоллахи М. Очень высокий фоновый радиационный фон Районы (VHBRA) Рамсарской конвенции: нужны ли нам какие-либо правила для Защитить жителей? Труды 34-го полугодия совещание, Радиационная безопасность и соображения ALARA для 21 век, Калифорния, США, 177-182, 2001 г.

5. Мортазави С. М. Джавад, Гиасси-Неджад М., Нируманд-рад Азам, Эндрю Карам П., и Кэмерон Джон Р. Как правительствам следует решать уровни естественной радиации и радона? Уроки от авария на Чернобыльской АЭС и Рамсар, Иран. Риск: Здоровье, безопасность и окружающая среда, в печати.

6. Сохраби М. Недавние радиологические исследования территорий с высоким радиационным фоном Рамсарской конвенции.Материалы Международной конференции по высотам Уровни естественной радиации (ICHLNR), Рамсар, Иран, 3-7, 1990.

7. Сохраби М. Мировой высокий уровень зоны, подверженные естественному излучению и / или радону, с особыми Касаемо жилища. В: Труды 4-го Международная конференция по высоким уровням естественного Радиация (ICHLNR), Пекин, Китай, 1996 г. (Wei L, Suahara Т и Тао З. Эд), стр.3-7, 1997.

4 удивительных источника естественной радиации

Мы безопасно поглощаем небольшие количества естественной радиации ежедневно — или так называемую «фоновую радиацию». В нормальный день средний человек получает фоновую дозу в 10 микрозивертов. Единицей измерения поглощенной дозы является « зиверт, », которая измеряет эффект, который доза радиации оказывает на клетки тела. Естественное излучение можно встретить повсюду.

Есть три группы из естественного излучения , эта группа основана в основном на источнике излучения.Первым источником, изначальной или земной радиацией, являются почвы и горные породы. Космическое или космогенное излучение является вторым источником и исходит от Солнца и других источников в космосе. Наконец, антропогенное излучение , «то, что создано людьми, чего не существовало бы иначе, или что-то, что содержит больше радиации, чем обычно, потому что люди что-то с этим сделали».

Люди

Да, вы правильно прочитали, люди по своей природе радиоактивны.Люди едят, пьют и вдыхают радиоактивные вещества, которые естественным образом присутствуют в окружающей среде. При проглатывании и вдыхании мы поглощаем эти радиоактивные вещества нашим телом, нашими органами, тканями и костями.

Согласно Обществу физиков здоровья , средний человек в Соединенных Штатах получает эффективную дозу около 0,3 миллизиверта каждый год от количества естественных радионуклидов в нашем организме. Это примерно 10 процентов от дозы 3,1 миллизиверта, которая соответствует средней дозе U.Человек, который весит 155 фунтов, ежегодно получает от всех источников естественного радиационного фона (не включая медицинские источники).

Солнце

Космическое излучение, являющееся одним из трех основных источников естественного излучения, исходит от Солнца и космоса и состоит из положительно заряженных частиц, а также гамма-излучения. Солнце, питаемое непрерывной ядерной реакцией, испускает много радиации.К счастью, большая часть энергии, излучаемой Солнцем, улавливается и поглощается магнитосферой Земли и озоновым слоем.

В Соединенных Штатах средняя доза космического излучения составляет примерно 0,28 миллизиверта в год. На больших высотах доза увеличивается, поскольку уменьшается степень защиты атмосферы от космических лучей. Поскольку интенсивность облучения увеличивается на больших высотах, тот же принцип применяется к воздушным путешествиям, летные экипажи на дальних рейсах могут накапливать примерно на 30% больше годового радиационного облучения, чем средний человек.

Земля

Земная радиация, источник естественной радиации, может включать различные минералы и материалы, закопанные в земле, включая калий-40, торий-232 и уран-238, которые имеют относительно длительный период полураспада. Хотя это не так часто, существуют материалы с более коротким периодом полураспада радий-226 (продукт распада урана-238) и радон-222 (который является продуктом газообразного радона).

Радон — это радиоактивный благородный газ без цвета, запаха и вкуса, встречающийся в природе как косвенный продукт распада урана и тория, который можно найти в почве и скалах под домами, в колодезной воде и в строительных материалах. Почва содержит газ радон, этот газ может просачиваться в дома через трещины и отверстия в фундаменте и накапливаться в помещениях с плохой вентиляцией. Почвы, богатые известняком, по-видимому, имеют более высокую концентрацию радона, выделяющего .

Деятельность человека может привести к внесению естественных радиоактивных элементов. Эти элементы присутствуют в земной коре в очень низких концентрациях и выносятся на поверхность в результате деятельности человека, такой как разведка или добыча нефти и газа, в результате естественных процессов, таких как утечка газообразного радона в атмосферу или растворение в подземных водах .

Бананы

Знаете ли вы? Бананы — один из наиболее часто встречающихся источников естественной радиации. Бананы являются отличным источником калия, в результате естественного высокого содержания калия бананы содержат больше, чем обычно, количество калия-40 (радиоактивный изотоп). Но, пожалуйста, не выбрасывай свои бананы. Съев один банан, вы подвергаетесь воздействию 0,1 микрозиверта, для сравнения, рентгеновский снимок одной руки равен 1 микросервенту.Возможно, вы слышали термин « банановая эквивалентная доза », когда сообщали о радиационном воздействии.

Бананы — не единственные продукты, содержащие калий-40, морковь и белый картофель содержат немного более низкие уровни радиоактивного изотопа. Однако бобы лимы содержат примерно на 50% больше калия-40, чем бананы, и следовые количества радона-224. Хотя все эти продукты содержат уровни естественной радиации, уровни чрезвычайно низкие и не считаются вредными. Интересный факт об этих продуктах заключается в том, что, хотя они могут содержать небольшое количество естественной радиации, практически ни один из потребляемых радиоактивных материалов не остается в организме.Итак, нет оправдания тому, чтобы не есть фрукты и овощи.

График доз радиации

Если вам интересно узнать о других источниках радиации и уровнях испускаемого излучения, взгляните на эту удобную диаграмму доз облучения , созданную Randall Munroe . Как ясно заявляет Рэндалл, диаграмма доз радиации предназначена для общего образования и продолжает добавление юмористической оговорки, что «если вы основываете свои процедуры радиационной безопасности на изображении в формате PNG в Интернете и что-то идет не так, вам некого винить, кроме себя.”Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии по продуктам для защиты от радиационной безопасности, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже или связываться с нами в twitter .

Категория «Спросите экспертов»: Окружающая среда и фоновое излучение

Это широкая категория, охватывающая все: от радона до гранитных столешниц, NORM и TENORM. Если ваш вопрос касается радиации в окружающей среде, выберите эту категорию.

Из этого видео вы узнаете все о радоне: что это такое, откуда он берется и стоит ли вам беспокоиться.

Это видео расскажет вам все о TENORM или технологически усовершенствованном радиоактивном материале природного происхождения.

На следующие вопросы по физике здоровья были даны ответы экспертами и одобрены нашими редакторами для включения в нашу функцию «Спросите экспертов». Нажмите на вопрос, чтобы увидеть ответ.

Вопросы в этой категории находятся в следующих подкатегориях:
• Строительные и строительные материалы
• Столешницы из гранита и камня
• Общие
• Вода
• Самолеты
• Химические элементы и соединения
• Космическое излучение
• Измерения и отчетность
• Растения и животные
• Радон
• Камни, полезные ископаемые и шахты
• Почва и Fallout
• Полет в космос
• Погода
• & nbspРазное

Строительные и строительные материалы
Q7922	–	Использование естественно радиоактивной плитки для полов
Q9011	–	Излучение от напольного покрытия
Q9574	–	Доза вулканического туфа в бетоне
Q9778	–	Радиационная опасность от кирпичного дома
Q10233	–	Излучение от керамической плитки для пола
Q11399	–	Увеличивают ли естественные строительные материалы радиационный фон?
Q12384	–	Расчет радиационной опасности строительных материалов

Столешницы из гранита и камня
Q3991	–	Доза из гранита
Q6969	–	Опасность для здоровья от гранитных столешниц
Q7746	–	Измерения: Использование детектора GM для гранитных столешниц
Q7834	–	Определение опасности для здоровья от гранитных столешниц
Q7855	–	Измерения: Интерпретация результатов детектора GM для гранитных столешниц
Q8526	–	Приборы для измерения излучения гранита и камня.
Q9809	–	Столешница из кварца
Q12034	–	GM размеры гранитной столешницы
Q12718	–	Травертин, мрамор и гранит на поверхностях ванных комнат и / или кухонь

Общие
Q9438	–	Преобразовать наземные концентрации в эффективные дозы
Q10453	–	Что, если бы не было излучения?
Q12844	–	Потенциальный радиационный риск от радиоактивности в глинах

Вода
Q8147	–	Влияние радия в питьевой воде на детей
Q8498	–	Максимальный уровень загрязнения технецием-99
Q9937	–	Доза от радия-226 или радона-222
Q10627	–	Сравнение уровней радия и урана в колодезной воде
Q10693	–	Уран в колодезной воде
Q11022	–	Удаление радионуклидов из питьевой воды
Q11425	–	Сбор радиоактивного селена в системе очистки воды обратным осмосом
Q11510	–	Использование радиоактивности в окружающей среде
Q11601	–	Пределы содержания йода-131 в воде и почве
Q12022	–	Радий в воде
Q12705	–	Удаление радионуклидов из воды

Самолеты
Q7221	–	Солнечные бури / космические лучи
Q8866	–	Риски, связанные с полетом груза в реактивном самолете
Q9770	–	Радиационное облучение младенцев и детей во время полета
Q9944	–	Головные боли от полета
Q10180	–	Стоит ли летать во время солнечных вспышек?
Q10593	–	Защита от радиации на самолете
Q11105	–	Электрическое заземление во время полета для защиты от космического излучения
Q11358	–	Дозиметр для измерения дозы в полете
Q11418	–	Доза облучения от частых международных рейсов
Q12391	–	Могу ли я заболеть раком от полета на самолете?
Q12510	–	Риск для ребенка от международных рейсов
Q13060	–	Доза облучения и безопасность во время полета на большой высоте

Химические элементы и соединения
Q7501	–	Использование самариевого порошка

Космическое излучение
Q7178	–	Вариации космического излучения
Q10108	–	Сколько излучения производит сверхновая?

Измерения и отчетность
Q10177	–	Расшифровка показаний радиометра
Q10217	–	Материалы, влияющие на измерения радиационного фона
Q10383	–	Общие сведения об измерениях фона в Бангалоре, Индия
Q10406	–	Ослабление гамма-излучения влажностью почвы
Q10780	–	Ослабление гамма-излучения влагой в глинистых почвах
Q10957	–	Радионуклиды для поверки дозиметров окружающей среды
Q11428	–	Установление радиационного фона
Q11980	–	Отрицательные значения в пробах окружающей среды с низкой активностью
Q12128	–	Уровни фоновой радиации на острове недалеко от Таиланда
Q12471	–	Различение бета-излучения от гамма-фонового излучения
Q12507	–	Влияние климата на фоновое чтение

Растения и животные
Q8533	–	Повлияет ли гамма-излучение на посевы?
Q11260	–	Цезий-137 у лося
Q12570	–	Можно ли применять радиевый эквивалент активности и индекс внутренней опасности к образцам растений?
Q12676	–	Уран в почве огорода

Радон
Q7498	–	Тест на радон менее 90 дней
Q7499	–	Контроль на радон, радий, уран
Q7554	–	Воздействует ли радон на мебель?
Q7853	–	Точность кратковременных детекторов радона
Q9222	–	Эмиссия радона из образцов горных пород, содержащих уран
Q9440	–	Доза растениям от радона
Q9462	–	Преобразование концентрации радона в рабочий уровень
Q10041	–	Расположение вентиляционной трубы радона
Q10155	–	Колодезная вода на радон и радий
Q10245	–	Как рассчитать рабочий уровень (WL) в месяц
Q10295	–	Калибр времен Второй мировой войны
Q10299	–	Обеспокоены всплесками радона
Q10375	–	Радон в воздухе и в воде
Q11141	–	Расчет риска облучения радоном
Q11692	–	Покупка дома с повышенным уровнем радона
Q11737	–	Кто прав в отношении радоновой опасности?
Q11833	–	Действие радона, радия и урана в колодезной воде
Q11963	–	Расчет риска от радона
Q11973	–	Единицы измерения радона и коэффициенты преобразования
Q12071	–	Восстановление легких после облучения радоном
Q12163	–	Использование маски твердых частиц для фильтрации радона
Q12177	–	Картирование радона по городу
Q12249	–	Исследования воздействия радона на здоровье
Q12305	–	Расположение вентиляционной трубы радона
Q12725	–	Радон на одежде, хранящейся в подвале
Q12855	–	Потенциальная радиационная опасность от угольных фильтров
Q12932	–	Изменчивость концентрации радона по годам
Q12988	–	Потенциальный радоновый риск в помещении для развивающегося плода
Q13127	–	Доза радона в угольном фильтре
Q13424	–	Уровни радона в подвале и упражнения
Q13502	–	Дом полностью построен из гранита, излучающего опасные уровни радона?
Q13705	–	Потомки радона в пыли на телевизорах с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ)

Камни, полезные ископаемые и шахты
Q7943	–	Преобразование мощности дозы урановой породы в активность
Q8362	–	Облученные драгоценные камни
Q9107	–	Риски, связанные с радиацией Marcellus Shale
Q11031	–	Защищает ли земная кора нас от излучения ядра?
Q11474	–	Опасности проживания вблизи уранового рудника
Q11680	–	Следует ли вынести образец уранита из дома?
Q12051	–	Хвосты уранового комбината в Лодеве, Франция
Q12415	–	Риски, связанные с грузовиками, перевозящими урановую руду
Q12581	–	Радиационная опасность от украшений из окаменелого дерева
Q12846	–	Потенциальный радиационный риск от использования облученных драгоценных камней

Почва и Fallout
Q8040	–	Осадки на Кваджалейне на Маршалловых островах
Q8457	–	Fallout на юго-западе США
Q8887	–	Последствия воздействия радиационного фона в штате Юта
Q9057	–	Измерение уровня тория и калия в песке
Q9606	–	Измерение естественных радионуклидов в почве
Q10051	–	Последствия ядерных испытаний на островах Монтебелло
Q10804	–	Загрязнение мебели в результате радиоактивных осадков с Маршалловых островов
Q10993	–	Болезнь щитовидной железы у ранее проживающих на Маршалловых Островах
Q11287	–	Остаточная радиоактивность в штате Юта
Q11678	–	Информация о последствиях для здоровья ядерных испытаний в атмосфере
Q11730	–	Может ли кожаный чехол детектора быть радиоактивным?
Q12601	–	Безопасно ли жить в районах Соединенных Штатов, загрязненных радиоактивными осадками?
Q12658	–	Можем ли мы обнаружить продукты деления в моем теле издавна?

Космический полет
Q8406	–	Радиационная защита в космосе

Погода
Q10893	–	Излучение молнии

Разное
Q11563	–	Интернет-сообщения об усилении радиационного фона
Q11784	–	Интерпретация показаний радиационного фона, размещенных на сайте радиационной сети
Q11800	–	Мировой фоновый уровень радиации
Q12631	–	Опасен ли калий-40, естественный радиоактивный компонент калия?
Q13661	–	Моя деревянная шкатулка для драгоценностей из Финляндии загрязнена радиоактивными осадками из Чернобыля?

Распределение мощности дозы гамма-излучения, связанной с естественными радионуклидами, на всей территории Вьетнама и оценка радиологического риска в застроенной среде

org/Book»> 1.

Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации. Источники, действие и риски ионизирующего излучения. Отчет для Генеральной Ассамблеи с приложением B (Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 2018 г.).

Google ученый

Ravisankar, R. et al. Пространственное распределение уровней гамма-радиоактивности и индексов радиологической опасности в отложениях восточного побережья Тамилнаду, Индия, со статистическим подходом. Radiat. Phys. Chem. 103 , 89–98 (2014).

ADS CAS Статья Google ученый

Гиасси-Неджад, М., Мортазави, С. М., Камерон, Дж. Р., Нируманд-рад, А. и Карам, П. А. Районы Рамсара с очень высоким радиационным фоном, Иран: предварительные биологические исследования. Health Phys. 82 (1), 87–93 (2002).

CAS Статья Google ученый

Моура, К. Л., Артур, А. К., Бонотто, Д. М., Гедес, С. и Мартинелли, К. Д. Естественная радиоактивность и скорость выделения радона в бразильских магматических породах. Заявл. Radiat. Изотопы 69 (7), 1094–1099 (2011).

CAS Статья Google ученый

Kurnaza, A. et al. Определение уровней радиоактивности и опасностей образцов почвы и донных отложений в долине Фиртына (Ризе, Турция). Заявл. Radiat. Изотопы 65 (11), 1281–1289 (2007).

Артикул Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 6.

Международная организация по стандартизации, ISO 921, Ядерная энергия. Словарь (1997).

Абэ С., Фудзитака К., Абэ М. и Фудзимото К. Обширное полевое исследование естественной радиации в Японии. J. Nucl. Sci. Technol. 18 (1), 21–45 (1981).

CAS Статья Google ученый

Сингх, Х. Н., Шанкер, Д., Нилакандан, В. Н. и Сингх, В. П. Модели распределения естественной радиоактивности и определение аномальных радиоактивных зон с использованием наблюдений радиации на месте в Южном Тамил Наду, Индия. J. Hazard Mater. 141 , 264–272 (2007).

CAS Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 9.

Кригер Р. Радиоактивность строительных материалов. Betonwerk Fertigteil Tech. 47 , 468–446 (1981).

CAS Google ученый

10.

Баварнегин, Э., Могхаддам, М. В. и Фатхабади, Н. Оценка естественных радионуклидов и радиологическая оценка строительных материалов в районах с высоким радиационным фоном Рамсарской конвенции, Иран. J. Med. Phys. 38 (2), 93–97 (2013).

Артикул Google ученый

11.

Яник, М.& Токонами, С. Естественные и искусственные источники радиоактивности в Польше. Jpn. J. Health Phys. 44 , 116–121 (2009).

CAS Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 12.

Hien, P. D. et al. Экологические радионуклиды в поверхностных почвах Вьетнама. Sci. Мир J. 2 , 1127–1131 (2002).

CAS Статья Google ученый

13.

Huy, N. Q. & Luyen, T. V. Исследование доз внешнего облучения от наземной радиоактивности в Южном Вьетнаме. Radiat. Prot. Дозиметрия 118 , 331–336 (2006).

CAS Статья Google ученый

14.

Huy, N.Q. et al. Оценка естественной радиоактивности и дозы внешнего облучения поверхностных почв Вьетнама. Radiat. Prot. Дозиметрия 151 , 522–531 (2012).

CAS Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 15.

Кумара, П. А. Р., Махакумара, П., Джаялат, А. и Джаялат, К. П. Оценка естественного радиационного облучения от строительных материалов, используемых в Шри-Ланке. J. Radiat. Res. Appl. Sci. 11 , 350–354 (2018).

CAS Статья Google ученый

16.

Ли Э. М., Менезес Г. и Финч Э. К. Естественная радиоактивность строительных материалов в Ирландской Республике. Health Phys. 86 (4), 378–383 (2004).

CAS Статья Google ученый

17.

Le, TV, Inoue, K., Fujisawa, M., Arai, M. & Fukushi, M. Воздействие на мощность поглощенной дозы в воздухе от асфальтового покрытия, связанное с развитием транспортной инфраструктуры на острове Фукуок, Вьетнам . Radiat. Environ. Med. 6 , 88–93 (2017).

Google ученый

18.

Международная комиссия по радиологической защите.Рекомендации международной комиссии по радиационной защите от 2007 года. Ann. МКРЗ 37 , 20 (2007).

Google ученый

19.

Сонкаваде, Р. Г., Кант, К., Муралитар, С., Кумар, Р. и Рамола, Р. К. Естественная радиоактивность в обычных строительных конструкциях и материалах радиационной защиты. Atmos. Environ. 42 (9), 2254–2259 (2008).

ADS CAS Статья Google ученый

20.

Trevisi, R. , Risica, S., D’Alessandro, M., Paradiso, D. & Nuccetelli, C. Естественная радиоактивность строительных материалов в Европейском Союзе: база данных и оценка радиологического значения. J. Environ. Radiact. 105 , 11–20 (2012).

CAS Статья Google ученый

21.

Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации. Источники, действие и риски ионизирующего излучения.Отчет Генеральной Ассамблее с Приложением B (Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 2000 г.).

Google ученый

22.

Объединенный комитет руководств по метрологии. Оценка данных измерений — руководство по выражению неопределенности измерения. JCGM 100 , 1–116 (2008).

Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 23.

Inoue, K. et al. Экологические периоды полураспада мощности поглощенной дозы в воздухе и концентраций радиоцезия в почве на острове Идзу-Осима, связанные с аварией на АЭС Фукусима-дайити. J. Radioanal. Nucl. Chem. 324 (1), 291–300 (2020).

CAS Статья Google ученый

24.

Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации. 1982 Отчет Генеральной Ассамблее с приложениями (Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 1982).

Google ученый

25.

Мубарак, Ф., Файез-Хассан, М., Мансур, Н.А., Салах Ахмед Т. и Али А. Радиологическое исследование территорий с высоким радиационным фоном. Sci. Отчетность 7 , 15223 (2017).

ADS Статья Google ученый

26.

Информация о минеральных ресурсах. Экологические изыскания для разработки ресурсов, Социалистическая Республика Вьетнам. https://mric.jogmec.go.jp/public/report/2005-10/vietnam_05.pdf (2005).

27.

Nada, A. et al. Корреляция между радионуклидами, связанными с цирконом и монацитом в песке пляжа Розетты, Египет. J. Radioanal. Nucl. Chem. 291 , 601–610 (2012).

CAS Статья Google ученый

28.

Вейга, Л., Амарал, Э. и Магалхаес, М. Районы Бразилии с повышенным уровнем естественной радиации: критический обзор и соответствующие будущие исследования. В Второй симпозиум по технологически усиленной естественной радиации (Рио-де-Жанейро, Бразилия, 1999).

29.

Международное агентство по атомной энергии. Серия норм безопасности МАГАТЭ № GSG-8, Радиационная защита населения и окружающей среды (Международное агентство по атомной энергии, Вена, 2018).

Google ученый

30.

Hosoda, M. et al. Изменение мощности дозы во времени, искусственно увеличенное ядерным кризисом на Фукусиме. Sci. Реп. 1 , 87 (2011).

Артикул Google ученый

31.

Inoue, K. et al. Воздействие на мощность амбиентной дозы в столичном Токио в результате аварии на АЭС «Фукусима-дайити». J. Environ Radioact. 158–159 , 1–8 (2016).

Артикул Google ученый

32.

Hosoda, M. et al. Оценка дозы внешнего облучения по данным автомобильной съемки в Керале, Индия. PLoS One 10 (4), e0124433 (2015).

Артикул Google ученый

33.

Минато, С. Метод подгонки диагональных элементов для улучшения матриц отклика для развертывания спектра гамма-излучения окружающей среды. Радиоизот 50 , 463–471 (2001).

CAS Статья Google ученый

34.

Wessel, P. Бесплатное программное обеспечение помогает отображать и отображать данные. EOS Trans. Являюсь. Geophys. Союз 72 , 441 (1991).

ADS Статья Google ученый

35.

Мацуда, Х., Фурукава, С., Каминиши, Т. и Минато, С. Новый метод оценки дозы гамма-излучения слабой утечки с использованием сцинтилляционного спектрометра NaI (Tl) 3 дюйма φ × 3 (I) Принцип метод оценки фона. Rep. Gov. Ind. Res. Inst. 31 , 132–146 (1982).

CAS Google ученый

36.

Минато, С. Расчет поля гамма-излучения методом Монте-Карло в результате вымывания дочерних радоновых частиц атмосферными осадками на поверхность земли. Jpn. J. Health Phys. 15 , 19–24 (1980).

CAS Статья Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 37.

Министерство образования, культуры, спорта, науки и технологий. Гамма-спектрометрия с германиевым полупроводниковым детектором. https://www.kankyo-hoshano.go.jp/series/lib/No7.pdf (1992).

38.

Kurnaz, A. et al. Определение уровней радиоактивности и опасностей образцов почвы и донных отложений в долине Фиртына (Ризе, Турция). Заявл. Radiat. Изот. 65 , 1281–1289 (2007).

CAS Статья Google ученый

39.

Беретка, Дж. И Мэтью, П. Дж. Естественная радиоактивность австралийских строительных материалов, промышленных отходов и побочных продуктов. Helth Phys. 48 (1), 87–95 (1985).

CAS Статья Google ученый

Криптохром как датчик соотношения синего / зеленого естественного излучения у арабидопсиса

Abstract

Было предложено добавить зеленый свет к синему, чтобы сдвинуть криптохромы с их полупроводниковой активности. форма в сокращенное, неактивное состояние.Осталось выяснить, снижает ли повышенная доля зеленого света под навесом листьев по сравнению с открытыми местами эффекты, опосредованные криптохромом. Здесь мы сообщаем, что длина гипокотиля проростков Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ), выращенных в контролируемых условиях, линейно уменьшалась с увеличением соотношения синего / зеленого света в диапазоне соотношений, встречающихся в естественной среде. Этот эффект был сильнее при более высокой освещенности. Мы разработали модель, параметризованную на основе полевых экспериментов, включая мутанты фоторецепторов, где рост гипокотилей проростков, подвергшихся воздействию различных естественных радиационных сред, был связан с действием и взаимодействием фитохромов и криптохромов.Добавление отношения синего / зеленого света в термин, связанный с активностью криптохрома, улучшил точность соответствия модели, таким образом поддерживая роль отношения синего / зеленого света в условиях естественного излучения. Отношение синего / зеленого резко уменьшалось с увеличением тени зелеными листьями травы до половины значений, наблюдаемых на открытых местах. Влияние соотношения синего / зеленого на опосредованное криптохромом ингибирование роста гипокотилей было, по крайней мере, таким же большим, как влияние освещенности. Мы пришли к выводу, что криптохром — это датчик синего излучения и соотношения синий / зеленый.

Расширение роста гипокотиля строго регулируется световыми сигналами (Chen et al., 2004). Если семя прорастает под почвой, рост гипокотилей происходит в темноте с максимальной скоростью, и это сокращает время, необходимое верхушке и семядолям, чтобы выйти из почвы. Скорость роста разгибания снижается, когда верхняя часть гипокотиля подвергается воздействию света. Точная регулировка длины гипокотиля важна, потому что, если он слишком короткий, листва может быть легко покрыта даже при слабом нарушении почвы, а если гипокотиль слишком длинный, побег может быть поврежден чрезмерным воздействием ветра (Casal et al . , 1994).

Рост гипокотилей у Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana ) контролируется в основном красными и далекими красными фоторецепторами фитохрома A (phyA) и B (phyB; Quail et al., 1995) и синими фоторецепторами UV-A криптохромами 1 ( cry1) и 2 (cry2; Cashmore et al., 1999). Длина гипокотиля в основном не зависит от света у четырехкратного мутанта phyA phyB cry1 cry2 Arabidopsis (Mazzella et al., 2001). Фототропины (Briggs and Christie, 2002) оказывают более временный контроль над ростом гипокотилей (Folta and Spalding, 2001).Генетические эксперименты выявили значительную зависимость действия одного фоторецептора от присутствия других. В субоптимальных условиях освещения phyB и cry действуют синергетически (Casal and Mazzella, 1998; Hennig et al., 1999), позволяя подавлению роста гипокотилей сохраняться в течение ночи (Sellaro et al., 2009). В красном свете phyA негативно регулирует передачу сигналов phyB (Cerdán et al., 1999). На фоне Landsberg erecta ингибирование роста гипокотилей с помощью cry2 требует присутствия phyA и phyB и отсутствия cry1 (Mazzella et al. , 2001). Эти взаимодействия происходят в условиях естественного излучения, которое не фильтруется покровом листьев или слоями почвы (Mazzella and Casal, 2001), где соотношение между красным светом и дальним красным светом составляет примерно 1,1. Однако избирательное поглощение красного света по сравнению с дальним красным светом фотосинтетическими пигментами зеленых пологов (Holmes and Smith, 1977b) или слоями почвы (Mandoli et al., 1990) также может снизить соотношение красный / дальний красный. Количественное влияние изменений соотношения красного / дальнего красного на действие и взаимодействие phyA и phyB остается в значительной степени неизученным.

В литературе описан ряд ответов на зеленый свет (Folta and Maruhnich, 2007). В частности, хромофор флавина cry находится в окисленном состоянии в темноте, приводится в полуредуцированную форму синим светом, и эта полунизированная форма переводится в восстановленное состояние за счет поглощения зеленого света, потому что зеленый свет особенно поглощается нейтральная семихиноновая форма ФАД (Banerjee et al. , 2007; Bouly et al., 2007). Поскольку биологически активная форма находится в полуредуцированном состоянии, зеленый свет способен противодействовать кри-опосредованному эффекту синего света in vivo (Banerjee et al., 2007; Bouly et al., 2007). Потенциальная роль этих эффектов зеленого света при естественном излучении еще предстоит выяснить.

Целью данной статьи является (1) создание базы данных о длине гипокотиля и световой среде для ряда условий при естественном излучении, (2) использование этой информации для создания модели и анализа вклада каждого фоторецептора и их взаимодействия при теневом освещении и (3) для проверки роли криопосредованных эффектов зеленого света при естественном излучении.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Создание базы данных длины гипокотилей в естественных режимах облучения

Для моделирования вклада phyA, phyB, cry1 и cry2 и их взаимодействия в контроль роста гипокотилей у Arabidopsis Landsberg erecta мы создали база данных по длине гипокотилей в 20 различных условиях, включая нефильтрованный солнечный свет, навесы разной структуры и состава, подстилки и слои почвы разной текстуры. Мы не включили очень плотные зеленые навесы, которые уменьшают соотношение красный / дальний красный ниже 0.От 2 до 0,3, поскольку уже известно, что в таких условиях phyA является доминирующим фоторецептором (Yanovsky et al., 1995). Мы измерили световую среду в полдень (дополнительная таблица S1; дополнительный рисунок S1) и длину гипокотиля в различных условиях.

Этап I модели: Взаимосвязь между длиной гипокотиля и входом фоторецептора

Разница в длине гипокотиля между диким типом и двойными мутантами phyA phyB или cry1 cry2 сужалась при воздействии более высокой освещенности (рис. .1), указывая на то, что в более открытых средах вклад различных фоторецепторов становится все более избыточным. Чтобы отразить это насыщение реакции длины гипокотиля на вход фоторецепторов, мы использовали гиперболическое соотношение, где: (1)

Рисунок 1.

Избыточность фоторецепторов увеличивается с увеличением освещенности естественной радиационной среды. Длину гипокотиля 8-дневных проростков Arabidopsis наносят на график в зависимости от средней дневной освещенности (400–800 нм), которой они подвергались в полевых экспериментах (выраженной в процентах от полного солнечного света в экспериментальных условиях). Обратите внимание, что разница между диким типом и двойными мутантами phyA phyB или cry1 cry2 уменьшается в хорошо освещенных условиях, указывая на то, что фоторецепторов, которые остаются в каждом двойном мутанте, почти достаточно для подавления гипокотиля дикого типа. рост при сильном облучении. Данные представляют собой средние значения шести копий. L er , Landsberg erecta . [Цветную версию этого рисунка см. В статье в Интернете.]

Действия и взаимодействия phyA, phyB, cry1 и cry2 в знаменателе уравнения 1 были дезагрегированы следующим образом: (2)

Где k — постоянная , a от до e — это коэффициенты регрессии, PHYA , PHYB , CRY1 и CRY2 равны 1, если функционал PHYA , PHYB , CRY1 и CRY1 аллели соответственно присутствуют и равны 0, если присутствуют мутантные (нулевые) аллели phyA , phyB , cry1 и cry2 соответственно. R, FR, R + FR и B — это фотонное излучение красного, дальнего красного, красного плюс дальнего красного и синего света, выраженное в процентах солнечного света в наших экспериментальных условиях (использование процентных значений облегчает применение модели. когда диапазон интегрирования диапазона волн отличается от используемого здесь), а R: FR — это соотношение красный / дальний-красный (значения выше 1,1 принимаются как 1,1).

Гипокотиль тройных мутантных растений, содержащих phyA, phyB или cry1, короче, чем у phyA phyB cry1 cry2 четверной мутант (Mazzella and Casal, 2001), что указывает на то, что phyA, phyB, и cry1 может работать в отсутствие трех других фоторецепторов.Эти независимые эффекты включены в первые три члена знаменателя. На основе экспериментов с ограниченными диапазонами волн в контролируемых условиях мы выразили активность phyA как функцию красного (Franklin et al., 2007) и дальнего красного света (Whitelam et al., 1993; Quail et al. , 1995), активность phyB как функция красного света (Reed et al., 1994; Quail et al., 1995) и активность cry1 как функция синего света (Ahmad and Cashmore, 1993; Cashmore, 1997). Хотя phyA может работать как датчик синего света (Whitelam et al., 1993), влияние синего света на физическое состояние слабо в присутствии красного и дальнего красного света (Mancinelli, 1986). На основе экспериментов с различной яркостью солнечного света, полученных с использованием спектрально нейтральных фильтров (Mazzella and Casal, 2001), процент фотонной освещенности был преобразован в логарифмический режим.

Чтобы получить количественную информацию о влиянии соотношения красный / дальний красный на активность phyA и phyB, мы провели эксперименты в условиях естественного излучения с селективными фильтрами, позволяющими одинаково пропускать дальний красный свет и различные пропорции красного света (ни синий, ни зеленый). свет).Как и ожидалось, эти красные и дальние красные окружения не смогли ингибировать рост гипокотилей у двойного мутанта phyA phyB (рис. 2). Вклад phyB в ингибирование роста гипокотилей (выявленный разницей между phyA и phyA phyB ) уменьшался с уменьшением отношения красный / дальний красный и становился незначительным при отношениях ≤0,3 (рис. 2). По этой причине второй член содержит коэффициент 1,25 [R: FR — 0,3], который уменьшает вклад phyB с уменьшенным соотношением красного / дальнего красного.Этот коэффициент достигает максимального значения (1), когда соотношение красный / дальний-красный составляет ≥1,1, и минимального значения (0), когда это отношение составляет ≤0,3 (рис. 2). Вклад phyA (выявленный разницей между мутантами phyB и phyA phyB ) был относительно стабильным, по крайней мере, для отношений красный / дальний красный ≥0,5 (рис.2), и поэтому первый член не включает коэффициент коррекции активности phyA по соотношению красный / дальний красный. Вклад phyA в ингибирование роста гипокотилей увеличивается, когда соотношение красный / дальний красный снижается ниже диапазона, используемого здесь, т. е.е. ниже 0,1 при непрерывной смеси красного и дальнего красного в контролируемых условиях (Smith et al., 1997) или ниже 0,3 под естественным пологом (Yanovsky et al., 1995).

Рисунок 2.
Вклад phyA и phyB в ингибирование роста гипокотилей при различных соотношениях красный / дальний красный. Длину гипокотиля 8-дневных проростков Arabidopsis наносят на график в зависимости от отношения красный / дальний красный, которому они подвергались в полевых экспериментах под солнечным светом в сочетании с селективными фильтрами. Обратите внимание, что двойной мутант phyA phyB не подвержен влиянию света, что указывает на то, что никакие другие ph не вносят значительный вклад в ингибирование роста гипокотилей красным и дальним красным светом.Разница между мутантами phyA и phyA phyB показывает вклад phyB, который возрастает при соотношении красный / дальний красный выше 0,3. Разница между мутантами phyB и phyA phyB показывает вклад phyA, на который в значительной степени не влияет соотношение красный / дальний красный в тестируемом здесь диапазоне. Данные представляют собой средние значения для 16 копий. L er , Landsberg erecta . [См. Онлайн-статью для цветной версии этого рисунка.]
Четвертый член знаменателя отражает то, что на фоне Landsberg erecta наблюдаются эффекты cry2, если присутствуют phyA и phyB, а cry1 отсутствует, и этот вклад cry2 не показывает значительной зависимости от освещенности (Mazzella and Casal, 2001 ). Пятый член знаменателя включает взаимодействие между phyA и phyB (Cerdán et al., 1999). Сумма вкладов phyA и phyB на рисунке 2 предсказывает, что гипокотили короче, чем это действительно наблюдается у дикого типа.Например, для отношения красный / дальний красный, равного 0,9, уменьшение длины гипокотиля, вызванное phyA (разница в длине между phyB и мутантами phyA phyB ), составляет 0,49, а уменьшение длины phyB (разница в длине между phyA и мутантами phyA phyB ) составляет 0,41, поэтому прогнозируемая длина гипокотиля у дикого типа (активность phyA плюс phyB) будет 0,1 (т. е. 1 — 0,49 — 0,41), но фактическая длина составляет 0,33 (рис. . 2). Это вызвано негативной регуляцией передачи сигналов phyB с помощью phyA (Cerdán et al., 1999). Это взаимодействие зависит от плотности потока энергии при постоянном красном свете (Mazzella et al., 1997) и при солнечном свете в сочетании с нейтральными фильтрами (Mazzella and Casal, 2001). Шестой член знаменателя включает синергизм между phyB и cry1, который не увеличивается с увеличением освещенности (Mazzella и Casal, 2001) и не уменьшается из-за низких отношений красного / дальнего красного (Casal and Mazzella, 1998).
Мы использовали множественную регрессию, чтобы подогнать данные о длине гипокотиля к световым входам в соответствии с уравнением 2.Этот анализ дал R ² = 0,61 и показал, что каждый из членов модели внес очень значительный вклад (дополнительный рисунок S2A). Чтобы определить степень соответствия модели, мы построили график зависимости наблюдаемых значений от прогнозируемых значений (Piñeiro et al. , 2008). Линейная регрессия наблюдаемых и прогнозируемых значений показывает точку пересечения, незначительно отличающуюся от 0 ( P <0,1, дополнительный рисунок S2A), что свидетельствует о слабом смещении модели (Smith and Rose, 1995). Среднеквадратичное отклонение, которое оценивает среднее отклонение прогнозируемых значений от наблюдаемых значений, выраженных в единицах модели (Kobayashi and Salam, 2000; Piñeiro et al., 2008) составила 0,16. Для проверки стадии модели I мы использовали опубликованные данные о длине гипокотилей из проростков дикого типа, phyA , phyB и cry1 , выращенных под пологом пшеницы ( Triticum aestivum ) разной плотности (Яновский и др., 1995), поскольку эти данные не были учтены при создании модели. Этот анализ демонстрирует хорошую прогностическую ценность модели (дополнительный рис. S2B).
Диапазон ответа длины гипокотиля на соотношение синий / зеленый
Длинноволновый зеленый свет может противодействовать эффектам активации cry синим светом за счет снижения концентрации состояния передачи сигнала флавосемихинона (Banerjee et al. , 2007; Bouly et al., 2007). Однако коротковолновый зеленый свет фактически активирует опосредованное крими ингибирование роста гипокотилей (Ahmad et al., 2002; Bouly et al., 2007). Свет, отраженный или пропускаемый зелеными листьями, обогащен как длинноволновым, так и коротковолновым зеленым светом (Holmes and Smith, 1977b). Поэтому мы использовали широкополосные источники света, чтобы исследовать влияние соотношения синий / зеленый в контролируемых условиях. Предполагается, что широкополосный зеленый свет будет иметь двойное влияние на крикоактивность из-за его коротковолновой и длинноволновой составляющих.
В Ландсберге erecta , длина phyA phyB cry1 или phyA phyB cry1 cry2 мутантов, в значительной степени не подверженных влиянию света (Mazz, 2001) et al. что ответ двойного мутанта phyA phyB отражает активность cry1. Мы культивировали проростков phyA phyB в контролируемых условиях при различной интенсивности непрерывного широкополосного синего света, широкополосного зеленого света или смесей с различным соотношением синего / зеленого. Мы построили график относительной длины гипокотиля phyA phyB в зависимости от логарифмической фотонной освещенности синего или зеленого света. Как и ожидалось, крутизна реакции на синий свет была круче, чем крутизна реакции на зеленый свет (в 2,0 раза круче; рис. 3A). Это означает, что синий свет в 2 раза эффективнее зеленого света в подавлении роста гипокотилей через крик. Затем мы преобразовали зеленый свет в эквиваленты синего света, разделив логарифмическую фотонную освещенность зеленого света на 2. Как и ожидалось, когда длина гипокотиля строится в зависимости от логфотонной освещенности эквивалентов синего света, данные о сеянцах, обработанных синим или зеленым светом, падают та же линия (рис.3Б). Смеси синего и зеленого также были преобразованы в эквиваленты синего света (= фотонное излучение синего света + антилогарифмическое излучение зеленого света / 2,0]). Когда длина гипокотиля смесей зеленого и синего цветов отображается в зависимости от логарифмической фотонной освещенности эквивалентов синего света, гипокотили оказываются выше, чем предсказано на основе данных, полученных только для синего или зеленого света, особенно когда смесь имеет низкое соотношение синий / зеленый (рис. 3Б). У проростков, подвергшихся воздействию смесей синего и зеленого, длина гипокотиля линейно уменьшалась с соотношением синий / зеленый в диапазоне, в том числе наблюдаемом в естественной среде (рис.3С). Аналогичная картина наблюдалась и для дикого типа (рис. 3, D – F).
Рисунок 3.
Широкополосный зеленый свет подавляет рост гипокотилей phyA phyB мутантных (A – C) или дикого типа (D – F) проростков по сравнению с темнотой, но смеси синего и зеленого менее эффективны, чем прогнозируется действия только синих и зеленых. A, длина гипокотиля 4-дневных проростков phyA phyB (мутант используется для выявления критического действия) на фоне лог-фотонной освещенности непрерывного синего света ( P <0.0001) или зеленый свет ( P <0,05) в контролируемых условиях. B - длина гипокотиля в зависимости от логфотонной освещенности непрерывного синего света или зеленого света, преобразованного в эквиваленты синего света (т.е. зеленый свет, деленный на отношение крутизны для синего и зеленого света в A). Обратите внимание, что в то время как данные о сеянцах, обработанных только зеленым или синим светом, относятся к одной и той же линии, сеянцы, подвергнутые воздействию смеси синего и зеленого, как правило, показывают более длинные гипокотили. C, длина гипокотиля проростков phyA phyB , подвергшихся воздействию смесей синий и зеленый, нанесена на график в зависимости от соотношения синий / зеленый в смеси ( P <0.0001). D - длина гипокотиля дикого типа в зависимости от логарифмической фотонной освещенности непрерывного синего ( P <0,0001) или зеленого света ( P <0,05). E - длина гипокотиля дикого типа в сравнении с лог-фотонным излучением непрерывного синего света или зеленого света, преобразованного в эквиваленты синего света. F - длина гипокотиля дикого типа в зависимости от отношения синий / зеленый в смеси ( P <0,0001). Данные представляют собой средние значения и значения (опущены в B и E для ясности) трех параллельных блоков.Указаны уклоны и их вид. L er , Landsberg erecta . [Цветную версию этого рисунка см. В статье в Интернете.]
Влияние соотношения синий / зеленый зависит от освещенности
В независимой серии экспериментов саженцы выращивали при разном освещении двух смесей синего и зеленого света. с коэффициентом 1,1, а другой с коэффициентом 0,5, потому что это значения, которые могут быть зарегистрированы в условиях естественного излучения (см. ниже).Это уменьшение соотношения синий / зеленый значительно стимулировало рост гипокотилей как у проростков дикого типа, так и у проростков phyA phyB , особенно при более высокой освещенности (рис. 4). В phyA phyB (который отражает критическую активность), снижение отношения синего / зеленого с 1,1 до 0,5 при log фотонной освещенности (мкмоль м ^-2 с ^-1) 0,72 увеличило длину гипокотиля с 0,68 до 0,87 (рис. 4А). Подобное увеличение длины гипокотиля может быть достигнуто, если соотношение синий / зеленый остается равным 1. 1, но логарифм фотонной освещенности (мкмоль м ^-2 с ^-1) снижен до 0,19 (рис. 4A). Другими словами, для фенокопирования эффекта примерно вдвое уменьшения отношения зеленого / синего (т.е. с 1,1 до 0,5) логарифмическая освещенность синего света должна быть уменьшена до менее одной трети (т.е. с 0,72 до 0,19). Влияние соотношения синий / зеленый на опосредованное cry ингибирование роста гипокотилей все еще было очевидным у дикого типа, где phy также активны (фиг. 4B).
Рисунок 4.
Подавление роста гипокотилей высоким по сравнению с низким соотношением синего / зеленого в диапазоне естественного излучения.Четырехдневные проростки мутанта phyA phyB (A) или дикого типа (B), выращенные при различной интенсивности непрерывного света с двумя контрастирующими отношениями синий / зеленый в контролируемых условиях. Длина гипокотиля тройного мутанта phyA phyB cry1 при логарифмическом эквиваленте синего света 0,8 составляла 0,99 ± 0,01 и 0,89 ± 0,02 для соотношений синего / зеленого 1,1 и 0,5 соответственно. Данные представляют собой средства и значения (если они больше, чем символы) восьми повторяющихся блоков. L er , Landsberg erecta .[См. Онлайн-статью для цветной версии этого рисунка.]
Модель Stage II включает соотношение синего / зеленого света
Отношение синего / зеленого значительно изменилось в наших экспериментальных условиях, и его корреляция с освещенностью синим цветом не была значимой (рис. 5) ). Основываясь на экспериментах в контролируемых условиях, где ингибирование роста гипокотилей усиливается за счет комбинированного действия высокой освещенности и соотношения синий / зеленый (рис. 3C и 4A), мы выразили вклад cry1 в ингибирование роста гипокотилей как функция произведения [log B] × B: G (где B: G — соотношение синего / зеленого), а не только функция [log B].Это определяет стадию II модели: (3)
Рисунок 5.
Яркость синего света и соотношение синего / зеленого не коррелируют. R ² = 0,05, P> 0,3. Данные соответствуют 20 полевым станциям (дополнительная таблица S1; дополнительный рисунок S1). Фотонное излучение выражается в процентах от значений солнечного света в незатененных условиях. Данные представляют собой средние значения четырех измерений. [Цветную версию этого рисунка см. В статье в Интернете.]
По сравнению с основным термином добавление компонента B: G увеличило значимость термина, включающего активность cry1, и R ² значений модели из 0.61 до 0,64. График наблюдаемых и прогнозируемых значений не показывает очевидной систематической ошибки, поскольку наклон и пересечение существенно не отличаются от 1 и 0 соответственно (рис. 6A). Среднеквадратичное отклонение уменьшилось на 25% в результате включения в модель соотношения синего / зеленого с 0,16 на этапе I до 0,12 на этапе II.
Рисунок 6.
Параметризация, анализ согласия и валидация второго этапа модели. A: наблюдаемые и прогнозируемые значения длины гипокотиля для данных, используемых для параметризации модели.Во встроенной таблице показаны оценочные коэффициенты модели и их значимость. B, Проверка: наблюдаемые значения в сравнении с прогнозируемыми для независимого набора данных. Включены наблюдаемые и предсказанные линии регрессии и линии 1: 1 (пунктирные). L er , Landsberg erecta . [См. Онлайн-статью для цветной версии этого рисунка.]
Произведение [log B] × B: G дает тот же вес пропорционально аналогичному изменению логарифмической фотонной освещенности или в соотношении синий / зеленый.Однако уменьшение вдвое соотношения синий / зеленый сильнее влияет на кри-опосредованную активность, чем уменьшение вдвое логарифмической фотонной освещенности (рис. 4A), что указывает на то, что использование произведения между обеими переменными приведет к недооценке веса изменений в соотношении синий / зеленый. Влияние изменений в соотношении синий / зеленый можно математически увеличить, используя варианты модели, в которых B: G заменяется на ([B: G] — h ), где h — постоянная величина (например, 0,2 ). Когда влияние изменений в соотношении синий / зеленый увеличивается таким образом, имеет место некоторое увеличение R ² модели (данные не показаны). Это подтверждает, что на этапе II модели действительно присутствует некоторая недооценка влияния изменений в соотношении синий / зеленый.
Мы подтвердили модель на этапе II, проведя независимый полевой эксперимент с пятью различными условиями (рис. 6B). Среднеквадратичное отклонение составило 0,13, что очень близко к значению, полученному с данными, используемыми для калибровки модели.
Изменения соотношения синего / зеленого в ответ на усиление тени растительного покрова
Данные, показанные на Рисунке 5, иллюстрируют диапазон соотношений синего / зеленого, который возникает в результате сочетания различных степеней тени и различных затененных объектов (листья, почва, мертвые Растительный материал).Чтобы исследовать конкретное изменение соотношения синего / зеленого в ответ на разную степень затенения зеленым пологом растения, мы измерили спектральное распределение фотонов света в разных положениях в зеленом пологе травы ( Paspalum dilatatum ) при ясном освещении. полдень. Затем мы собрали растительный материал над каждой позицией измерения и построили график отношения синего / зеленого цвета к показателю площади листа, через которую проходит свет. Отношение синего / зеленого нефильтрованного солнечного света (индекс площади листа = 0) было ниже, чем указано в базе данных, используемой для параметризации модели (см. Рис.5 и 7). Это связано с тем, что измерения на Рисунке 7 соответствуют ясному полудню, а измерения, показанные на Рисунке 5, были получены зимой, когда в большинстве дней наблюдалась некоторая степень облачности, потому что облака увеличивают соотношение синего и зеленого цветов (см. Спектры Холмса. и Смит, 1977а). Отношение синего / зеленого уменьшалось с увеличением тени до примерно 50% значений солнечного света для индекса площади листьев 2 и оставалось относительно стабильным при этих низких значениях в более интенсивной тени (рис. 7). Выше индекса площади листа 2 логфотонная освещенность синего света уменьшалась с наклоном, сравнимым с наклоном отношения синий / зеленый, но, в отличие от отношения синий / зеленый, в глубоком тени (индекс площади листа> 4) lg фотонное излучение синего света продолжало уменьшаться (рис. 7). Отношение красный / дальний красный, показанное для сравнительных целей, уменьшилось более резко и достигло значений примерно 10% от значений солнечного света для индекса площади листьев 2 (рис. 7).
Рис. 7.
Отклик соотношения синего / зеленого на увеличение степени затенения зеленого полога P. dilatatum . Отношение синий / зеленый, логарифм фотонной освещенности синего света, выраженный в процентах от значений над пологом, и соотношение красный / дальний-красный были рассчитаны на основе тех же сканирований и нанесены на график в зависимости от индекса площади листа над датчиком.[Цветную версию этого рисунка см. В онлайн-статье]
ОБСУЖДЕНИЕ
Зеленый свет оказывает кризависимое и временное кринезависимое влияние на рост гипокотилей (Folta, 2004; Folta and Maruhnich, 2007). По сравнению с темнотой максимальная кривая активность наблюдается между 380 и 500 нм, но есть некоторая активность до 550 нм (Ahmad et al., 2002), то есть зеленый свет подавляет рост гипокотилей через крик (Lin et al. , 1995; Ahmad et al. ., 2002; рис.3). Однако длинноволновый зеленый свет, добавленный к синему свету, снижает опосредованные криом эффекты, предполагая, что полуредуцированный флавин, который накапливается в синем свете, является биологически активной формой крика и что поглощение зеленого света сигнальным состоянием крика флавосемихиноном смещает фоторавновесие с более высокой долей биологически неактивного восстановленного состояния (Banerjee et al., 2007; Bouly et al., 2007). Представленные здесь результаты предоставляют три доказательства в пользу значительной регуляции крикоактивности соотношением синий / зеленый при естественном излучении.
Во-первых, соотношение синего / зеленого значительно варьируется в различных средах для проростков, характеризующихся наличием затенения слоями почвы или зеленым или стареющим растительным материалом по сравнению с нефильтрованным солнечным светом (рис. 5). При различных затененных материалах соотношение синего / зеленого не коррелирует с яркостью синего света (рис. 5), указывая на то, что яркость синего света и соотношение синего / зеленого могут предоставить независимую информацию. Кроме того, увеличение степени затенения, накладываемого зеленым травяным покровом, уменьшило соотношение синий / зеленый примерно до 50% от значений нефильтрованного солнечного света при индексе площади листьев 2, что указывает на то, что соотношение синий / зеленый может предоставить информацию о степени затенения. по соседям. Синий и зеленый свет имеют разные паттерны проникновения в зеленые ткани растений (Vogelmann, 1994), и, следовательно, это соотношение может также предоставить информацию о глубине внутри органов.
Во-вторых, в контролируемых условиях длина гипокотиля линейно уменьшалась с соотношением синий / зеленый в широком диапазоне соотношений (рис. 3, C и F). Снижение соотношения синий / зеленый с 1,1 до 0,5 более чем вдвое снизило кри-опосредованное ингибирование роста гипокотилей (фиг. 4A). Хотя уже было показано, что дополнительный зеленый свет снижает эффективность синего или белого света (Banerjee et al. , 2007; Bouly et al., 2007), имеющиеся данные демонстрируют, что изменения в соотношении синий / зеленый, которые находятся в пределах естественного диапазона значения эффективны.Мы также показываем, что влияние отношения синий / зеленый тем выше при более высокой освещенности (рис. 4). Обогащение зеленым светом, вызванное богатыми хлорофиллом тканями, является широкополосным, и поэтому оно включает в себя длины волн зеленого цвета, которые эффективны для активации плача, и длины волн, которые более эффективны для инактивации плача. Мы представляем методологию преобразования зеленого света в эквиваленты синего света, основанные на сравнении широкополосного синего и зеленого света, чтобы вызвать опосредованное криом ингибирование роста гипокотилей.Эта методология помогла выяснить реальный количественный вклад соотношения синий / зеленый, приняв во внимание индукцию критической активности зеленым светом (рис. 3 и 4).
В-третьих, мы создали и проверили модель, которая количественно оценивает вклад phyA, phyB, cry1 и cry2 и их взаимодействия в контроль роста гипокотилей у проростков арабидопсиса (Landsberg erecta ), выращенных в условиях естественного облучения. Добавление фактора, снижающего опосредованное cry1 ингибирование роста гипокотиля с уменьшением соотношения синий / зеленый, вызвало статистически значимое улучшение качества соответствия модели и устранило систематическое смещение в сторону занижения длины гипокотиля в затененных условиях (рис.6А).
Освещенность синим светом и соотношение красный / дальний-красный — это два хорошо известных сигнала степени затемнения зеленой растительности. Представленные здесь результаты помогают сравнить влияние и значимость соотношения синий / зеленый с этими сигналами. Чтобы уменьшить кри-опосредованный эффект, снижение отношения синий / зеленый было по крайней мере столь же эффективным, как и снижение логфотонной освещенности синего света в той же пропорции (и, по крайней мере, в некоторых случаях соотношение синий / зеленый было значительно более эффективным; рис. .4А). В относительно редких пологах (индексы площади листьев выше 2) соотношение синий / зеленый или логарифмическая освещенность синего света уменьшались примерно параллельно с увеличением тени (рис. 5), указывая на то, что в этих условиях соотношение синий / зеленый будет на уровне менее важен, чем бревенчатая голубая освещенность. В диапазоне очень плотных покровов логарифмическая освещенность синим светом продолжала уменьшаться, в то время как соотношение синий / зеленый стало стабильным для показателей площади листа выше 2. Для контроля роста гипокотилей соотношение красный / дальний красный кажется более важным в количественном отношении. чем соотношение синий / зеленый по двум причинам: соотношение красный / дальний красный влияет на активность phyB, которая весит больше, чем активность cry1, и показывает более резкое уменьшение с увеличением листового индекса до значений, при которых активность phyB становится незначительной (рис.5). Более того, в качестве сигнала навеса соотношение красный / дальний-красный кажется более точным, чем соотношение синий / зеленый, потому что первое слабо зависит от облачности, которая оказывает значительное влияние на соотношение синий / зеленый (Holmes and Smith, 1977a).
Комбинация мутантов фоторецепторов со сложными протоколами освещения, которые часто разрабатываются без какого-либо намерения имитировать естественную среду, помогла охарактеризовать ключевые фотобиологические особенности этих фоторецепторов, такие как их зависимость от длины волны и скорости потока энергии, а также взаимозависимость (взаимодействия) .Представленный здесь анализ показывает, что большинство этих характеристик коррелируют с действием phy и cry в естественной радиационной среде. Модель, разработанная на основе этих знаний, обеспечивает разумное предсказание ингибирования роста гипокотилей в различных природных средах с использованием очень простых входных переменных (соотношение синего, зеленого, красного и дальнего красного света по отношению к входящему излучению, измеренному при полдень). Для набора данных, не зависящих от данных, используемых для параметризации, оценочное среднее отклонение прогнозируемых значений от наблюдаемых значений было равно 0.13 в единицах длины гипокотиля относительно темных контрольных групп (в контексте, где эти значения варьируются от 1,00 в темноте до приблизительно 0,1 на открытых местах). Мы предоставляем калькулятор длины гипокотиля (дополнительная таблица S2), чтобы облегчить применение модели. Здесь модель помогла оценить функцию cry как датчика соотношения синего / зеленого при естественном излучении; Помимо этого анализа, сравнение новых данных с прогнозами модели предоставит инструмент для выявления пробелов в знаниях и выработки новой гипотезы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Растительный материал и измерения длины гипокотиля
Дикий тип, phyA-201 , phyB-5 , phyA-201 phyB-5 , cryn1 (hy4- 2.23) , cry2 (fha) и cry1 (hy4- 2.23n) cry2 (fha) мутанты находятся на фоне Ландсберга erecta (см. Mazzella and Casal [2001] для получения исходных источников этих мутантов). Семена (15 на генотип) высевали на 3 мл 0,8% агара в прозрачные пластиковые ящики (длина 40 мм, длина 33.3 мм в ширину, 31,5 мм в высоту). Ящики инкубировали в темноте при 7 ° C в течение 3 дней, давали 8 часов красного света (для стимулирования прорастания семян), затем 16 часов темноты (22 ° C) и переносили в условия освещения либо в поле, либо в помещении. комната для выращивания при 22 ° C. Ящики оставались в поле 7 дней или 3 дня при световой обработке (температура в поле была ниже и рост гипокотилей шел медленнее, чем в контролируемых условиях). Затем длину гипокотиля измеряли с точностью до 0,5 мм с помощью линейки и усредняли длину 10 самых высоких проростков на генотип и на коробку (определяя одну коробку-реплик).
Условия роста в полевых экспериментах
В полевых условиях ящики помещали под различные растительные покровы, подстилку или слои почвы или оставались под воздействием нефильтрованного солнечного света. Эти условия определили 20 насаждений, расположенных на экспериментальном поле факультета агрономии (Университет Буэнос-Айреса) широтой 34 ° 35 ′ южной широты и 58 ° 28 ′ западной долготы (дополнительная таблица S1). В каждом эксперименте три коробки подвергались воздействию света на конкретном стенде, а одна коробка помещалась в те же условия, но была обернута черной пластиковой (внутренняя крышка) и алюминиевой фольгой (внешняя крышка). Мы не наблюдали устойчивых различий в длине гипокотиля темных контрольных образцов, помещенных в разные условия стояния, и поэтому длину гипокотиля в каждом эксперименте выражали относительно средней длины соответствующего темного контроля этого эксперимента, а затем усредняли для различных экспериментов. Эксперимент проводился в двух разных случаях зимой (август). Средняя максимальная и минимальная температуры во время экспериментов составляли 14,2 ° C и 7,3 ° C соответственно.
Были проведены дополнительные эксперименты для изучения влияния различных соотношений красного / дальнего красного на длину гипокотиля. Семена были посеяны, как описано выше, но во время переноса в поле ящики были помещены в приемники, покрытые селективными пластиковыми фильтрами, и помещены на нефильтрованный солнечный свет. Все комбинации фильтров включали один красный фильтр (Lee Filters, 106), один оранжевый фильтр (Lee Filters, 105) и один желтый фильтр (Lee Filters 101), чтобы саженцы получали только красный и дальний красный свет и четкое рассеивание. фильтр.Никаких дополнительных фильтров не было включено для обеспечения условия высокого отношения красного / дальнего красного. Зеленый фильтр (Lee Filters 89) использовался для уменьшения пропускания красного света, не влияя на дальний красный свет, а небольшие дыры в этом фильтре генерировали промежуточные отношения красного / дальнего красного.
Описание светового окружения в полевых экспериментах
Световое окружение различных стендов сканировали с разрешением 1 нм в диапазоне от 400 до 800 нм с помощью спектрорадиометра (FieldSpec Pro FR; Analytical Spectral Devices [ASD]) в полдень.Дистанционный зонд спектрорадиометра был помещен в то же место, где росли проростки, накрыт крышкой пластикового ящика, аналогичного тем, которые использовались для проростков (для регистрации среды, в которой они были выращены). Значения фотонной освещенности (мкмоль м ^-2 с ^-1 нм ^-1) были разделены на измеренные вне стенда для получения относительных значений. Поскольку во время экспериментов и измерений освещенности часто бывали пасмурные погодные условия, выражение, относящееся к значениям вне стенда, корректно для временных колебаний облачного покрова.Десять сканированных изображений были получены для каждого стенда в каждую из четырех различных дат в течение экспериментального периода и усреднены. Синий свет представляет собой интеграл между 420 и 490 нм, зеленый свет — интеграл между 500 и 570 нм, красный свет — интеграл между 620 и 680 нм, а дальний красный свет — интеграл между 700 и 750 нм. Однако для расчета отношения красный / дальний красный красный и дальний красный свет были интегрированы между 650 и 670 нм и между 720 и 740 нм, соответственно, потому что эти полосы частот более распространены в литературе для расчета отношения.
Параметризация модели и оценка качества подгонки
Для параметризации модели мы линеаризовали взаимосвязь, используя обратную формулу 2 или 3 (т.е. обратная длина гипокотиля относительно темновых элементов управления была напрямую связана со знаменателем этих уравнений ). Затем мы использовали множественный регрессионный анализ с программным обеспечением Infostat для тестирования и параметризации модели. Чтобы оценить степень соответствия, мы рассчитали среднеквадратичное отклонение, как описано (Kobayashi and Salam, 2000; Piñeiro et al., 2008).
Световая обработка в контролируемых условиях
Синий или зеленый свет излучали люминесцентные лампы (Osram L30W / 10) в сочетании с синим фильтром (Lee Filters, 363, www.leefilters.com) или зеленым фильтром (Lee Filters, 89) соответственно. Световые поля сканировались спектрорадиометром (дополнительный рис. S3). Для источника синего света пик максимальной фотонной освещенности был на 437 нм, а пределы полосы с освещенностью не менее 0.1 пиковая освещенность составляла 405 и 486 нм. Для источника зеленого света пик был при 547 нм, а пределы полосы составляли 492 и 573 нм. Освещенность и соотношение синего / зеленого света были изменены путем изменения расстояния между источниками синего или зеленого света и коробками, содержащими саженцы, или с помощью нейтральных фильтров.
Дополнительные данные
Следующие материалы доступны в онлайн-версии этой статьи.
Благодарности
Мы благодарим заслуженного профессора Антонио Дж.Зал для его обнадеживающих дискуссий; Доктору Сантьяго Верону, Мартину Дуранте и Карлосу Мацца за их ценную помощь в сканировании световых процедур и состояний; и Сильвию Ибарру за помощь с семенным фондом.
Сноски
↵1 Эта работа была поддержана Университетом Буэнос-Айреса (грант № G044, JJC), Международным центром генной инженерии и технологий (грант № CRP / ARG07–02, JJC), Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (грант №PICT 1913, J.J.C.) и Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (грант № PIP5958, предоставленный J.J.C.).
№2 Эти авторы внесли одинаковый вклад в статью.
Автор, ответственный за распространение материалов, относящихся к результатам, представленным в этой статье, в соответствии с политикой, описанной в Инструкциях для авторов (www. plantphysiol.org): Хорхе Дж. Касал (casal {at} ifeva. edu.ar).
↵ [C] Некоторые рисунки в этой статье отображаются в Интернете в цвете, а в печатном издании — в черно-белом.
↵ [W] Онлайн-версия этой статьи содержит данные только для Интернета.
↵ [OA] Статьи в открытом доступе можно просматривать в Интернете без подписки.
www.plantphysiol.org/cgi/doi/10.1104/pp.110.160820
Получено 8 июня 2010 г.
Принято 23 июля 2010 г.
Опубликовано 28 июля 2010 г.
Исследование показывает необходимость экранировать кубиты от естественного излучения, такого как космические лучи из космоса — ScienceDaily
Многопрофильная исследовательская группа показала, что излучение от естественных источников в окружающей среде может ограничивать производительность сверхпроводящих квантовых битов, известных как кубиты. Открытие, о котором сегодня сообщается в журнале Nature , имеет значение для создания и работы квантовых компьютеров, передовой формы вычислений, которая привлекла миллиарды долларов государственных и частных инвестиций во всем мире.
Сотрудничество между командами Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США (PNNL) и Массачусетского технологического института (MIT) помогает объяснить загадочный источник помех, ограничивающих производительность кубита.
«Наше исследование — первое, ясно показывающее, что низкоуровневое ионизирующее излучение в окружающей среде ухудшает работу сверхпроводящих кубитов», — сказал Джон Оррелл, физик-исследователь PNNL, старший автор исследования и эксперт по измерению низкоуровневого излучения. «Эти результаты предполагают, что радиационная защита будет необходима для достижения долгожданных характеристик квантовых компьютеров этой конструкции».
Естественная радиация наносит ущерб компьютерам
Инженеры-компьютерщики знали уже не менее десяти лет, что естественное излучение, исходящее от таких материалов, как бетон, и пульсирующее через нашу атмосферу в виде космических лучей, может вызывать сбои в работе цифровых компьютеров. Но цифровые компьютеры не так чувствительны, как квантовые.
«Мы обнаружили, что практические квантовые вычисления с этими устройствами будут невозможны, если мы не решим проблему излучения», — сказал физик PNNL Брент ВанДевендер, соавтор исследования.
Исследователи объединились, чтобы решить загадку, которая мешала попыткам поддерживать сверхпроводящие квантовые компьютеры в работе достаточно долго, чтобы сделать их надежными и практичными. Рабочий квантовый компьютер был бы в тысячи раз быстрее, чем даже самый быстрый суперкомпьютер, работающий сегодня.И он сможет решать вычислительные задачи, для решения которых современные цифровые компьютеры плохо приспособлены. Но непосредственная задача состоит в том, чтобы кубиты поддерживали свое состояние, и этот подвиг называется «согласованность», — сказал Оррелл. Это желаемое квантовое состояние — то, что дает квантовым компьютерам их мощность.
Физик из Массачусетского технологического института Уилл Оливер работал со сверхпроводящими кубитами и был озадачен источником помех, которые помогли вытолкнуть кубиты из их подготовленного состояния, что привело к «декогеренции» и сделало их нефункциональными.Исключив ряд различных возможностей, он рассмотрел идею о том, что естественное излучение от таких источников, как металлы, обнаруженные в почве, и космическое излучение из космоса может подталкивать кубиты к декогеренции.
Случайный разговор между Оливером, ВанДевендером и его давним сотрудником, физиком из Массачусетского технологического института Джо Формаджо, привел к текущему проекту.
Только натуральное
Чтобы проверить идею, группа исследователей измерила производительность прототипа сверхпроводящих кубитов в двух разных экспериментах:
Они подвергли кубиты воздействию повышенного излучения металлической меди, активированной в реакторе.
Они построили вокруг кубитов щит, который снизил количество естественной радиации в окружающей их среде.
Пара экспериментов ясно продемонстрировала обратную зависимость между уровнями излучения и продолжительностью времени, в течение которого кубиты остаются в когерентном состоянии.
«Излучение расщепляет согласованные пары электронов, которые обычно переносят электрический ток без сопротивления в сверхпроводнике», — сказал ВанДевендер. «Сопротивление этих неспаренных электронов разрушает тонко подготовленное состояние кубита.«
Исследователи пришли к выводу, что результаты имеют непосредственное значение для проектирования и изготовления кубитов. Например, исследователи заявили, что материалы, используемые для создания квантовых компьютеров, должны исключать материал, излучающий излучение. Кроме того, может возникнуть необходимость защитить экспериментальные квантовые компьютеры от атмосферного излучения.
В PNNL интерес обратился к вопросу о том, может ли Shallow Underground Laboratory, которая снижает воздействие поверхностного излучения на 99%, служить будущим разработкам квантовых компьютеров.Действительно, недавнее исследование европейской исследовательской группы подтверждает улучшение когерентности кубитов, когда эксперименты проводятся под землей.
«Без смягчения последствий излучение ограничит время когерентности сверхпроводящих кубитов до нескольких миллисекунд, что недостаточно для практических квантовых вычислений», — сказал ВанДевендер.
Исследователи подчеркивают, что на данный момент более серьезными препятствиями для стабильности кубита являются другие факторы, помимо радиационного воздействия. Считается, что такие вещи, как микроскопические дефекты или примеси в материалах, используемых для создания кубитов, в первую очередь ответственны за текущий предел производительности около одной десятой миллисекунды.Но как только эти ограничения будут преодолены, радиация начинает утверждать себя как предел и в конечном итоге станет проблемой без адекватных стратегий естественной защиты от излучения, говорят исследователи.
Результаты влияют на глобальный поиск темной материи
В дополнение к объяснению источника нестабильности кубита, результаты исследования могут иметь значение для глобального поиска темной материи, которая, как считается, составляет чуть менее 85% известной вселенной, но которая до сих пор ускользает от обнаружения человеком. существующие инструменты.Один из подходов к сигналам предполагает использование исследований, которые зависят от сверхпроводящих детекторов, конструктивно похожих на кубиты. Детекторы темной материи также должны быть защищены от внешних источников излучения, потому что излучение может вызвать ложные записи, которые скрывают желательные сигналы темной материи.
«Улучшение нашего понимания этого процесса может привести к усовершенствованию конструкции этих сверхпроводящих датчиков и привести к более чувствительному поиску темной материи», — сказал Бен Лоер, физик-исследователь PNNL, который занимается как обнаружением темной материи, так и радиационными эффектами на сверхпроводящие кубиты.«Возможно, мы также сможем использовать наш опыт работы с этими датчиками физики элементарных частиц для улучшения будущих конструкций сверхпроводящих кубитов».
.