Tarım Alanında Nükleer Teknoloji
Son 70 sene içinde üretilen 2,250 yeni çeşit tahıl, bitki köklerinin radyasyon ışınlaması ile DNA’larının değiştirilmesi sayesinde gerçekleştirildi.
Bu teknolojiden en çok yararlanan ise dünyanın en kalabalık ülkesi olan Çin’di. 2002 itibari ile Çin’de üretilen tahılların %27’si nükleer teknoloji ürünüydü. Bu oran Hindistan’da %11,5, Rusya’da %9,3, Hollanda’da %7,8, ABD’de %5,8 ve Japonya’da %5,3’tü. Çiflik hayvanları üzerinde ise işaretlenmiş karbon-14 gibi izotopların kullanılması sayesinde hayvanların kullandığı besinin sindirim sisteminin hangi noktasında vücut dokusu ya da süte çevrildiği anlaşılabiliyor.
Diğer yandan, özellikle Afrika’da uzun seneler hayvan sürürelerini kırıp geçiren sığır vebasının tedavisinde radyoizotopların kullanılması ile tedavi edici aşılar geliştirildi. Son 40 senede bu aşıları kullanan 18 Afrika ülkesinden 16’sında sığır vebası ve diğer küçük-büyükbaş hayvan hastalığı ortadan kaldırıldı. Gamma ışınlaması ile sebze ve meyvelere zarar veren böcek ve sinekler ise büyük oranda ortadan kaldırıldı. Henüz 1981 senesinde bu yöntem ile Akdeniz meyve sineği dünya üzerinden silindi. 1991 senesinde bu gelişmenin Meksika ekonomisine katkısı tam 3 milyar dolardı.
Gıda zehirlenmeleri ve üretilen gıdaların tüketiciye ulaşamadan bozulması veya besin değerini yitirmesi sorununun önüne yine radyoaktif izotoplar sayesinde geçildi. 1999 senesinde ABD’de 5 bin insan bozulmuş gıda nedeniyle hayatını kaybederken, 30 milyon insan hastalanıyor ve 300 bin insan hastanelik oluyordu. Gamma ışınlaması sayesinde gıdalar üzerindeki patojenlerin bağları tamamen kırılarak gıdalar tam steril hale getirilmeye başlandı. Özellikle salmonella denilen ve soğan ve patates gibi bitkilerin üzerinde filizlenen patojenik mikro organizmaları yok edilmeye başlandı. Raf ömrünün ciddi oranda arttırılmasının yanında koli basili olarak bilinen Escherichia coli bakteri türleri ciddi oranda azaltıldı. Tüm bu steril işlemleri gıdaların şekil ve tadında hiçbir bozulma yaratmaz.
Tarım Alanındaki Kullanım Alanlarını Maddelersek:
- SIT-Steril Böcek Tekniği: Sinek fabrikalarında gamma ışınlamasına tabi tutulan erkek sinekler üreme özelliklerini yitiriyor ve steril/mikropsuz hale geliyorlar. Sineklerin yoğun olduğu dönemlerde doğaya salınan radyasyonlu sinekler dişilerle çiftleşse bile üreme gerçekleşmiyor. Bu şekilde özellikle meyvelere zarar veren sineklerin artışı önlenmiş oluyor.
- Gıda ürünlerinde, yetiştirilmiş ürünlerin bakteri ve mikroplardan, özellikle de Salmonella ve E.Coli gibi patojenlerden arınmalarında kimyasallar çok riskli olabilecekken, ışınlama yöntemi ile sebze ve meyvelere hiç zarar gelmediği gibi, gıdanın ömrü artıyor. Özellikle baharatlar üzerinde kullanılan irridation yöntemi ile üretim ciddi miktarda artıyor. Güney Afrika bu yöntem ile dünya birincisi iken, Etiyopya ve Madagaskar’da bu tekniği kullanıyor.
- Su havzalarından alınan su örneklerindeki izotopların incelenmesi ile suyun kökeni ve yaşı kolayca saptanabiliyor. Örneğin, Moyale, Etiyopya’da yapılan araştırmalarda, elde edilen suda hidrojenin bir izotopu olan tritiyum(3H) bulundu. Radyoaktif elementin nedeni ise 50’li ve 60’lı yıllarda gerçekleştirilen nükleer testlerdi. Diğer yandan, kimyada maddelerin yaşını tespit etmede kullanılan karbon-14 metodu uygulandığı zaman aynı suyun “6000 senelik temiz yağmur suyu” olduğu sanılmıştı…
- Suyun analizinde nükleer teknoloji çok önemli bir yer tutuyor. Bugün dünyada var olan ve 2 milyon insanın yararlandığı en büyük havza, Mısır’da yüzlerce km kare alan kaplayan Numidya Sandstone havzası, aynı zamanda 50 bin hektarlık alana yaşam veriyor. Ancak bugüne kadar gerçekçi bir analize tutulmamasından dolayı havzanın daha ne kadar kullanılabileceği bilinmiyor. Suyun ne kadar verimli ve ne amaçla kullanılabilir olduğu, arıtımdan geçip geçmemesi gerektiği gibi soruların cevabı yok.
- İzotop analizleri ayrıca toprakların sahip olduğu maden tuzu oranında önemli saptamalar yaparak bitkilerin hayatı ve gıda üretiminde büyük katkılar sağlayabiliyor. Mısır, Irak, İran, Fas, Myanmar, Pakistan, Suriye ve Tunus gibi ülkelerde IAEA ile yürütülen çalışmalarda tuza dayanıklı ağaç ve bitkilerin yaşam alanları ve verimlilikleri arttırılması üzerine çalışılıyor. Bu sayede, fazladan elde edilecek bitki örtüsü daha fazla gıda, kağıt ve biyogaz gibi kaynaklar sağlayabilecek.
- Seçilmiş ve kültür edilmiş toprak yumrusu bakterisi rhizobia’nın baklagillerin üretimini arttırdığı ve tahıl ürünlerindeki katı nitrojende gelişme sağladığı ortaya çıkarıldı. Zimbabwe, Kenya, Senegal, Tanzanya ve Zambiya’da IEAE’nin(Uluslar arası Atom Enerjisi Kurumu) yürüttüğü çalışmalarda çiftçiler için ticari gübreler yerine biyogübrelerin üretilmesi gerçekleştirildi. Bangladeş’te üretilen rhizobia biyogübreleri sayesinde mercimek, soya fasulyesi, nohut ve fıstık üretiminde %30-%70 oranında artış sağlandı. Bu yatırımların gübre ve tahıl ihracatı alanından ülkeye kazandırdığı getiri ise toplamda 29 milyon dolar. Nitrojen-15(N-15) izotopunun kullanılması ile biyogübre üretiminde doğru rhizobia bakterisi seçilmesi sağlanarak doğru üretim yapılabiliyor.
Rhizobia bitkilere enjekte edilen kök nodüllerinde bulunuyor ve bitki hücrelerinin oksijenli ortamda nitrojen gazını “nitrojen sabitlenmesi” adı verilen bir süreçle gübre olarak kullanılabilen bir forma sokmasını sağlıyor. Bu şekilde bitki kendi büyüme ve gelişimi için gübre sağlamış oluyor:
- Kan ve sütteki projesteron miktarının arttırılması ile çiftlik hayvanlarının üretkenliği arttırılıyor. RIA yöntemi ile üretken hormonların ölçüleri saptanarak çiftlik hayvanlarının üretkenlik fizyolojileri arttırılıyor. Bu yöntemde ilk olarak uygulanan şey projesteron seviyelerinin ölçülmesi ile hayvanların ergenlik, doğum, üreme sorunları, çiftleşme dönemleri gibi her türlü fizyolojik basamakları bilinebiliyor. Tüm bu bilgiler ile hormon tedavileri, beslenme, gerekli yeşil alan, döllenme programları gibi şeyler belirleniyor. Peru’da işlenmiş toprak üzerinde gıda seviyesinin yükseltilmesi ile süt üretimi arttırılması bu uygulamalara bir örnek.
- Nükleer teknoloji mutasyonlar ve biyoteknoloji alanı ile bitkilerde üretim miktarı arttırılıyor. Bu teknikler ile Çin’de 33 milyon hektar alanda üretilen pirincin üretim miktarlarında ciddi artış sağlandı. Mutasyon teknikleri sitoplazmik steril erkek setlerinde kullanılarak melez tohum üretimi arttırıldı. 1995’de Çin’de IEAE ile yürütülen çalışmalarda yeni pirinç türleri(Zehfu) üretildiği gibi, Çinli bilim adamları dağlık alanlarda ve daha sert hava şartlarında yetiştirilmek üzere pirinç tohumlarını geliştirmeye başladılar.
- Batı Afrika’da ise, gama ışınlamasının uygulandığı Afrika pirinci(Oryza glaberrima) kırmızı çekirdekler yerine beyaz çekirdekler veren yeni bir çeşit üretilmesini sağladı. Suya olan ihtiyacı ve dayanıklılığı ne kadar fark ediyor çok net olmasa da, bu yeni çeşit piyasalarda iki katı fiyattan satılmaya başlandı. Yine Afrika’da sorgum üzerinde yapılan ışınlama çalışmaları ile üretim %30-%50 artış gösterdi. Son 30 senede bu çalışmalar tam 1800 yeni pirinç çeşidinin ortaya çıkmasını sağladı.
Vietnam Mucizesi
Savaşın ardından temel altyapı alanında büyük sorunlar çeken Vietnam 2005 senesinde yaşanan yetersiz gıda sorununu kesin olarak çözmeye karar verdi ve uluslar arası besin standartlarına erişmek için kişi başına günlük kalori tüketimini 2600-2700 kaloriye çıkarmaya yönelik çalışmalara başladı. 2010 sonuna doğru nüfusun 95-100 milyona ulaşması beklenen Vietnam’da sonuç olarak gıda üretimi, tahıl çeşitliliği ve kalitesi üzerinde ciddi çalışmalar yapıldı.
Pirinç Vietnam’daki enerji gereksiniminin %70’ini karşılarken, nüfusun %80’inin ana gıdası durumunda. Ülkedeki toplam ekilebilir alanın %82’sinde pirinç üretilirken, toplam tahıl üretiminin %85’ini pirinç oluşturuyor. Vietnam son senelerde gerçekleştirdiği üç temel değişim ile dünya pirinç ihracatında bir numara olmayı başardı. Önemli makroekonomik reformlara imza atan Vietnam, ticareti liberalleştirerek, tarım altyapısını geliştirmek için tüm yatırımları yaptı. Ülkenin pirinç kovası olarak gösterilen Mekong Nehri Havzası Vietnam pirinç üretiminin %50’sini karşıladığı gibi, ihracat edilen pirincin %90’ını üretiyor.
Bölgedeki toprak türü ağırlıklı olarak alüvyonlu ve asit sülfat, maden tuzu içeren arazilerden oluşuyordu. Vietnam bölgedeki her araziye uyumlu pirinç çeşidi üreterek araziden tam kapasite yararlanmasını başardı. Eski dönemlerde havadaki asit sülfat içeren araziler yüksek derecede asit ve toksin içerdiği için üretimi geçersiz kılıyordu. Diğer yandan, havzanın %20’lik kısmını kaplayan kıyı bölgeleri yüksek maden tuzu içerdiği için üretim çok düşük ve kalitesiz olarak gerçekleşiyordu. Ancak Uluslararası Atom Enerji Kurumunun(IAEA) yardımları ile havzadaki toprak türleri analize tabi tutuldu ve gerekli araştırmalar yapıldı.
Sadece 5 sene içinde yürütülen çalışmalar ile 1997 senesinde TNDB-100 ve 1999 senesinde THDB nükleer teknik uygulamarı faaliyete geçirildi. Sonucunda, Vietnam fazlasıyla karşıladığı pirinç ihtiyacı ile dünya ihracatında birinci sıraya yükseldi. TNDB-100 olarak geliştirilen pirinç çeşidi, 200 günlük olgunlaşma süresini 95-100 güne indiriyor. Bu süreç içinde gelişen tahılların asit sülfat içeren araziye dayanıklı hale gelmesi sağlandığı gibi, bitki hastalıkları ve böceklerine karşı tam direnç sağlanıyor. Bu yöntem ile asit sülfatlı arazilerdeki çiftçiler ekonomileri sarsılmadan dertlerinden kurtulurken, hektar başına üretimin 6-8 ton artması sağlandı.
TNDB-100 tekniği aynı zamanda genel tahıl üretimine oranla %10-20 daha az nitrojen gübre gerektiriyor. 1997 senesinde 41 bin hektar üzerinde başlayan çalışmalar 1998’de 112 bin hektarda, 1999’da 203 bin hektarlık alanda üretimin arttırılmasını sağladı.
Geliştirilen ikinci çeşit pirinç olan THDB, 210 günlük olgunlaşma süresini ortalama 130 günde tamamlıyor. Sadece asit sülfat değil, maden tuzu içeren arazilere ve böceklere dayanıklı hale geliyor. Derin su yatakları için geliştirilen bu pirinç türü, pirinç/balık ve pirinç/karides yetiştirilmesinde çok fayda sağlıyor. 1999’da 14,500 hektar üzerinde uygulanmaya başlayan THDB, 4 ton olan hektar başına üretimi 6-8 tona çıkartıyor. IAEA ile gerçekleştirilen çalışmalarda üretilen mutasyonlu bitki kökleri ile tarım alanında büyük bir atılım yapan Vietnam, bunun da ötesine geçerek Güney Vietnam Tarım Bilim Enstitüsünde dış ülkelerin spesifik arazi şartlarına göre ihtiyacı olduğu mutasyonlu tahıl üretiminde çalışmalara başladı.
Ayrıca hayvanların verimliliğinin geliştirilmesi için yapılan çalışmalarda, pirinç kalitesini yükseltmek için kurulan laboraturlarda binlerce mutasyona uğratılmış olan pirinç kökleri incelenebiliyor. Bu kapsamda IAEA pirinç kalitesi üzerinde eğitim vererek Vietnam’da kaliteli pirinç çeşitleri üretiminde zamanla uzmanlaşmış kadroların oluşturulmasında anahtar rol oynadı. Bugün dünya pirinç üretiminde birinci olan Vietnam, Asya’nın birçok bölgesindeki verimsiz topraklardaki üretimi arttırmak ve besin değerini yükseltmek için dünyaya mutasyonlu tahıllar üretmekle meşgul.
Sağlık ve Sanayi Alanında Nükleer Teknoloji
Tıp alanında kullanılan radyoaktif kimyasalların kullanılabilmesi için özel mühendislik ürünü materyaller aracılığı ile kimyasalların saklanması sağlanıyor. Radyoaktif maddelerle birleşmiş olan içeriklere sahip olan ve radiopharmaceuticals olarak bilinen bileşikler 90’ların sonlarından beri damardan enjekte, ağızdan alım ve soluma ile alınarak teşhis yöntemi olarak kullanılıyorlar. Bu şekilde nükleer tıp alınan radyoaktif bileşenin spesifik organların şekli ve işleyişi hakkında bilgisayar analizli görüntülenmesi sağlanıyor. Örnek olarak, kemik dokularının incelenmesinde kullanılan yarı kararlı teknesyum(tc)-99 ile işaretlemiş bir bileşik hastanın kemik yapısının görüntülenmesinde işe yarıyor. İyot-131 ya da iyot 123 organların düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol edebiliyor.
Brachytherapy adı verilen ve vücudun radyoaktif elementler içeren kapsüllerin alınması ile tedavi edilmesi anlamına gelen tıp alanında, metrenin milyonda biri kadar olan yaklaşık 15 mikrometrelik kapsüller kullanılıyor.Kanser terapilerinde kullanulan ve belirli dozda radyoaktif element içeren kapsüller, elementin dokulara temasını tamamen önlüyor.
Genetik alanında karbon-14, trityum ve fosfor 32 radyoaktif olarak işaretlenmiş nükleik asit üretmek için kullanılıyor. Ardından bu nükleik asitler DNA sekanslamasında jel ayırıcılar olarak kullanılıyor. Elde edilen ayırıcılar radyografide kullanılan radyoaktif emiciler olarak işe yarıyor. Bu şekilde laboratuar ortamlarında ekosistemden elde edilen radyoaktif emilimler ile koruma altına alınmış toprak ve su analizleri gibi birçok test yapılabiliyor.
Yüksek radyoaktivite seviyeleri ise steril bakteri, virüsler, bitkiler, hayvanlar ve hareşelerde genetik mutasyon yaratmak için kullanılabiliyor. Özellikle küçük biyolojik türler radyoaktif ışınları yaymaları açısından kullanılıyor. Örneğin çeçe sinekleri doğaya salınarak bitkilere zararlı türlerinin sayısını azaltmakta kullanılıyor. Düşük radyoaktivite içeren işaretleyiciler ise spesifik ve nesli tükenmekte olan hayvanların metabolizmalarını ve hareketlerini takip etmek için kullanılıyor. Tarım alanında böceklerin azaltılması, çeşitli yeni tür tahılların üretilmesi ve verimliliği yüksek gübre elde edilmesinin yanı sıra, trityum içeren radyasyon ile işaretlenmiş buharın toprağa enjekte edilmesi ile arsaların haritası çıkarılabiliyor. Bu tür uygulamalar arazilerin su, maden, doğalgaz ve çeşitli kaynakları hakkında bilgi verdiği gibi etkin kullanım açısından mühim rol oynuyor.
Lenf sistemi hastalıklarına giren ve hematolojik kanserler grubuna giren Non-Hodgkin Lypmhoma tedavisinde nükleer tıp tarafından üretlen akıllı ilaçlar sayesinde büyük ilerleme kaydedildi. 2001 senesinde 60 hasta üzerinde yapılan testte birçok kemoterapi yöntemine cevap vermeyen hastaların kan akışlarına akıllı ilaç enjekte edilmesi ardından %65’i tedaviye cevap verirken, %20’si(12 kişi) tamamen iyileşti. Tedavide ilaçlar hastalara verilerek, her birinin gerektiği kadar dozu alması sağlandı. 47 ay sonra tedavi tam olarak iyileşme sağlamasa da, hastaların normalden çok daha uzun süre hayatta kalmalarını sağladı.
Sanayi alanında korunaklı tutulan ve ya açıkta yer alan radyoaktif bileşenler üretim aşamasındaki kritik noktalarda akışların ve kaynak noktalarının kontrol edilmesine yaradığı gibi; kan, gıda ve medikal ürünlerde tam hijyen sağlıyor. Amerikyum-241 ve sezyum-137 binlerce metre derine inen sondajlarda kullanılan radyoaktif bileşenler. Radyoaktif detektörler ile elde edilen bilgiler deliklerden uzatılan araçlara bağlı olan kablolar ile yüzeye aktarılıyor. İyot-131 ise sıvı halde toprağa enjekte edilerek toprakaltındaki su ve petrol gibi kaynakların hareketini takip edebiliyor.
Sezyum-137 fabrikalarda kalite kontrol ve üretim sürecinde denetleyici olarak kullanılırken, amerikyum-241 ile birlikte toprak nemini ve asfalt yoğunluğunu ölçmekte de işe yarıyorlar. Panoramik ışın yayan radyoaktif materyaller ise kısa zamanda belli miktarda malzemenin steril edilmesinde kullanılıyor. Kobalt-60 ve sezyum-137 başta olmak üzere genelde 1 saatlik zaman diliminde 1 metrelik mesafede 5 Sievert(Sv), yani 500 rem radyasyon veriliyor ve gıdadan, medikal cihazlara, ahşaptan plastiğe kadar sayısız malzeme steril ediliyor. Bu yöntemi kullanan tesislerde radyoaktif materyal su havuzlarında tutuluyor.
Kaynak:
http://www.tarimsalhaber.com/default.asp?part=portal_goster&id=2072&kategori=teknoloji
http://www.snm.org/
http://www.nrc.gov/
http://www.new-ag.info/
http://www.iaea.org/
http://findarticles.com/
