Важное значение при выборе изотопа имеет вопрос о чувствительности метода изотопного анализа, а также о типе радиоактивного распада и энергии излучения. Преимущество стабильных изотопов (² H, ¹⁸ O, ¹⁵ N и др.) — отсутствие излучений, часто оказывающих побочное воздействие на исследуемую живую систему. В то же время, сравнительно низкая чувствительность методов их определений (масс-спектроскопия , денситометрия ), а также необходимость выделения меченого соединения ограничивают применение стабильных изотопов в биологии. Высокая чувствительность регистрации гамма-активных изотопов (⁵⁹ Fe, ¹³¹ I и др.) позволила в живом организме измерить скорость кроветока, определить количество крови и время её полного кругооборота, исследовать работу желёз внутренней секреции.

  Лит.: Камен М., Радиоактивные индикаторы в биологии, пер. с англ., М., 1948; Хевеши Г., Радиоактивные индикаторы, их применение в биохимии, нормальной физиологии и патологической физиологии человека и животных, пер. с англ., М., 1950; Метод меченных атомов в биологии, Изотопы в биохимии, М., 1963; Ванг Ч., Уиллис Д., Радиоиндикаторный метод в биологии, пер. с англ., М., 1969; Радиоактивные изотопы во внешней среде и организме, М., 1970.

  И. Н. Верховская.

  И. и. в медицине. С помощью И. И. были раскрыты механизмы развития (патогенез) ряда заболеваний; их применяют также для изучения обмена веществ и диагностики многих заболеваний (см. Радиоизотопная диагностика ).И и. вводят в организм в крайне малых количествах, не способных вызвать какие-либо патологические сдвиги. Различные элементы неравномерно распределяются в организме. Аналогично им распределяются и И. и. Излучение, возникающее при распаде изотопа, регистрируют радиометрическими приборами, скенированием , авторадиографией и др. Так, состояние большого и малого круга кровообращения, сердечного кровообращения, скорости кроветока, изображение полостей сердца определяют с помощью соединений, включающих ²⁴ Na, ¹³¹ I, ^99M Tc; для изучения лёгочной вентиляции и заболеваний спинного мозга применяют ^99M Tc, ¹³³ Xe; макроагрегаты альбумина человеческой сыворотки с ¹³¹ I используют для диагностики различных воспалительных процессов в легких, их опухолей и при различных заболеваниях щитовидной железы. Концентрационную и выделительную функции печени изучают при помощи краски бенгал-роз с ¹³¹ I, ¹⁹⁸ Au; функцию почек — при ренографии c ¹³¹ I-гиппураном и скенированием после введения неогидрина, меченого ²⁰³ Hg или ^99M Tc. Изображение кишечника, желудка получают, используя ^99M Tc, селезёнки — применяя эритроциты с ^99M Tc или ⁵¹ Сr; с помощью ⁷⁵ Se диагностируют заболевания поджелудочной железы. Диагностическое применение имеют также ⁸⁵ Sr и ⁸⁵ P.

  А. В. Козлова.

  И. и. в сельском хозяйстве (³ H, ¹⁴ C, ²² Na, ³² P, ³⁵ S, ⁴² K, ⁴⁵ Ca, ⁶⁰ Co, ⁶⁵ Zn, ⁹⁹ Mo и др.) широко используются для определения физических свойств почвы и запасов в ней элементов пищи растений, для изучения взаимодействия почвы и удобрений, процессов усвоения растениями питательных элементов из минеральных туков, поступления в растения минеральной пищи через листья и других вопросов почвоведения и агрохимии. Пользуются И. и. для выявления действия на растительный организм пестицидов , в частности гербицидов , что позволяет установить концентрацию и сроки обработки ими посевов. Применяя метод И. и., исследуют важнейшие биологические свойства с.-х. культур (при оценке и отборе селекционного материала) — урожайность, скороспелость, хладостойкость. В животноводстве изучают физиологические процессы, протекающие в организме животных, проводят анализ кормов на содержание токсичных веществ (малые дозы которых трудно определить химическими методами) и микроэлементов. При помощи И. и. разрабатывают приёмы автоматизации производственных процессов, например отделение корнеклубнеплодов от камней и комков почвы при уборке комбайном на каменистых и тяжёлых почвах.

Рис. 1. Отложение радиоактивных изотопов стронция и фосфора в костях: ⁸⁹ Sr откладывается преимущественно в самой кости, ³² P — в костном мозге.

Рис. 4. Схема опыта по изучению поглощения радиоактивных изотопов раздельно корнями и плодами арахиса: 1 — среда для корней; 2 — среда для плодов.

Рис. 3. Избирательное накопление радиоизотопа серы (³⁵ S) в хрящевой ткани 20-дневного зародыша крысы: А — окрашенный срез; Б — радиоавтограф.

Рис. 2. Распределение радиоизотопа фосфора (³² P) на поперечном срезе сахарной свёклы при нанесении изотопа на один из листьев растения.

Изотопные методы

Изото'пные ме'тоды в геологии, методы изучения геол. процессов, основанные на исследовании содержания и соотношений радиоактивных, радиогенных и стабильных изотопов отдельных химич. элементов в горных породах, минералах, природных водах, газах и органич. веществе.

  Наиболее разработаны и широко применимы методы абсолютной геохронологии (см. Геохронология ), с их помощью, по соотношению радиоактивных изотопов и дочерних продуктов их распада, например ²³⁵ U — ²⁰⁷ Pb; ²³⁸ U — ²⁰⁶ Pb; ²³² Th — ²⁰⁸ Pb; ⁸⁷ Rb — ⁸⁷ Sr; ⁴⁰ K — ⁴⁰ Ar и др., определяется абс. возраст горных пород и минералов. Методами абс. геохронологии определён возраст пород Земли, Луны, метеоритов; по изотопному составу инертных газов (Ar, Xe и мн. др.) судят о радиационном возрасте метеоритов (времени воздействия на них космич. облучения), Изотопный состав инертных газов Земли и метеоритов несёт богатую информацию об особенностях образования вещества Солнечной системы (см. Космохимия ). Содержание ¹⁴ C(T1/2 = 5600 лет) в ископаемых остатках на Земле позволяет определять время их захоронения; с помощью ¹⁴ C определён возраст многих археол. находок. Различное содержание ¹⁴ C в годовых кольцах древесины деревьев может указывать на неодинаковую интенсивность образования его в атмосфере прошлых геол. периодов, связанную с периодами изменения интенсивности космич. облучения планеты. По парам ²³⁰ Io — ²³² Th: ²³⁰ Io — ²³¹ Ra, а также по абс. содержанию радиоактивных ¹⁴ C и ¹⁰ Bc в донных отложениях океанов и морей определяются скорость и время накопления различных донных морских осадков; средняя продолжительность накопления неконсолидированных осадков в океане достигает 150×10⁶ лет.

  Важную роль в геол. исследованиях играет вариация в содержании стабильных изотопов. Несмотря на небольшое различие в физ. и хим. свойствах изотопов при некоторых геол. процессах происходит фракционирование (разделение) изотопов отдельных хим. элементов. Наибольший эффект фракционирования характерен для лёгких элементов — Н, С, N, О, S и др., т. к. для них относительная разница в массах изотопов наибольшая. Различия в свойствах изотопов тяжёлых элементов малы и на совр. уровне измерительной техники трудно определяются. Измерения ведутся на масс-спектрометре по отношению к эталонам, изотопный состав которых принимается всеми лабораториями мира. Результаты измерений выражаются в величинах d, показывающих, на сколько % или ^o /_oo содержание тяжёлого изотопа в образце больше (+d) или меньше ( — d), чем в эталоне. Одним из наиболее распространённых процессов фракционирования стабильных изотопов является изотопный обмен . Глубина разделения изотопов определяется кинетическими и термодинамич. факторами. При высокой температуре фракционирование минимально, при низкой — максимально. При обычной температуре наиболее восстановленные соединения С, S, N содержат больше лёгкого изотопа; высокоокисленные их соединения содержат больше тяжёлого изотопа, например: