Искусственные радиоактивные изотопы получили название «меченых атомов».
Это название объясняется тем, что радиоактивные изотопы легко обнаруживаются и легко учитываются с помощью специальных приборов — радиоактивных счетчиков (счетчики Гейгера и др.).
«Меченые атомы» и стабильные изотопы широко используются физиологами и агрохимиками для исследования механизма питания растений и передвижения веществ в растительных и животных организмах. С помощью метода «меченых атомов» был установлен целый ряд новых и важных фактов в области химии и агрохимии почв, физиологии растений и животных. В частности, было показано, что минеральные питательные вещества поступают в корневую систему растений из почвы очень быстро и без участия промежуточных организмов (грибов, бактерий). Определена скорость передвижения минеральных веществ в сосудах и тканях растительных организмов, а также скорость тока крови у животных и человека. С помощью изотопа 18O А. П. Виноградову (1947) удалось доказать, что кислород, поступающий в атмосферу при фотосинтезе растений, отдает не только углекислота, но и вода. Многие типы тканей животных, в прошлом считавшиеся инертными и мало затронутыми обменом (скелет, жировые ткани), в действительности энергично участвуют в обмене веществ.
Используя радиоактивные изотопы, Н. В. Тимофеев-Ресовский, А. А.Титлянова (1966) исследовали в лабораторных условиях поведение 20 микроэлементов в почвах и почвенных водах. Было установлено, что радиоактивные микроэлементы по своему биогеохимическому поведению подразделяются на четыре основные группы.
Эти выводы авторы считают приложимыми и к стабильным элементам-аналогам, так как геохимическая судьба радиоизотопов в конечном счете определяется теми же закономерностями, что и стабильных. Чем выше pH почв и чем выше их гумусность и поглотительная способность, тем, естественно, больше сорбируются радиоактивные изотопы и больше накапливаются в верхнем горизонте почв. Подкисление почв и потеря ими гумуса будут способствовать десорбции радионуклидов, поступлению их в растворы и миграции в низменности и водоемы.
Метод «меченых атомов» будет и в дальнейшем широко использоваться при изучении явлений поглощения и обмена ионов почвой, циркуляции почвенных растворов, питании растений и бактерий, превращении органического вещества и т. д.
Эксперты МАГАТЭ считают, что в качестве «меченых атомов» эффективнее, безопаснее и удобнее использовать не радиоактивные изотопы, а стабильные 2H(D), 13C, 1SN, 17O, 18O в парах с основными элементами или в смесях. Эти методы открывают колоссальные новые возможности в почвоведении и агрохимии.
Присутствие радиоактивных изотопов в высоких концентрациях в почвах — уже нередкое явление. Поэтому необходимо исследование токсических доз радионуклидов, их фонового и аномального содержания в почвах, форм миграции и методов улучшения почв, загрязненных радионуклидами.
Известно, что радиоактивный фосфор (32P) оказывается вредным для растений овса при содержании 5,6 мкКи на 1 мг Р2O5 удобрений в водной культуре и при 10 мкКи на 1 мг Р2O5 удобрений в почве. При более высоких концентрациях радиоактивного изотопа фосфора замечалось замедление и прекращение роста растений, нарушение их нормальной окраски и формы и со временем отмирание основного побега или гибель.
В обзоре, опубликованном Р. М. Алексахиным и В. А. Егоровым (1983), рассматривается опыт радиационного мониторинга почв и растительности. Радионуклиды ведут себя в общем подобно их нерадиоактивным аналогам. Они активно мигрируют в водных растворах и накапливаются в аккумулятивных ландшафтах (в болотных осадках и почвах, в засоленных почвах). При наличии радионуклидов в оросительной воде они интенсивно накапливаются в орошаемых почвах и биомассе. При этом дождевание в сравнении с поливом по бороздам способствует во много раз большему накоплению радионуклидов в биопродукции. Коэффициенты накопления радионуклидов в растениях зависят от типа почв, растений и от характера нуклидов. Так, в зерне колосовых 90Sr накапливался в несколько раз больше на кислых (подзолистых, серых лесных) почвах, чем на черноземах.