Журналисты

Биологическое действие
радиации
Тема урока: Биологическое действие радиации.
Цель: Расширить и углубить знания учащихся о радиации и её влиянии на
окружающую среду и организм человека;
развить умение учеников объединить знания по физике и биологии, культуру
речи;
воспитывать гуманизм, бережное отношение к природе, культуру поведения,
толерантность.
Тип урока: Обобщение и повторение изученного материала.
Оборудование: Таблицы, плакаты.
Форма урока: Пресс-конференция.
Ход урока
I.
Организационный момент.
II.
Проведение пресс-конференции.
На уроке присутствуют журналисты, которые выясняют актуальность
данной проблемы у группы физиков, биологов, экологов, медиков.
1. Журналисты: Актуальность проблемы.
Атомное ядро… Ядерная энергетика… Атомное столетие… Эти и
десятки других терминов, связанные со словами “ядро”, заполняют страницы
газет, книг, научных статей, волнуют людей, порождают страх и надежду.
Можно сказать, что еще никогда научные открытия не играли такой важной
роли для всего человечества, как открытия в области ядерной физики. Даже
очень далекие от физики люди не могут относиться к этому безразлично.
Наверное, только физики могут “заглянуть” в глубину атома и, скорее всего,
они одни из первых могут указать на экологические проблемы, хорошо
понимая их сложность. Чтобы понять биологическое влияние радиации на
природу и человека, давайте посмотрим, откуда к нам пришел атом?
2. Физики: История открытия атома.
1) IV век до нашей эры. Демокрит высказывает мысль о том, что все в
природе состоит из мельчайщих, невидимых для глаз частиц – атомов, что
значит «неделимый».
2) через XVII столетий мысли Демокрита были переведены на язык науки.
Это сделал М.В.Ломоносов.
3) Начало ХХ века. Эрнест Резерфорд предложил планетарную модель атома,
т.е. атом – делимый.
4) 1 марта 1896 года французский физик Анри Беккерель открыл
радиоактивность – явление, которое доказало сложное строение атомного
ядра, явление самопроизвольного излучения атомных ядер.
3. Журналисты:
А что такое радиоактивность, что она из себя представляет, объясните
её природу и каким образом каждое из излучений влияет на биологическую
материю, в частности, на клетку, на человеческий организм в целом?
4.Физики:
Человечеству известно, что радиоактивность сопровождается α-, β-, γизлучениями. Все три вида излучений очень разные.
А−4
α-распад: ХА𝑍 − 𝑌𝑧−2
+ 𝐻𝑒24
α-лучи – ядра атома гелия.
Она имеют очень маленькую проникающую способность. Лист бумаги
толщиной 0,1 мм полностью их задерживает. В живые ткани α-лучи
проникают на 30-50 мкм. Поэтому при внешнем облучении α-частицы
поражают только кожу и не представляют опасности для живой природы. Но
вылетая из ядра, α-частица обладает большой энергией. Поэтому на своём
пути α-частица образует большой трек ионизированных атомов и молекул.
Так, на пути 1 мкм каждая частица образует 350 пар ионов.
5.Журналисты:
А что скажут биологи об α-распаде?
6.Биологи:
Невзирая на то, что пробы α-частиц в живом организме составляют
микроны, т.е попадают лишь во внешние ткани, однако они создают такую
мощную ионизацию, которая способна вывести из действия целую молекулу,
а это особенно опасно, если частица попадает в биологически важную
структуру. В целом эффект от ионизации клетки – это генные и хромосомные
мутации. Особенную угрозу составляет попадание α-частиц с пищей и
воздухом в различные органы.
7. Журналисты:
Это все об α-распаде, а что представляет собой β-распад?
8.Физики:
𝐴
β-распад ХА𝑍 − 𝑌𝑍+1
+ е0−1
β-лучи – это поток быстрых электронов.
Энергия электронов разная, поэтому и треки β-лучей различные, они
пронизывают около 8 мм живой ткани и на каждом микрометре своего пути
ионизируют 5-10 молекул. Для защиты их необходимо экранировать. Для
этого необходим слой пластмассы толщиной 0,25 см.
9.Журналисты:
Расспросим биологов о β-распаде.
10. Биологи:
Итак,
биологическое
проникающую
способность,
действие
но
β-излучения
вследствие
малой
имеет
массы
большую
частиц
ионизирующую способность его приблизительно в 1000 раз меньше, чем αчастиц. Однако, из-за большой проникающей способности β-излучение
может вызвать вторичное излучение. А это очень опасно для организма в
целом (таблица 5).
11. Журналисты:
Что представляет из себя γ-излучение ?
12. Физики:
γ- лучи характеризуются большой проникающей способностью. От них
не защищают даже бетонные стены домов, хотя их толщина составляет
нескольких метров.
При внешнем облучении γ-лучи играют главную роль, проникая
глубоко в клетки.
γ- лучи по своей природе аналогичны рентгеновским лучам, только
более жесткие, они способны вызвать даже ядерную реакцию.
13. Журналисты:
Обратимся к биологам по поводу действии γ-излучения на организм
человека.
14. Биологи:
γ-излучения в случае попадания в организм человека способны, как и
β-излучения, вызывать вторичное излечение. Из всех видов излучения они
имеют наибольшую проникающую способность. Толщина шара половинного
поглощения в воздухе составляет несколько сотен метров, а в живом
организме – несколько дециметров (для α-частиц – микроны).
15. Журналисты:
А сколько длится радиоактивное излучение? Как определить его
активность?
16. Физики:
Радиоактивный распад непрерывно ведет к уменьшению числа атомов
исходного радиоактивного элемента. Мерой скорости радиоактивного
превращения служит интервал времени, на протяжении времени называется
периодом полураспада.
Распад ядра в определенный момент времени является событием
случайным. Мы не можем сказать, что произойдет вероятность распада ядра
за определенный момент времени. В 1902-1903 годах Резерфорд записал: 𝑁 =
𝑡
𝑁0 ∗ 2−𝑇 , где Т – период полураспада.
Количество распадов за единицу времени называется активностью
данного препарата. Она характеризует интенсивность излучения препарата в
целом, а не отдельного атома. Единица активности – Беккерель (активность
препарата, при котором за 1 секунду происходит 1 распад). Внесистемная
единица активности – Кюри (Кю).
1𝐾𝑖 = 3.7* 1010 Бк
Кюри приблизительно соответствует активности 1 грамма радия или 3-м
урана - 238.
Чем меньше период полураспада, тем меньше количество вещества
необходимо для получения единицы активности.
А вот влияние ионизирующего излучения на вещество оценивается
энергией, поглощенной единицей массы вещества. Эту характеристику
называют поглощенной дозой излучения.
Дп = 𝐸/𝑚; E – энергия излучения, 𝑚 – масса
За единицу поглощенной дозы принято 1 Дж/кг = 1 Гр (грей). На
практике часто используют устаревшую единицу Р (Рентген).
17.Журналисты:
Какова опасность для человека?
18.Биологи:
Доза излучения 100 Гр создаёт настолько серьёзные поражения
центральной нервной системы (а именно центральная нервная система
регулирует всю деятельность организма человека), что смерть наступает в
течение нескольких часов, доза излучения 10-50 Гр вызывает смерть через
1-2 недели в результате кровоизлияния, 5-10 Гр – поражения костного
мозга – главного компонента кроветворной системы, в результате чего
происходят необратимые процессы в крови, вызывающие такое заболевание,
как рак крови.
19.Журналисты:
Это была теория. А что же в жизни? Слово предоставляется экологам.
20. Экологи 1:
Планета в беде. Жизнь на Земле существует многие миллионы лет.
Человек, наделённый разумом, стал хозяином земли. Но его же разум создал
потенциально опасные технологии, которые при отсутствии должного
контроля когда-нибудь могут уничтожить всю планету.
Вся жизнь на Земле зависит от функционирования важнейших
регуляционных систем. Так, процентное содержание кислорода в атмосфере
не должно снижаться, ибо без него погибнет всё живое. В то же время нельзя
допускать и его существенного повышения. Увеличение доли кислорода в
воздухе всего на 1% привело бы к 79% роста лесных пожаров, вспыхнувших
от удара молний. Деревья помогают регулировать содержание в воздухе
углекислого газа и водяных паров, поэтому гибель огромных лесных
массивов неминуемо повлекла бы за собой новые беды.
Атмосфера не только на прямую поддерживает жизнь, но и
аккумулирует тепло, обогревая Землю. Если температура воздуха повысится
всего на несколько градусов, начнут таять полярные льды, которые затопят
обширные участки суши.
Озоновый слой атмосферы поглощает большую часть вредного для
жизни
ультрафиолетового
излучения.
Однако
широкое
применение
хлорфторуглеродов в качестве газа-вытеснителя в аэрозольных баллончиках
уже привело к частичному разрушению озонового слоя над Антарктикой. В
результате некоторые животные ослепли.
Земля прибывает в неустойчивом экологическом равновесии. Чтобы не
допустить катастрофы, мы должны поддерживать его и принимать меры для
его восстановления.
21. Экологи 2:
Радиоактивное загрязнение.
Когда иссякнут запасы угля, нефти и природного газа, снабжать нас
энергией, по-видимому, будут атомные электростанции. Если при монтаже,
ремонте, эксплуатации и переработке ядерных отходов АЭС соблюдаются
все правила безопасности, то они наносят окружающей среде куда меньше
вреда, чем обычные ТЭС и ГЭС. Но ядерная катастрофа может опустошить
громадные территории, а на ликвидацию экологических последствий
потребуется не один десяток лет.
Авария на АЭС «Три майл айленд», произошедшая в США в 1979 г.,
стала причиной радиоактивного загрязнения, на ликвидацию которого уйдет
не меньше 40 лет. Если бы аварию не удалось локализировать, заражению
повергся бы огромный участок Восточного побережья США от Бостона
(штат Массачусетс) до Вашингтона.
22.Физики:
В 1968 году в результате ядерных испытаний в атмосферу было
выкинуто 18 кг радиоактивного стронция. Сколько стронция осталось на
сегодняшний день при условии, что выбросы не повторились бы?
N= 𝑁𝑜 * 2−𝑡|𝑇
Т = 29,12
|
t = 36 лет
|
Nm
𝑚𝑜 = 18 кг
|
m = 𝑚𝑜 * 2−𝑡|𝑇
___________
m=?
m = 18 * 2−36|29.12
m~ 18/26/5 = 18/5 26= 18/25 2=18/2*1.15=18/2.3=7.8
m = 7.8 кг
23. Экологи:
Самая страшная в истории человечества ядерная катастрофа произошла
26 апреля 1986 г. на Чернобыльской АЭС. Выброшенное взрывом огромное
облако радиоактивных материалов всего за неделю накрыло почти всю
Западную Европу. По оценкам мирового сообщества, авария на ЧАЭС
явилась крупнейшей техногенной катастрофой ХХ века. Радионуклиды,
выброшенные из аварийного реактора на высоту 1200 м, с атмосферными
потоками были перенесены на огромные расстояния. Наиболее сильному
радиоактивному загрязнению подверглись Гомельская, Могилёвская области
Белоруссии, Киевская, Житомирская области Украины, Брянская область
России. В общей сложности, это территория площадью 155000 км2 и с
населением 7.1 млн. человек (3 миллиона из которых – дети).
Мощность выброса радиоактивности в 100 раз превысила аналогичный
показатель при взрыве двух атомных бомб, сброшенных США на японские
города Хиросима и Нагасаки в 1945 году. Больше всех пострадала Украина:
основная часть радионуклидов осела в 30-километровой зоне вокруг станции,
так называемой зоне отчуждения.
24. Журналисты:
ВЕРДИКТ
Горел не блок,
Горел порок! –
Итог премноголетней фальши,
Что возводилось в абсолют.
А наша боль, утраты наши,
Наш полуподвиг-полутруд –
Суровый счет, вердикт, расплата
За эти годы, ложь и фальшь,
За повсеместный камуфляж…
Горел не блок,
Пожар – итог
Эпохи лжи.
Продукт распада
Премноголетнего вранья…
Лежат на Митинском ребята,
Что верили всему, как я,
Как ты, как он, как все мы вместе.
Нам сладок был елейный дым…
Но был пожар.
И долгом чести
Вдруг стало –
Сердцем молодым
Закрыть дремавшую державу,
В нас больно совесть пробудив!
…В который раз посмертно славу
И скорбный строй седых могил
Во искупление ошибок
Ты Сыновьям дала, страна!..
… Над нами горя вечер зыбок.
Карает душу тишина…
Горел – не блок!
Не только блок:
Пожар – урок,
Урок жестокий!
…Не дай нам Бог
Таких уроков.
Не дай нам Бог
Таких эпох!
Обратим
внимание
на
распад
некоторых
радионуклидов
Чернобыльского случая.
25.Физики:
Мы рассчитали, какой процент ядер цезия и плутония остался до
сегодняшнего дня.
Сs
|N=𝑁0 *2−𝑡/𝑇
𝑁
t =18 лет | =2−18/30
𝑁
𝑁
T= 30 лет| ~ 1/21/2 =1/2=1/1.4=0.71
𝑁
_________|
𝑁
𝑁
-?
𝑁
𝑁
=71%
Плутоний Pu
| N=𝑁0 *2−𝑡/𝑇
t=18
𝑁
T=24390 лет |
𝑁
= 2−18/24390
___________ |
𝑁
𝑁
- ?
|
𝑁
𝑁
= 1
𝑁
𝑁
= 100%
26.Журналисты:
Какой экологический ущерб нанесла Чернобыльская катастрофа?
27.Экологи:
Чернобыльская катастрофа прямо или косвенно затронула все регионы
и отрасли народного хозяйства Украины, нанесла стране огромный
экологический и материальный ущерб. Пострадали 74 района, 11 областей,
на территории которых расположено 2230 населенных пункта с населением
2650000 человек. Загрязнены были почвы 4.6 млн. га и лесные угодья
1,5 млн. га, водные и рекреационные ресурсы (Днепр, Припять, Киевское
водохранилище). В речных областях 30-километровой зоны аккумулировано
около 5,3*1011 Бк цезия - 137, 2,7*1011 Бк стронция - 90, 9,3*1011 Бк
плутония, а на дне Киевского водохранилища – около 60 млн. тонн
радиоактивного ила.
Огромную опасность для окружающей среды представляют пункты
временной локализации радиоактивных отходов (РАО) вокруг ЧАЭС. В
24 пунктах РАО составляли 1,24*1015 Бк. Перед Украиной встала задача их
разработать и создать специализированные инженерные конструкции и
технологии.
В соответствии с «Государственной программой обращения с
радиоактивными отходами» был разработан
комплекс «Вектор» по
дезактивации, транспортировке, переработке и захоронению РАО.
28.Журналисты:
Как повлияла Чернобыльская катастрофа на здоровье людей?
29.Медики:
Смертность среди граждан Украины, которые принимали участие в
ликвидации катастрофы, увеличилась в 1994 г. в 6,8 раз по сравнению с
1987 г. (возрастная категория погибших 27-47 лет).
Анализ этих данных показывает следующее:
- наибольшее количество смертей среди ликвидаторов и пострадавших от
Чернобыльской
катастрофы
произошло
от
сердечно-сосудистых
заболеваний;
- на втором месте причиной смерти явились самоубийства, отравления,
травмы – как следствия психологического расстройства;
- на третьем месте – онкологические заболевания, с 1991 по 1994 годы
количество онкобольных
увеличилось в 65 раз. В настоящее время
тенденция к снижению наблюдается;
- на четвертом месте заболевания эндокрионной и имунной систем.
Щитовидная железа является критическим органом для радиоактивного
воздействия, так как именно она обладает способностью накопления
поступившего в организм йода, в том числе его радиоактивных изотопов. По
оценкам специалистов, после 1986 г. люди стали больше болеть такими ранее
достаточно
редкими
заболеваниями,
как
тиреотоксикоз,
гипотиреоз,
тиреодит. Среди детей отмечен рост случаев отклонений в развитии,
врожденных аномалий мочеполовых органов.
Но в результате многочисленных исследований медики не выявили
тенденции увеличения врожденных патологий и заболеваний лейкемией,
причинами которых могла стать радиация. По полученным данным можно
сделать вывод, что заболеваемость населения не увеличится и в дальнейшем.
За годы, прошедшие после катастрофы, доля практически здоровых
ликвидаторов с 95% снизилась до 4%. При этом трое из четырех страдают
хроническими заболеваниями. Стресс, которому подверглись эти люди
непосредственно после аварии, для многих послужил причиной суицидов и
хронического алкоголизма. Тяжелейший стресс, последствия которого не
поддаются точной оценке, перенесли все люди, непосредственно затронутые
аварией.
30. Журналисты:
Защита внутренней среды организма от попадания радиоактивных
веществ – одна из наиболее актуальных проблем экологии. Как ее можно
решить?
31. Медики:
Питание в условиях радиоактивного загрязнения.
Радионуклиды, попадая в организм человека с пищей и водой,
формируют основную дозированную нагрузку и тем самым существенно
влияют на состояние здоровья человека.
Однако этот путь радиоактивного влияния можно регулировать.
Современная концепция радиозащитного питания по В. И. Смоляру
базируется на трех основных положениях:
- максимально возможное уменьшение радионуклидов в пище;
- торможение процесса всасывания и накопления радионуклидов в
организме;
- соблюдение правил рационального питания.
Дневной рацион человека в условиях повышенной радиации
200-250 г нежирного мяса, мясные и рыбные продукты
300 г хлеба
350 г картофеля
50-100 г сыра
0,5 л молока
400-500 г овощей
20 г животных, 30-35 г растительных жиров
40 г круп
150-200 г фруктов
В радиозащитном питании особое место отводится пряным овощам.
Пряные овощи – лук, чеснок, петрушка, укроп, селера, хрен – благодаря
фитонцидам, которые содержатся в них, эфирным маслам, гликоалкалоидам,
аскорбиновой кислоте, каротину имеют свойства не только поглощать
микробы, но и повышать стойкость организма к инфекциям и другим
вредным факторам окружающей среды, в частности, и радионуклидов.
Полезными являются продукты, которые имеют синий цвет за счет
пигментных веществ антоцианидов с радиозащитным действием (черная
смородина, черноплодная рябина, столовая свекла, темные сорта винограда,
черника, голубика и т.д.). Кроме антоцианидов, в этих продуктах содержится
много аскорбиновой кислоты, каротина, органических кислот. Четвертую
часть общеупотребляемых овощей должна составлять морковь. Тертую
морковь целесообразно употреблять в пищу в виде салата с тертыми
яблоками. Суммарное количество пряных овощей в радиозащитном рационе
должно быть не меньше 50 г в день.
В
условиях
повышенного
загрязнения
окружающей
среды
радионуклидами полезно больше употреблять бобовых (гороха, фасоли и
т.д.). Фрукты в ежедневном радиозащитном питании должны быть
обязательны, т.к. они содержат пектиновые вещества, аскорбиновые
кислоты, железо, другие микроэлементы и органические кислоты. Яблок
необходимо ежедневно употреблять 150-200 г. Летом и осенью ассортимент
фруктов более разнообразный. При возможности больше употреблять
абрикос, слив, персиков, вишни (они содержат много пектина, каротина,
аскорбиновой кислоты и органических кислот), разных видов орехов, в
которых содержится много полноценных белков.
К
веществам
с
радиозащитными
свойствами
принадлежат
экстраактивные вещества чая (тоники, катехины, эпикатехины). Они имеют
свойства витамина Р, способствуют
укреплению сосудов, особенно
капилляров, снижают проницаемость их
стенок и проявляют свое
радиозащитное действие. Препарат из листьев подорожника (плентостин)
проявляет противолучевое действие.
Уменьшить нахождение радионуклидов в организме с пищей можно,
уменьшая
их
содержание
в
продуктах
при
помощи
различных
технологических приемов, а также составляя рацион из продуктов, которые
содержат минимальное количество радионуклидов.
Это, прежде всего, мытье овощей и фруктов в теплой проточной воде,
очищение кожицы, кожуры. Во внешних шарах овощей и фруктов
содержится до 50% их общей радиоактивности. Эти меры способствуют
снижению загрязненности продуктов от 2 до 10 раз.
Наиболее эффективный способ понижения радиоактивности мяса и
сала – засолить эти продукты в крутом соленом растворе на 2-3 часа, а затем
варить. В процессе вымачивания, варения содержание радиоактивного цезия
снижается в 3-6 раз.
Свежие и сухие грибы, лесные ягоды необходимо замочить в воде на
2-3 часа. Это дает возможность удалить до 80% радионуклидов за счет цезия137, а затем варить. Во время отваривания значительная часть радионуклидов
и других вредных веществ (нитратов, тяжелых металлов) переходит из
продуктов в отвар.
Из свеклы, капусты, гороха, щавеля, грибов в отвар переходит от 60%
до 85% цезия-137. Поэтому первый отвар в пищу использовать нельзя.
Проварив продукты 10-15 минут, воду слить, а потом продолжить варить в
новой порции воды – это хорошо для первых блюд, гарниров. А грибы
следует варить дважды по 10 минут, сливая отвар каждый раз.
Жарить
продукты
в
связи
с
повышенным
загрязнением
их
радионуклидами не следует, т.к. во время жарки практически все
радионуклиды остаются в продуктах, а в результате испарения жидкости их
концентрация даже увеличивается.
Народной медицине известны растения, которые могут препятствовать
развитию рака, способствуют выведению из организма радионуклидов.
Прежде всего, это растения, которые богаты на витамины, особенно
витаминам С, флавонуиды, пектины и дубильные вещества. Именно эти
вещества способны поддерживать иммунную систему, защищать мембраны
клеток от облучения и связывать нуклиды, и выводить из организма. Кроме
названных уже овощей и фруктов, хотелось бы отметить такие растения:
перстач прямостоячий (колчан), солодка голая, эхинацея пурпурная, буквица
лекарственная, дягель лекарственный, топинамбур или земляная груша.
Топинамбур, в отличие от многих других растений, которые растут на
загрязненной территории, не накапливает в себе вредных веществ, остается
чистым.
Таким образом, употребляя разнообразные отвары, соки, настойки из
лекарственных растений, можно защитить себя от вредного действия
радиации.
ПРОЩАНИЕ
Закрыт навеки саркофаг,
А силы тают понемногу.
Я ухожу - да будет так!
Вы остаетесь – слава богу!
Те ночи, дни и вечера
Остались в памяти навечно,
Когда у адского костра
Стеной стояли наши плечи.
А мы в костюмчиках «хабе»
В пролом реакторный шагали,
Смеясь в лицо своей судьбе, На что мы шли, мы твердо знали.
Но мне порою свет не мил –
Мы стали притчей во языцах!
…А из светящихся могил
Моим друзьям не возвратиться.
Закрыт навеки саркофаг,
А силы тают понемногу.
Я хожу – да будет так!
Вы остаетесь – слава богу!
32. Журналисты: Использовать ли атом?
15 декабря 2000 года, спустя 23 года после запуска и 4 лет после аварии Чернобыльская
станция наконец была закрыта.
В настоящее время все мировое сообщество задумалось о последствиях использования
«самой дешевой электроэнергии», сопоставив выгоды с затратами на
транспортировку и захоронение радиоактивных отходов, безопасность которых для
последующих поколений до сих пор остается под большим вопросом. Многие
европейские страны отказались от ядерной энергетики в пользу возобновляемых
источников энергии. Германия, например, в ближайшие годы выведет из эксплуатации
все АЭС и полностью перейдет на безопасные виды энергии. В Украине такие
преобразования остаются пока в разряде желаемых. Поэтому встает вопрос о
повышении безопасности действующих АЭС.
Достижения научно-технического прогресса предоставили человеку огромные
возможности для использования энергии атома, но достаточно ли ему знаний и
здравого смысла, чтобы обеспечить надежность и безопасность этого процесса?
Пусть на земле не умирают реки,
Пусть стороной обходит их беда.
Пусть чистой остается в них на веки
Студеная и вкусная вода.
33. Учитель: Подведение итогов.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
М а т я ш Н. Ю., Ш а б а т у р а Н. Н. Биология, 9 класс
Г о н ч а р е н к о С. У. Физика, 11 класс
П о п е л ь П. П., К р и к л я Л. С. Химия, 8 класс
Украинская советская энциклопедия, т. 9
П а в л е н к о Л. Невидимая смерть
Р у б а н о в а Л. Чернобыльский след: пресс-конференция