«Биологическое действие радиоактивных излучений».

Конспект урока по теме:
«Биологическое действие радиоактивных излучений».
Цель урока:  дать понятие дозы радиоактивного излучения, естественного радиоактивного фона, ознакомить учащихся с его влиянием на живые организмы.
Образовательные задачи урока:
Ознакомить учащихся с биологическим воздействием радиационного излучения и правилами защиты от радиации, знать естественные и искусственные источники радиации, плюсы и минусы радиации, защиту от радиоактивного излучения
Развивающие задачи урока:
Уметь самостоятельно приобретать новые знания с использованием ИКТ, составлять и делать доклады по заданной теме, анализировать полученную информацию и делать научно обоснованные выводы; развивать коммуникативные умения
Воспитательные задачи урока:
разумно использовать достижения науки и технологии для дальнейшего развития человеческого общества, обеспечивать безопасность своей жизни.
Ход урока:
Организационный момент.
Постановка вопроса.
Крылатые слова Френсиса Бэкона «Знание – сила» в настоящее время приобрели устрашающее значение. Наука свидетельствует, что через 50-100 лет на Земле иссякнут запасы нефти и газа, а еще через несколько столетий – запасы угля, чтобы решить эту проблему мы получаем и используем энергию атомного ядра. Но вот тут- то человечество столкнулось с глобальной проблемой: при нынешних темпах загрязнения наша планета в скором будущем станет непригодной для жизни. Так вот сегодня мы с вами и поговорим об отрицательном воздействии радиоактивных излучений на человека и окружающую среду.
3.Проверка знаний учащихся.
Фронтальный опрос:
Что такое радиоактивность?
Какие элементы в таблице Менделеева
являются радиоактивными?
Каков состав радиоактивного излучения
Что такое а-лучи?
Что такое β-лучи?
Что такое у-лучи?
Какие еще электромагнитные волны оказывают
вредное влияние на человека?
Изучение нового материала.
Радиация - это явление, происходящее в радиоактивных элементах, ядерных реакторах, при ядерных взрывах, сопровождающееся испусканием частиц и различными излучениями, в результате чего возникают вредные и опасные факторы, воздействующие на людей.
Термин «проникающая радиация» следует понимать как поражающий фактор ионизирующих излучений, возникающих, например, при взрыве атомного реактора.
Ионизирующее излучение - это любое излучение, вызывающее ионизацию среды, т.е. протекание электрических токов в этой среде, в том числе и в организме человека, что часто приводит к разрушению клеток, изменению состава крови, ожогам и другим тяжелым последствиям.
Степень радиоактивных поражений зависит от дозы и времени, в течение которого человек подвергался облучению.
Основные термины и единицы измерения:
Период полураспада изотопа – время, за которое распадается в среднем половина первоначального числа радиоактивных ядер.
Радиационная активность образца – число радиоактивных распадов в секунду; единица измерения – беккерель (Бк).
Поглощенная доза– энергия излучения, поглощенная организмом, в пересчете на единицу массы; единица измерения – грэй (Гр).
Эквивалентная доза – поглощенная доза, умноженная на коэффициент, характеризующий способность данного вида излучения повреждать ткани организма; единица измерения - зиверт (Зв).
Эквивалентная доза 4-5 зиверт, полученная человеком за короткое время при полном облучении тела, может привести к смерти. Но такая же эквивалентная доза, полученная в течение всей жизни, не приводит к видимым изменениям.
Естественный радиационный фон примерно 0,1 - 0,2мкЗв/ч. Значит, среднегодовая доза облучения человека не должна превышать 1-1,5мЗв в год. Сейчас уровень радиации в 20 километровой зоне от Фукусима превышает норму в 1600 раз. Без последствий для людей такое превышение радиации не пройдет.
Излучение может двумя способами оказывать воздействие на человека.
Существует два способа облучения:
1.внешнее, если радиоактивные вещества находятся вне организма и облучают его снаружи;
2.внутреннее облучение происходит при попадании веществ внутрь организма с воздухом, пищей, водой.
Первый способ — внешнее облучение от источника, расположенного вне организма, которое в основном зависит от радиационного фона местности на которой проживает человек или от других внешних факторов. Второй — внутреннее облучение, обусловленное поступлением внутрь организма радиоактивного вещества, главным образом с продуктами питания. Внешнее и внутреннее облучения требуют различные меры предосторожности, которые должны быть приняты против опасного действия радиации.
Источники внешнего облучения
Космические лучи приходят на Землю от Солнца и из глубин Вселенной. Нет такого места на Земле, куда бы не падало космическое излучение. Атмосфера Земли защищает нас от вредного для здоровья космического излучения. Люди, живущие на уровне моря, получают в среднем 0,3мЗв излучения в год. С ростом высоты над уровнем моря растет и уровень облучения.
Земная радиация – излучение радиоактивных элементов, входящих в состав земной коры.
Все эти радиоактивные элементы образовались вместе с образованием земной коры 3 млрд. лет назад. Со временем, вследствие распада, количество радиоактивных элементов уменьшалось, а многие практически полностью исчезли. Подсчитано, что двадцатикилометровом слое земной коры содержится 100 млн. т. Радия, 1014т. Урана и еще больше тория. А в водах мирового океана содержится около 4 млрд.т. урана.
Все эти радиоактивные вещества, входящие в состав земной коры, при своем распаде и создают земную радиацию. Конечно, уровни земной радиации неодинаковы для различных мест земного шара. Они зависят от концентрации радионуклидов в том или ином участке земной коры. Средняя эффективная доза внешнего облучения, которую человек получает от земных источников естественной радиации, составляет примерно 0,35мЗв в год. Как мы видим это немногим больше средней дозы облучения, создаваемого космическими лучами на уровне моря.
Источники внутреннего облучения
Внутреннее облучение складывается из облучения воздуха, которым человек дышит, пищи и питья человека и его жилища, в которых присутствуют различные химические элементы, обладающие естественной радиоактивностью. Эквивалентная доза этого облучения составляет примерно 1,25 мЗв в год. Самый большой вклад в эту дозу вносит радиоактивный газ радон, являющийся продуктом распада урана и тория, содержащихся в земной коре. Содержащийся в воздухе радон, попадая при дыхании в организм человека, дает около 60% эквивалентной дозы внутреннего облучения, то есть 0,8 мЗв в год. За счет радиоактивных элементов, содержащихся в пище, воде, организм человека получает эквивалентную дозу около 0,4мЗв в год. Из них около 23% человек получает за счет радиоактивного калия – 40, который усваивается организмом вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма.
Исследования последних лет показали, что грибы и лишайники способны накапливать в себе достаточно большие дозы радиоактивных изотопов свинца-210 и, особенно, - полония-210.
Жители Крайнего Севера питаются в основном мясом северного оленя. А олени питаются лишайниками. Таким образом, доза внутреннего облучения жителей Крайнего Севера резко возрастает. Нуклиды свина-210 и полония-210 накапливаются в рыбе и моллюсках. Поэтому люди, потребляющие много рыбы, могут получить дополнительные дозы внутреннего облучения.
Свой вклад в эквивалентную дозу внутреннего облучения вносит и жилище человека, так как различные строительные материалы обладают различной радиоактивностью. Самые распространенные строительные материалы обладают различной радиоактивностью. Самые распространенные строительные материалы – дерево, кирпич и бетон выделяют относительно немного радона. Но гораздо большей радиоактивностью обладают такие строительные материалы, как гранит и глинозем.
Радиоактивный йод-131 через траву попадает в мясо и молоко коров, а затем и в организм человека, питающегося этими продуктами.
Радиация в медицине используется как в диагностических, так и в лечебных целях. Одним из самых распространенных медицинских приборов является рентгеновский аппарат, с помощью которого проводится медицинское обследование различных органов человека. Подсчитано, что на каждую 1000 жителей в развитых странах приходится от 300 до 900 рентгеновских обследований различных органов в год – и это не считая рентгенологических обследований зубов и массовой флюорографии. Средняя эквивалентная доза, получаемая человеком от этих обследований, составляет около 20% от естественного радиационного фона, т.е. примерно 0,38 мЗв в год. Многие проблемы физиологии и медицины удалось решить с помощью радиоактивных изотопов. Так, для исследования кровообращения в кровь человека вводят радиоактивный натрий. А для исследования работы щитовидной железы человека используют радиоактивный йод. Местоположение опухолей, особенно злокачественных, определяю по γ-излучению скопления радиоактивных изотопов, специально введенных в человеческий организм. А одним из способов лечения раковых заболеваний является облучение злокачественной опухоли γ-излучением кобальта.
Особенности действия радиации на живой организм:
Не ощутимо человеком;
Действие малых доз может суммироваться и накапливаться;
Действует на потомство, вызывая генетический эффект;
Разные органы имеют свою чувствительность к облучению.
Самой высокой радиопоражаемостью отличаются клетки костного мозга, лимфатические узлы, половые клетки. Очень восприимчив к радиации хрусталик. Его клетки погибая, становятся непрозрачными, что приводит к катаракте и полной слепоте.
Существует два способа облучения:
1.внешнее, если радиоактивные вещества находятся вне организма и облучают его снаружи;
2.внутреннее облучение происходит при попадании веществ внутрь организма с воздухом, пищей, водой.
Первым ядерным взрывом явилось испытание атомной бомбы, созданной в США в 1945 году. Затем 6 и 9 августа 1945г. США сбросили атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки. В 1949 году была создана первая атомная бомба в СССР и с тех пор до 1963г. США и СССР регулярно проводили испытания нового ядерного оружия. это привело к тому, что эквивалентная доза облучения от радиоактивного загрязнения Земли достигла 7% от естественного радиационного фона.
При ядерном взрыве часть радиоактивного материала выпадает неподалеку от места взрыва, а часть задерживается в тропосфере(самом нижнем слое атмосферы), подхватывается ветром и перемещается на большие расстояния. Однако большая часть радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу (следующий слой атмосферы, лежащий на высоте 10-50 км), где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара. Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов. Но основную роль в длительном облучении играют углерод-14, цезий-137,цирконий-95, стронций-90.
Биологическое действие радиации:
1.лучевая болезнь
2.рождение детей с патологиями (серьезными заболеваниями)
3.онкологические заболевания (лейкемия, рак щитовидной железы)
4.стерильность
5. ухудшение зрения
6.снижение иммунитета
7. сокращение продолжительности жизни.
Физическое воздействие рентгеновского радиоактивного излучения заключается в ионизации атомов вещества. Образовавшиеся при этом свободные электроны и положительные ионы принимают участие в сложной цепи реакций, в результате которых образуются новые молекулы, в том числе и свободные радикалы. Эти свободные радикалы через цепочку реакций, еще до конца не изученных, могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нормального функционирования клетки. Биохимические изменения могут произойти как через несколько секунд, так и через десятилетия после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких изменений в них, которые могут привести к раку.
МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
Защита временем.: сокращение продолжительности работы в поле излучения; чем меньше время пребывания вблизи источника радиации, тем меньше полученная от него доза облучения.
Защита расстоянием заключается в том, что излучение уменьшается при удалении от компактного источника. То есть если на расстоянии 1 метра от источника радиации дозиметр показывает 1000 микрорентген в час, то на расстоянии 5 метров — около 40 мкР/час, вот почему часто источники радиации так сложно обнаружить. На больших расстояниях они «не ловятся», надо чётко знать место, где искать.
Защита веществом. Необходимо стремиться к тому, чтобы между Вами и источником радиации было как можно больше вещества. Чем оно плотнее и чем его больше, тем значительнее часть радиации, которую оно может поглотить.
экранирование источника излучения;
дистанционное управление;
использование манипуляторов и роботов;
5.ЗАКРЕПЛЕНИЕ ЗУН.
1. Чему равна эквивалентная доза естественного радиационного фона?
2. Из чего складывается естественный радиационный фон?
3. Из чего складывается внешнее облучение?
4. Из чего складывается внутреннее облучение?
5. В чем причина негативного воздействия радиации на живые организмы?
6. Какой вид радиационного излучения наиболее опасен при облучении человека? (альфа-излучение, для которого коэффициент качества имеет максимальное значение.)?
6.ИТОГ
7.ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ