Тема: Зовнішнє та внутрішнє опромінення. Потрапляння радіонуклідів до організму. Накопичення та виведення радіонуклідів

Тема: Зовнішнє та внутрішнє опромінення. Потрапляння радіонуклідів до організму. Накопичення та виведення  радіонуклідів

Мета: ознайомити учнів з поняттям радіоактивності, шляхами поширення радіації, особливостями внутрішнього і зовнішнього опромінення; ознайомити з призначенням та основними елементами респіратора, будовою протигаза; ознайомити на практиці з правилами поведінки у зоні радіоактивного забруднення; сприяти осмисленню та усвідомленню масштабів трагічних подій на Чорнобильській АЕС; пробудити почуття відповідальності перед наступним поколінням; розвивати почуття гордості за свій народ, прищеплювати любов до рідного краю; виховувати глибоку повагу до людей, які віддали своє життя заради майбутнього людства.

 Обладнання: таблиці; презентація, респіратори; протигази; музичне оформлення.

 Хід уроку

I.    Організаційний момент

II.   Мотивація начальної діяльності, оголошення теми і мети уроку

Перегляд слайдів. Бесіда:

•                 Що за знак зображений на слайді?(радіаційне забруднення) Чого?
•                 Що за прилад зображений на слайді? (дозиметр). Яке його призначення?
•                 Де ви зустрічалися з інформацією про радіацію, радіоактивне забруднення?
•                   Що таке радіація?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Слово «радіація» досить часто зараз можна почути. По радіо, телебаченню. Та й на вулицях міста можна почути: «Радіаційний фон сьогодні не перевищує норми».

Слово «радіація» походить від латинського слова «радіус», що означає «промінь». Тобто те, що рухається у просторі, як промінь світла. Її ми не сприймаємо чуттєвими органами, тобто, не бачимо, не чуємо, не відчуваємо на дотик. Це політ дрібних частинок.  Ми вже знаємо, що усе довкола складається з атомів, таких малих, що їх не можна побачити навіть у мікроскоп. Деякі речовини складаються з таких атомів, що постійно руйнуються, розпадаються і розлітаються навсебіч. Такі речовини називають радіоактивними.

Коли було відкрите явище радіоактивності?

1895 року німецький фізик В. К. Рентген відкрив загадкові промені, якими нині користується весь світ. Пізніше дослідник А. А. Беккерелль довів, що елемент уран також виділяє промені. Диво-промені випромінювали також полоній, радій, торій. Промені, яку відкрив А. А. Беккерелль, почали називати радіоактивними, а саме явище мало назву «радіоактивність».

Перегляд відео «Відкриття радіоактивності- її переваги та згубна дія »

Радіоактивність — це здатність випромінювати високу енергію. Радіоактивність є природною і штучною.

 Природна: космічне випромінювання; випромінювання ґрунту, будівельних матеріалів, паливних матеріалів.

Штучна (те, що створено руками людей): ядерні реактори, рентгенівські установки, електронні прилади (телевізор, комп’ютер тощо).

Зауважимо, що опромінення людини від деяких природних джерел відбувається протягом багатьох тисячоліть і запобігти такому опроміненню неможливо. Потрібно зазначити, що населення Землі, яке мешкає в високих широтах отримує щорічно вдвічі більші дози, ніж населення екваторіальних областей. Населення, яке мешкає високо в горах отримує в 5-10 разів більші дози, ніж населення, яке живе на рівні моря.

Середньорічна доза внутрішнього опромінення від джерел природного походження, а це радіоактивний калій-40, який знаходиться в м’язах людини, а також радіонуклідів, які надходять до організму з повітрям, водою та харчами, складає біля 0,4 мЗв (40 мбер).

Потрібно зазначити, що значну безпеку може представляти й вода з вмістом радону (вода із свердловин), коли вона у вигляді пару потрапляє до легень в ванних кімнатах. Окрім того певну загрозу може становити нагрівальні елементи, які живляться природним газом.

Таким чином, середня ефективна еквівалентна доза опромінення, яку отримує людина щорічно від природних джерел опромінення різних видів, складає 2,4 мЗв (240 мбер), а за 70 років життя «середнього» українця, буде рівна близько 0,17 Зв (17 бер).

Якою є сама природа радіоактивного випромінювання? (мова йде про α β гама -частинки)

Перший вид радіоактивних частинок — це α-частинки, що є найбільшими. Але вони не можуть проникнути глибоко, тому шкодять здебільшого на шкірі. Потрібно остерігатися, щоб вони не потрапили всередину з їжею. Другий вид — β-частинки — вони дрібніші, рухаються швидше, але проникають глибше. Більшість з них проходить крізь скло, бетон. Третій вид частинок — це гама-частинки, тобто великі хвилі, однак від них захищатися найважче. Найбільш небезпечним є нейтронне випромінювання, яке широко застосовується в науці і техніці. Нейтрони використовують для проведення ряду важливих ядерних реакцій, зокрема для одержання промислової кількості більшості радіоактивних ізотопів.

Вплив радіації на організм може бути різним, але майже завжди він негативний. У малих дозах радіаційне випромінювання може стати каталізатором процесів, що приводять до раку, чи до генетичних порушень, а у великих дозах часто приводить до повної чи часткової загибелі організму внаслідок руйнування кліток тканин.

Складність у відстеженні послідовності процесів, викликаних опроміненням, зумовлена тим, що наслідки опромінення, особливо при невеликих дозах, можуть проявитися не відразу, і найчастіше для розвитку хвороби проходять роки чи навіть десятиліття.

Існує три шляхи надходження радіоактивних речовин в організм: при вдиханні повітря, забрудненого радіоактивними речовинами, через заражену їжу чи воду, через шкіру, а також при зараженні відкритих ран..

Існує два способи опромінення: якщо радіоактивні речовини знаходяться поза організмом і опромінюють його зовні, то мова йде про зовнішнє опромінення. Інший спосіб опромінення - при влученні радіонуклідів усередину організму з повітрям, їжею і водою - називають внутрішнім. Зовнішнє опромінювання — це дія на організм іонізуючих випромінювань від зовнішніх відносно нього джерел випромінювання. Внутрішнє опромінювання - дія на організм іонізуючих випромінювань радіоактивних речовин, які знаходяться всередині організму.

Діаграма формування доз від природніх джерел опромінення

Як свідчить дана діаграма, середня ефективна доза внутрішнього опромінення приблизно в 2,5 рази вище дози зовнішнього опромінення.

 При впливі радіаційного опромінення на живий організм в ньому може виникати та розвиватися гостра променева хвороба. Форма хвороби буде залежати від дози опромінювання організму. Розрізняють дві форми ГПХ:

•            гостра при дозах більш 200 рад (2 гр.), 600 рад – смертельна доза;

•            хронічна форма при опроміненні дозами 100-200 рад (1-2 гр.).

Гранично допустимою дозою опромінення (протягом 4-діб) вважається доза 100 рад (1 гр.). Під впливом опромінення в організмі активуються атоми та молекули, це в свою чергу приводить до зміни хімічної структури тканин. В наслідок чого утворюються нові молекули не притаманні організму, які приводять до його руйнування. Багатократна доза опромінення - це доза отримана за час більший ніж 4 доби.

Радіоактивні випромінювання викликають місцеві ураження: захворювання шкіри, злоякісні пухлини, катаракту, з'являється сухість шкіри, ламкість нігтів, випадає волосся. Небезпечність дії радіоактивних випромінювань обумовлюється ще й тим, що людина органами чуттів не відчуває їхньої дії доти, доки не з'явиться та або інша зміна в організмі.

Перебуваючи в приміщенні (будівлях) людина суттєво послаблює рівні доз зовнішнього опромінення. Значення, на яке відбувається зниження дози зовнішнього опромінення називають коефіцієнтом ослаблення (екранування). Так для кам’яних будівель коефіцієнт ослаблення складає 10, а для дерев’яних – 2. При цьому, перебуваючи в будівлі, для людини збільшується вплив внутрішнього опромінення, що відбувається за рахунок вмісту природних радіонуклідів в будівельних матеріалах. Наприклад, в цегляних, кам’яних та панельних будинках потужність дози в два, три рази вища ніж в дерев’яних.

Зовнішній фон може бути збільшений в результаті науково-технічної діяльності людини. Це техногенний фон від ядерних випробувань, ядерних вибухів народногосподарського значення, широкого застосування джерел іонізуючої випромінювань в народному господарстві, медицині та поступового забруднення радіонуклідами землі, води, повітряного середовища, рослинності та інше. Радіаційний фон підвищується в результаті накопичення сажі та шлаків від ТЕЦ та печей, викидів в навколишнє середовище радіонуклідів з відходами атомної, гірничодобувної, нафтової та газової промисловості, збільшення запасів калійних добрив та ін.

Радіаційний рівень, який відповідає природному 0,1 – 0,2 мкЗв/годину, вважається нормальним, рівень 0,2 – 0,6 мкЗв/годину вважається допустимим, а рівні більше 0,6 – 1,2 мкЗв/годину з урахуванням коефіцієнту екранування вважається підвищеним.

Впродовж життя (під час відпочинку, перельотів літаком, при медичній діагностиці та терапії) люди зазнають додаткового опромінення. Нижче подано пеелік різних видів можливого додаткового опромінення.

•          Перегляд кінофільму або хокейного матчу по кольоровому телевізору на відстані від екрану біля 2 метрів біля 0,01 мкЗв ( біля 1 мкбер)
•          Щоденний, протягом трьох годин, перегляд телевізора впродовж року 5-7 мкЗв (0,5-0,7 мбер)
•          Опромінення за рік за рахунок радіоактивних викидів АЕС в районі розміщення станції 0,2-1 мкЗв (0,02 – 0,1 мбер)
•          Опромінення за рахунок димових викидів з природними радіонуклідами 2-5 мкЗв ( 0,2 – 0,5 мбер)
•          Політ впродовж 1 години на літаку, що летить зі швидкістю нижче швидкості звуку 4 – 7 мкЗв (0,4 – 07 мбер)
•          Політ впродовж 1 години в літаку, що летить зі понадзвуковою швидкістю. Літак типу «Конкорд» (висота польоту 18-20 км) 10-30 мкЗв (1-3 мбер)
•          Політ впродовж 1 доби на орбітальному космічному кораблі (без спалахів на Сонці) 0,18-0,35 мЗв (18-35 мбер)
•          Прийом радонової ванни 0,01 – 1 мЗв (1-100 бер)
•          Флюорографія 0,1-0,5 мЗв (10-50 бер)

Радіація лише шкодить людям?

Ні, діти! Радіоактивні речовини використовують у багатьох галузях виробництва і науки. (Медицина — рентгенівські промені, що дають змогу лікарям на спеціальному екрані, або фотоплівці отримувати тіньові зображення внутрішніх органів людини. Це дає їм змогу швидко і точно визначати причини захворювання.) Радіоактивні речовини використовують на атомних електростанціях для отримання електроенергії. Ядерне паливо використовують для атомних криголамів.

 Але атом може також завдати і великої шкоди. Перегдяд відео «Світ замислився про безпеку атома»

Діаграма формування доз від штучних джерел опромінення

Внесок в річну ефективну еквівалентну дозу опромінення радіоактивних випадінь внаслідок випробувань ядерної зброї не перевищує 1%, а від атомної енергетики (враховуючи викиди зруйнованого реактору на Чорнобильській АЕС) – менше 0,1% природного фонового опромінення.

Доцільно знати, що захворювання на рак, що викликані радіаційною природою чинника складає не більше 2 відсотків від числа людей, які вмирають від усіх видів пухлин. При дозах опромінення всього тіла до 80-100 бер, що були отримані за короткий проміжок часу (години, доби), якихось відхилень в стані здоров’я людини, які б впливали на нормальне функціонування органів та систем організму, не спостерігається.

Радіаційний фон, який діє на населення України, коливається в межах:  6-18 мкР/год.

Як і відзначалось, різні органи і тканини тіла людини мають різну радіочутливість. Критичним органом називається орган, тканина чи частина тіла, опромінення яких в умовах нерівномірного опромінення організму може заподіяти найбільше ушкодження здоров’ю  даної особи або його потомкам.

Радіоактивні речовини проникають в організм через легені з повітрям, через шлунково-кишковий тракт із зарядженою водою і їжею, через рани і подряпини на шкірі і навіть через не пошкоджену шкіру. Радіоізотопи розподіляються в організмі неоднаково. Стронцій, барій, радій накопичуються в скелеті; лантаноїди, плутоній-в печінці, селезінці, кістковому мозку; цезій, рубідій - в м'язах; рутеній - в нирках; радіоізотопи йоду - в щитовидній залозі. Потрапляючи в організм, радіонукліди затримуються там від кількох днів до десятків років.

 За рівнем зменшення радіочутливості встановлюється три групи  критичних  органів:

I група – все тіло і червоний кістковий мозок;

II група – м’язи, щитовидна залоза, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока та інші органи, які не увійшли до I і III груп;

III група – шкіряний покрив, кісткова тканина, кісті, передпліччя, голінки та стопи.

З організму швидко виводяться радіоактивні речовини, що концентруються в м'яких тканинах і внутрішніх органах (цезій, молібден, рутеній, йод, телур), повільно - міцно фіксовані в кістках (стронцій, плутоній, барій, ітрій, цирконій, ніобій, лантаноїди). З великого числа радіонуклідів найбільшу значимість як джерело опромінення населення становлять стронцій-90 і цезій-137.

Стронцій - 90. Період напіврозпаду цього радіоактивного елемента складає 29 років. При попаданні стронцію  його концентрація в крові вже через 15 хв досягає значної величини, а в цілому цей процес завершується через 5 годин. Стронцій вибірково накопичується в основному в кістках і опроміненню піддаються кісткова тканина, кістковий мозок, кровотворна система. Внаслідок цього розвивається анемія, звана в народі "недокрів'ям". Дослідження показали, що радіоактивний стронцій може знаходитися і в кістках новонароджених. Через плаценту він проходить протягом всього періоду вагітності, причому в останній місяць перед народженням у кістяку його накопичується стільки ж, скільки акумулювалося за всі попередні вісім місяців. Біологічний період по виведенню стронцію з скелета складає понад 30 років.

Цезій - 137. Після стронцію-90 цезій-137 є самим небезпечним радіонуклідом для людини. Він добре накопичується рослинами, попадає в харчові продукти і швидко всмоктується в шлунково-кишковому тракті. Цезій-137 - довгоживучий радіонуклід, період його напіврозпаду складає 30 років. До 80% цезію відкладається в м'язовій тканині. Біологічні процеси ефективно впливають на цезій, тому на відміну від стронцію, біологічний період напіввиведення цезію в дорослих людей коливається від 50 до 200 діб, у дітей у віці 6 - 16 років від 46 до 57 діб, у новонароджених - 10 діб. Причому близько 10% нукліда швидко виводяться з організму, інша частина - більш повільними темпами. Але в будь-якому випадку щорічний його вміст в організмі практично визначається надходженням нукліда з раціоном у даному році.

За рахунок механічної обробки сирих продуктів (миття, чищення) можна усунути значну кількість у них цезію та стронцію. Досліди показали, що таким шляхом вдається видалити радіонукліди з моркви, томатів, шпинату на 20 - 22%, картоплі, буряків 30 - 40%, бобів 62%. У моркви, буряка, ріпи і інших коренеплодів рекомендується зрізати на 1 - 1,5 см верхню частину голівки. У цій частині плоду міститься до 80% всіх радіоактивних та інших токсичних речовин (свинець, кадмій, ртуть). У капусти доцільно видаляти хоча б верхній шар листя і не використовувати в їжу качан. Будь-який відварений продукт втрачає при варінні до половини радіонуклідів (у прісній воді до 30%, солоної до 50%). Смажити підозрілі м'ясо і рибу не варто. Хрустка скоринка не "випустить" з продукту шкідливі речовини.

М'ясо та рибу, інші продукти вимочіть перед приготуванням у воді з великою кількістю оцту. Бульйон після варіння м'яса краще вилити. Але якщо потрібен саме бульйон, залийте м'ясо холодною водою, поваріть хвилин 10, злийте воду. Налийте свіжої води та доваріть бульйон до готовності. Цей приклад забезпечує дворазове зниження радіоактивних речовин.

Для зменшення радіоактивних елементів рекомендується подрібнювати м'ясо і витримувати в воді протягом декількох годин. Без особливої необхідності цієї поради дотримуватися не слід, тому що при вимочуванні втрачається до 30% поживної цінності м'яса.

При вимочуванні грибів цезій зменшується на 30%, при відварюванні - на 90%. А стронцій залишається практично на тому ж рівні.

Хлібопродукти є провідним постачальником радіонуклідів в організм - від однієї третини до половини їх загального надходження. На другому місці за значимістю стоїть молоко, на третьому - картопля, овочі і фрукти, потім м'ясо та риба. Наприклад, накопичення радіонуклідів у риб різних порід в одному й тому ж водоймі може різнитися у 2 - 3 рази. Для хижих риб (щука, окунь та ін) характерні мінімальні показники та накопичення стронцію-90 і максимальні цезію-137. Рослиноїдні риби (короп, карась та ін) навпаки накопичують стронцію більше, а цезію в декілька разів менше, ніж хижаки. Найбільші рівні накопичення радіонуклідів характерні для прісноводних риб північних районів нашої країни, де води поверхневих водойм, особливо озер, слабомінералізована.

Деякі харчові речовини володіють профілактичною радіозахисною дією чи здатністю зв'язувати і виводити з організму радіонукліди. До них відносяться полісахариди (пектин, декстрин), фенільну і фітіновую з'єднання, галлат, серотанін, етиловий спирт, деякі жирні кислоти, мікроелементи, вітаміни, ферменти, гормони. Стійкість організмів підвищують деякі антибіотики (біоміцин, стрептоцін), наркотики (нембутал, барбаміл). Вітаміни. До дуже важливих радіозахисних сполук відносяться так звані "вітаміни протидії". У першу чергу це відноситься до вітамінів групи В і С. Хоча на думку фахівців одна аскорбінова кислота не має захисну дію, але вона підсилює дію вітамінів В і Р.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу.

Бесіда.

—   Що таке радіація?

—   Як ми можемо від неї захиститися?

—   Чи може атом бути мирним, тобто приносити користь людям?

Дослідження показали, що з вдихуваним атмосферним повітрям людина може отримувати 1 - 2% радіонуклідів від їх загальної кількості, що надходять з їжею і водою.

Протигаз винайшли російський учений-хімік М. Д. Зелінський та інженер Е. Л. Кумант. Протигаз складається з протигазної коробки і лицевої частини маски. У протигазній коробці є протидимовий фільтр і спеціальні поглиначі. Повітря спочатку проходить крізь фільтр, де затримуються частки пилу, диму, туману, а потім крізь поглиначі, де осідають отруйні речовини. Лицева частина складається з гумової маски з окулярами і клапанової коробки.

Респіратор Р-2Д — це фільтраційна півмаска, оснащена двома клапанами вдиху, одним клапаном видиху і носовим затискачем.

Практичні завдання:

1)    Надягання маски.

2)    Надягання респіратора.

V. Підсумок уроку.

Перегдяд відео «10 найбільш радіоактивних місць Землі»

Багато уроків дає нам життя, а ми повинні робити висновки. Запам’ятаймо слова Ф. Жоліо-Кюрі: «Не можна допустити, щоб люди спрямували на власне знищення ті сили природи, що вони зуміли відкрити».

Гр. (Грей) - поглинута доза опромінення

Зв. (Зіверт) - еквівалентна доза опромінення

Бер -біологічний еквівалент рентгена

Кі (Кюрі) - одиниця активності ізотопу