Исследовательская работа на тему:"Изучение радиационного фона в г.Нефтекумске, определение естественной радиоактивности растений школьного цветника, изучение действия радиации на плоды и семена растений с целью повышения сроков хранения и качественных вс"

  Фестиваль

«Думать, исследовать, действовать»

Муниципальное  казённое общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 3 с углубленным изучением отдельных предметов»

Нефтекумского муниципального района

Ставропольского края

                                              Исследовательская работа

                                                            Тема:

Изучение радиационного фона в г.Нефтекумске, определение естественной радиоактивности растений школьного цветника, изучение действия радиации на плоды и семена растений с целью повышения сроков хранения и качественных всходов

Автор работы: Димитрова Виктория Владиславовна

Место выполнения работы:  Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 3 с углубленным изучением отдельных предметов», 11 а РН-класс,  адрес:

г. Нефтекумск, мкр.  2.

Год (годы) проведения работы 2014-2015г.г.

Руководитель: Самко Галина Викторовна, учитель химии и биологии, учитель высшей категории. 

г. Нефтекумск    2015

Оглавление:                                                                2

 Введение                                                                    3                                                                                

1.Объект исследований                                          5

2.Результаты исследований                                  9

3. Выводы и прогнозы                                          10

4.Программа действий                                          10

5. Список использованной литературы                12

 Приложение                                                         13

Введение

Одной из негативных сторон деятельности человека является изменение радиоэкологического состояния окружающей среды.

Радиоэкология — (лат. radiare излучать + гр. oikos дом + гр. logos учение) раздел экологии, изучающий накопление радиоактивных веществ организмами и их миграцию в биосфере.

Радиоактивные загрязнения территории неблагоприятно действуют на живые организмы: вызывают угнетение роста, быстрое старение, морфологические нарушения. Основную дозу  облучения население Земли получает от естественных источников радиации, общий  радиационный фон планеты складывается из  естественного и искусственного фона.

Понимая значимость данной проблемы, мы решили посмотреть, как обстоят дела с радиационным фоном  в нашем городе и школ. Поэтому   для своей исследовательской работы поставили  цель:

-исследовать  состояние радиационного фона  г.Нефтекумска, школы и естественную радиоактивность растений школьного цветника.

Для выполнения поставленной цели  мы выделили следующие задачи:

1.Изучить основные понятия радиации и радиоэкологии.

2. Овладеть  навыками  и приемами работы с приборами, измеряющими радиационный фон (дозиметром ДГБ-01Н) (Приложение 1).

3. Провести измерения радиационного фона в г. Нефтекумске.

4.Выявить причины изменения радиационного фона  нашего города.

5.Определить с помощью дозиметра (дозиметром ДГБ-01Н) (Приложение1) накопление радиоактивных элементов в растениях школьного цветника.

6. Провести опыт с облучением клубней картофеля, луковиц лука и чеснока, плодов банана, зерновок пшеницы и семян укропа с целью повышения сроков хранения.

Наше исследование было направлено на решение  следующих проблем:

-снижение  загрязнения  радиоактивными  веществами с помощью растений;

- замедление процессов роста и созревания сельскохозяйственных культур с помощью облучения;

- удлинение   сроков хранения  продуктов растениеводства.

Материал, методика и место исследований.

Материал для данной исследовательской работы был собран в период с мая 2014 года по  июнь  2015 г. в  г. Нефтекумске.

Определение интенсивности излучения, создаваемого золой испытуемых растений, проводилось на базе в лаборатории СЭС г. Нефтекумска.

Работа была выполнена ученица 11а «Роснеть-класса» Димитровой Виктории, овощеводом детского объединения ТОШ «Зелёный портфель»  и членами д/о ТОШ «Зелёный портфель».

Димитрова Виктория выполняла:

-измерение радиационного фона с помощью дозиметра (ДГБ-01Н);

-определение естественной радиоактивности растений школьного цветника;

-облучение плодов и семян  растений рентгенкабинете  ЦРБ г. Нефтекумска;

 -отслеживание результатов опыта.

Школьники старшего звена выполняли сбор испытуемых растений, гербаризацию, подготовку опытного материала.

Школьники среднего звена подготовили школьный участок для посева испытуемых растений, проводили посадку растений, минеральную подкормку растений, полив, прополку от сорняков, уход за растениями, сбор семян.

 При работе были использованы методики:

1.Измерение радиационного фона с помощью дозиметра (ДГБ-01Н) (СЭС).

2.Определение интенсивности излучения, создаваемого золой данного растения. (Фаттоев Ж. «Определение естественной радиоактивности растений».  Физика в школе, 2001 г. №3)

3.Опыт с  облучением   картофеля, лука, чеснока, банана, пшеницы и семян укропа с целью повышения сроков хранения и всхожести семян. (Серебренников В.С. «Биологическое действие ионизирующих излучений и использование его в растениеводстве». «Физика в школе» №6, 1996 год).

1.Объект исследований.

1.1 Основные понятия радиоэкологии.

Исторически первой единицей радиоактивности была установлена радиоактивность радона, находившегося в равновесии с 1г Ra. Позднее она была принята равной 3,7 x10  распадов в 1 с и названа кюри (Ки).

Сегодня международной единицей активности является 1 Бк (беккерель), равный 1 распаду в секунду.

Радиоактивные излучения  включают гамма и рентгеновское излучения, электроны, протоны, альфа частицы, ионы тяжелых элементов. Характер  воздействия  ионизирующего излучения зависит от дозы поглощенного излучения. Доза поглощенного излучения – отношение энергии излучения, поглощенной облучаемым телом, к его массе D=Е  изл/m. Доза поглощенного излучения – грей (1Гр); 1Гр=1 Дж\кг. 1Гр—доза поглощенного излучения, при которой веществу массой 1 кг передается энергия ионизирующего излучения 1 Дж.

Для оценки действия излучения на живые организмы введена эквивалентная доза поглощения. Эквивалентная доза поглощенного излучения - произведение дозы поглощенного излучения на коэффициент качества: Н=DК, где К показывает различия  биологического действия  различных видов  излучения. К=1 для гамма- излучения.  Единица эквивалентной дозы – зиверт (1 Зв).

1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой доза поглощенного гамма—излучения равен 1Гр.  Величина эквивалентной дозы определяет относительно безопасные и очень опасные для живого организма дозы облучения. Допустимая доза облучения меньше 0,25 Гр = 0,25Зв

1.2 Краткая физико-географическая характеристика  Нефтекумского района.

Нефтекумский район расположен в  300 км восточнее Ставрополя, на Терско-Кумской низменности (Ногайская степь),  в 5 км от реки Кума. Основан 1963 году. Занимаемая площадь - 3797 квадратных километров. Полупустынные ландшафты; в понижениях дельты — плавни. Большая часть земель используется как пастбища. Богат месторождения нефти и газа.

(Приложение 2).

1.3 Природные источники ионизирующих излучений в г.  Нефтекумске, способствующие повышению  радиоактивного фона.

- нахождение на территории Нефтекумского района нефтегазодобывающей промышленности;

- выброс газов в атмосферу при сжигании газовых факелов и посменной работы ГПЗ;

- разлив нефти и попадание её в грунтовые воды, сжигание нефти возле скважин;

- образование полей-испарений пластовых вод, расположенных параллельно посевным площадям;

- близость Будёновского полимерного завода;

- близость мусорной свалки.

А так же географические особенности климата:

- зима тёплая, короткая, но с продолжительными ветрами. Средняя температура достигает от 0 до – 10 градусов;

- лето продолжительное и очень жаркое. Средняя температура достигает +45 градусов в тени. (Приложение 3.)

 1.4 Биологическое действие ионизирующих излучений и использование его в растениеводстве.

 Гамма - облучение клубней картофеля в дозах 1,5-3,0 Гр. (1,5-3,0 Дж/кг) обеспечивает повышение урожая на 20-25 %. Одновременно в клубнях повышалось содержание крахмала, белка, витамина. С, т.е. картофель становился более вкусным и полезным.

Свойство ионизирующих излучений тормозить процессы роста и созревания сельскохозяйственных культур стало широко использоваться для сохранения продуктов растениеводства. Так, гамма - облученный картофель в дозах  80-100Гр (80-100 Дж/кг) может храниться, не прорастая и почти не теряя питательной ценности, от урожая до урожая при комнатной температуре.

Срок созревания бананов и манго при экспортных перевозках продлевается на 30-60 дней, если их подвергают облучению (доза 3000 Дж/кг). Земляника не теряет товарного вида и качества в течение 15 дней, а шампиньоны -20-25 дней (доза облучения 500-1000 Дж/кг), а без облучения они не пригодны для реализации уже на второй день. Таким способом можно удлинить   сроки хранения яблок, абрикосов, персиков, груш, слив, нектарин, красной и чёрной смородины, экзотических фруктов не используя химических средств и фунгицидов.

 1.5 Выполнение работы.

  Оборудование: зола испытуемых растений школьного цветника, дозиметр ДГБ-01Н, картофель, лук, чеснок, бананы, пшеница и семена укропа.

1.Определить  радиационный  фон г.Нефтекумска, а так же школы и школьного участка  при помощи дозиметра ДГБ-01Н. Результаты внести в таблицу. (Приложение 4,5).

2.Определить интенсивность излучения, создаваемого золой данного растения с помощью дозиметра (ДГБ-01Н).

Для исследования были взяты растения школьного цветника, а именно:

1.Туя (Thuja occidentalis )

2. Календула лекарственная (Calendula officinalis )

3.Петуния (Petunia)

4.Амарант(Amaranthus)

5.Ирисы(Iris)

6.Лиле́йник или Красодне́в (Hemerocállis) (Приложение 6).

 Так как многие растительные организмы имеют способность накапливать в себе радиоактивные  элементы, то  мы решили на втором этапе нашего исследования  определить естественную радиоактивность растений  школьного цветника. Для этого взяли  растения  (одинаковой биомассы), сожгли на электроплитке, а затем обожгли в муфельной печи в течение 2с. При помощи дозиметра определили общую интенсивность излучения золы qз и фона qф. Из значения интенсивности излучения золы вычли  значения интенсивность фона:

                                          qз - qф = q

Полученное значение и есть интенсивность излучения, создаваемого золой данного растения, так как, само число ее не дает полной информации о радиоактивности испытуемого растения, но  позволяет  судить о ней.

     Повторили  опыты, беря золу других растений. Все результаты измерений внесли  в таблицу. (Приложение 7).

3. Выполнить опыт по   облучению   картофеля, лука, чеснока, бананов, пшеницы и семян укропа с целью повышения сроков хранения и всхожести семян.

       Чтобы не составилось мнение о биологическом действии радиации как поражающем, на следующем этапе нашего исследования  мы решили подтвердить опытным путем свойство ионизирующих излучений  тормозить процессы роста, которое широко используется для сохранения продуктов растениеводства.

    Для этого в рентгенкабинете ЦРБ г.Нефтекумска  провели  облучение картофеля, лука, чеснока, бананов, пшеницы и семян укропа с целью повышения сроков хранения и всхожести семян  в дозах  80-100 Гр (80-100 Дж/кг). Другую партию картофеля, лука, чеснока, бананов, пшеницы и семян укропа оставили для контроля. Затем при комнатной температуре отслеживали, как происходят изменения с клубнями, луковицами, бананами. Пшеницу (облучённую и контрольную)  посеяли под зиму, а чеснок и укроп (облучённый и контрольный)  весной. (Приложение 9).

2.  Результаты исследований.

2.1 Измерение радиационного фона с помощью дозиметра (ДГБ-01Н)   г.Нефтекумска и школьного двора.

          Установлено  с помощью дозиметра ДГБ-01Н что, радиационный фон в г. Нефтекумске колеблется от 00,08 до 00,24 мкЗв/час, норма  0,20 мкЗв/час, а на нефтепромыслах и того больше. В центре города  колеблется от 00,18-00,20 мкЗв/час, на окраинах рядом с ЛПУМГ достигает до до 0,22 мкЗв/час, на территории школы и школьного двора  норма  00,16 мкЗв/час. (Приложение 5).

2.2 Определение интенсивности излучения, создаваемого золой данного растения. 

По результатам исследования получилось, что наибольшую радиоустойчивость имеют туя, календула и амарант, среднюю – петуния и лилейник  и большее накопление в себе радиоактивных элементов проявил ирис. (Приложение 6,7).

2.3 Опыт с  облучением   картофеля, лука, чеснока, банан, пшеницы и семян укропа с целью повышения сроков хранения и всхожести семян.

         Через месяц результаты были такие: в контрольных клубнях  из 10-ти образцов у  6-ти  появились проростки. На испытуемых клубнях не было ни одного проростка. Через 2,5 месяца все клубни контрольного образца имели проростки, в  экспериментального  -  ни одного. Облученные клубни  остаются такими же твердыми, как  в начале опыта, контрольные же стали намного мягче. То же самое произошло с луком и чесноком. Облученные луковицы  остаются такими же твердыми, как  в начале опыта, контрольные же стали намного мягче и дали проростки. Через 10-14  дней на контрольных плодах бананов стали появляться коричневые пятнышки, которых с каждым днём прибавлялось всё больше и больше, до тех пор, пока бананы полностью не почернели. С пшеницей  и укропом видимых различий не наблюдалось, но мы решили на специально выделенной делянке  посеять под зиму как контрольные, так и экспериментальные образцы пшеницы, а весной посеять образцы укропа и  посадить  как контрольные, так и  экспериментальные образцы чеснока.

В результате на той делянке, где была посажена облучённая пшеница, всходы получились очень хорошими, густыми, а контрольный образец дал плохие всходы. То же самое произошло с укропом и чесноком. (Приложение 9).

3. Выводы и прогнозы.

В результате проделанной  работы мы пришли к следующим выводам:

1.Самый высокий радиационный фон в городе Нефтекумске зафиксирован на территории ГПЗ, ЛПУМГ и нефтепромыслах. На территории школы и школьного двора радиационный фон соответствует норме.

2. Растительные организмы  обладают способностью в различной степени  накапливать в себе радиоактивные элементы. Среди исследуемых  растений школьного цветника  наибольшую   радиоустойчивость имеют  туя, календула и амарант. (Приложение 8).

 3. Свойство ионизирующих излучений тормозить процессы роста и созревания сельскохозяйственных культур стало широко использоваться для сохранения продуктов растениеводства. Так, облученный картофель, банан, лук, чеснок, пшеница и укроп  в дозах  80-100 Гр (80-100 Дж/кг) могут храниться, не прорастая и почти не теряя питательной ценности от урожая до урожая при комнатной температуре и давать хорошие всходы.

4. Программа действий.

1. Так, как  наибольшую  радиоустойчивость имеют  туя, календула и амарант, рекомендуем именно эти растения  использовать для озеленения  школьного двора.

Этой весной членами д/о ТОШ «Зелёный портфель» на своём пришкольном участке  посеяли семена календулы, а затем её рассадили, так как была хорошая всхожесть календулы. Рассады календулы было много,  поэтому часть рассады мы обменяли у цеха озеленения на амарант, а тую закупили на средства, вырученные при сборе макулатуры.

2.Для хранения сельскохозяйственных культур и продуктов растениеводства использовать определенные дозы ионизирующего излучения.

3. Для выведения радиоактивных веществ из организма рекомендуем:

(Приложение 10):

-регулярно  очищать  кишечник. Для чего есть продукты, содержащие клетчатку (хлеб грубого помола, пшено, гречневую и перловую каши, капусту, свёклу, морковь, чернослив, курагу), пить отвары льна, крапивы,  ревеня;

-принимать    настои  трав и плодов, обладающих мочегонным действием. (Ромашка, зверобой, мята, тысячелистник, укроп, тмин, шиповник, зелёный чай и т. д.);

-связать радионуклиды пектинами, то есть пить соки с мякотью, морсы, компоты. Есть яблоки, персики, крыжовник, цитрусовые, зефир, джемы, мармелад.

4.Рекомендуем в оздоровительных целях  использовать лекарственные растения: тую, календулу и амарант.

5.Для ознакомления и профилактики выпустить  буклеты по соответствующим рекомендациям.

5. Литература

1. Алексеев   С.В  Экология.    СПб., 2000.

2.Ботанико-фармакогностический словарь. Под редакцией                      К. Ф. Блиновой и Г. П. Яковлева. — М.: Высшая школа, 1990.

3. Головкин Б.Н. и др. Декоративные растения СССР. — М: Мысль, 1961. — С. 242-243.

4. Гиляров М. С. Биологический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 465. — 831 с.

5. Ильченко В. Р. Перекрёстки физики, химии и биологии.- М.:    Просвещение, 1986.  стр.3

6.  Методы радиоэкологических исследований, М., 1971

7.  Миркин Б.М., Наумова  Л.Г,  Популярный экологический словарь  М: «Тайдекс КО» ,2003.

8.Передельский А. А., Основания и задачи радиоэкологии, «Журнал общей биологии», 1957, т. 18, № 1;

9.Поликарпов Г. Г., Радиоэкология морских организмов, М., 1964;

10.  Радиоэкологические исследования в природных биогеоценозах, М., 1972

11. Радиобиология и радиоэкология в сельском хозяйстве, М., 19

12.Серебренников В.С. Биологическое действие ионизирующих излучений и использование его в растениеводстве. Физика в школе  №6, 1996 год

13.Тихомиров Ф. А., Действие ионизирующих излучений на экологические системы, М. 1971

14. Фаттоев Ж «Определение естественной радиоактивности растений.» Физика в школе, 2001 г. №3

Ресурсы:

 http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/ 

 w.w.w.svoboda.org/programs/ECO/2001/ECO.071101.asp

 http://ru.wikipedia.org/wiki/

ПРИЛОЖЕНИЕ

 Приложение 1.

Дозиметр ДБГ- 01Н.

   Приложение2.                                                      

Карта Нефтекумкого района

Приложение3.

 Природные источники ионизирующих излучений в г.  Нефтекумске, способствующие повышению  радиоактивного фона.

                              

Горящий факел.                                            Свалка.

                               

Разлив нефти.                                                            Будёновский завод.

                                        

Жаркий климат.

Приложение 4. Постановка эксперимента.

Дозиметр в действии.

 Приложение 5.

Радиационный фонд г.Нефтекумска.

№	Название объекта	Показание прибора
1.	Центр г.Нефтекумска	00.20
2.	Окраины г.Нефтекумска	00.21
3.	ЛПУМГ	00.22
4.	ГПЗ	00.22
5.	Нефтепромыслы	00.24
6.	МКОУ СОШ №3	00.11-00.16
7.	Школьный двор	00.16

Приложение 6.

Испытуемые растения:      

1.Туя (Thuja occidentalis )

2. Календула лекарственная (Calendula officinalis )

3.Петуния (Petunia)

4.Амарант(Amaranthus)

5.Ирисы (Iris)

6.Лиле́йник  или Красодне́в (Hemerocállis) 

Приложение 7.

Определение фоновой радиации испытуемых образцов.

Название растения	qз	qф	q
Петуния (Petunia)	00.25	00.16	00.09
Амарант(Amaranthus)	00.21	00.16	00.05
Календула лекарственная (Calendula officinalis )	00.23	00.16	00.07
Ирисы(Iris)	00.26	00.16	00.10
Туя (Thuja occidentalis)	00.22	00.16	00.06
Лиле́йник  или Красодне́в ( Hemerocállis)	00.25	00.16	00.09

                       

Показание прибора дозиметра ДБГ- 01Н.

Зола испытуемых растений.

Приложение 8.Школьный цветник.

Календула.

 

 Амарант.

Приложение 9.

Облучённые и контрольные образцы испытуемых растений.

Образец №1.Картофель.

Образец №2 Лук

Образец №3.Облучённые бананы.

Образец №3.Контроль.

 Образец №4.Пшеница

Всходы облучённой и контрольной образцов пшеницы.

Образец № 4. Всходы облучённой пшеницы.

 Образец №4. Всходы контрольной пшеницы.

Образец №5.Всходы облучённого укропа.

Образец №5. Всходы контрольного укропа.

Образец №6.Всходы облучённого чеснока.

Образец №6.Всходы контрольного чеснока.

Приложение 10.Рекомендации.