Урок-конференция по биологии на тему: "Радиация – друг и враг. Её воздействие на биологические объекты" (10 класс)

Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики

Донецкая общеобразовательная школа I - III ступеней №29

им. В.Н. Масловского

Урок-конференция по биологии в 10 классе на тему:

«Радиация – друг и враг.

Её воздействие на биологические объекты»

Подготовлен

учителем биологии

Панютовой С.А.

Донецк - 2016

Тип урока: урок-конференция.

Цель урока: познакомить учащихся с последними научными данными о радиации и ее воздействии на биологические объекты.

Задачи урока:

1)                 познакомить учащихся с механизмом воздействия радиоактивного излучателя на ткани организма;

2)                 познакомить учащихся со способами защиты от радиоактивного излучения;

3)                 научить учащихся самостоятельно работать с дополнительной литературой по заданной теме;

4)                 выработать у учащихся умение составлять и делать доклады по заданной теме;

5)                 выработать у учащихся умение анализировать полученную информацию и делать научно обоснованные выводы;

6)                 развить интерес к биологии.

Оборудование:

Проектор, рисунки: «Атомный гриб», «Схема попадания в организм человека радионуклидов».

Ход урока:

1.     Организационный момент (2 мин.)

Учитель:   Сегодня мы проведем урок-конференцию на тему «Радиация – друг и враг. Ее воздействие на биологические объекты» (слайд 1). А начнем мы урок с ответов на вопросы.

2. Опрос учащихся (10 мин.):

1.      Что такое радиоактивность?

2.      Какие элементы в таблице Менделеева являются радиоактивными?

3.  Что такое - лучи?

4.                 Что такое - лучи?

5.      Что такое - лучи?

6.      Какие ещё электромагнитные волны оказывают вредное влияние на человека?

7.      Что такое доза поглощенного излучения, и в каких единицах в СИ она измеряется?

8.       Что характеризует коэффициент относительной биологической эффективности?

9.       Что такое эквивалентная доза поглощенного излучения, и в каких единицах в СИ она измеряется?

3. Проведение конференции (30 мин.)

Учитель: Все существующие источники радиации принято делить на естественные и искусственно полученные (слайд 2). Естественные источники радиации создают естественный радиационный фон, в условиях которого возникла земная жизнь и прошла путь эволюции до своего настоящего состояния. В любом месте на поверхности нашей планеты, под землей, в воде, в атмосферном воздухе и в Космосе существуют естественные источники радиации. А их излучение является причиной внешнего и внутреннего облучения человека. Внешнее облучение вызывается космическим излучением и земной радиацией.

Давайте послушаем доклады об этих источниках внешнего облучения человека (Готовились заранее).

Докладчик 1: Космические лучи приходят на Землю от Солнца и из глубин Вселенной. Они могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с её атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов (слайд 3).

Нет такого места на Земле, куда бы ни падал этот невидимый «космический душ». Но один участник земной поверхности более подвержены его действию, чем другие. Во время вспышек на Солнце резко увеличивается поток электромагнитного излучения и заряженных частиц. Магнитное поле Земли отклоняет заряженные частицы к полюсам, поэтому Северный и Южный полюсы получают большие дозы радиации, чем экваториальные области.

Атмосфера Земли защищает нас от вредного для здоровья космического излучения. С ростом высоты над уровнем моря растет и уровень облучения.

Вопросы докладчику.

Учитель: Благодарим докладчика за очень интересное сообщение и послушаем сообщение о другом виде естественного облучения, о земной радиации.

Докладчик 2: Земная радиация – это излучение радиоактивных элементов, входящих в состав земной коры (слайд 4).

Все эти радиоактивные элементы образовались вместе с образованием земной кары 3 млрд. лет назад. Со временем, вследствие распада, количество радиоактивных элементов уменьшалось, а многие  практически полностью исчезли. «Дожили» до наших дней лишь торий – 232, уран – 238 и уран – 235.

«Дожили» так же и радиоактивные элементы, появляющиеся при их распаде. Это радиоактивные калий, рубидий, радий, радон, полоний, висмут, свинец и т. д.

Например, подсчитано, что в двадцатикилометровом слое земной коры содержится 100 млн. т радия, 10¹⁴ т урана и ещё больше тория. А в водах мирового океана содержится около 4 млрд. т урана.

Все эти радиоактивные вещества, входящие в состав земной кары, при своём 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.

Учитель: Так чему же равна эквивалентная доза внешнего излучения, получаемая человеком за год?

Ответ учащегося: Доза внешнего облучения равна примерно 0,65 мЗв в год.

Учитель: Каждый живой организм подвергается не только внешнему, но и внутреннему облучению. Внутреннее облучение складывается из облучения воздуха, которым человек дышит, пищи и питья человек и его жилище.

Давайте рассмотрим поподробнее источники внутреннего облучения. (слайд 5).

Докладчик 3: Внутреннее облучение человека обусловлено тем, что с пищей, водой и воздухом человек поглощает 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, даёт около 60% эквивалентной дозы внутреннего облучения, то есть 0,8 мЗв в год.

За счёт радиоактивных элементов, содержащихся в пище и в воде, организм человека получает эквивалентную дозу около 0,4 мЗв в год.

Из них около 23% человек получает за счет радиоактивного калия – 40, который усваивается организмом   вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимо для жизнедеятельности организма.

Радиоактивный йод – 131 через траву попадает в мясо и в молоко коров, а затем и в организм человека, питающегося этими продуктами.

Исследование последних  лет что грибы и лишайники способны накапливать 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.

А в западной Австралии, в местах с повышенной концентрацией урана, люди получают дополнительное внутреннее облучение за счет употребления в пищу мяса кенгуру и овец, поедающих растения, выросшие на этой неблагоприятной почве.

Нуклиды свинца – 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 – дерево, кирпич и бетон выделяют относительно немного радона. Их вклад в эквивалентную дозу внутреннего облучения составляет примерно 0,05 мЗв в год.

Но гораздо большей радиоактивностью обладают такие стройматериалы, как гранит и глинозем. Так что если вы когда-нибудь соберетесь построить собственный дом, то, приобретая стройматериалы, поинтересуйтесь их сертификатом на радиоактивность.

Вопросы докладчику.

Учитель: Спасибо за интересное сообщение. И попробуем подвести итоги того, что мы узнали о естественном радиационном фоне. Ответьте на вопросы:

1.            Из чего складывается естественный радиационный фон?

2.            Из чего складывается внешнее облучение?

3.            Из чего складывается внутреннее облучение?

4.            Какой радиоактивный газ вносит наибольший вклад во внутреннее облучение?

5.            Из каких строительных материалов не следует строить свой дом?

Учитель: Мы с вами познакомились с источниками внешнего и внутреннего облучения человека, дающими в сумме тот естественный радиационный фон, при котором возникла жизнь на Земле в ее настоящем виде.

Но в XX в., когда человек открыл тайны атомного ядра и радиоактивного излучения, появились искусственные источники радиации. Сейчас мы послушаем доклады об источниках излучения, используемых в медицине, о ядерных взрывах, об атомной энергетике и узнаем, какой вклад вносят эти искусственные источники радиации в облучение человека.

Докладчик 4: В настоящее время основной вклад в дозу, получаемую человеком от искусственных  источников радиации, вносят медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивных препаратов. Радиация используется в медицине, как в диагностических, так и в лечебных целях (слайд 6).

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 рентгенологических 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, определяют по γ излечению скопления радиоактивных изотопов, специально введенных в человеческий организм. А одним из способов лечения раковых заболеваний является облучение злокачественной опухоли γ - излучением кобальта.

Учитель: А сейчас я хочу вам напомнить о самой страшной техногенной аварии XX в., об аварии, происшедшей на Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г. (слайд 7).

День апрельский ворвался теплом в каждый дом,

Мы не знали предвестников бедствия.

Мирный атом задел своим чёрным крылом,

Принеся роковые последствия.

Хоть немало с тех пор уже вёсен прошло,

Стонет наша земля от отравы.

В отчуждения зоне быльём поросло,

Одиноко вздыхают дубравы.

200 тысяч человек со всего Советского Союза участвовали в ликвидации последствий этой аварии, за что и были названы ликвидаторами. Молодые ребята, пожарные, 18 –20 лет, стоя над разрушенным реактором, гасили пламя разбушевавшегося атома, получая при этом немыслимые дозы облучения. Вертолетчики зависали над реактором, чтобы измерить уровни радиации и помочь ученым остановить цепную реакцию. Они шли на верную гибель, спасая наши жизни. И им удалось предотвратить всемирную катастрофу и соорудить бетонный саркофаг над 4-м блоком Чернобыльской АЭС.

 Давайте встанем и почтим память всех погибших ликвидаторов минутой молчания.

Докладчик 5: Авария на Чернобыльской АЭС – это самая крупная авария за всю историю атомной энергетики. При взрыве четвертого блока АЭС был полностью разрушен ядерный реактор, и в атмосферу было выброшено почти 7 т ядерного топлива. Таким образом, в атмосферу попало примерно 15 кг плутония-239, что почти в 20 раз превышает его количество при взрыве атомной бомбы в Хиросиме. Еще более значительными были выбросаны радиоактивного йода и цезия.

Радиоактивное загрязнение местности вокруг атомной станции привело к необходимости эвакуации жителей (слайд 8). При этом 170 тысяч человек получили дозу общего облучения от 10 до 50 мЗв, а около 90 тысяч человек – от 50 до 100 мЗв. (Для сравнения, предельно допустимая доза облучения для лиц, профессионально связанных с использованием источников радиации, составляет 50 мЗв в год).

Из 1,5 млн. человек, проживающих в зоне радиоактивного загрязнения, примерно 1,2 млн. взрослого населения получили дозу внутреннего облучения щитовидной железы до 3 Зв. А у детей дозы внутреннего облучения щитовидной железы были еще выше.

В результате взрыва на Чернобыльской АЭС большое количество долгоживущих радионуклидов попало в верхние слои атмосферы и распределилось равномерно над всей поверхностью Земли. Поэтому все дожди в ближайшие 100 лет будут радиоактивными. А по зараженности долгоживущими радионуклидами атмосферы Чернобыльская катастрофа приравнивается к взрыву 200 – 300 бомб, сброшенных на Хиросиму.

Преподаватель: Спасибо за информацию. Физическое воздействие рентгеновского и 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 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.

Давайте зарисуем схему воздействия рентгеновского и радиоактивного излучения на ткани организма (слайд 9).

Схема воздействия рентгеновского и радиоактивного излучения на ткани организма:

рентгеновское и радиоактивное излучение → ионизация  вещества → образование свободных радикалов → модификация   клеток → лучевая болезнь

Лучевая болезнь может развиваться как от увеличения внешнего, так и от увеличения внутреннего облучения. На стадии развития эмбриона облучение не убивает зародыша, но является причиной рождения детей с мутациями. Причем даже доза облучения, безопасная для организма матери, способна вызвать у эмбриона поражение мозга.

Сегодня допустимой и безопасной считается доза поглощенного излучения до 5 мЗв в год. А допустимым разовым облучением считается доза аварийного облучения 100 мЗв. Разовое облучение 4,5 Зв вызывает тяжелую степь лучевой болезни, при которой погибает 50 % облученных.

Различные виды излучения имеют различную проникающую способность и по-разному воздействуют на человека. Давай запишем эти данные в виде таблицы (слайд 10).

Таблица 1. Проникающая способность излучения

Вид излучения	Длина свободного пробега		Опасное воздействие
	в воздухе	в биологических тканях
Альфа-лучи	до нескольких сантиметров	до 0,1 мм	Радиоактивное загрязнение кожи
Бета-лучи	до нескольких метров	до нескольких сантиметров	воздействие на кожу, слизистую оболочку глаз, легкие и желудочно-кишечный тракт
Гамма-лучи	около 100 м	10 – 15 см	ионизация вещества

Существуют следующие способы защиты от радиации:

1)           удаление от источника излучения;

2)           использование преграды из поглощающих излучение материалов.

Лист бумаги толщиной 0,1 мм полностью поглощает α - лучи. А от β- лучей защитит лист алюминия толщиной 5 мм.

Труднее всего защититься от γ-лучей, так как даже сантиметровый слой свинца в состоянии только в два раза уменьшить интенсивность этих электромагнитных волн.

4. Подведение итогов урока (3 мин.)

Преподаватель: Я надеюсь, что благодаря тому, что вы сегодня узнали о радиации и ее влиянии на биологические объекты, у вас вырабатывается стойкий иммунитет к модному сейчас  заболеванию  - «радиофобии». Радиофобия – это неоправданно болезненная боязнь любого радиоактивного излучения, базирующаяся на элементарной безграмотности.

Разумное отношение к радиации и ее дозам должно базироваться на современных научных данных. И тогда вы сможете избежать не только радиофобии, но и пагубных последствий неоправданно пренебрежительного отношения к «невидимому врагу».

Трагедия Чернобыльского взрыва

Осталась в душах множества людей.

Герои, устранили клубни дыма

Бесстрашно, чтоб спасти всех поскорей.

Сегодня, в День Чернобыльского горя

Хочу сказать "Спасибо" я всем тем,

Кто спас леса, озера, реки, горы,

Мужчин и женщин, старцев и детей.

4. Подведение итогов (3 мин.)