Конспект урока "Основные понятия радиоэкологии" 10-11 класс

Урок № 43.Тема. Основные понятия радиоэкологии

Глава 6. Радиоэкология

Урок с видеоматериалами разработан на основе учебного пособия Алексеева С.В.

для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений разных видов (школ,

лицеев, гимназий, колледжей и др.).

Методическое пособие разработки уроков 10-11класс

Тип урока- комбинированный

Методы: личностно-ориентированного подхода, частично-поисковый, проблемного

изложения, репродуктивный, объяснительно-иллюстративный

- Цель: формирование у человека системы практико-ориентированных знаний и умений

и на их основе развития природосообразного поведения в окружающем мире.

Задачи:

Образовательные: освоение содержания экологического образования, смысл которого

заключается в понимании естественных законов природы и их соотнесение с «искусственными

законами» развития социума.

Развивающие: развитие ключевых компетентностей учащихся на примере содержания

экологического образования;развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния

различных компонентов окружающей среды.

Воспитательные:.формирование экологически грамотного поведения человека в

окружающей среде, перевод знаний человека об окружающей среде в стиль его жизни (уклад

жизни, образ жизни).

УУД

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя;

определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей

деятельности.

Коммуникативные: участвовать в диалоге на уроке; отвечать на вопросы учителя,

товарищей по классу; слушать и понимать речь других; работать в малой группе.

Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой

формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-

космической значимости ;

Планируемые результаты

Предметные

влияние человека на отдельные компоненты природы и влияние природы на все

стороны человеческой деятельности;

подготовку школьников к практической деятельности в области биологии, экологии

и медицины;

- установление гармоничных отношений с природой, со всем живым, как главной

ценностью на Земле.

Личностные:

- формирование ключевых компетентностей на содержании экологического

образования;

-создание таких педагогических условий, которые обеспечат право каждого

школьника на индивидуальное развитие, которое соответствует его психологическому

статусу, склонностям, потребностям, интересам, возможностям.

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия,

физика, география - будут способствовать более высокому уровню владения навыками

по данному курсу и реализации задач предпрофильной подготовки школьников.

Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный,

частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и

учебником, с ЦОР.

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в

другой, обобщение

Развития таких ключевых понятий как «качество человека» (ценности,

мировоззрение, сознание, мышление), «качество жизни» (уровень жизни, стиль жизни,

уклад жизни), «качество окружающей среды» (состояние атмосферы, гидросферы,

литосферы (педосферы), животного и растительного мира, вида Homo sapiens sapiens,

культуры, образования).

Информация

Я убежден, что ядерная энергетика необходима

человечеству и должна развиваться, но только в

условиях практически полной безопасности.

Академик А.Д. Сахаров

Радиационная экология изучает особенности существования живых организмов и их

сообществ в условиях наличия етестественных радионуклидов или техногенного

радиоактивного загрязнения. Существует два важнейших направления в радиоэкологии –

изучение поведения радионуклидов в экосистемах и их компонентах (почве, растительном

покрове, сообществах животных) и воздействия ионизирующего излучения на биоту и

человека.

Радиоэкология сформировалась к середине 50-х гг. ХХ в. в связи с загрязнением

окружающей среды радиоактивными веществами в результате ядерных испытаний,

отходов атомной промышленности, аварий на атомных электростанциях и ядерных

установках.

Радиация

Слово радиация происходит от латинского radiatio – сияние, блеск, и формально

обозначает любое излучение. Однако исторически сложилось так, что этот термин относят

к более конкретному виду излучений – ионизирующему.

Ионизирующее излучение – в самом общем смысле – различные виды микрочастиц и

физических полей, взаимодействие которых со средой способные ионизировать атомы и

молекулы. В более узком смысле к ионизирующему излучению не относят

ультрафиолетовое излучение и излучение видимого диапазона света, которое в отдельных

случаях также может быть ионизирующим. Излучение микроволнового и

радиодиапазонов не является ионизирующим.

Все явления природы воедино связывают физические поля, а «сила» такого единства во

многом определяется двумя факторами: энергией, определяемой этими физическими

полями и способом ее передачи объекту взаимодействия. Поэтому при одном и том же

значении энергии последствия взаимодействия могут быть принципиальо различными

Тем не менее, именно из сравнения энергии различных видов излучений, можно лучше

понять их различие. Например, смертельная для человека доза рентгеновского

(ионизирующего) излучения, при общем облучении соответствует тепловой энергии,

поглощенной человеком после выпитой чайной ложки горячего кофе, нескольких минут

принятия солнечных ванн (неионизирующее излучение) в теплый день, или работе,

выполняемой одним человеком при подъеме тела другого человека на высоту 40 см.

Радиоак

тивность

Радиоактивность (лат. radio – излучаю, radius – луч и activus – действенный) – способность некоторых

атомных ядер превращаться в ядра других атомов с испусканием частиц.

К радиоактивным относятся превращения ядер с испусканием α-частиц (альфа-распад), электронов и

позитронов (бета-распад), спонтанное деление ядер. Радиоактивность часто сопровождается γ-излучением.

Испускаемые частицы взаимодействуют с атомами среды, в результате чего происходит образование

электрических зарядов. Такое излучение впоследствии стали называть ионизирующим. Различают:

Естественная радиоактивность – самопроизвольный распад ядер элементов, встречающихся в природе

(открыта А. Беккерелем).

Искусственная радиоактивность – самопроизвольный распад ядер элементов, полученных

искусственным путем через соответствующие ядерные реакции (обнаружена в 1934 г. И. Жолио-Кюри и Ф.

Жолио-Кюри для открытых ранее двух новых элементов – радия и полония).

Схема возникновения на уровне атома и проникающая способность теплового, нейтронного

и ионизирующих излучений, названных α-, β- и γ-лучами до того, как стала известна их

истинная природа.

Ионизирующее излучение способно разрывать химические связи молекул, составляющие

живые организмы, и, следовательно, вызывать биологически важные изменения. Важно

знать, что ионизирующая способность различных частиц неодинакова.

Альфа-распад ядра происходит с испусканием ядер атомов гелия (α-частиц). При этом

порядковый номер элемента уменьшается на 2 единицы, а масса – на 4 единицы при

каждом испускании им α-частицы. Например, ядро изотопа полония (номер 84 в

таблице Менделеева) после испускания α-частицы превращается в изотоп свинца

Пример превращения элементов при α- и β-распадах. Внизу указано время жизни

изотопа.

Попадая внутрь организма, они вызывают внутреннее облучение.

Существует четыре возможных пути для внутреннего облучения:

1. через легкие при дыхании,

2. вместе с пищей ,

3. через повреждения и разрезы на коже ,

4. путем абсорбции через здоровую кожу.

Организм человека усваивает вещества, исходя из их химической природы, вне

зависимости от радиоактивности. Например, кости хорошо усваивают как обычный

кальций, так и его радиоактивные изотопы. Радий, находясь в той же группе

периодической таблицы Менделеева, что и кальций, также усваивается организмом,

накапливаясь преимущественно в растущих концах костей. Другой пример, йод. Его

радиоактивный изотоп главным образом усваивается щитовидной железой.

До открытия явления радиоактивности облучение населения Земли происходило за счет

естественных источников, в последнее столетие к ним добавились техногенные

источники радиации.

Основные термины и понятия радиационной экологии

Радиоактивный распад – явление вероятностное (статистическое). Если в образце

имеется N нераспавшихся ядер, то невозможно указать, какие из них распадутся за

ближайший достаточно малый интервал времени. Полностью определенной является

вероятность распада ядра за 1 с, называемая постоянной распада λ.

Закон радиоактивного распада в дифференциальном виде предсказывает число dN

ядер, распавшихся за интервал времени dt:

dN = –λNdt.

Активность радионуклида А (радиоактивность) – важнейшая его характеристика,

определяется как скорость радиоактивного распада следующим образом:

А = –dN/dt = λN.

Единица измерения активности Беккерель (Бк) названа в честь первооткрывателя

явления радиоактивности. Активность радионуклида ничего не говорит о дозах радиации,

она указывает только на число атомов, распадающихся в секунду, ничего не сообщая ни о

виде радиоактивного излучения, ни о величине его энергии. Одинаковая активность

различных веществ не подразумевает одинаковую степень поражения биологических

тканей. Например, одна и та же величина активности 37·10

Бк у полония будет крайне

опасна, а у тритиевой воды – почти безвредна.

Закон радиоактивного распада в интегральном виде:N(t) = N

-λt

Здесь N

– исходное число нераспавшихся ядер (при t = 0), N – число нераспавшихся ядер

по истечении времени t.

Период полураспада T

1/2

– время, необходимое для того, чтобы радиоактивное вещество

потеряло половину своей активности, определяют из условия t = T

1/2

, если N/N

= 1/2, или

1/2

= ln2/λ = 0.693/λ.

Каждый радионуклид имеет неизменный, характерный только ему период полураспада,

который может составлять от нескольких секунд до миллионов лет.

Для того чтобы структурировать воздействие различных видов излучений и их

последствия была введена логически последовательная система для расчета и

согласования доз облучения. При этом под понятием доза подразумевается

непосредственно количество энергии излучения переданной организму.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем

больше энергии оно передаст тканям. Однако, вследствие того, что энергия передается

квантами (порциями), в общем случае, чтобы оценить последствия воздействия, для

радиоактивного облучения необходимо учитывать не только общую энергию, но тип

источника излучения и условия взаимодействия излучения с биологической тканью.

Например, внутреннее облучение по последствиям считается наиболее опасным. Поэтому

для количественной оценки облучения и нормирования радиоактивного излучения

приходится вводить целый ряд дополнительных понятий.

Доза излучения – ионизационный эквивалент энергии, переданной радиационным

излучением фиксированному объему (массе).

Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и

где он расположен, один ли человек подвергся облучению или группа людей и в течение

какого времени это происходило.

Различают следующие понятия.

Экспозиционная доза излучения X – ионизационный эквивалент энергии, переданной

фотонами фиксированному объему воздуха.

Единицы измерения:в системе СИ – 1 Кл/кг (Кулон-на-килограмм);

специальная единица – 1 Р (сокращение от «Рентген»).

Рентген – специальная единица экспозиционной дозы, устанавливаемой только для

фотонного излучения в системе единиц измерения СГСЭ (энергии, переданной фотонами

единице массы сухого воздуха, находящегося при нормальных физических условиях:

температура 273 К, давление 0.1 МПа). Названа по имени В. Рентгена, который в 1895 г.

открыл Х-лучи (рентгеновское излучение).

Поглощенная доза D – определяется как отношение энергии, переданной излучением

любого вида единице массы вещества.

Исходные принципы дозиметрии фотонного излучения сформулировал английский

физик и радиобиолог Л. Грей. Он же и предложил название «рад», являющееся акронимом

термина «radiation absorbed dose». Следует отметить, что энергетический эквивалент

Рентгена для воды и биологической ткани равен 93 эрг/г, т.е. является достаточно близким

к единице поглощенной дозы.

Мощность поглощенной дозы = dD/dt определяется отношением приращения

dD поглощенной дозы к интервалу времени dt, за который оно происходит.

Эквивалентная доза Н – мера индивидуального риска возникновения стохастического

эффекта облучения. Определяется как произведение поглощенной дозы на взвешивающий

коэффициент (коэффициент качества) W

для данного вида излучения (ранее

называвшийся биологическим эквивалентом радиоактивного излучения).

Радиационный риск R – вероятность проявления стохастического эффекта в

результате облучения всего тела в течение года. Определяется как произведение годовой

эквивалентной дозы на коэффициент риска r смертельного (ракового) исхода, или

серьезных наследственных эффектов, приведенных к смертельным последствиям.

Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем

другие. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными

коэффициентами. Умножив эквивалетные дозы на соответствующие коэффициенты и

просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу,

отражающую суммарный эффект облучения для организма. Для населения это среднее

значение полагают обычно равным r = 7.3·10

–2

Зв

–

Эффективная эквивалентная доза Е – расчетная величина, определяемая из условия

равенства значений индивидуального риска для эффективного наружного и реального

внутреннего облучения. Измеряется в единицах эквивалентной дозы.

Ожидаемая эквивалентна доза Н

, приведенная к средней длительности жизни

(условно 70 лет) используется, если скорость выведения радионуклидов из внутренних

органов мала, и, следовательно, облучение продолжается спустя длительное время после

окончания поступления радионуклидов. Для наиболее медленно выводящихся

трансурановых радионуклидов отношение Н

к годовой эквивалентной дозе превышает

100.

Коллективная доза S = NE используется для определения радиационного ущерба в

простейшем случае облучения группы численностью N одинаковой дозой Е.

Считается, что при S = N

E = 1 чел.

1 Зв отдаленные последствия облучения приводят к

потере 1 человека в год. Согласно рекомендациям МКРЗ цена единицы коллективной

дозы составляет (1-2)·10

долл./(чел.-Зв). Просуммировав индивидуальные эффективные

эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной

эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся

радиоактивными в отдаленном будущем, вводят еще одну характеристику:

Сводка основных дозиметрических характеристик и единиц их измерений

Ожидаемая (полная) коллективная эффективная эквивалентная доза – коллективная

эффективная эквивалентная доза, которую получат многие поколения людей от какого-

либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования.

Такая иерархия понятий на первый взгляд может показаться слишком сложной, но, тем

не менее, она представляет собой логически последовательную систему и позволяет

рассчитывать согласующиеся или сопоставимые друг с другом дозы облучения.

Вопросы и задания

1.Дайте краткую характеристику основным понятиям радиоэкологии

2.Какой радиоэкологический параметр измеряют обычным бытовым дозиметром?

3.Какие органы или ткани наиболее уязвимы к действию радиоактивного излучения?

Радиоэкология: основы

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Экологические проблемы работы атомных электростанций

frameborder="0" allow="autoplay; encrypted-media" allowfullscreen></iframe>

Ресурсы

Алексеев С. В Экология: Учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений

разных видов.

Радиационная экология

http://nuclphys.sinp.msu.ru/ecology/ecol/ecol02.htm

Словарь геоэкологических понятий

http://allrefrs.ru/1-57748.html

Основные понятия экологии человека

https://studfiles.net/preview/5246673/page:3/

Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

Хостинг презентаций

- http://ppt4web.ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-

ehkonomika.html

Скачать материал

Конспект урока "Основные понятия радиоэкологии" 10-11 класс

Экология - еще материалы к урокам:

Предметы

Похожие материалы