Радиационная экология

Программа элективного курса для 10–11 классов

Пояснительная записка

Невозможно, нецелесообразно отказываться от достижений человечества: атомной энергетики, химической отрасли промышленности… Необходимо правильно понимать, как воздействуют новые виды техники на окружающую среду, и разработать систему взаимодействия с ней человека. Специалисты отмечают, что современный человек мало подготовлен к той мере ответственности, к тому уровню требований, которые предъявляет сейчас состояние окружающей среды. Современный выпускник школы слабо вооружен знаниями в области экологических взаимодействий разного уровня, их влияния на здоровье человека.

Радиоактивность – это не дьявольское изобретение человека, а природное явление. Мы постоянно находимся под ее влиянием. Солнце представляет собой огромную термоядерную бомбу, которая распространяет радиоактивность. Земная магма также является источником радиоактивности. Сама земная кора содержит скопления радиоактивных веществ.

Радиоактивность – триумф и проклятие XX в. С одной стороны, мирный атом АЭС, установки для лечения онкологических больных, атомные ледоколы, с другой – Хиросима, Чернобыль, ядерные боеголовки…

К сожалению, авария на Чернобыльской АЭС коснулась и нашего района. Среди моих учеников есть дети ликвидаторов последствий этой аварии. В радиоактивном топливе Чернобыльской АЭС содержались не только короткоживущие изотопы кобальта и йода, но и долгоживущие, высокотоксичные, например, стронций-90 и цезий-137. Радиоактивное облако не обошло и нашу область.

Кроме того, одной из причин, быть может, самой главной, побудившей автора к созданию данной программы, стало то, что Новая Земля, где я родилась, была превращена в полигон для испытания ядерного оружия. Горько, когда твоя родная земля превращается в зону экологического бедствия.

Авария на Чернобыльской АЭС показала абсолютную безграмотность большой части нашего населения в области радиоэкологии. Люди бросались из крайности в крайность, от «радиофобии» к абсолютному отрицанию подстерегающей их опасности.

В настоящее время на Земле около пятисот атомных реакторов. Значительная часть электроэнергии в Западной Европе вырабатывается на АЭС. Приостановить технический прогресс невозможно, нельзя закрыть все АЭС. А это значит, что наша биосфера будет постоянно подпитываться искусственными радионуклидами за счет аварий и неконтролируемых утечек.

А потому цели и задачи курса следующие:

• изучение основ науки радиоэкологии: фактов, понятий, теорий;

• воспитание экологического мировоззрения у школьников, формирование у них экологической этики как черты гармонически развитой личности;

• воспитание экологической культуры;

• формирование активной позиции в деле охраны окружающей среды;

• приобщение учащихся к исследовательской работе;

• формирование умений самостоятельно применять, пополнять и систематизировать знания;

• знакомство учащихся с историей возникновения и развития этой науки, положительным и отрицательным воздействиями радиоактивных излучений на живую и неживую природу;

• формирование у учащихся теоретических знаний и практических умений по защите от ионизирующего излучения, его прямого и опосредованного воздействия;

• знакомство учащихся со способностью живых организмов накапливать радионуклиды в различных тканях и органах, с растениями, обладающими свойствами концентрировать радионуклиды, с факторами, способствующими выведению радионуклидов из организма.

В программу курса включены темы:

1) элементы ядерной физики;

2) дозиметрия и радиометрия;

3) биологическое действие ионизирующих излучений и формы его проявления у человека и животных;

4) токсикология радиоактивных веществ;

5) основы радиохимической экспертизы исследуемых объектов.

Поскольку нет специальных учебников, основной формой учебной деятельности являются лекционные занятия. Программа предусматривает и семинарские занятия, конференции, которые способствуют формированию активной позиции в деле охраны окружающей среды.

Курс имеет практическую направленность. Экскурсии и большой практикум будут способствовать приобщению учеников к исследовательской работе. Отбор образцов почвы, растений, воды можно производить во время экологических экспедиций по родному краю.

Радиометрию предусматривается проводить в лаборатории радиологии областного центра государственного эпидемического надзора и на кафедре ботаники и физиологии растений Калининградского государственного университета.

Программа предназначена для школьников 10–11-х классов, рассчитана на 136 ч (4 ч в неделю), из них резервное время – 10 ч.

Содержание программы курса

Введение (1 ч)

Радиационная экология – специальное направление радиобиологии.

Тема 1. Элементы ядерной физики (33 ч)

Строение атома. Изотопы. Изобары. Радионуклиды. Нуклоны. Массовое число. Ядерные силы.

Радиоактивные превращения ядер. Общая характеристика радиоактивного распада. Постоянная распада, время жизни, период полураспада. Работы Антуана Анри Беккереля, Марии Склодовской-Кюри и Пьера Кюри, Эрнеста Резерфорда и Фредерика Содди в области радиоактивности. Единицы радиоактивности.

Альфа-распад. Альфа-частицы и их взаимодействие с веществом. Бета-частицы и их взаимодействие с веществом. Гамма-излучение и его взаимодействие с веществом.

Природные радионуклиды и их значение. Космогонические радионуклиды, их синтез. Естественные радионуклиды тяжелых металлов.

Ядерные реакции. Общая характеристика. Деление ядер. Слияния ядер. Испытания ядерного оружия и их последствия. Применение радионуклидов и ядерных излучений в науке и практике. Атомная бомба. Водородная бомба. Термоядерные реакции на Солнце. А.Д.Сахаров – один из создателей отечественного ядерного оружия и лауреат Нобелевской премии мира. Авария на Чернобыльской АЭС и ее последствия.

Тема 2. Дозиметрия и радиометрия (17 ч)

Понятие о дозиметрии и радиометрии. Физическая и поглощенная дозы излучения. Уровни ионизирующей радиации, предельно допустимые для человека. Средства и методы обнаружения и регистрации ионизирующих излучений. Дозиметрические приборы, их классификация, устройство и назначение. Методы измерения, применяемые при радиометрии.

Экскурсии (8 ч). Радиологические лаборатории станции химизации сельского хозяйства, центра государственного эпидемического надзора.

Тема 3. Биологическое действие ионизирующих излучений и формы его проявления у человека и животных (6 ч)

Природный радиоактивный фон. Биологическое действие ионизирующих излучений. Действие излучений на клетки, различные ткани, кроветворные и половые органы, органы пищеварения, эндокринную систему, сердечно-сосудистую систему.

Тема 4. Токсикология радиоактивных веществ (5 ч)

Физические и химические свойства радионуклидов, обусловливающие степень их токсичности.

Пути поступления радиоактивных продуктов в организм. Распределение радионуклидов в организме. Выведение радионуклидов из организма.

Тема 5. Основы радиохимической экспертизы исследуемых объектов (16 ч)

Общие закономерности перемещения радионуклидов в биосфере. Радиоактивные загрязнения почвы. Правила отбора почвенных образцов. Поступление, перемещение, накопление радионуклидов в сельскохозяйственных растениях. Меры, направленные на снижение содержания стронция-90 и цезия-137 в почве и растениях.

Радиоактивное загрязнение молока и молочных продуктов. Яйцо как объект радиохимической экспертизы. Особенности радиоактивного загрязнения морской и пресноводной рыбы.

Отбор и обработка проб атмосферного воздуха и осадков. Радиометрический контроль воды. Отбор и обработка проб растительных образцов.

Практикум (48 ч)

Отбор образцов почвы, растений и воды по городу и области и их обработка (35 ч).

Радиометрия подготовленных проб почвы, растений, воды (7 ч).

Обработка и анализ полученных результатов. Ведение документации (6 ч).

Основные требования к знаниям и умениям учащихся

• основные понятия: изотопы, радионуклиды, постоянная распада, время жизни, период полураспада, альфа-, бета- и гамма-частицы, их взаимодействие с веществом, физическая и поглощенная дозы излучения;

• общую характеристику радиоактивного распада, ядерных реакций: активации, деления, синтеза;

• единицы радиоактивности;

• применение радионуклидов и ядерных излучений в науке и практике;

• общие сведения об устройстве дозиметрических приборов;

• методы измерения, применяемые при радиометрии;

• общие закономерности перемещения радионуклидов в биосфере;

• физические и химические свойства радионуклидов, обусловливающие степень их токсичности;

• уровни ионизирующей радиации, предельно допустимые для человека;

• биологическое действие ионизирующих излучений на клетки, различные органы и ткани;

• пути поступления и распределение радиоактивных продуктов в организме;

• выведение радионуклидов из организма;

• ути поступления, перемещение, накопление радионуклидов в растениях;

• особенности радиоактивного загрязнения рыбы, яиц, молока.

Учащиеся должны уметь:

• отбирать образцы почвы, растений, воды, проводить их подготовку к анализу;

• проводить радиометрию образцов (на гамма-радиометре «Адани»);

• определять механический состав почвы;

• проводить математическую обработку полученных результатов;

• анализировать, сравнивать полученные результаты, делать выводы.

Тематический план курса

Литература для учителя

Акоста В., Кован К., Грэм Б. Основы современной физики. М.: Просвещение, 1984; Воккен Г.Г. Радиобиология. М.: Высшая школа, 1967; Жербин Е., Комар В., Хаксон К., Чухловин А. Радиация, молекулы и клетки. М.: Знание, 1984; Радиация. Дозы, эффекты, риск. Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

Литература для учащихся

Кюри Е. Мария Кюри. М.: Атомиздат, 1976; Мухин К. Занимательная ядерная физика. М.: Атомиздат, 1969; Сахаров А. Мир, прогресс, права человека. Л.: Советский писатель, 1990.

Н.М.Яковлева,
учитель химии школы № 50 (г. Калининград)