Моделювання пізнавальної діяльності при вивченні доз опромінення та одиниць їх виміру. Встановлення значень допустимих рівнів радіоактивного забруднення територій, продуктів харчування, води. Обґрунтування необхідності радіаційної перевірки продуктів харчування.
Мета. Ознайомити учнів із джерелами радіаційного забруднення, вивчити дози опромінювання від природних та техногенних джерел радіації, показати вплив радіаційного забруднення на життя і здоров’я
людини;розвивати вміння працювати з додатковою літературою, узагальнювати та систематизувати вивчений матеріал.
Іонізуючі випромінювання існували на Землі ще задовго до появи на ній людини. Проте вплив іонізуючих випромінювань на організм людини був виявлений лише наприкінці XIX ст.
Радіація за своєю природою шкідлива для життя. Малі дози опромінення можуть «запустити» ще не до кінця вивчений ланцюг подій, який призводить до онкологічних захворювань як до генетичних ушкоджень.
Під час аварії на ЧАЕС в атмосферу потрапили близько 450 типів радіонуклідів (у тому числі ті, яких раніше не було в атмосфері Землі). їх основу становив ізотоп Іоду-131, який швидко розпадається (7 днів). Після його розпаду радіоактивність знизилася, залишилися Цезій-137, Стронцій-90 (період напіврозпаду — 29 років), Радію-226 (1622 роки), трансуранові елементи (Плутоній).
Періоди піврозпаду різних елементів мають широкий діапазон. Таке поняття, як колективна ефектна доза, показує сумарний ефект опромінення для організму і складається із зовнішнього та внутрішнього опромінення.
А)Види опромінення.
Зовнішнє опромінення об’єкт отримує від зовнішніх джерел опромінення (природний фон, телевізор, комп’ютер).
Внутрішнє опромінення є результатом опромінення продуктами розпаду радіонуклідів, що потрапляють в організм людини та тварин з їжею, під час дихання, з димом тощо.
Земні джерела радіації відповідальні за більшу частину опромінення, котрому підлягає людина за рахунок природної радіації. В середньому вони становлять понад 5/6 річного ефекту еквівалентної дози, отриманої населенням внаслідок внутрішнього опромінення.
Забруднення води відбувається внаслідок проникнення РР у відкриті водоймища. Радіоактивні частки формують суспензії у воді, частина осідає на дно, а частина розчиняється, заражаючи водоймища на всю глибину. Найбільше забруднюються озера, ставки, повільні ріки, дощові та розталі води. Забруднення повноводних рік незначне, тому що у них практично не може бути висока концентрація РР.
Аерозольне зараження продовольства — це проникнення радіоактивного пилу у виробничі, складські приміщення та транспорт з наступним осіданням пилу на продуктах. Зараження відбувається з поверхні, але РР проникає у продукти на достатньо велику глибину: в м'ясо — на 1см, зерно, крупи — на 5см, молоко, кефір, вершки, сметану — на всю глибину; в борошно, сіль, цукор — на 0,5 см; в рибу, овочі, фрукти — на 0,3 см. Крізь скло зараження практично не відбувається, але поліетиленові мішки, кульки не запобігають зараженню.
Біологічний шлях зараження відбувається під час випадання РР: повітря, грунт, рослинність, вода стають забрудненими. РР включаються в процеси біологічної циркуляції й обміну речовин та проникають всередину організму тварин, птахів, риб та рослин (крізь кореневу систему та листя). Активними накопичувачами радіації є капуста, цибуля, цукровий буряк, помідори, ячмінь. Менше — кукурудза, жито, овес, соняшник. Із грибів найбільше накопичують радіацію моховик, маслюк; із тваринного світу — їжак; із птахів — качка; із риб — в'юн, лин, сом. У картоплі РР розташовуються ближче до шкірки. Під час варіння картоплі у воду переходять 10% цезію, буряка — 60%. Якщо олію прокип'ятити, то зникне 37% йоду, але стронцій та цезій залишаться.
Ступінь зараження продуктів (ґрунту, об'єктів) прийнято оцінювати питомою активністю, тобто відношенням активності наявних РР до одиниці маси (площі, об'єму).
Ступінь зараження продуктів вимірюється у Кі/кг чи Кі/л.
ступінь зараження ґрунту — Ки/км2 (10 мкР/год.)
В природних умовах у багатьох продуктах харчування є РР. Наприклад, в 1 кг. свіжої картоплі є близько 2,9 + 10-9 Ки/кг радіоактивного калію, природна радіоактивність води становить близько 5+10-11 Ки/л. У 1991 році встановлені тимчасові граничні рівні вмісту радіонуклідів цезію та стронцію у продуктах та питній воді (ВДУ-91).
Б)Дози опромінення.
Шкала ступенів опромінення людини
450 Бер — тяжкий ступінь опромінення (смерть);
100 Бер — нижній рівень значного опромінення;
75 Бер — короткочасні незначні зміни складу крові;
30 Бер — опромінення при рентгеноскопії (місцеве);
25 Бер — допустиме аварійне опромінення персоналу;
10 Бер — допустиме аварійне опромінення;
5 Бер — допустиме опромінення персоналу в нормальних умовах за рік;
З Бер — опромінення при рентгенографії зубів;
500 мБер — допустиме опромінення населення в нормальних умовах за рік;
1 мБер — перегляд одного хокейного матчу по телевізору.
Радіоізотопів у щитоподібній залозі концентрується в 100—200 разів більше, ніж в інших тканинах, органах.
Доза, яку одержує людина, залежить від виду випромінювання, енергії, щільності потоку і тривалості впливу. Проте поглинута доза іонізуючого випромінювання не враховує того, що вплив на біологічний об’єкт однієї і тієї ж дози різних видів випромінювань неоднаковий.
в)Основну небезпеку становлять джерела радіації, створені людиною:
- видобуток і переробка урану,
- випробування ядерної зброї,
- атомні енергетичні станції,
- промислові відходи, технічні аварії.
Вплив радіоактивного випромінювання на організм людини можна уявити в дуже спрощеному вигляді таким чином. Припустімо, що в організмі людини відбувається нормальний процес травлення, їжа, що надходить, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану усередину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних, для відшкодування енергетичних витрат на транспортування речовин і їхню переробку
Також необхідно відзначити деякі особливості дії іонізуючого випромінювання на організм людини:
· органи чуття не реагують на випромінювання;
· малі дози випромінювання можуть підсумовуватися і накопичуватися в організмі;
· випромінювання діє не тільки на даний живий організм, але і на його, спадкоємців;
· різні організми мають різну чутливість до випромінювання.
1.2.Залежність ураження від поглинутої дози.
Ефекти, викликані дією іонізуючих випромінювань систематизуються за видами ушкоджень і часом прояву. За видами ушкоджень їх поділяють на три групи:
І)соматичні, ІІ) соматико-стохатичні (випадкові, ймовірні), ІІІ)генетичні.
За часом прояву виділяють дві групи — ранні (або гострі) і пізні. Ранні ураження бувають тільки соматичні. Це призводить до смерті або променевої хвороби.
Технологічні аспекти проведення заняття: «Прилади дозиметричного контролю. Вимірювання рівнів радіаційного фону та розрахунок доз опромінення. Допустимі рівні радіоактивного забруднення продуктів харчування та територій».
В сучасних дозиметричних приладах найбільш розповсюджений іонізаційний метод знаходження та виміряння іонізуючих випромінювань. Він заснований на використанні однієї з властивостей радіоактивних речовин – іонізувати середовище, в якому вони розповсюджуються (тобто розщеплювати нейтральні молекули або атомні пари: додатні – іони і від’ємні - електрони)
В залежності від виконання завдання прилади радіаційної і хімічної розвідки та дозиметричного контролю розділяються на:
· Вимірювачі потужності дози, при допомозі яких вимірюються рівні (ДП-3б, ВПД-21с, ВПД-21Б);
· Вимірювачі потужності дози – ДП-5А, Б, В, ВПД-12, при допомозі яких мікродіапазонні комбіновані прилади;
· Вимірювачі поглинання дози – (ІД-1, ІД-11) (гамма-, нейтронні випромінювання) – це прилади індивідуального дозиметричного контролю, при допомозі яких виявляють, яку дозу отримала людина (персонально), в якій ситуації або за відповідний період;
· Дозиметри – (ДК-02, ДКП-50, ДП-22В, ДП-24) для одного виду випромінювання;
· Газосигналізатори автоматичні (ГСА-12, АСП, ГСП-11, ГС-СОМ), при допомозі яких проводиться автоматичний контроль навколишнього середовища з метою виявлення парів отруйних, радіаційних речовин, аерозолів;
· Декадно-розрахункова установка (ДП-100, ДП-100 АДМ), призначена для виміряння кількості електричних імпульсів при виявленні ступені зараженості радіаційними ізотопами води, продовольства, повітря, проб ґрунту і т. д.
Дозиметричний контроль проводить ся для своєчасного отримання даних про дози опромінення людей та ступеня зараження місцевості, техніки тощо для вжиття заходів щодо зменшення небезпеки радіаційного ураження Прилади, що призначені для виявлення та вимірювання радіоактивних випромінювань, називаються дозиметричними Дозиметр призначений для вимірювання потужності дози випромінювання, тобто дози за одиницю часу
Для контролю радіаційного фону в навчальних приміщеннях може бути використаний індикатор іонізуючих випромінювань. Він призначений для виявлення і оцінки інтенсивності гама-випромінювання, а також для визначення рівня потужності еквівалентної дози (ПЕД) гама-випромінювання за цифровим індикатором.
При допомозі індикатора можна також оцінити радіоактивне забруднення території та продуктів харчування за їх зовнішнім у-випромінюванням. Одиницею вимірювання радіоактивного забруднення є Кюрі/кг або Бк/кг. Мінімальний рівень радіоактивного забруднення, який потребує уваги у відповідності з рекомендацією НКРЗ встановлений в 4 кіло-Беккереля на кілограм (літр) - 4 кБк/кг (л) або 110-7 Кюрі/кг (л).
Згідно декларації МКРЗ обмеження опромінення повинно базуватися на середній річній дозі протягом життя рівній 1 мЗв. В Україні допустимі рівні опромінення регламентувалися Санітарними правилами роботи з радіоактивними речовинами і джерелами іонізуючих випромінювань СП-333-60. В даний час діють Норми радіаційної безпеки (НРБУ-97). Вони встановлюють систему дозових навантажень і принципи їх застосування Державні санітарні правила встановлюють граничну річну дозу опромінення 5 мЗв (0,5 бер), яка враховує усі природні джерела випромінювання і прийнята у переважній більшості розвинутих країн Допустимим вважають одноразове аварійне випромінювання - 0,1 Зв Потужності експозиційної дози до 25 мкР/год в Україні вважається допустимою
Верховна Рада України ухвалила Закон, який визначає 4 зони радіоактивного забруднення:
1 Зона періодичного радіоактивного контролю (низьке забруднення, 0,5-1 Кі/км2). Дозволено збирання грибів, ягід, лікарських рослин, а також заготівля деревини без обмежень У підсобних господарствах ніяких обмежень щодо годівлі та утримання сільськогосподарських тварин і птиці не запроваджується
2 Зона посиленого радіоактивного контролю (середнє забруднення, 1-5 Кі/км2) Дозволено збирання, заготівлю грибів, ягід, лікарських рослин і сіна з обов'язковим попереднім дозиметричним контролем Заготівля деревини і використання продуктів її переробки проводиться без обмеження У підсобних господарствах рекомендується періодичний вибірковий контроль м'ясних і молочних продуктів, кормів
3 Зона гарантованого добровільного відселення (високі забруднення, 5-15 Кі/км2). У цій зоні заготівля грибів, ягід заборонена. Необхідний особливий режим сільського господарства: обмежене землекористування Заборонено випасати молочну, м'ясну худобу
4. Зони відчуження (надзвичайно високе забруднення). Це дослідницький полігон для боротьби із наслідками ядерних катастроф
Формування уявлень про основні принципи та шляхи захисту від радіації та речовини, що допомагають виводу радіонуклідів з організму: радіоблокіратори, радіопротектори, радіодекорпоранти.
Захист організму від потрапляння всередину радіоактивних речовин - одна з найактуальніших проблем екології після Чорнобильської катастрофи. Систематичне споживання продуктів харчування та води, що забруднені радіоактивними речовинами, призводить до накопичування радіонуклідів в організмі людини (йоду - в щитовидній залозі, стронцію - в кістках, цезію - в м'яких тканинах) Радіонукліди, потрапляючи в організм з харчовими продуктами і водою, формують основне дозове навантаження і тим самим істотно впливають на стан здоров'я людини Тривалий час споживання забруднених продуктів є основним видом опромінення Однак цей шлях радіаційного впливу доступний для регулювання
Для зменшення радіонуклідів, які надходять з їжею, необхідно систематично приймати радіопротектори - речовини, які зв'язують радіонукліди та підвищують стійкість організму до радіоактивного впливу Ці речовини містяться у деяких харчових продуктах і рослинах (яблучне повидло, неосвітлений яблучний сік, чорноплідна горобина, ожина, морква, обліпиха, тисячолістник), а також в продуктах бджолярства (мед, прополіс, маточне молоко та ін) Усі ці продукти ефективно діють при систематичному їх вживанні Помаранчеве забарвлення - це зовнішня ознака насичення фруктів і овочів каротином Багато каротину є у моркві, томатах, буряках, абрикосах, гарбузах (рис 3 42) Однак немало його і в листяних рослинах, де зелений хлорофіл маскує оранжевий колір (петрушка, кріп, салат тощо) Корисними з точки зору радіозахисної дії є продукти, що мають синій колір (чорна смородина, чорноплідна горобина, столові буряки, темні сорти винограду)
Зменшити надходження радіонуклідів в організм з їжею можна, знижуючи їх вміст у продуктах за допомогою різних технологічних прийомів, а також складаючи раціон з продуктів, що вміщують мінімальну кількість радіонуклідів Для цього потрібно споживати більш чисті продукти, змінюючи дуже забруднені на менш забруднені або ж звільняючи продукти від радіонуклідів
Основні принципи забезпечення радіаційної безпеки від зовнішнього опромінення:
1) зменшення потужності джерел ("захист кількістю");
2) скорочення часу роботи з джерелом ("захист часом");
3) збільшення відстані від джерел до працюючих ("захист відстанню");
4) екранування джерел випромінювання матеріалами, що поглинають іонізуюче випромінювання ("захист екраном")
Радіопротектори - речовини переважно синтетичного походження, введення яких перед опроміненням в організм зменшує уразливий вплив іонізуючих випромінювань (аварійні роботи, військові умови) - гамафос, цистамін, серотонін.
Радіоблокіратори - речовини які перешкоджають засвоєнні організмом РР - йодистий калій (від йоду131), пентацин (від стронцію), ферроцин (від цезію). Йод міститься в смородині, чорноплідній горобині, помідорах, чорниці, морепродуктах, горосі.
Радіокорпоранти - проносні і сечогінні речовини прискорюють виведенні з організму радіонуклідів (чай, кава, какао).Введення в раціон ентеросорбентів (поглиначів). “Ентеросгель”.
Вживати речовини багаті пектинами - це органічні з'єднання здатні зв'язувати радіонукліди стронцію, цезію і ін. і попереджати їх всмоктуванню та виводити з організму важкі метали (гарбуза 1-ше місце, картопля, яблука, шипшина, буряк, суниці, абрикоси, вишні, сливи, кавун, диня, морква.... Насіння соняшника належить до групи радіозахисних продуктів. Багаті на біорегулятори морські продукти, дуже корисний мед і свіжі фруктові соки.
