Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №15/2006

ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ

 

Радиация опасна?!

Факультативное занятие по радиационной экологии

Цели и задачи:

• систематизировать знания учащихся, полученные ими на факультативных занятиях;

• обобщить результаты исследований, проведенных школьниками в учебном году;

• для приобщения к исследовательской работе всех школьников, посещающих факультативные занятия по радиоэкологии, уточнить и обсудить направления этой работы в дальнейшем.

Форма проведения: пресс-конференция

Форма организации работы учащихся: групповая – четыре группы:

1-я – журналисты;

2-я – представители кафедры ботаники и физиологии растений Калининградского государственного университета (КГУ);

3-я – представители отдела радиационной санитарии центра государственного эпидемического надзора (госэпиднадзора);

4-я – лаборанты отдела почв проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства.

Оборудование и реактивы: таблицы, выполненные учащимися на основании данных, полученных в результате исследовательской работы; видеофильм, снятый учащимися; фотографии мест отбора проб, методов обработки, исследуемых образцов; образцы растительных проб, проб песка.

На столе у 4-й группы – образцы почв для анализа, вода, чашки Петри, инструкция по определению гранулометрического состава почв.

ХОД ЗАНЯТИЯ

Учитель называет тему пресс-конференции, представляет ее участников, сообщает, что лаборанты отдела почв будут определять гранулометрический состав исследуемых образцов.

Ведущий. Поскольку тема нашего сегодняшнего разговора специфична, то мы просим специалистов КГУ дать определения некоторых специальных понятий.

Представитель КГУ. Явление радиоактивности было открыто в 1896 г. французским физиком Антуаном Анри Беккерелем. Этот ученый одним из первых столкнулся с самым неприятным свойством радиоактивного излучения: его воздействием на ткани живого организма. Беккерель положил пробирку с радием в карман и получил в результате ожог кожи.

Процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом.

Неустойчивые изотопы, подверженные радиоактивному распаду, называются радионуклидами.

По типу испускаемых радиоактивных частиц различают альфа-, бета- и гамма-излучение.

Излучения, способные при взаимодействии с облучаемым веществом ионизировать его атомы, называются ионизирующими.

Гамма-кванты, электроны и альфа-частицы несут с собой большую энергию, измеряемую сотнями тысяч и миллионами электронвольт. Эти излучения высоких энергий вызывают в веществах ионизацию молекул, образуя свободные радикалы.

Радиация высокой энергии способна разрушить любую, даже самую прочную связь. Такая специфичность действия ионизирующих излучений на вещества определяет особое место радиоактивности как энергетического источника.

Предмет нашего разговора – радиационная экология. Чем она занимается? Это специальное направление радиобиологии, изучающее перемещение радионуклидов в биосфере, их концентрацию в организмах и их влияние на биологические сообщества.

Журналист. Как действуют ионизирующие излучения на организм?

Представитель центра Госэпиднадзора. Радиоактивные вещества, как потенциальные источники внутреннего облучения, по убывающей степени радиотоксичности разделяют на четыре группы: А, Б, В, Г.

Изменения, вызываемые излучением в органах и организме, можно разделить на две категории: соматические и генетические. Соматические изменения проявляются в облученном организме, а генетические – в его потомстве.

Одни радионуклиды распределяются в облученном организме равномерно во всех органах, а другие накапливаются только в определенных органах. На основании этого радионуклиды бывают диффузные («равномерные»), остеотропные («костелюбы»), гепатотропные («печеночные»). Установлено, что больше всего стронция-90 в скелете, меньше в мышцах и еще меньше в печени. А критическим органом для цезия-137 являются мышцы.

Воздействие радионуклидов приводит к изменениям на уровне клетки. Уже в первые 10 мин после облучения рвутся водородные связи в ДНК. Под влиянием облучения нарушаются рост и деление клетки, ее дыхание, инактивируются ферменты, витамины, гормоны. Различные клетки и ткани в равных условиях облучения повреждаются в разной степени. Очень чувствительны нервные клетки.

Радионуклиды ведут к изменениям и в тканях. Наиболее поражаемыми являются лимфоцитная и костномозговая системы, эпителиальная ткань, особенно эпителий половых желез, кишечный эпителий, эпителий кожи, хрусталик глаза. В крови изменяется количество белых и красных клеток. Высокой радиочувствительностью обладают лимфатические узлы, селезенка, красный костный мозг. После больших доз радиации иммунная система не вырабатывает лимфоциты, в селезенке разрушаются фолликулы, их клетки погибают. Отсюда – лучевая болезнь, онкозаболевания, СПИД.

Происходят разрушающие изменения и в органах. В частности, в слизистой желудка, кишечника на уровне клетки, что проявляется расстройством стула, рвотой, нарушается всасывание питательных веществ, происходит обезвоживание организма. Учащается пульс, падает кровяное давление, снижается проницаемость стенок сосудов. Облучение влияет и на половые органы, что приводит к бесплодию или внутриутробным уродствам.

Город-призрак Припять находится на расстоянии около 2 км (по прямой) от Чернобыльской АЭС
Город-призрак Припять находится
на расстоянии около 2 км (по прямой)
от Чернобыльской АЭС

Журналист. А каковы последствия Чернобыля? Как эта авария сказывается на здоровье людей?

Представитель центра госэпиднадзора. Радиоактивному заражению удалось распространиться с атмосферным течением не только на значительную часть европейской территории бывшего СССР. Чернобыльское облако прошло над районами Западной Европы с населением ~400 млн человек.

Такие районы, как Скандинавия, до которых дошло первое облако, были задеты больше.

С каждым годом возрастает смертность ликвидаторов. Большинство из них скончалось от сердечно-сосудистых заболеваний, до этого прогрессировали болезни крови, расстройства центральной нервной системы. Сколько людей на самом деле потеряло и продолжает терять здоровье из-за Чернобыля, не известно.

Сильнее всего «чернобыльский след» проявился на детях: 1995 г. дал колоссальный всплеск детской онкологии щитовидной железы. Эпицентр – север Черниговщины, принявший в 1986 г. сильнейший удар йода-131.

В результате Чернобыльской аварии возникла проблема вовлечения радионуклидов в пищевые цепи при их попадании в корневую систему растений. Наблюдались генетические изменения растений, уродства, изменения размеров и формы цветков.

Произошли мутации и в животном мире, и среди людей. Были зафиксированы случаи рождения восьминогого жеребенка, двухголовых телят, сросшихся поросят.

В г. Овруче жена ликвидатора родила мертвого младенца с тремя головами.

Были случаи рождения детей-«сирен» (нижняя часть тела похожа на рыбий хвост). О «мелочах» типа «заячьей губы» и «волчьей пасти», ног разной длины, культей вместо рук не стоит и вспоминать. Оказалась разрушенной иммунная система человека. Поэтому не случайны версии о гриппе чернобыльского происхождения и даже чернобыльском штамме вируса СПИДа.

Журналист. А какую положительную роль играет радиация в жизни человека?

Представитель КГУ. Жизнь на Земле зародилась на радиоактивном фоне. Радиация генетически нам необходима. Видимо, радиация явилась одним из факторов эволюции флоры и фауны.

Радиация используется в медицине, как в диагностических целях, так и для лечения. В настоящее время одним из основных способов борьбы с раком является лучевая терапия.

Используется радиация и последствия ее влияния и в научных исследованиях. С помощью метода «урановой датировки» измеряют интервалы времени в миллионы лет. Метод радиоуглеродного определения возраста («радиоуглеродные часы») позволил археологам, палеонтологам и геологам установить возраст различных остатков древних растений, животных, изделий и т.п.

Вспомните об атомных электростанциях, атомных ледоколах, консервации, стерилизации продуктов, поиске полезных ископаемых, обнаружении пожаров и др.

Журналист. Известно, что некоторую дозу облучения организм получает от естественных источников радиации. Кроме того, существуют источники искусственной радиации, созданные человеком. Есть ли они у нас в области?

Представитель центра Госэпиднадзора. Да, есть, хотя и в небольших количествах. За последние десятилетия каждый из нас подвергался облучению радиоактивными осадками, которые образовались в результате ядерных взрывов. Речь идет об осадках, связанных с испытанием ядерного оружия в атмосфере, стратосфере, на земле и под водой. Для радиации нет границ. В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивное облако дважды прошло над нашей областью. Радионуклиды выпали неравномерно, что зависело от направления и скорости ветра, других факторов.

Образующиеся радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию и быстро распадается. Среди радионуклидов особую опасность для живого организма представляют долгоживущие: стронций-90 и цезий-137, их период полураспада примерно 30 лет.

Журналист. А чем они опасны?

Представитель КГУ. Стронций-90 относится к радионуклидам группы А – с особо высокой радиотоксичностью, а цезий-137 – к группе Б, т. е. с высокой радиотоксичностью. Ионы стронция настолько близки по характеристикам к ионам кальция, что включаются в обмен веществ вместе с ним. При этом стронций обладает большей скоростью обмена, чем кальций. Постепенно нарушается нормальная кальцификация скелета. Особенно опасна замена кальция на стронций-90, т. к. он разрушает костный мозг. Ионы же цезия, проникая в живой организм, замещают ионы калия и концентрируются в основном в мышечной ткани.

Журналист. Здесь было сказано, что цезия-137 и стронция-90 у нас в области небольшое количество. Так зачем их определять?

Представитель КГУ. Приостановить технический прогресс нельзя. Избежать больших и малых аварий не удается. Места захоронения будут со временем разрушаться. А это значит, что наша биосфера будет постоянно подпитываться искусственными радионуклидами. Кроме того, большая часть радиоактивных веществ в результате аварий, испытаний ядерного оружия выбрасывается в стратосферу, где они остаются многие месяцы и даже годы, а затем, попадая в вертикальные потоки, медленно опускаются и рассеиваются по всей поверхности земного шара.

В настоящее время сотрудники кафедры ботаники и физиологии растений КГУ составляют экологическую карту по содержанию цезия-137 в растениях и почвах города Калининграда и области. Проникновение стронция-90 и цезия-137 в растения зависит в значительной мере от видовых особенностей. Растения различаются по своим особенностям концентрировать радионуклиды. Кроме того, в различных частях растений они распределяются неравномерно. Вот мы и хотим выявить растения-концентраторы и их части, наиболее безопасные при употреблении их в пищу животными и человеком.

Журналист. И что же показали ваши исследования растений на предмет содержания цезия-137? Содержится ли цезий-137 в воде?

Представитель КГУ сообщает о местах отбора, методике отбора проб, проведенных исследованиях и полученных результатах.

Журналист. А что вы можете сказать о естественной радиации? Она для нас безвредна?

Представитель центра госэпиднадзора. Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации. Большинство из них таковы, что избежать облучения от них совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения попадают на ее поверхность из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Однако одни жители Земли получают большие дозы, чем другие. Это зависит, в частности, от того, где они живут.

Такие формы повседневной деятельности, как сжигание угля и использование воздушного транспорта и удобрений, а также длительное пребывание в хорошо герметизированных помещениях, могут привести к значительному увеличению уровня облучения за счет естественной радиации.

Нет такого места на Земле, куда бы ни попадал невидимый «космический душ». Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть меньше половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Уровень облучения растет с высотой, т. к. при этом над нами остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Кроме того, очень важно, из какого строительного материала построено ваше жилье.

Журналист. Какие результаты получены вами при обследовании песков?

Представитель центра госэпиднадзора рассказывает о цели, местах отбора проб, методике исследования и полученных результатах.

Журналист. Что более опасно для нас – альфа-, бета- или гамма-лучи? Из чего складывается гамма-фон сейчас?

Представитель центра госэпиднадзора. Альфа-частицы очень опасны для нас, если попадают внутрь с пищей, водой, воздухом.

Роль альфа- и бета-частиц в формировании лучевой нагрузки организма от источников, находящихся вне его, как правило, мала. Гамма-излучение можно считать вездесущим из-за его высокой проникающей способности. Воздействию гамма-лучей подвергаются непрерывно все без исключения живые организмы. В настоящее время гамма-активность в биосфере складывается от природных радионуклидов, космического излучения и продуктов его ионизации и искусственных радионуклидов.

Журналист. Каковы результаты исследования гамма-активности почв Калининградской области?

Представитель центра госэпиднадзора рассказывает о методике отбора, местах отбора проб почв и полученных результатах.

Журналист. Как определяется гранулометрический состав почв?

Представитель отдела почв. Гранулометрический состав почв определяется методом шнура во влажном образце. В зависимости от того, можно ли данный образец почвы раскатать в шнур и свернуть его в кольцо, различают песок, супесь, легкий, средний или тяжелый суглинок, глину. (Сообщает полученные данные по исследованию почв.)

Учитель благодарит всех участников пресс-конференции и предлагает тем из школьников, кто еще не определился с темой исследовательской работы, выбрать одну из проблем:

• содержание гамма-активности в почвах;

• содержание цезия-137 в растениях, почвенных разрезах, воде;

• содержание цезия-137 в лекарственных растениях;

• содержание калия-40, тория-232, радия-226 в песках.

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