Використання радіоактивних ізотопів. Поглинена доза випромінювання і її біологічна дія. Захист від опромінення

Цель урока. Сформировать у учеников знания о природе и особенности изотопов, их роль; показать возможности комплексного подхода до решения экологических проблем на основе синтезу знаний физики, биологии, химии; развить умения устанавливать причинно-следственные связи.

I.  Вступление.

Интеграция (лат.) – соединение в целое элементарных частиц. Если бы сделать мини-экскурсию в историю развития науки, то мы вспомним, что сначала ученые изучали просто природу, а уже потом накопленные знания побудили необходимость обособленных знаний в соответственные науки: физику, химию, биологию и т.д. Но на современном этапе появляются и новые направления так называемых «смежных» наук: биофизика, биохимия, радиоэкология и др. Рядом с аналитичным углублением знаний «классических» фундаментальных наук такой одновременный синтез (соединение) разных наук есть достаточно плодотворным для решения многих актуальных проблем человечества. За некоторыми прогнозами как раз в смежных науках в ХХI веке, будут сделаны человечеством наибольше весомых научных открытий.

Одним из примеров возможностей комплексного подхода к решению экологических проблем на основе синтеза знаний курсов физики и биологии мы сегодня и рассмотрим на нашем уроке.

II. Воспроизводство темы в тетрадях и определение познавательных задач урока для учеников.

Знать – природу изотопов, их них характеристик, применения.

Уметь – пояснить механизм и последствия действий ионизирующих радиаций на биологические объекты.

III. Диалогичная беседа.

Очень часто, и не только на уроках, мы слышим термины «мутация» , «мутагены». Контекст их использования бывает и спокойным, и навить грозным. Где мы встречаемся  с этими понятиями? Что на вашу мысль означают эти понятия?

Если первые два понятия были вами раскрыты очень неплохо, то мутаген, то есть первичные частицы мутации и их результатов – мутантов, рассмотрим дополнительно. Попытаемся обосновать основы мутагена, что послужило глубиной действия на биологические объекты, за их природою.

IV. Составление схемы в тетрадях и на доске.

                                                      Биологические объекты

Физические факторы	Химические факторы	Биологические факторы
--УФ --рентгеновские лучи --гамма-лучи --ВЧ ЕМ лучи --температура и т.д.	--составляющие воздуха и воды --хим. реактивы --лекарства --отходы производства и т.д.	--вирусы --бактерии --растения --звери

Всегда ли постоянны значения параметров, указанных факторов? (Нет)

Приведите примеры.

Какие вы знаете особенности радиоактивных изотопов?

V.  Содержание диалогичной беседы, и прорабатывание изучаемого материала.

Учитель физики. Рассмотрим ситуацию, где необходимо учесть изменения параметров действий физических факторов на биологические объекты.

Особенности радиоактивных изотопов обозначают основные методы использования радиоактивных излучений в науке и технике, с каким мы ознакомимся из сообщений учеников.

Первое сообщение. Использование изотопов в промышленности: на основе использования проникающей способности излучений и радиоактивных индикаторов.

Второе сообщение. Использование изотопов в медицине: на основе проникающего действия рентгеновского гамма-излучения (рентгенодиагностика, кобальтовая пушка и др.), метода меченых атомов в диагностике некоторых заболеваний.

Трете сообщение. Использование облучения в сельском хозяйстве (для эффективного сбережения продукции, радиостимуляция роста семян, в селекционной работе для создания новых сортов и т.д. ).

Четвертое сообщение. Для получения искусственных изотопов и изучения их особенностей.

Пятое сообщение. Для определения возраста археологических находок.

Пример. (Решение оригинальных физических задач).

1. Анализ радиоактивности костей исторического курганного захоронения на территории Запорожской области показал, что концентрация изотопов        уменьшилась по сравнению с живыми организмами в 1,5 раза. Определить возраст захоронения, Учесть, что радиоактивный фон местности, оставался на протяжении всего времени неизменным. (Ответ: около 3200лет).

Решим и другие физические задачи, что актуализируют знания о радиоактивности изотопов.

2. Какое относительное количество радиоактивных изотопов, что получились в результате ядерной бомбардировки Хиросимы (август 1945 года), осталось опасной для биологических объектов и теперь:          (период полураспада 27,2 года),            (период полураспада 30 лет),           (период полураспада 24400 лет). (Ответ: соответственно 27%, 30%, 99,8%).

3. После трагических событий на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Радиационную обстановку на достаточно большой территории определял изотоп             с периодом полураспада 8 дней. Через какой то промежуток времени количество изотопов должно было уменьшиться в 100 раз, (если принимать, что выброс изотопов был одноразовый)? (Ответ: около 53 дней).

4. Относительно полная запись реакции для случая искусственной (наведенной) радиоактивности.

Учитель биологии. Чтобы больше полнее понять действие физических факторов на объекты живой природы позволяет знание биологии и химии. Казалось бы , что наибольшую опасность для людей должны быть изотопы плутония (из задачи №2). Но ученые считают, что при одинаковых условиях наибольшую опасность для живой природы представляют изотопы стронция и цезия. Почему?

Дело в том, что радионуклиды способны создавать различные соединения и особенно интенсивно проникать в вегетативные органы растений, особенно листья, стебли и накопляться в молоке зверей. Особенно велико количество стронция накопляется в скелете, а цезия – в мышцах и внутренних органах. Кроме того, стронций – 90 в костях концентрируется неоднородно, делая очень опасную угрозу для крово-создательной функции костного мозга (рак, белокровье).

Ученые так же изучают сильный фактор усиления накопления радионуклидов в биогеоценозах, где присутствует  и человек (схема приведена ниже).

Вода---------   Планктон-----------   Рыба-------------  Водные птицы

1 нуклид      2000 нуклидов      40000нуклидов      100000нуклидов

Предполагаем, какая есть физическая природа и особенность радиоактивных ионизирующих излучений.

Учитель физики. Так, сделаем это все вместе. Как и кем было открыто явление радиоактивности? Какой вывод позволило сделать открытие этого явления? (А.Беккерель, вывод: о сложной структуре строения атома).

Какие виды излучения испускают радиоактивные препараты? Какие их особенности? На основании ваших ответов заполним сводную таблицу:

Наименование	Физическая природа	Проникающая способность	Законы смещения	Степень достаточной защиты
	Ядра	Слабая		Лист бумаги
	Электроны	Средняя		Ровная тонка металлическая фольга
	ЕМ излучение	высокая		Толстые шары тяжелых металлов, бетон

Кто открыл химические элементы радий и полоний, с большой природной радиоактивностью? (М.Склодовская-Кюри и П.Кюри)

Вы знаете, что в 1986 г. Произошли трагические события на Чернобыльской АЭС. Это была наибольшая техногенная авария в истории человечества. По статистике 15 миллионов человек на территории Украины, Белоруссии и России живут в зоне радиоактивного риска для здоровья. По разным оценкам от 5 до 30 тыс. ликвидаторов аварии уже умерли, хотя в первый день аварии погибло всего 2 человека, еще 28 (большинство пожарников) на протяжении первых месяцев.

Учитель биологии. Хотя и в прошедшем времени все же большую опасность представляет действие радиации на клеточном уровне, непосредственно на генотип. К слову. Какие виды мутаций могут быть у генотипов? (Ответы учеников).

Одной из задач урока есть умение объяснить механизм и последствия действий радиации на генотип.

Вот задача: под действием ионизирующего излучения, часть ДНК, что на схеме, потеряла третий нуклеотид. Как это подействует на строительство белка?

 

ААТ—ГЦН – ТТТ – УАА – ААУ

(Ответ. Механизм действия можно подать виде схемы:

ДНК—ген—белок—смена признака).

Пример. Серповидная анемия.

Можно ли утверждать, что этот механизм характерен только людям? Нет. Потому, что код ДНК универсальный. Отсюда – необходимость сбережения окружающей среды, ибо последствия действий всех мутагенов имеют не точно направленный характер: может погибнуть вид, увеличится смертность, родятся инвалиды с аномалиями или искажениями (мутанты) и т.д.

Учитель физики. Можно ли измерить поглощенную дозу радиации и предвидеть ее биологические действия? Безжалостный атом требует вносить плату за недопустимую беспечность и ошибки людей, долгое время потом. Учитывая зоны радиационного риска, эта проблема есть особенно актуальной для населения нашей страны.

Влияние на организм независимо от природы конкретного ионизирующего излучения оценивают энергию, которая поглощается единицей массы объекта и называют поглощенной дозой излучения.

         Д=Е/м

Где Е—энергия ионизируемого излучения, переданная объекту.

       м—масса облученного объекта.

В СИ поглощенную дозу облучения измеряют в Греях (Гр) в честь английского ученого Л.Грея (1905-1965гг)

1Гр=1Дж/1кг

Установлено, что природный фон для людей представляет 2 10   Гр за год. И есть некоторые, хотя и не очень проверенные свидетельства того, что он даже необходим для людей. Границей допустимой дозы рентгеновского или гамма излучения установлена 0,05Гр за год. Доза общего облучения человека в 2Гр ведет к лучевой болезни. Доза 3-10Гр, что получают за короткий час, есть смертельной. Про другие возможные методы и единицы измерения вы можете ознакомится из учебника физики (2., стр. 229-230). (Самостоятельная работа учеников с учебником)

Учитель биологии. Логично появляется вопрос. Как можно эффективно защититься от негативного воздействия радиации?

Учитель физики. С физической точки зрения механизм представлен на стр. 231-232, учебника физики. Внимательно прочитав материал учебника, мы заполним последний столбик таблицы. Особое внимание уделить на измерительные приборы для определения поглощения.  (Самостоятельная работа с учебником, коллективное заполнение последнего столбика таблицы).

Учитель биологии. С точки зрения биологии механизм защиты становится больше предметным и «адресным». Т.к. не может все время человек жить в свинцовой оболочке, которая защищает от окружающей среды. Человек есть неотъемлемой частью природы.

Каждый организм, включая и человека, имеет уверенный запас крепости противодействия вредным экологическим изменениям. Он способен противодействовать: отравлениям (печень), микроорганизмам (лейкоциты), система защиты действует и на молекулярном уровне (ферменты). Как только разрушаются в определенном месте ДНК, эти ферменты сразу «включаются» в работу и «сшивают» эту молекулу, за принципом комплектности.

Но эта защита действует до определенной грани, то есть радиационной дозы. Когда вредны экологических факторов или доза больше нормы, возникают мутагенные нарушения.

Можно, как было установлено, уменьшить накопления стронция, употребляя богатую на кальций еду. Он есть основным «строительным» материалом костной ткани человека. Так же само, в случаи необходимости употребляется специальная йодированная приправа (не отдельно взятый йод или его спиртовой настой), избежать попадания радиоактивного йода с окружающей среды до щитовидной железы. Ряд пищевых продуктов, овощей, отваров и чая. Специальные препараты имеют способность понижать в организме содержание вредных соединений и веществ, включающих вредные изотопы (радиопрожекторное действие). Некоторые из них уже давно применяются в народной медицине. С эволюционной точки зрения необходимо учитывать «запуск» механизма приспособления, хотя это очень долгий по времени процесс.

VI. Домашнее задание и итоги урока.

Вот мы увидели, что радиоактивные изотопы и ионизирующие излучения могут быть как друзьями, так и врагами экологических знаний и гуманизации просвещения в целом, как помогают человеку их применение. Нарушение такого балансу на Земле или правил безопасности, как специальное, так и из неосторожности или преступной халатности, требуют ответственности каждого из на , как граждан Украины.

 

Мерзляк Математика 6 клас гдз

Виленкин 5 математика

гдз математика 6 Виленкин