Панагушина Елена Аркадьевна

Урок экологии в 10–11 классах на тему «Естественный радиационный фон»

Материал опубликован 9 February 2018 в группе

Учебный фильм - окружающий мир, естествознание, краеведение

1056

4465

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).

Информаци

Естественные источники радиации

Естественный радиационный фон является неотъемлемым фактором окружающей среды, таким же как, например, гравитация и электромагнитные поля. Все живые организмы развиваются в условиях постоянного воздействия естественной радиации, которая играет существенную роль в процессе их жизнедеятельности. Причем в различных местах земного шара ее количественное значение существенно меняется.
Создается естественный радиационный фон космическими лучами и радионуклидами земной коры, распределенными на поверхности и в недрах Земли, в атмосфере, растениях и организмах всех живых существ. Чуть меньше половины внешнего обучения, создаваемого естественными источниками радиации, приходится на космические лучи.

Различают первичное и вторичное космическое излучения.
Первичное космическое излучение представляет собой поток частиц высоких энергий, которые попадают в земную атмосферу непосредственно из межзвездного пространства. Бóльшая часть первичного космического излучения возникает в пределах нашей Галактики, в результате извержения и испарения материи при звездных взрывах и образовании сверхновых звезд. Энергия таких галактических частиц значительно превышает по своему значению энергию частиц, возникающих при солнечных вспышках. По составу практически 90% такого излучения – это протоны, порядка 7% – α-частицы, около 1% составляют нейтроны, фотоны, электроны и ядра легких элементов.

Галактические космические лучи формируются при прохождении межзвездной среды. Их средний возраст составляет 106-107 лет. Такой длительный процесс позволяет перемешиваться космическим лучам от различных источников, в результате чего излучение становится изотропным. Попадая в атмосферу Земли, протоны и ядра легких элементов космических лучей сталкиваются с ядрами атомов воздуха, находящимися в атмосфере Земли и тормозятся. В результате первичное космическое излучение практически не доходит до уровня моря. Однако эти столкновения рождают вторичное космическое излучение за счет каскада последующих, обусловленных значительной энергией столкновений, ядерных превращений, которое и доходит до поверхности Земли.

    На высоте 45 км над уровнем моря преобладает первичное космическое излучение. На высоте 20-25 км наблюдается максимальная интенсивность вторичного космического излучения, которое с уменьшением высоты также уменьшается и достигает минимума на уровне море.
    На интенсивность космического излучения влияет также и магнитное поле Земли. Северный и Южный полюса получают больше радиации, чем экваториальные области.
    Обобщая можно сказать, что наибольшему воздействию космического излучения подвергаются жители высокогорных районов. В средних широтах на уровне море эквивалентная доза космического излучения составляет около 10% от величины космического излучения на высоте 4-5 км. Космическое излучение на высоте полетов современных самолетов в несколько десятков раз выше, чем на уровне моря (рис.4.26). Отметим, что из-за существенной разницы в скорости во время полета на сверхзвуковых самолетах пассажир подвергается меньшему излучению.
    Радионуклиды земной коры могут быть как земного происхождения, так и космогенного. Естественные радионуклиды земного происхождения подразделяются на радионуклиды, относящиеся к радиоактивным семействам, и радионуклиды элементов из средней части периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
    Всего в природе существует три радиоактивных семейства: урана–радия, тория и актиния. Каждое из семейств образует цепочку радионуклидов, в которой последующий нуклид становится продуктом распада предыдущего. У каждого есть родоначальник и конечный продукт распада (обычно один из стабильных изотопов свинца). Во всех трех семействах один из продуктов распада – газ (один из изотопов радона), который называется эманацией. Эманация обуславливает существование продуктов распада в заметных количествах в воздухе, воде и почве.

Наиболее весомый вклад из всех естественных источников радиации оказывает радон – газ, в 7.5 раз тяжелее воздуха и не имеющий ни вкуса, ни запаха.

Радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответствен примерно за 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации.

Радиотоксичность радона обусловлена его α-радиоактивностью и радиоактивными нелетучими продуктами распада – Ро, Bi и Pb, которые с большим трудом выводятся из организма. Наиболее биологически опасен для вдыхания изотоп 218Po, продуктами распада которого являются α-активные изотопы и свинец. Ниже представлен фрагмент схемы распада радона:

Однако в медицине и бальнеологии (раздел курортологии, изучающий происхождение и физико-химические свойства минеральных вод, методы их использования с лечебно-профилактической целью при наружном и внутреннем применении, медицинские показания и противопоказания к их применению) радон широко применяют в виде радоновых воздушных, водных и грязевых ванн, а так же воздушных ингаляций и эманаториев, при лечении нервной и сердечнососудистой систем, органов дыхания и пищеварения, опорно-двигательного аппарата, гинекологических заболеваний и болезней обмена веществ.

К радионуклидам из средней части периодической системы элементов Д.И. Менделеева относят 12 элементов, которые образовались в результате первичных процессов, происходивших на нашей планете 40K, 48Ca, 87Rb, 96Zr, 115In, 138La, 142Ce, 144Nd, 149Nd, 147Sm, 176Lu.

. Пример цепочки распада изотопа U-238 (семейство урана-радия).

Космогенные радионуклиды образуются, в основном, в результате взаимодействия космического излучения с ядрами атомов, входящих в состав атмосферы.

Небольшая часть космогенных радионуклидов образуется при взаимодействии космического излучения с ядрами атомов, находящихся в толще Земли. В целом, они вносят незначительный вклад в естественное радиационное излучение.
Уровень фоновой земной радиации формируется в основном за счет членов двух радиоактивных семейств – урана-радия и тория и естественных радионуклидов земной коры 40Ka 97Rb. В различных местах концентрация этих элементов варьируется и поэтому уровень фоновой земной радиации также меняется. На Земле есть места, где уровни земной радиации намного выше фоновой. Одно из таких мест находится недалеко от города Посус-ди-Калдас в Бразилии, где уровень радиации в 800 раз выше среднего и достигает 250 мЗв в год. Этот населенный пункт стоит на песках, богатых торием. В Иране, в районе городка Рамсер, где бьют ключи, богатые радием, были зарегистрированы уровни радиации до 400 мЗв в год. Известны и другие места с высоким уровнем радиации.

Космическая радиация.

Космическая радиация бывает двух видов - галактическая и солнечная.

Космические лучи, достигающие Земли, представляют собой поток ядерных частиц со средней энергией порядка К)10 эв. Это так называемое первичное космическое излучение. Оно включает протоны, а-частицы, ядра других атомов. При взаимодействии космических частиц с атомами атмосферы возникает вторичное космическое излучение, приводящее к образованию радионуклидов.

Солнечная радиация - это электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца. Во время вспышек Солнце испускает огромное количество энергии в виде излучения в области видимого, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского спектра излучения, Каждая вспышка на Солнце влияет на человека, нервные окончания которого реагируют даже на ничтожные энергии, причем колебания магнитного поля особенно сильно действуют на больных людей.

С пятнообразованием и солнечными циклами связаны различные изменения в природной среде. А. Л. Чижевский исследовал влияние Солнца на живые организмы, раскрыл механизмы воздействия и их последствия, установил связи между изменяющейся активностью Солнца и характером реакций земных организмов. Засухи, дождливые годы, увеличение или уменьшение числа грызунов, миграции насекомых, изменение поголовья копытных животных, урожайность сельскохозяйственных культур - буквально все проходит пики минимума и максимума в зависимости от изменения активности Солнца.

Облучению космическими лучами подвергаются экипажи и пассажиры реактивных самолетов. Трансатлантический полет из США в Европу сопровождается дополнительным воздействием на организм космического излучения в дозе ~ 0,05 мЗв.

Земная радиация.

Земные источники радиации составляют большую часть облучения, которому подвергается человек за счет естественной радиации. В среднем они дают более 5/6 годовой эффективной эквивалентной дозы, получаемой населением.

Главным источником поступления естественных радиоактивных веществ в окружающую среду являются горные породы, в состав которых входят радиоактивные элементы, возникшие в период формирования и развития планеты.

На процесс накопления радиоактивных веществ растениями влияют многие факторы. Так, на мелкодисперсных почвах усвоение их, как правило, происходит менее интенсивно, чем на крупнодисперсных. При внесении в почву питательных веществ снижается поступление радионуклидов в растение, причем на влажных почвах коэффициент накопления меньше, чем на сухих.

Повышение кислотности (уменьшение рН) сопровождается ростом коэффициента накопления. Вид корневой системы, продуктивность, продолжительность вегетационного периода и другие факторы также влияют на интенсивность накопления радионуклидов.

Главное место среди радиоизотопов по величине создаваемой активности занимает изотоп калия - 40К, который усваивается вместе с нерадиоактивными изотопами калия, необходимыми для жизнедеятельности организма. Радиоактивный калий вносит значительный вклад в облучение человека при поступлении через желудочно-кишечный тракт. Суммарное количество калия в организме взрослого человека с массой 70 кг составляет 130 г (0,19%). Особенно богаты калием скелетная мускулатура, нервная ткань, сердце, печень и селезенка.

Вопросы и задания

1.Из чего складывается естественный радиационный фон?

2.Каким образом связаны явления на Земле (урожайность сельскохозяйственных культур, миграции насекомых и др.) с активностью Солнца?

3.В чем заключается радоновая проблема? Какие мероприятия необходимо проводить с целью уменьшения концентрации радона внутри жилых помещений?

Влияние радиоактивных излучений