Цель урока: выявить противоречия великих научных открытий на состояние экологии и здоровья людей.
Задачи урока.
Образовательные
1. Обобщить знания о влиянии радиоактивности на живые организмы.
2. Показать последствия повышения радиоактивных излучений на организм человека.
3. Дать понятие дифференциальных уравнений.
4. Формировать умения применять полученные знания на практике.
5. Освоить технологические приемы по созданию запросов в среде СУБД.
Воспитательные
1.Самостоятельная организация учебной деятельности, владения навыками контроля и оценки своей деятельности, поиск и устранение причин возникших трудностей.
2.Формирование качеств личности, необходимых человеку для полноценной жизни в современном обществе: критичность мышления, интуиция, логическое мышление.
Развивающие
1.Развитие мышления и предметной речи, владение монологической и диалогической речью, умение вступать в речевое общение, участвовать в диалоге.
2.Расширение кругозора учащихся, формирование целостного представления о влиянии радиации на организм человека, основанного на приобретенных межпредметных компетенциях.
3.Повышение любознательности, стремление к использованию приобретенного на уроке опыта в реальной жизни, за рамками учебного процесса.
Оборудование: ПК, проектор, экран, презентация, выполненная в программе MS Power Point, база данных “СИП” (Семипалатинский испытательный полигон”), созданная в программе MS Access.
Предварительная подготовка: Опережающее задание учащимся. (Работа с Интернетом, СМИ, дополнительной справочной литературой), подготовка презентации к уроку, создание БД “СИП”
Оформление класса: на доске проецируется пейзаж и эпиграф к уроку:
Мы не наследуем землю от отцов,
а берем ее взаймы у детей.
Индейская пословица.
Учитель информатики:
Ты, родная Земля, изучена
И наукою тело измучено.
На полях и равнинах изъяны:
То научных трудов обманы.
Взбугрились поля от взрывов,
Будто тело от страшных нарывов.
Красота тех грибов ядовита
И слезами людскими умыта.
Не измерить горе годами
Это то, что случилось с нами
Разве это не страшный бред -
На земле жить полсотни лет?!
Автор: учитель биологии нашей школы-лицея Фоминых Т.Н.
Сегодня мы проведём необычный урок, и помогать нам будут ребята - “специалисты” в этой области.
Учитель биологии: Человек, как вид, появился на Земле в результате эволюции живой природы, необходимые условия которой дают изменчивость и естественный отбор. Изменчивость есть следствие мутации генов, одной из причин которых является естественный фон радиации. Так что по современным представлениям без участия естественной радиации, вероятно, не было бы и жизни на Земле в настоящем ее виде.
Учитель физики: Радиация, радиоактивность - это новое слово нашего столетия. Это слово ввела в историю прекрасная женщина, дважды лауреат Нобелевской премии М.Кюри. Нам, жителям г. Семей, это слово знакомо не только по учебнику, нас познакомила с ним жизнь. Познакомила нас жизнь и с единицами измерения радиоактивной безопасности. Это Бк и Ки, Гр и Рад, Зв и Бэр, Р. 13в = 100 бэр. Учеными подсчитано, что в биосфере содержится более 60 естественных радионуклидов. И поэтому наша планета обладает естественным радиоактивным фоном.
Учитель биологии: Живые существа адаптированы к естественному фону ионизирующей радиации, превышение этого фона опасно для жизни. В экосистемах удар ионизирующих излучений первым воспринимает растительное сообщество. Выпавшие с дождем радионуклиды попадают сначала в траву, а затем с молоком, сыром, мясом поступают в организм человека, где, в конце концов, будучи аналогом кальция накапливается в костном мозге. Это может привести к лейкозу или опухоли кости. Менее радиоактивный С137, попадает в организм животных и человека непосредственно с растительной пищей, концентрируясь в мягких тканях печени, половых железах, вызывает заболевания. Повышенный радиационный фон ионизирующего излучения опасен для организма и экосистемы в целом. Организм теряет детородные функции. В экосистеме, обедняется видовое разнообразие, ускоряется сукцессия (несезонная, направленная и непрерывная последовательность проявления и исчезновения видов в данном местообитании).
Учитель физики: Да, много страшных бед на Земле натворил человек. Это взрыв ядерных бомб над японскими городами Хиросима и Нагасаки, авария на Чернобыльской АС, ядерные испытания на Семипалатинском полигоне.
Учитель информатики: 40 лет проводились испытания на Семипалатинском полигоне. Наземные, воздушные, подземные ядерные взрывы. Сколько их было всего произведено за эти годы? Сегодня мы продолжим работу с базой данных “СИП”, в частности поработаем с вами с запросами, с помощью которых без труда можно ответить на поставленный вопрос: сколько же взрывов было произведено на нашей многострадальной земле?
ЗАПРОС – объект БД, который позволяет проводить основные операции по обработке данных – сортировку, фильтрацию, объединение данных из разных источников – и сохранять результаты с некоторым именем, чтобы в дальнейшем применять эти операции по мере необходимости.
Ребята, а сейчас мы выполним следующие задания: используя базу данных “СИП” (Приложение 2), необходимо выполнить предложенные задания.
Задания:
В окне СИП: база данных создать запрос на поиск следующих данных:
Запрос 1: наземные ядерные испытания; дата проведения – 1949 -1989 г.г.;
Запрос 2: воздушные ядерные испытания; дата проведения – 1949 -1989 г.г.;
Запрос 3: подземные ядерные испытания; дата проведения – 1949 -1989 г.г.;
Запрос 4: испытание ядерного оружия – 1949 -1989 г.г.;
Запрос 5: проведение гидроядерных экспериментов – 1949 -1989 г.г.;
(результаты запросов проецируются на экран)
Учащиеся – специалисты: за 40 лет, с 1949 по 1989 г.г., на Семипалатинском ядерном полигоне было произведено 473 ядерных взрыва, в т.ч. 90 - воздушных, 26 - наземных и 354 - подземных.
Начиная с первого ядерного взрыва 29.08.1949, не менее 468 ядерных испытаний было поведено на этом полигоне. Между 1949 и 1962 гг. было поведено 30 наземных испытаний, 88 ядерных устройств было испытано в воздухе, среди них первое термоядерное устройство (12.08.1953) и первая в мире водородная бомба (22.11.1955), 6 устройств были испытаны на большой высоте и в космосе. Кроме наземных испытаний, на полигоне было осуществлено более чем 340 подземных испытаний: в вертикальных скважинах и в горизонтальных туннелях.
Помимо ядерных взрывов на полигоне выполнено 175 взрывов с применением химических взрывчатых веществ. Из них 44 заряда весом более 10 тонн, которые выполнены на поверхности земли.
Суммарная мощность ядерных зарядов испытанных за период 1949-63 годы на Семипалатинском полигоне в 2 500 раз превысила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму.
Семипалатинский ядерный полигон — единственный ядерный полигон в мире, на котором живет население и использует его в сельскохозяйственных целях.
Учащиеся-специалисты: Представление об интенсивности распада дает понятие периода полураспада — периода, в течение которого произойдет распад половины нестабильных ядер определенного количества материала. Период полураспада уникален и неизменен для каждого радионуклида и может составлять от долей секунды до миллиардов лет. Период полураспада серы-38 составляет 2 часа 52 минуты, радия-223 — 11,43 дня и углерода-14 — 5 730 лет. В течение последовательных периодов полураспада активность радионуклида снижается на 1/2,1/4,1/8, 1/16 и т.д. своей первоначальной величины. Это позволяет предсказать активность, остающуюся в любом конкретном веществе в любой момент в будущем.
Учитель математики. Мы познакомились с вами с дифференциальными уравнениями, давайте рассмотрим дифференциальное уравнение на примере радиоактивного распада вещества.
Пусть в начальный момент времени масса радиоактивного вещества равна:
m (0)=т0 (1)
Экспериментально установлено, что скорость уменьшения массы вещества m(t) со временем t пропорциональна его количеству, т.е. m(t)=-km(t), где k>0
Так как m(t)=ce-kt и константа с находится из условия (1), а именно при t=0
m0=m(0)= ce-k0 , т.е. c=m0 
m(t)=m 0e-kt
Промежуток времени Т, через который масса радиоактивного вещества уменьшается в 2 раза, называют периодом полураспада этого вещества.
Зная Т, можно найти k. т.к.
m(T)=
m0,
т.е. m 0e-kt=
m0 . Имеем e-kt=. Следовательно, ekt=2;
kt=ln2, откуда k=
.
Например, для радия Т
1550 лет. Поэтому (если время
измеряется в годах) k=
0,000447. Через
миллион лет от начальной массы радия т0 останется
только
m(106) m0e-4470,6 10-194m0.
Уран Т4,5 млрд лет, поэтому активность урана на
протяжении отрезка времени в несколько лет
заметно не меняется. Период полураспада радия
значительно меньше, поэтому активность радия
значительно больше активности урана.
Учащиеся - специалисты. (Зачитываются газетные материалы о подлинных событиях прошлых лет).
Из воспоминаний очевидцев: 1953 г. Я училась в школе. По радио объявили о предстоящем испытании. Нас всех вывели на улицу. Взрывная волна была очень сильная. Качалась земля. У нас в школе вылетели стекла из окон, выбило колосники из печей. Классы наполнились пылью и золой, было трудно дышать. Нас отпустили домой. А там нас ждала та же картина: выбитые стекла, трещины на стенах. На улице крики детей, вой собак, общая слабость, тошнота.
1955 г. Первая водородная бомба. Я уже училась тогда в пединституте на физмате. Мы сидели на лекции в актовом зале, когда закачалось здание, опять выбило колосники из печей, ударной волной вышибло стекла в нашей аудитории. Началась паника. Одной студентке, сидевшей у окна, удивительно красивой девушке, осколками стекла забило все лицо. Через год она умерла. Учитель физики: По информации движения “Невада-Семипалатинск” выброс радиоактивных облаков произошел от 55 воздушных иноземных взрывов и 69 подземных. Что же происходит при ядерном взрыве? При взрыве внутрь затягиваются массы испаряющегося грунта, которые поднимаются вверх. Охлаждаясь, пары продуктов деления и грунта конденсируются на твердых частицах. Образуется радиоактивное облако, которое поднимается на многие километры и движется по ветру. Радиоактивные частицы, выпадая из облака на землю образуют радиоактивный след, распространяющий на несколько сот километров. В центре взрыва температура достигает десятки миллионов Кельвин, и взрыв сопровождается мощным ультрафиолетовым и инфракрасным излучением и мощной ударной волной.
Учащиеся - специалисты:
Воспоминания очевидцев: -1956 г. На 3 курсе института нас отправили со студентами копать картошку в селе Чекоман Семипалатинской области.
- Мы жили в поле, в брезентовой палатке. Однажды приехали военные и сказали, чтобы мы сидели в палатках и из нее не выходили. И тут затряслась земля, казалось, что мы куда-то летим. Господи, как было страшно! Мы, конечно, выскочили на улицу, и тогда я впервые очень увидела ядерный взрыв: “гриб” необычной красоты. “Запомнился мне больше всего большой “ядерный гриб”. Сначала поднимался мощный громадный столб, постепенно он начал оседать. Тут-то и образовался “мухомор”, шляпа его все росла и росла. Мы на него смотрели, раскрыв рты и выпучив глаза. Смотрели в защитных очках, но все равно ослепляло. У нас всех горели лица, потом одолела тошнота, слабость, открылся кровавый понос.
- Семьям на это время предписывалось открыть двери и окна, выйти из помещений, отойти от строений на безопасное расстояние. Мы стояли поодаль от домов и ждали. В назначенное время степь заливал ослепительно яркий свет, который быстро заволакивало облако с клубящимся огнем. С земли к облаку тянулся хобот смерча. Взрыв рос и поднимался во весь свой исполинский рост. В грибе взрыва ворочалась гигантская мощь. Потом приходила ударная волна. Тугой ветер бил в грудь, со звоном вдребезги разлетались стекла. Затем доходил обвальный, перекатывающийся гром. Мы, ребятишки, со своими мамами стояли и смотрели на это. Классический гриб стоит недолго: ножка опадает, облако светлеет и уплывает в сторону, теряясь среди множества мирных облаков. На месте таких взрывов теперь заросшие камышом степные озера. Единственное отличие: на их берегах и сейчас звенят дозиметры, да встречаются стеклянные комки расплавленного грунта. Под стенами наших домов слоем лежала россыпь битого стекла. Окна вставляли, а через день или месяц все повторялось вновь.
Учащиеся читают отрывок из поэмы “Карма”. Приложение 1.
Учитель физики. Степень радиоактивного заражения зависит от многих факторов: мощности, вида взрыва, погодных условий, выбросом радиоактивных элементов и обязательно радиоактивным излучением. А также потоком быстрых нейтронов, рентгеновским излучением, которые хорошо проникают в организм человека.
Учитель биологии: Клетка - это основная структурная и функциональная единица живого организма. Каждый ее компонент состоит из атомов и молекул. В этом и заключается проявление единства живой и неживой природы. Лучи ионизируют и возбуждают атомы и молекулы биоткани.
До сих пор в организме человека еще не найдено специализированных структур, которые могли бы сигнализировать о воздействии радиации. При облучении происходит образование ионов и возбуждение атомов, которые приводят к образованию новых химических соединений, несвойственных организму человека. Это приводит к нарушению сложных биохимических процессов и жизнедеятельности клеток и тканей. Как при прямом, так и при косвенном воздействии радиации поражает крупные белковые молекулы и нарушает процесс биосинтеза белка. Наиболее радиочувствительные клетки костного мозга, лимфы, половые клетки, эпителий внутренних органов. Избыток радиации приводит к возникновению рака.
Рак - это заболевание, связанное с развитием в организме человека злокачественной опухоли. Опухолевые клетки прорастают в нормальные ткани, нарушают их функции, что приводит к гибели нормативных клеток. На определенном этапе развития злокачественных опухолей клетки приобретают способность к амебовидному движению, и начинает вторгаться через кровеносную и лимфатическую систему в окружающие ткани, и распространяются по всему организму.
В 1999 году в нашем городе пребывала экспертная группа ООН и в газете “Спектр” была развернута акция, приуроченная к этим событиям.
На страницах газеты были опубликованы крики людей, заложников ядерного полигона. Ко всем примерам, которые изложены в газете, можно добавить еще по одному вопросу нашей анкеты: “Были ли в вашей семье, среди родственников онкологические больные?”
Зачитываются результаты анкет.
Вот и замолчал Семипалатинский ядерный полигон. В 1989 году массовые акции движения “Невада-Семипалатинск” под руководством Олжаса Сулейменова остановили на Семипалатинском полигоне 11 взрывов из 18 запланированных, а уже на следующий год не позволили произвести ни одного взрыва. На 52 и 53-й сессиях Генеральной Ассамблеи ООН были приняты резолюции, согласно которым проблемам санации Семипалатинского региона придан международный статус. Был определен размер первоочередной помощи - 43 миллиона долларов. В октябре 1999 года в Токио прошла донорская конференция по этой программе. Страшные последствия оставил нам полигон в результате бездумного обращения с радиоактивными веществами.
Учащиеся-специалисты: 16-18 сентября 1998 г. проходила вторая международная научная конференция в г. Семипалатинске под названием “Экология, Радиация, Здоровье”. Одним из направлений программы конференции было здоровье населения и радиация. На конференции рассматривались основные аспекты здоровья человека и влияние на них ионизирующей радиации. На этой конференции было отмечено прогрессирование заболеваний во П и III поколениях с момента облучения. Установлено, что в Семипалатинском регионе обнаружено преждевременное старение людей. Экологическое неблагополучие нашего региона объясняет и снижение иммунного статуса населения, и врожденную предрасположенность к аллергическим заболеваниям, а также анемия, предрасположенность к частым простудным заболеваниям, отсутствие эффекта от назначения обычных антибиотиков, которые могут быть косвенными признаками экопатологии, обусловленной воздействием солей тяжелых металлов, соединение хрома. Распространенность болезней эндокринной, нервной, сердечнососудистой, мочеполовой, костно-мышечной систем. Болезней дыхания, пищеварения, кожи и подкожной клетчатки, психических расстройств среди лиц, подвергшихся радиационному воздействию при ядерном испытании на Семипалатинском полигоне (29.08.49г.) превышала контрольной группы независимо от пола и возраста на момент испытания. Наиболее значительные отклонения обнаружены среди лиц, подвергшихся в детском возрасте облучению.
Учащиеся задают интересующие их вопросы, на которые отвечают ребята, знатоки биологии и физики.
- Особенности расстройств невротического характера у жителей г. Семей?
Обследовано 146 пациентов отделения неврозов центра психического здоровья г. Семей. Число мужчин составило 54 (36,9 %) женщин 92 (63,1 %). Средний возраст обследуемых 38,6 лет.
У большинства обследованных пациентов (91,3 %) при обращении выявлен астенический синдром различной степени выраженности. На фоне астении у 34,4 % пациентов определяется агрессивно-фобический синдром, у 43,4 % - тревожно-депрессивный синдром. У 23,3 % имел место астеноналхондрический синдром. Указанные состояния характеризовались легко возникающими эффектными нарушениями преимущественно депрессивного характера даже при незначительных психотравматизирующих ситуациях. Выявлено усложнение клинической картины неврологической реакции вследствие присоединения жалоб соматического характера, в структуре описанных состояний.
- Состояние здоровья женщин, проживающих в зоне чрезвычайного радиационного риска?
Было проведено эпидемиологическое обследование женского населения, проживающего в зоне ЧРР. В работе использован метод массового сплошного обследования женщин в возрасте от 13 до 70 лет. Медицинским обследованием охвачено 3044 женщины, проживающие в Абайском и Абралинском районах. Группой сравнения служили женщины Кокпектинского района, являющиеся зоной минимального радиационного риска. Анализ гинекологической заболеваемости показал высокую частоту ее во всех районах зоны ЧРР. В структуре их ведущее место занимают воспалительные заболевания гениталий. Среди них, на первом месте стоят кальпиты, эндорцервицины, хронические кальпито-офориты. Частота эрозий шейки матки в 4,5 раза превышает таковую в сравниваемом районе, миома матки, бесплодие. Патология щитовидной железы выявлена у 35 % обследованных женщин.
Полученные результаты свидетельствуют о высокой частоте гинекологической патологии у женщин зоны ЧРР. Все это дает основание для дальнейшего углубленного медицинского изучения населения районов, прилегающих к Семипалатинскому ядерному полигону, для выявления последствий ядерных испытаний на здоровье населения.
- Как влияет облучение на щитовидную железу?
Функция щитовидной железы находится в тесном взаимодействии с системой гипоталамус-гипоз-яичники. Подтверждением указанных взаимоотношений является изменение функций щитовидной железы во время беременности, лактации у пациенток с дисфункциональными маточными кровотечениями, у девушек в период полового созревания. Все это определило цель изучения состояния щитовидной железы и репродуктивных органов у женщин постоянно проживающих в зоне ядерного полигона. Методы, которыми пользовались при исследовании: осмотры и пальпация щитовидной железы, УЗИ щитовидной железы, тонкоигольная биопсия с последующим изучением материала, УЗИ органов малого таза, гинекологические исследования.
В результате обследования в Абайском районе из 1910 женщин у 667 (35,5 %) выявлена патология щитовидной железы, по Абралинскому району из 826 женщин у 285 (34,7 %) выявлены патологии. Предварительные результаты свидетельствуют о росте тиреоидной патологии, причем чаще встречаются доброкачественные опухоли, (узловатые формы - 12,8 %, аденомы - 0,8 %, кислоты - 0,9 %). Выявляются сочетание опухоли щитовидной железы и репродуктивных органов “миома” - 4,8 %, киста яичника - 0,9 %. Важно отметить тот факт, что рост заболевания щитовидной железы соответствует возрастным группам - 41-45, 51-60 лет - эти женщины в период наземных взрывов были в детском возрасте. Также важно отметить биологическую опасность различных радиоактивных изотопов. Концентрация радиоактивных изотопов йода, который имеет максимальную энергию В - спектра 0,6 МЭВ периода полураспада восемь суток концентрация может превышать в других тканях более, чем в 200 раз. Чтобы насытить щитовидную железу йодом нужно предотвратить усвоение его радиоактивного изотопа, нужно употреблять стабильный йод в виде йодистого калия.
- Есть ли способы защититься от действия ионизирующей радиации?
Есть, например: защита расстоянием, временем, поглотителем (использовать стенку или специальный скафандр). Можно несколько уменьшить отрицательный эффект, если произошло облучение с помощью радиопроекторов. Это вещества, уменьшающие чувствительность организма к радиации. Радиопроекторами являются витамины, пектины, каротин, янтарная кислота. Они могут увеличить сопротивление организма в 2 раза.
- Действует ли повышенная радиоактивность на органы зрения?
Проведен анализ заболеваемости первичной глаукомы в Семипалатинской области. Установлено, что глаукома в нашем регионе наблюдается в более раннем возрасте, как у женщин (40-49 лет), так и мужчин (50-59 лет) в Жанасемейском, Бескарагайском и Абайском регионе, прилегающих к ядерному полигону, в среднем составляет 31-32 на 100 человек, что в 10 раз больше, чем в отдаленных районах. В этих районах более высокий удельный вес патологии органов зрения, так как под действием радиации происходит ослабевание соединительной ткани. По данным областного офтальмологического центра появление детей больных миопией в 10 больше в зоне повышенного риска, чем в зоне минимального риска, и новообразования органов зрения у детей этой зоны больше, чем во всех остальных случаях.
Учитель биологии: Подводя итог урока, хочется отметить тесную взаимосвязь наук в таком важном и непростом вопросе. А также отметить о том, что все исследования в области ядерной физики должны быть тщательно проверены на безопасность влияния на живые организмы и экосистему в целом.
Учитель информатики. Безусловно, боль и трагедия казахской земли неизмерима и пройдут сотни, а может и тысячи лет, пока может быть, природа восстановит равновесие. Все кто прошел испытание Семипалатинским ядерным полигоном считали себя причастными к той части пути, что вела к укреплению боеспособности страны... И вот оказалось, что в конце этой дороги - кладбище оружия, которое ковалось в немыслимом количестве, на протяжении десятилетий, и которое сейчас никому не нужно. С другой стороны, разве можно не преклоняться перед теми учеными и инженерами, техниками и рабочими, офицерами и солдатами которые лучшие годы своей жизни провели на полигонах и закрытых объектах, положив свой талант и отдав здоровье и силы делу укрепления обороноспособности страны. Противоречие - скажете вы и будете правы. Наверное, только время может сгладить его, противоречие ядерной эпохи....
Учитель математики. В заключение хотелось бы процитировать слова Олжаса Сулейменова, обращенные к вам, будущему нашего Казахстана: “Когда-то – более 45 лет назад, я сказал: “Земля, поклонись Человеку”. Сегодня, пришло время, чтобы человек поклонился Земле. Необходимо, чтобы каждый житель планеты осознал свою ответственность за сохранение жизни на Земле и устойчивого развития без ущерба для будущих поколений. Народы мира и главы государств должны помнить, какие глобальные беды может принести человечеству необузданная ядерная сила”. Давайте помнить об этом!
Подведение итогов урока. Анкетирование.