Проект «Исследование на радиоактивность продуктов растениеводства»

Цель.

Повышение экологической культуры.

Задачи.

o       Познакомиться с понятием радиоактивности и нормативами качества окружающей среды.

o       Получить  более ясное представление о бытовой опасности радиации и радиоактивности

o       Изучить прибор для измерения радиоактивности – дозиметр.

o       Измерить удельную радиоактивность продуктов растениеводства.

o       С результатами своих исследований познакомить одноклассников.

                                                  Введение

     Последствием производства и испытаний ядерного оружия, бурного развития атомной энергетики, растущего использования ионизирующих источников излучения в народном хозяйстве и медицине явилось повсеместное радиоактивное загрязнение биосферы. В результате средние дозы облучения человека достигают удвоенного естественного фона и вплотную приблизились к величине, которая определяется как радиационно опасная. Поэтому в современных условиях недопустимо дополнительное облучение человека, поскольку оно может резко увеличить риск возникновения заболеваний.

  Термин «радиация» происходит от латинского слова radius и означает луч. В самом широком смысле слова радиация охватывает все существующие в природе виды излучений — радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолет и, наконец, ионизирующее излучение. Все эти виды излучения, имея электромагнитную природу, различаются длиной волны, частотой и энергией.

   Существуют также излучения, которые имеют другую природу и представляют собой потоки различных частиц, например, альфа-частиц, бета-частиц, нейтронов и т.д.

   Каждый раз, когда на пути излучения возникает барьер, оно передает часть или всю свою энергию этому барьеру. И от того, насколько много энергии было передано и поглощено в организме, зависит конечный эффект облучения.

Всем известны удовольствия от бронзового загара и огорчения от тяжелейших солнечных ожогов. Очевидно, что переоблучение любым видом радиации чревато неприятными последствиями.

    Для здоровья человека наиболее важны ионизирующие виды излучения. Проходя через ткань, ионизирующее излучение переносит энергию и ионизирует атомы в молекулах, которые играют важную биологическую роль. Поэтому облучение любыми видами ионизирующего излучения может так или иначе влиять на здоровье.

  Опасность встречи с «мирной» радиацией подстерегает на каждом шагу даже тех из нас, кто живет вдалеке от радиационно опасных предприятий. Беда может таиться на прилавках в виде ягод и грибов, привезенных из «фонящих» регионов. Из года в год на рынках в России сотрудники Госветинспекции и Госсанэпиднадзора обнаруживают радиоактивные продукты питания. Можно ли застраховаться от опасной для здоровья покупки.

В России есть риск купить «грязный» товар, привезенный не только из радиационно неблагополучных Белоруссии, Украины, Молдавии, но и из тех регионов РФ, которые вне подозрений. Однако, по результатам ежегодного радиационного мониторинга Росгидромета, на карте РФ сейчас есть немало «фонящих» мест. Помимо территорий в Брянской, Тульской, Белгородской, Орловской, Калужской областях, в разной степени пострадавших от чернобыльской аварии, радиоактивно загрязнены площади вокруг работающих предприятий ядерно-топливного цикла. Среди них – Сибирский химический комбинат в Томской области, Красноярский горно-химический комбинат, а также Балаковская АЭС в Саратовской области, Курская АЭС, Нововоронежская АЭС, Ленинградская АЭС, Белоярская АЭС в Свердловской области.

  Опыт изучения состояния окружающей среды в загрязненных радиацией территориях позволил экологам сделать вывод о том, что радионуклиды активнее всего поступают в организм человека по цепочке «грунт – растение – продукты питания».

Природные радионуклидыпрактически всегда присутствуют в почве. Через корневую систему они попадают в растения и далее распространяются на верхние уровни. Встраиваясь в ткани человеческого тела, эти радионуклиды вместе с продуктами своего распада определяют естественную радиоактивность человека. Они же являются основным фактором внутреннего облучения человека.
   Целью работы было исследование содержания указанных радионуклидов в продуктах питания растительного происхождения: картофель, морковь, свекла. Для анализа брались продукты, выращенные в нашем  огороде и из столовой школы – морковь.
Измерения проводились  с помощью дозиметра – радиометра ЭКО.
    Актуальность представленной работы определяется тем, что подавляющее число людей не  имеют представления о естественных источниках радиоактивности собственного тела. А эти знания необходимы как точка отсчета при определении ущерба здоровью от дополнительной искусственной радиоактивности. Справочные данные о содержании естественных радионуклидов в продуктах питания плохо воспринимаются населением. И совсем другое дело, если эти данные приводятся для продуктов, которые люди ежедневно покупают в магазинах города или выращивают на своих садовых участках.

  Если съесть продукт, зараженный цезием-137, то его частицы начинают «бомбардировать» те хромосомы человека, которые несут в себе генетическую информацию. По словам Ольги Тутельян, заместителя заведующего отделом организации надзора за радиационной безопасностью Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (бывший Госсанэпиднадзор), полакомившись стаканом «фонящей» ягоды, потребитель сразу же не почувствует удара по здоровью. Радионуклиды могут постепенно и незаметно накапливаться в организме, так как выводятся они крайне медленно.

  Предельно допустимый уровень содержания цезия-137 в дикорастущих ягодах – 160 беккерелей на килограмм. «Нужно съесть более 100 килограммов «фонящей» черники, чтобы получить количество радионуклидов, сопоставимое с дозой облучения при проведении обычной флюорографии», – заверил нас в неофициальной беседе сотрудник всерегионального объединения «Изотоп». Однако никто из специалистов не берет на себя ответственность утверждать, что и в мизерном объеме радионуклиды безвредны для человека. В каком количестве и как быстро продукты распада радиоактивных веществ будут концентрироваться, когда образуется «критическая масса» и как она повлияет на здоровье – вопросы, зависящие от индивидуального состояния организма. Одно несомненно: чем меньше этого «добра» мы съедим – тем лучше.

  В общем, в панику от одного стакана подозрительной ягоды впадать не стоит, но прежде, чем отправляться за покупками для заготовок на зиму, вооружитесь не дозиметром, а здравым смыслом. Покупайте продукты только на организованных рынках, где есть гарантия того, что товар проверен в лаборатории и безопасен. Конечно, ягоды на стихийном рынке чуть дешевле, но сэкономленные рубли могут через несколько лет выйти боком всем членам семьи.

1.Теоретическая часть

1.1. Виды ионизирующих излучений

n              Альфа -   излучение (α -излучение) , состоящее из альфа-частиц (ядер гелия), представляет наибольшую опасность для биологических тканей при попадании на кожу, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, при попадании внутрь организма в виде пыли или газа. Альфа - излучения – токсично.

n      Бета-излучение (β -излучение) - поток электронов (бета-частиц), как и альфа-излучение, наибольшую опасность представляет при контактном облучении, т.е при попадании внутрь организма, на слизистые оболочки и при загрязнении кожных покровов.

n      Гамма-излучение (γ -излучение) – коротковолновое электромагнитное излучение. Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется отсутствием электрического заряда и значительным запасом энергии.

Рентгеновское излучениеаналогично гамма-излучению, испускаемому ядрами, но оно получается искусственно в рентгеновской трубке, которая сама по себе не радиоактивна. Поскольку рентгеновская трубка питается электричеством, то испускание рентгеновских лучей может быть включено или выключено с помощью выключателя.

Нейтронное излучениеобразуется в процессе деления атомного ядра и обладает высокой проникающей способностью. Нейтроны можно остановить толстым бетонным, водяным или парафиновым барьером. К счастью, в мирной жизни нигде, кроме как непосредственно вблизи ядерных реакторов, нейтронное излучение практически не существует.

В отношении рентгеновского и гамма-излучения часто употребляют определения «жёсткое» и «мягкое». Это относительная характеристика его энергии и связанной с ней проникающей способности излучения («жёсткое» — большие энергия и проникающая способность, «мягкое» — малые).

1.2.Нормы радиоактивности

 В отношении радиоактивности существует очень много норм - нормируется буквально все. Во всех случаях проводится различие между населением и персоналом, т.е. лицами, чья работа связана с радиоактивностью (работники АЭС, ядерной промышленности и т.п.). Вне своего производства персонал относится к населению. Для персонала и производственных помещений устанавливаются свои нормы.
   Далее будем говорить только о нормах для населения - той их части, которая прямо связана с обычной жизнедеятельностью, опираясь на Федеральный Закон “О радиационной безопасности населения” № 3-ФЗ от 05.12.96 и “Нормы радиационной безопасности (НРБ-96). Гигиенические нормативы ГН 2.6.1.054-96”.
 1.3. Основная задача радиационного контроля (измерений радиации или радиоактивности) состоит в определении соответствия радиационных параметров исследуемого объекта (мощность дозы в помещении, содержание радионуклидов в строительных материалах и т.д.) установленным нормам.

   Для вдыхаемого воздуха, воды и продуктов питания нормируется содержание как техногенных, так и естественных радиоактивных веществ. В дополнение к НРБ-96 в этом случае используются “Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов

(СанПиН 2.3.2.560-96)”.

Для стройматериалов нормируется содержание радиоактивных веществ из семейств урана и тория, а также калий-40 (в соответствии с НРБ-96).

   Также применяются ГОСТ 30108-94 “Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов” и ГОСТ Р 50801-95.

     Действующие в настоящее время нормы радиационной безопасности были утверждены в 1996 году. Но, конечно, нормы радиоактивности существовали и до 1996 года, и контроль за радиоактивностью применяемых материалов со стороны государства проводился, но эти сведения, как правило, были  засекречены.
   О перечисленных выше нормах радиоактивности и следует иногда вспомнить. Это полезно сделать при покупке квартиры, дома, земельного участка, при планировании строительных и отделочных работ, при выборе и приобретении строительных и отделочных материалов для квартиры или дома, а также материалов для благоустройства территории вокруг дома (грунт насыпных газонов, насыпные покрытия для теннисных кортов, тротуарная плитка и брусчатка и т.д.).

                          
   Радиация - далеко не самая главная причина для постоянного беспокойства. По разработанной в США шкале относительной опасности различных видов антропогенного воздействия на человека, радиация находится на 26-м месте, а первые два места занимают тяжелые металлы и химические токсиканты.

1.4. Радиоактивность

n     РАДИОАКТИВНОСТЬ — превращение атомных ядер в другие ядра, сопровождающееся испусканием различных частиц и электромагнитного излучения. Отсюда и название явления: на латыни radio — излучаю, activus — действенный.

n     Это слово ввела Мария Кюри. При распаде нестабильного ядра — радионуклида из него вылетают с большой скоростью одна или несколько частиц высокой энергии. Поток этих частиц называют радиоактивным излучением или попросту радиацией.

1.5. В каких единицах измеряется радиоактивность?

     Мерой радиоактивности радионуклида в соответствии с системой измерений СИ, является его активность, которая измеряется в Беккерелях (Бк). Один Бк равен 1 ядерному превращению в секунду.). Содержание активности в единице массы вещества характеризуется удельной активностью, которая измеряется в Бк/кг (л).

 Кроме того, в качестве меры радиоактивности широко используется несистемная величина Кюри (Ки) и ее производные (милликюри, микрокюри и т.д.). Численно 1 Кюри = 3.7*10¹⁰ Бк, а 1 Бк = 0.027нКи (наноКюри).

1.6. Дозиметры

Теперь несколько слов о дозиметрах. Основное предназначение бытового дозиметра - измерение мощности дозы ионизирующего излучения непосредственно в том месте, где этот дозиметр находится (в руках человека, на грунте и т.д.) и проверка тем самым на радиоактивность подозрительных предметов (при выборе места для строительства дома, для предварительной проверки привозного грунта при ландшафтном благоустройстве). Однако скорее всего, Вам удастся заметить только достаточно серьезные повышения мощности дозы, т.е. полезен дозиметр будет только при весьма существенных радиоактивных загрязнениях, которые встречаются нечасто. Не очень сильные, но тем не менее небезопасные загрязнения бытовым дозиметром обнаружить очень трудно. Для этого нужны совершенно другие методы, которые могут использовать только специалисты.
   Относительно возможности проверять с помощью бытового дозиметра соответствие радиационных параметров установленным нормам можно сказать следующее. Дозовые показатели (мощность дозы в помещениях, мощность дозы на местности) для отдельных точек проверить можно. Однако бытовым дозиметром очень трудно обследовать все помещение и добиться уверенности в том, что не пропущен локальный источник радиоактивности. Так же следует напомнить и то, что для продуктов и строительных материалов нормируется не мощность дозы, а содержание радионуклидов, а дозиметр принципиально не позволяет измерять этот параметр. Здесь опять же нужны другие методы и работа специалистов.
   При использовании индивидуального дозиметра необходимо учитывать так же и то, что при любых измерениях радиации присутствует естественный радиационный фон. Поэтому сначала выполняют измерение дозиметром уровня фона, характерного для данного участка местности.  Наличие устойчивого превышения над уровнем фона может свидетельствовать об обнаружении радиоактивности.
   И все-таки по любому интересующему нас “радиоактивному” вопросу рекомендуется обращаться к специалистам.

 К специалистам  необходимо обращаться и в тех случаях, когда необходимо ОФИЦИАЛЬНОЕ заключение о соответствии того или иного товара действующим нормам радиационной безопасности. Такие заключения обязательны для продуктов, которые могут концентрировать в себе радиоактивность с места произрастания: ягоды и сушеные грибы, мед, лекарственные травы. Лабораторные исследования обнаруживают высокую природную радиоактивность таких материалов, как гранит, щебень.

По этой причине серьезные поставщики стройматериалов заботятся о том, чтобы контролировать радиоактивность своей продукции. Официальное свидетельство радиационного качества требуется, в частности, при импорте природного камня или экспорте металлолома.

1.7.Экспрессные методы определения радиоактивности пищевых продуктов

В лабораториях СЭС, Госагропрома, Укоопсоюза, торговых организаций и других министерств и ведомств в настоящее время используют «Методику экспрессного определения объемной и удельной активности бета-излучающих нуклидов в воде, продуктах питания, продукции растениеводства и животноводства методом «прямого» измерения «толстых» проб.

В ней можно выделить пять основных операций:

- отбор и подготовка проб исследуемого материала к измерениям;

- подготовка дозиметра - радиометра ЭКО или другого имеющегося у вас прибора к работе;

- измерение фона;

- замер проб исследуемого материала (пищевых продуктов, сырья, воды и других объектов окружающей среды);

- расчет радиоактивности (удельной массовой или объемной активности) проб и сопоставление их с допустимой нормой.

Отбор и подготовка проб исследуемого материала к измерениям.

ü     Корнеплоды, клубнеплоды и картофель моют в проточной воде.

ü     С капусты удаляют несъедобные листья.

ü     Пищевую зелень, ягоды и фрукты также промывают проточной водой. Мясо и рыбу моют, с рыбы удаляют чешую и внутренности.

ü     С колбасных изделий снимают оболочку, с сыра— слой парафина. Подготовленные продукты измельчают при помощи мясорубки, терки, кофемолки и т.д.

1.8.Дозиметр – радиометр ЭКО.

Дозиметр — устройство для измерения дозы или мощности дозы ионизирующего излучения.

Радиометр — прибор для измерения активности радионуклида в источнике или образце.

Данный прибор прост и удобен в применении:

- не требует специальной подготовки;

- автоматическая компенсация фона;

- цифровая и звуковая сигнализация;- питание от аккумуляторов и от сети, наличие зарядного устройства.

- компактность.

 Дозиметр – радиометр ЭКО

Назначение:

- оценка радиационной безопасности;

- определение содержания радионуклеидов в продуктах питания;

- определение загрязненности поверхностей;

- работа с реальными объектами и пробами.

2. Исследование подготовленных проб на радиоактивность.

2.1Преподаватель ОБЖ Иберфлюс Виктор Феликсович проверил работу дозиметра – радиометра «ЭКО», который мы попросили в штабе ГО Камышловского района для поведения исследований.

ü     Произведена проверка работы прибора в разных режимах.

ü     Проверили работу цифровой индикации и звуковой сигнализации.

2.2. Подготовленные продукты измельчаем при помощи мясорубки.

2.3.Не снимая экрана, включаем  прибор и звуковую сигнализацию (переключа­тели 5 и 6 установить в крайнее правое положение)

Индикатор цифрового табло пока­жет: F0.00.

Нажимаем  кнопку 7 два раза. Индикатор цифрового табло пока­жет: R.00.0.

Ждём  520с.

2.4. Возвращаем  объект измерения или пробу к месту расположения прибора.

Расположим  прибор экраном на объекте или на горловине банки с пробой и один раз нажмите кнопку 7. Ждём 520 с.

2.5. Измеряем удельную радиоактивность картофеля, моркови, свеклы.   Измерение производим  3 раза для каждого продукта.

2.5. Результаты радиометрии – исследования удельной радиоактивности проб.

Вывод.

Радиоактивное загрязнение продуктов питания  менее 3.7 кВк/кг

 (менее допустимого уровня загрязнения).

 Следовательно,  рекомендуется  потребление продуктов без ограничения.

Несколько советов в заключение…

Продукты, способствующие выведению радионуклеидов из организма

ü     Продукты, содержащие кальций.

ü     Перепелиные яйца.

ü     Хлеб из темных сортов муки.

ü     Полисахариды (пектин, декстрин). Пектин - студенистое вещество, которое хорошо заметно в варенье или желе, приготовленных из плодов.

ü     Продукты, содержащие витаминов В и Р.

ü     Мало радиоактивных веществ поступает в рацион с пищевыми продуктами морского происхождения.

Влияние кулинарной обработки на содержание радионуклидов в готовых блюдах

ü     За счет механической обработки сырых продуктов (мытье, чистка.

ü     У моркови, свеклы, репы и других корнеплодов рекомендуется срезать на 1 - 1,5 см верхнюю часть головки.

ü     У капусты целесообразно удалять хотя бы верхний слой листьев и не использовать в пищу кочерыжку.

ü     Мясо и рыбу, другие продукты (если можно) вымочите приготовлением в воде с наибольшим количеством уксуса. Любой отваренный продукт теряет при варке в соленой до половины радионуклидов.

ü     Топинамбур употребляется как в сыром, так и жареном, тушеном, печеном, соленом и сушеном видах, т.к. он не содержит радионуклидов.

Заключение

   Радиоактивные вещества проникают в организм через легкие с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт с заряженной водой и пищей, через раны и царапины на коже и даже через неповрежденную кожу. Попадая в организм, радионуклиды задерживаются там от нескольких дней до десятков лет.

Ядерная частичка, попадая в организм, действует там, как мини реактор, воздействуя на клетки, и ее нужно вывести любыми средствами. Малые дозы облучения, согласно общепринятым в радиобиологии представлениям, не могут явиться причиной каких - либо непосредственных нарушений здоровья.

Согласно  новейшим представлениям, даже санитарные нормативы не гарантируют полной безопасности. Специалисты считают, что в связи с длительным воздействием даже самые малые дозы способны вызывать в клетках организма изменения, приводящие к генетическим нарушениям, злокачественным новообразованиям и разнообразным расстройствам обменных процессов организма, его пищеварительных, кроветворных и других функций. Могут быть другие неприятные последствия: нарушение жизнеспособности потомства, раннее старение, уменьшение продолжительности жизни.

К ранним признакам лучевой болезни, по литературным данным, относятся чувство слабости и недомогания, головные боли и головокружение, повышенная возбудимость центральной нервной системы, бессонница. Нарушается пищеварение в виде потери аппетита и диспепсических жалоб (тошнота, рвота, тяжесть и боль под ложечкой, кишечные колики, нарушение стула), особенно у лиц более пожилого возраста. Часто наблюдается падение веса. Возможны функциональные расстройства сердечно - сосудистой деятельности, снижение кровеносного давления, нарушения деятельности почек, печени, повышение температуры, кровотечения.

Важно отметить, что ионизирующее излучение не воспринимается органами чувств человека: мы не видим его, не слышим и не чувствуем воздействия на наше тело. Радионуклиды постоянно попадая в организм, постепенно разрушают его, делая нас полубольными – полуздоровыми.

  Поэтому так важно заниматься изучением радиации, радиоактивности, чтобы быть экологически грамотными, чтобы правильно воспринимать существующую радиационную опасность.

В результате работы над проектом я

ü     познакомилась с понятием радиоактивности и нормативами качества окружающей среды;

ü     изучила  прибор для измерения радиоактивности- дозиметр – радиометр ЭКО;

ü     провела эксперимент по измерению  удельной радиоактивности продуктов растениеводства;

ü     закрепила навыки поиска и обработки информации с помощью компьютерных технологий.

    Думаю, что полученные знания и навыки мне пригодятся в дальнейшей жизни.

Информационные ресурсы

1.     Сивинцев Ю.В. Радиация и человек.

2.     Журнал «Знание» 1987 г. № 7 «Радиация»

3.     Исследовательская деятельность учащихся в профильной школе. Москва.2007. Татьянкин Б.А. и др.

4.     Сайт лаборатории радиационного контроля, ЛРК-1 МИФИ.

5.     Википедия.

6.     Руководство по эксплуатации дозиметра – радиометра ЭКО.