Исследование радиационного фона школы и пришкольной территории

VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Исследование радиационного фона школы и пришкольной территории

Юнгман А.Д. 1Соколова А.Д. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя образовательная школа № 76 с углублённым изучением отдельных предметов
Новичкова А.О. 1
1Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя образовательная школа № 76 с углублённым изучением отдельных предметов
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Проектная работа посвящена исследованию радиационного фона пришкольной территории.

Многочисленные исследования показали, что повышенная доза облучения отрицательно влияет на здоровье человека, ускоряет старение клеток, может вызвать нарушения работы систем органов, увеличивает риск онкологических заболеваний. Актуальность нашего исследования заключается в оценке безопасности пребывания на территории школы и создании рекомендаций для администрации по контролю и снижению уровня радиации. Если уровень радиации соответствует нормам, то организм человека в меньшей степени подвержен онкологическим заболеваниям, так как может справиться с естественным природным фоном Земли.

Цель: изучить радиационный фон пришкольной территории и оценить безопасность нахождения на ней преподавателей и учеников.

Объектом исследования является ионизирующее излучение. Предметом исследования является радиационный фон пришкольной территории.

Для реализации цели проекта нами были сформулированы следующие задачи:

1) Изучить теорию, касающуюся влияния радиации на живые организмы.

2) Изучить нормативные документы, касающиеся радиационной безопасности на территории РФ.

3) Спланировать и выполнить эксперимент по измерению уровня радиации на территории школы, используя датчик ионизирующего излучения.

4) Представить результаты эксперимента в наглядном формате.

5) Дать оценку безопасности нахождения на территории школы.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Ионизирующее излучение — это вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц (нейтроны, бета или альфа). Спонтанный распад атомов называется радиоактивностью, а избыток возникающей при этом энергии является формой ионизирующего излучения. Нестабильные элементы, образующиеся при распаде и испускающие ионизирующее излучение, называются радионуклидами.

Сгэд - среднегодовая эффективная доза - величина используемая в радиационной безопасности как мера риска возникновения отдалённых последствий облучения.

Ионизирующее излучение делится на 2 вида:

Корпускулярное излучение

- -излучение представляет собой поток ядер гелия, испускаемых веществом при радиоактивном распаде или при ядерных реакциях;

- -излучение – поток электронов или позитронов, возникающих при радиоактивном распаде;

- нейтронное излучение (При упругих взаимодействиях происходит обычная ионизация вещества. При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и -квантов).

Электромагнитное излучение

- -излучение – это электромагнитное (фотонное) излучение, испускаемое при ядерных превращениях или взаимодействии частиц;

- рентгеновское излучение – возникает в среде, окружающей источник излучения, в рентгеновских трубках.

Причинами возникновения радиоактивных излучений является распад атомов некоторых веществ с выделением в окружающую среду α-, β-, γ- квантов и нейтронов n, которые, проходя через вещество, ионизируют это вещество и накапливаются в этом веществе. Следовательно, радиоактивные излучения обладают проникающей способностью и способностью накапливаться – аккумулироваться в данном веществе. Кроме того, радиоактивные излучения могут появляться в результате применения ядерного (атомного) оружия, аварий на атомных объектах (и применение р/а веществ в террористических целях.)

Влияние радиации:

-На организм человека

Опасное влияние радиации на организм человека обуславливается воздействием свободных радикалов. Они образуются на химическом уровне из-за воздействия облучения и поражают в первую очередь быстро делящиеся клетки. Соответственно в большей мере от радиации страдают органы кроветворения и половая система. Но на этом радиационные эффекты облучения человека не ограничиваются. В случае с нежными тканями слизистых и нервных клеток, происходит их разрушение. Из-за этого могут развиваться разнообразные нарушения психической деятельности. Часто из-за действия радиации на организм человека страдает зрение. При большой дозе радиации может наступить слепота вследствие лучевой катаракты. Другие ткани тела претерпевают качественные изменения, что не менее опасно. Именно из-за этого многократно увеличивается риск онкологических заболеваний. Во-первых, меняется структура тканей. А во-вторых, свободные радикалы повреждают молекулу ДНК. Благодаря этому развиваются мутации клеток, что и приводит к раку и опухолям в различных органах тела. Самое опасное, что данные изменения могут сохраняться и у потомков, из-за повреждения генетического материала половых клеток. С другой стороны, возможно и обратно воздействие радиации на человека – бесплодие. Также во всех без исключения случаях, радиационное облучение приводит к быстрому износу клеток, что ускоряет старение организма.

Шкала опасности радиации и ее влияния на человека при однократном воздействии:

-100 Зиверт. Это быстрая смерть. Через несколько часов, а в лучшем случае дней нервная система организма прекращает свою деятельность.

-10-50 – это смертельная доза, в результате которой человек умрет от многочисленных внутренних кровоизлияний спустя несколько недель мучений.

-4-5 Зиверт – -смертность составляет около 50%. Из-за поражения костного мозга и нарушения процесса кроветворения организм погибает спустя пару месяцев или меньше.

-1 Зиверт. Именно с этой дозы начинается лучевая болезнь.

-0,75 Зиверта. Кратковременные изменения в составе крови.

-0,5 – эта доза считается достаточной, чтобы стать причиной развития онкозаболеваний. Но других симптомов обычно не бывает.

- 0,3 Зиверта. Это мощность аппарата при получении рентгеновского снимка желудка.

-0,2 Зиверта. Это безопасный уровень излучения, допустимого при работе с радиоактивными материалами.

-0,1 – при данном радиационном фоне добывается уран.

- 0,05 Зиверта. Норма фонового облучения медицинской аппаратурой.

-0,005 Зиверта. Допустимый уровень радиации возле АЭС. Также это годовая норма облучения для гражданского населения.

- На животных

Биологические эффекты действия радиации на животный мир изучены недостаточно. Известно, что очень высокие дозы приводят к гибели млекопитающих, меньшие – к заболеваниям, генетическим изменениям, половым расстройствам, неспособности к воспроизведению, выкидышам. При действии радиационных излучений наблюдаются радиационные эффекты в тканях и органах животных. Прежде всего, наблюдается патология кровотворения и связанная с ней депрессия клеточных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Под действием излучений меняется весь комплекс защитных механизмов и реакций организма (клеточных и гуморальных факторов иммунитета). При радиационных поражениях меняется естественная устойчивость к эндогенным (внутреннего происхождения) инфекциям.

-На растения

Большие дозы облучения (200 – 400 Зв) вызывают снижение выживаемости растений, появление уродств, мутаций, возникновение опухолей. Нарушения роста и развития растений при облучении в значительной степени связаны с изменениями обмена веществ и появлением первичных радиотоксинов, которые в больших количествах подавляют жизнедеятельность.

Однако в небольших дозах облучение может стимулировать жизнедеятельность растений - прорастание семян, интенсивность роста корешков, накопление зелёной массы и др.

В целом, растения более устойчивы к радиационному воздействию, чем птицы и млекопитающие.

Люди каждый день подвергаются воздействию естественного и искусственного излучения. Естественное излучение происходит из многочисленных источников, включая более 60 естественным образом возникающих радиоактивных веществ в почве, воде и воздухе. Радон, естественным образом возникающий газ, образуется из горных пород, почвы и является главным источником естественного излучения. Ежедневно люди вдыхают и поглощают радионуклиды из воздуха, пищи и воды.

Люди подвергаются также воздействию естественного излучения из космических лучей, особенно на большой высоте.

Согласно закону СанПиН 2.6.1.2800-10 "Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет источников ионизирующего облучения" менее 5 мЗв в год - является приемлемым уровнем облучения населения от природных источников изучения.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников — от производства ядерной энергии до медицинского использования радиационной диагностики или лечения. Сегодня самыми распространенными искусственными источниками ионизирующего излучения являются медицинские аппараты, как рентгеновские аппараты, и другие медицинские устройства.

Согласно Федеральному закону №3 от 09.01.1996 (в редакции 19.07.2011) "О радиационной безопасности населения" в результате использования искусственных источников ионизирующего излучения для населения средняя годовая эффективная доза равна 1 мЗв, а для работников предприятий 20 мЗв (не включая медицинское вмешательство).

А также согласно основному документу в сфере нормирования радиационного облучения - СанПиН 2.6.1.2523-09 "Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)" предельные значения доз при облучения медицинским оборудованием не устанавливаются, но рекомендуемой является доза 1 мЗв в год.

Исследование радиационного фона образовательно учреждения необходимо для составления экологического паспорта школы. Для проведения эксперимента мы использовали датчик ионизирующего излучения на основе счётчика Гейгера, компании «НАУ-РА» и программу для регистрации данных «Практикум». Он предназначен для измерения мощности дозы ионизирующего излучения путем регистрации ионизирующих частиц. . Датчик имеет следующие характеристики:

Диапазон измерений, мкР/ч — от 0 до 1000;

Время измерения (одного отсчета): — 40с

Погрешность измерения, %, не более — 30%

Для оценки безопасного пребывания на территории образовательного учреждения мы выбрали несколько точек, в которых, по нашему мнению, люди могут получить определённую дозу облучения, находясь около этих мест постоянно. Десять точек указали на схематичном плане нашей школы (Приложение 1) и её территории, перечислим их:

· Спортивный корт (Территория ОУ)

· Беседка (Территория ОУ)

· Сортзал 1 этаж

· Столовая 1 этаж

· Кабинет физики 3 этаж

· Кабинет химии 4 этаж

· Читальный зал 2 этаж

· Входная группа в школу (Территория ОУ)

· Кабинет информатики 4 этаж

· Кабинет завучей + серверная 2 этаж

Измерения проводили в течении 240 секунд в каждой точке, на компьютере получили график регистрации данных:

Рис. 1 График регистрации данных

Для анализа полученных данных и статистической обработки мы выгрузили полученные значения и представили в табличной форме Excel

Таблица 1 Значения ионизирующего излучения на территории школы:

 

корт

беседка

спортзал

столовая

физика

химия

читальный

вход школьный

информатика

серверная

t, с

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

D, мкР/ч

20

9

17

19

10

18

16

15

17

19

9

60

9

6

15

22

18

25

22

17

11

9

100

8

9

16

10

24

14

27

6

14

14

140

21

10

12

17

17

19

21

9

16

20

180

6

10

17

9

19

18

9

10

18

24

220

16

12

17

17

15

11

15

10

16

17

260

11

13

16

17

19

11

15

10

16

17

среднее значение за 240 секунд

11,43

11,00

16,00

14,57

18,57

16,29

17,71

11,29

15,71

15,71

 

Полученные значения дозы радиации, мы получили в единицах измерения мкР в час, для оценки радиационного фона нам необходимо перевести полученные значения в мкЗв в час

Указание точки замера

Доза облучения в мкР в час

Показатели радиационного фона в мкЗв в час

Спортивный корт (Территория ОУ)

11,43

0,112

Беседка (Территория ОУ)

11,00

0,107

Спортзал 1 этаж

16,00

0,157

Столовая 1 этаж

14,57

0,143

Кабинет физики 3 этаж

18,57

0,182

Кабинет химии 4 этаж

16,29

0,159

Читальный зал 2 этаж

17,71

0,173

Входная группа в школу (Территория ОУ)

11,29

0,111

Кабинет информатики 4 этаж

15,71

0,154

Кабинет завучей + серверная 2 этаж

15,71

0,154

Зачем мы выполняли переводы? Дело в том, что в вопросах радиационной безопасности различают эффективную и эквивалентную дозу облучения. Рентген является внесистемной единицей измерения «дозы облучения» при которой в 1 кубическом сантиметре воздуха при нормальных условиях экспозиционная доза создаёт 2,082*109 пар ионов. «Доза облучения» связывается с «дозой поглощённой для воздуха» рентген через коэффициент рад. Далее вводится «Биологический эквивалент рентгена» для каждого вида облучения он свой и «доза поглощенного воздуха» связывается с «дозой поглощенной в биологической ткани», с учётом вида излучения. Единица измерения «Зиверт» является системной единицей измерения и равняется «эквивалентной дозе», при которой произведение «поглощенной дозы» в биологической ткани стандартного состава на «средний коэффициент качества ионизирующего излучения в данном элементе объёма биологической ткани стандартного состава». Таким образом 100 микроРентген приблизительно равняется 1 микроЗиверт. [1].

Получив значения эффективной дозы облучения, мы нанесли полученные данные на карту территории нашей школы в Приложении 2.

Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009 (далее - Нормы) применяются для обеспечения безопасности человека во всех условиях воздействия на него ионизирующего излучения искусственного или природного происхождения. Нормы устанавливают основные пределы доз, допустимые уровни воздействия ионизирующего излучения по ограничению облучения населения в соответствии с Федеральным законом от 9 января 1996 года № 3-ФЗ «О радиационной безопасности населения» [2].

Далее мы выполнили расчёты эффективной дозы облучения в год, так как участники образовательного процесса проводят годами время на территории школы. Под годовой эффективной дозой понимается сумма эффективной дозы внешнего облучения, полученной за календарный год, и ожидаемой эффективной дозы внутреннего облучения, обусловленной поступлением в организм радионуклидов за этот же год [2]. В нашем исследовании мы рассчитываем эффективную дозу облучения, полученную от внешних источников излучений. Полученные данные представим в таблице ниже.

 

Указание точки замера

Значение эффективной дозы облучения в мЗв в год

Комментарии

Спортивный корт (Территория ОУ)

1,0011

Открытое пространство территории школы и постоянные смены потоков воздуха, отсутствие искусственных источников радиационного фона: стройматериалы экологически чистые.

Беседка (Территория ОУ)

0,9636

Открытое пространство территории школы и постоянные смены потоков воздуха, отсутствие искусственных источников радиационного фона: стройматериалы экологически чистые.

Спортзал 1 этаж

1,4016

Большое по площади помещение, часто происходит вентиляция, находится близко к входной группе школы, что создаёт дополнительную конвекцию воздушных потоков, минимум мебели в помещении.

Столовая 1 этаж

1,2765

Постоянное проветривание помещения и тщательная постоянная уборка и влажная обработка поверхностей, в сравнении с периодичностью обработки в других помещениях школы.

Кабинет физики 3 этаж

1,6269

Уровень радиационного фона в данной точке выше других значений. Это может быть связано с природным радиационным фоном, создаваемым грунтом, в частности радоном, содержащимся в нём. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрация в наружном воздухе существенно различается в разных точках земного шара. Радон концентрируется в воздухе внутри помещения тогда, когда помещение изолировано от внешней среды. Следовательно, для уменьшения уровня радиационного фона в помещении нужно регулярно его проветривать.

Кабинет химии 4 этаж

1,4266

Значительное количество мебели и так же наличие различных реагентов. Вентилирование помещения происходит за счёт вытяжки или естественной вентиляции(форточки).

Читальный зал 2 этаж

1,5518

Большое количество компьютеров и небольшое по площади помещение, не имеет окон, всё проветривание происходит искусственно при помощи кондиционеров.

Входная группа в школу (Территория ОУ)

0,9886

Постоянная конвекция воздушных потоков за счёт постоянной работы входной группы.

Кабинет информатики 4 этаж

1,3766

Большое количество ЭВМ и поверхностей, которые скапливают пыль. Вентиляция за счёт кондиционера или форточек.

Кабинет завучей + серверная 2 этаж

1,3766

Маленькое по площади помещение большое количество техники и архив документов. Окна небольшие по размеру, имеется кондиционер.

Полученные значения эффективной дозы облучения мы перенесли на карту школы в Приложении 3.

В процессе анализа полученных результатов на территории нашего образовательного учреждения нет опасного для здоровья человека уровня радиационного фона.

Как вывести радиацию из организма?

Физическая нагрузка приводит к повышенному потовыделению, а вместе с потом выводятся радиационные вещества. Также уменьшить влияние радиации на организм человека можно, если посетить сауну. Она оказывает практически такое же действие, как и физические нагрузки — приводит к повышенному выделению пота. Снизить влияние радиации на здоровье человека позволяет и употребление свежих овощей, фруктов. Необходимо знать, что на сегодняшний день идеального средства защиты от радиации пока не придумано. Самый простой и эффективный способ защитить себя от негативного воздействия смертоносных лучей — держаться подальше от их источника. Если знать все о радиации и уметь правильно пользоваться приборами для её измерения, то можно практически полностью избежать ее негативного воздействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы над проектным исследованием мы проанализировали информации о видах радиоактивного излучения и научились пользоваться датчиком ионизирующего излучения на основе счётчика Гейгера, а так же выполнять обработку полученных измерений и переводе значений из одних единиц измерения в другие.

Проведённое радиометрическое измерение свидетельствует о нормальном состоянии от 0,112 до 0,154 мкЗв/ч при ПДД 0,30 мкЗв/ч. Самый низкий уровень активности радиационного фона наблюдается на территории уличной беседки, самый высокий показатель наблюдается в кабинете физики. Низкий показатель радиации связан с расположением объекта: беседка на улице, где постоянно происходит перемещение воздушных масс. Наибольший показатель радиационного фона наблюдается в кабинете физики, это может быть связано с малой вентиляцией помещения или радиоактивными газами, которые выделяются из земли, мебели, строительных материалов и различных специализированных устройств. Часть этих газов абсорбируется пылью – создавая мощные источники радиоактивности. Тем не менее, все значения находятся в пределах допустимых норм. Поэтому мы разработали общие рекомендации для нашего образовательного учреждения и всех участников учебного процесса:

1. Регулярно проветривать помещение (позволяет значительно уменьшить количество радона и продуктов его распада в помещениях);

2. Тщательно проводить влажную уборку помещения;

3. Озеленять пришкольную территорию;

4. В школьных кабинетах, если это позволяет техника безопасности, разместить колючие или опушенные растения (кактусы, бегонии, фиалки).

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКОВ

1. .Электронный ресурс: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_103742/, дата обращения 27.12.2019

2. Электронный ресурс: http://docs.cntd.ru/document/902170553 ,дата обращения: 27.12.2019

3. Электронный ресурс https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ionizing-radiation-health-effects-and-protective-measures, дата обращения: 17.10.2019

4. Электронный ресурс: https://doza.pro/art/regulations, дата обращения: 15.10.2019

5. Электронный ресурс: http://rad.org.by/articles/radiation/radfaq.html ,дата обращения: 10.11.2019

6. Электронный ресурс https://vuzlit.ru/1151913/deystvie_ioniziruyuschih_izlucheniy_rasteniya, дата обращения: 17.09.2019

7. Электронный ресурс: https://studfile.net/preview/5739632/page:3/ ,дата обращения: 29.11.2019

8. Электронный ресурс: https://zodorov.ru/uchebnoe-posobie-sankt-peterburg-v3.html?page=2, дата обращения: 19.12.2019

9. Электронный ресурс: https://vseotravleniya.ru/izluchenie/vliyanie-radiatsii.html#i, дата обращения: 29.12.2019

Приложение 1

Карта МАОУ СОШ 76 с указаниями точек исследования радиационного фона

Приложение 2

Карта МАОУ СОШ 76 с указаниями показателей датчика при исследовании радиационного фона

Приложение 3

Карта МАОУ СОШ 76 с указаниями показателей радиационного фона в год

Просмотров работы: 18