סכנות בחשיפה ממושכת לקרינת על סגול( נושא שכבת גיל זמן רציונאל
) ואמצעי הגנה -מדריך למורה
הגברת המודעות לנזקי קרינת uvודרכי התגוננות כיתה ד' (אפשר ללמד גם בכיתה ו' בשילוב ללימודי קרינת אור) 50דקות יחידה זו עוסקת
באמצעי ההגנה מפני קרינת שמש מזיקה ונלמדת
במסגרת תחום התוכן -
מדעי החיים-ביולוגיה.
במהלך היחידה
התלמידים בוחנים את השפעת החשיפה לקרני השמש באמצעות מדידת קרינת UVעם וללא שימוש באמצעי הגנה שונים .הלמידה מתבצעת באופן שיתופי כאשר כל קבוצה חוקרת אחד מאמצעי ההגנה ומעלה את ממצאיה לטבלה שיתופית המסייעת לתלמידים להסיק מסקנות ולנסח כללי התנהגות מקדמות בריאות .קרינת השמש חיונית לקיומם של יצורים חיים ,האור והחום מהשמש תורמים לייצור חומרי מזון לצמחיםו (פוטוסינתיזה) ובעקיפין תורמים לבעלי החיים ולבני האדם הניזונים מצמחים .קרינת השמש נקראת קרינה אלקטרומגנטית והיא כוללת גלים שונים הנבדלים זה מזה בתדירותם או באורכי הגל .קרינת האור הנראה ) )visible lightבין 400-780ננומטרים מאפשרת לנו לראות את צבעי היסוד .קרינת העל סגול ( )UVבאורכי גל קצרים יותר ביו 100-400 מתחלקת לשלושה איזורים .UVA,UVB,UVCכדי להקל על זכירת השמות ניתן לתארם כ UVC :שהיא קרינת ה UVהקצרה ()C=Cazar ביותר והאנרגטית ביותר ,ה UVB -שהוא ה UVבעל אורך הגל הבינוני ( .)B=Beinoniה UVAהוא קרינת ה UVבעלת אורך הגל הארוך ביותר A=Arochוהאנרגיה הנמוכה ביותר .מעבר קרינת השמש דרך שכבות האטמוספירה ובעיקר דרך שכבת האוזון( ,אוזון הוא גז בעל מולקולות הבנויות משלושה אטומי חמצן .O3 -בסטרטוספירה) ,גורם לבליעה של כל הקרינה העל-סגולה בתחום ה UVC -וחלק מהקרינה בתחום ה UVB -וכך מפחית את חשיפת הביוספירה לקרינת ( .UVהחור בשכבת האוזון ,המתרכז מעל הקטבים של כדור הארץ ,נוצר עקב שימוש מוגבר
בגזים
המגיבים
עם
מולקולות
האוזון
ומפרקים
אותן
למשל,פריאונים).
כאשר אנו חשופים לקרינת השמש ,נוצר בעור צבען בשם מלנין .המלנין מגן על הגוף ,הוא קולט את הקרינה המזיקה של השמש ומונע ממנה
imagine explore learn •
•
לחדור לתוך הגוף .עם החשיפה לשמש ,המלנין החדש לא נוצר מיד, עובר זמן עד שנוצר בעור די מלנין כדי להתגונן מקרינת שמש חזקה .עד שהמלנין נוצר ,יכול העור להיפגע מהקרינה .כדי למנוע נזק עלינו להגן על העור .לקרינת UVיש השפעות מזיקות על העור ,העיניים והיא נחשבת לגורם סיכון משמעותי בגרימת סוגי סרטן העור.
עוצמת קרינת UVשמקורה מהשמש תלויה בשעה שביום ,בעונה, במיקום הגיאוגרפי -קו רוחב וקו אורך ,הגובה הטופוגרפי ,בעובי שכבת האוזון ובפרמטרים נוספים. :UV- Indexארגון הבריאות הבינלאומי
WHO – World Health
,Organizationוארגון המטרולוגיה הבינלאומי
WMO – World
Meteorology Organizationביחד עם ארגונים נוספים ,חילקו את רמת קרינת ה – UVמהשמש לאינדקסים של קרינה המפורסמים באופן קבוע בעיתונות לצד תחזיות מזג האוויר בכל רחבי העולם .האינדקסים מחולקים עפ"י משך עוצמת קרינה הגורמת לנזקים הביולוגים .קיימים הבדלים ברגישות העור לפגיעה מקרינת ,UVוזאת בהתאם לסוגי עור שונים ותכונות נוספות של גוף האדם .ככול שעור האדם בהיר יותר (פחות פיגמנטים בעור) ,כך עולה רמת רגישותו לקרינת .UV
מטרות תוכן וציוני דרך
מערכות ותהליכים ביצורים חיים תת נושא :בריאות האדם,איכות החיים ודרכים לשמירתן ציוני דרך: בריאות העור: גורמים שפוגעים בעור (קרינת שמש ,יובש ,כוויה) אמצעים להגנה על העור (חשיפה מבוקרת לשמש, שימוש במסנני קרינה ,ניקיון העור).
מטרות תוכן: התלמידים יכירו את הנזקים הנגרמים לעור ולגוף כתוצאה מחשיפה ממושכת לשמש. התלמידים יכירו אמצעים להגנה על העור מפני קרינת השמש. התלמידים יפתחו מודעות ויאמצו התנהגויות שמקדמות אורח חיים בריא. מושגים עיקריים ידע קודם נדרש
מיומנויות המאה 21-
קרינת שמש ,יובש ,מסנני קרינה ,קרינת על סגול ,אמצעי הגנה ,חשיפה מבוקרת לשמש ,מסנני קרינה ,נזק בריאות ,UV ,אינדקס .UV ידע תחום התוכן: חשיבות העור ותפקודו התאמת מבנה העור לתפקודיו מיומנויות למידה: עריכת ניסוי איסוף נתונים והסקת מסקנות. מיומנויות חקר וגילוי: העלאת השערה ,עריכת ניסוי ,קריאת נתונים מגרף ,כתיבת תוצאות ,הסקת מסקנות. חשיבה ביקורתית
מהלך הפעילות
אתגר
הפעילות נפתחת בהיגד שמעורר לחשיבה :האם גם בצל ישנה קרינת ?UVאינטואיטיבית התלמידים עשויים לחשוב שבמקום שאין בו קרינה ישירה של שמש אין גם קרינה של ,UVאך קרני UVהחודרים לכדור הארץ פוגעים במשטחים מוחזרים ,מתפזרים ואו נבלעים ואם החומר או המשטח אינו חוסם קרינת ( UVלמשל זכוכית) אז הקרניים יחדרו למשטח .הפתיחה מציגה את הסכנה שבחשיפה לקרינת UVגם בצל , התלמידים בודקים את תשובתם באמצעות התנסות של מדידת קרינת UVבשמש ובצל כדי לגלות שגם בצל ישנה קרינת UVויש להשמר מפני הקרינה גם בצל. בהמשך התלמידים מתבקשים לחקור את השפעת קרינת , UVועד כמה יעילים אמצעי הגנה בחסימת קרינת על סגול (קרני .)UVכל קבוצה בודקת אמצעי הגנה אחד ומעלה את ממצאיה לטבלה שיתופית שם נאספים כל הנתונים שמתוכם התלמידים מסיקים מסקנות ומנסחים כללים או סרטון הסברה להתנהגות מקדמת בריאות.
אוהד :נועה בואי שבי איתי בצל, את עלולה להפגע מקרינת על סגול בשמש.
נועה :אוהד גם בצל אתה חשוף לקרני על סגול .לא ידעת?
קראו את ההתכתבות ששלח אוהד לנועה והביעו את דעתכם ,מי צודק אוהד? נועה? האם כשיושבים במקום מוצל אכן אננו חשופים לקרני ?UV הסבירו את בחירתכם. התנסות :צאו לחצר בית הספר ומדדו את עוצמת קרינת העל סגולה פעם בשמש ופעם בצל .
האם הופתעתם מהתוצאות?
מה אתם למדים מהתוצאות של המדידות?
מה נחקור? בניסוי זה נבחן את השפעת החשיפה לקרני השמש ,ועד כמה יעילים אמצעי הגנה בחסימת קרינת על סגול (קרני .)UVכל קבוצה תחקור אחד מאמצעי הגנה ותעלה את ממצאיה לטבלה שיתופית .בתום הניסוי ננסח בעבודה שיתופית כללים להתנהגות נבונה בשמש ונצלם סרטון הסברה על התנהגות נבונה בחשיפה לקרינת שמש.
ציוד
טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+
משקפי שמש
חולצת טריקו לבנה (או פיסת בד טריקו לבן)
כובע
שקית אוכל מפלסטיק שאינה חוסמת קרינת UV
קרם הגנה (כל מקדם הגנה)
שטף הקרינה המגיעה לקרקע נמדד ביחידות של ואט למטר של פני העמדת הניסוי
הגוף .במדידות קרינת UVבימים בהם יש שמש חזקה יש לבחור בהגדרות החיישן של ה UV-טווח של ( )UV - 200 W/m²בימים מעוננים ניתן לבחור טווח של (.) UV - 10 W/m²במידה ובחרתם טווח זה כשהשמש חזקה תקבלו מקסימום 10 W/m²כשבפועל עוצמת קרינת ה UV-גבוהה יותר. .1הפעילו את טאבלט אינשטיין +או לאבמייט איינשטיין+ לחצו על תוכנת ה) MiLAB-
)
הגדירו את מערך אוגר הנתונים
מערך אוגר הנתונים חיישן קרינת על סגול ()UV - 200 W/m²
רגע לפני...
קצב הדגימה:
25בשנייה
משך הדגימה:
30שניות
בשלב האתגר בהתנסות התלמידים מדדו את עוצמת קרינת הUV - בחשיפה מלאה לשמש ובצל וראו שעוצמת הקרינה ירדה בצל אך עדיין קיימת .ההשערה אם עוצמת האור מבעד לאמצעי ההגנה תשנה את עוצמת הקרינה מתבססת על התנסות זו ( .כל משקפי השמש המיוצרים היום מונעים קרינת UVכולל משקפיים שאינם ממותגים) שערו האם קרינת ה UV -תשתנה במדידת קרני האור מבעד לאמצעי ההגנה שתחקרו: תרד/תעלה /לא תשתנה כובע- משקפי שמש- חולצת טריקו לבנה- קרם הגנה-
עבודה קבוצתית ביצוע הניסוי
התלמידים מבצעים שתי מדידות מדידה אחת של עוצמת הקרינה העל סגולית בחשיפה ישירה לשמש ,ומדידה שנייה של עוצמת הקרינה מבעד
לאחד מאמצעי ההגנה שהתלמידים בחרו .בכל אחת מהמדידות יש לבצע חזרות להגדלת מהימנות המדידות וכן להשתדל לשמור על תנאים שווים כמו הזווית והכוון של החיישן לעבר השמש .המיקום של המדידה .את התוצאות התלמידים מעלים לטבלה שיתופית כיתתית מתוכה יסיקו מסקנות על כל אמצעי ההגנה( .מומלץ ליצור טבלה שיתופית לשימוש הכיתה מצורפת דוגמא לטבלה קבוצתית בשלב עיבוד הנתונים).
הוראות כלליות למדידות לכל הקבוצות: כדי להגיע לתוצאות מדויקות עליכם לבצע את הניסוי ביום של .1 שמש מלאה בשעות הצהריים. כל קבוצה תבחר לחקור אחד מאמצעי ההגנה הבאים :משקפי .2 שמש ,משחת הגנה ,חולצת טריקו לבנה ,כובע. .3
עליכם לבצע שתי מדידות שונות:
מדידת עוצמת קרינת ה UV-בחשיפה לאור השמש.
מדידת עוצמת קרינת ה UV -מבעד לאחד מאמצעי ההגנה שבחרתם.
חזרו על המדידות 3פעמים .
בחרו מקום אחד לביצוע הניסויים הקפידו לשמור על אותם .4 תנאים בכל הקבוצות: זווית וכוון החיישן המופנה לשמש ,מקום הניסוי.
הוראות למדידות בחשיפה מלאה לקרני UV .1
כוונו את טאבלט איינשטיין כשחיישן ה UV -מופנה ישירות אל השמש.
.2
לחצו על התחל )
( כדי להתחיל רישום של הנתונים.
( בתום הניסוי.
.3
לחצו עצור )
.4
חזרו על המדידות 3פעמים.
.5
לאחר שהתהליך הסתיים תנו שם לפרויקט ושמרו את הנתונים על-ידי לחיצה על צלמית שמור (
)
בסרגל הכלים העליון.
הוראות למדידת קרני UVמבעד לאחד מאמצעי ההגנה בחרו אחד מאמצעי ההגנה הבאים שברצונכם לחקור :משקפי שמש, משחת הגנה ,חולצת טריקו לבנה ,כובע .וקראו את הוראות ביצוע המדידה בהתאם לאמצעי ההגנה שבחרתם. הוראות לאמצעי הגנה כובע:
עליכם למדוד את קרינת ה UV -העוברת דרך הכובע.
עמדו בחצר באותו המקום שבו מדדתם קרינה בחשיפה
מלאה לשמש.
החזיקו את הכובע מעל החיישן (אבל בלי לגעת בו) כשהוא פונה לכיוון השמש.
הוראות לאמצעי הגנה חולצת טריקו לבנה:
עליכם למדוד את קרינת ה UV -העוברת דרך חולצה לבנה .
עמדו בחצר באותו המקום שבו מדדתם קרינה בחשיפה מלאה לשמש.
החזיקו את החולצה מעל לחיישן (אבל בלי לגעת בו)
כשהוא פונה לכיוון השמש. הוראות לאמצעי משקפי שמש: עליכם למדוד את קרינת ה UV-מבעד למשקפי השמש.
עמדו בחצר באותו המקום שבו מדדתם קרינה בחשיפה מלאה לשמש.
החזיקו את משקפי השמש מעל החיישן (אבל בלי לגעת בו) כשהם פונים לכיוון השמש. הוראות לאמצעי הגנה משחת הגנה: עליכם למדוד את קרינת ה UV-העוברת דרך שקית פלסטיק המרוחה בקרם הגנה.
עמדו בחצר במקום שבו מדדתם קרינה בחשיפה מלאה לשמש.
מרחו על שקית הניילון קרם הגנה.
החזיקו את החיישן מתחת לשקית הפלסטיק (אבל בלי לגעת בשקית) כשהוא פונה לכוון השמש.
.1לחצו על התחל ) .2לחצו עצור )
( כדי להתחיל רישום של הנתונים.
( בתום הניסוי.
.3חזרו על המדידות 3פעמים. .4
לאחר שהתהליך הסתיים תנו שם לפרויקט ושמרו את הנתונים על-ידי לחיצה על צלמית שמור (
) בסרגל הכלים העליון.
עבודה קבוצתית עיבוד נתונים
את המידע שהתקבל בכל קבוצה יש להעלות גם לטבלה כיתתית שתכלול את ממוצע המדידות בשמש ומבעד לכל אחד מאמצעי ההגנה .טבלה שיתופית לדוגמה:
אמצעי הגנה
ממוצע מדידת קרינת - UV ואט למטר בריבוע ()W/M² בחשיפה מלאה לשמש
ממוצע מדידת קרינת - UV ואט למטר בריבוע ()W/M² מבעד לאחד מאמצעי ההגנה: משקפי שמש, משחת הגנה,חולצת טריקו לבנה ,כובע.
כובע משחת הגנה משקפי שמש חולצת טריקו לבנה
השלימו את הטבלה השיתופית בהתאם לתוצאות המדידות והעלו את הממצאים לטבלה שיתופית כיתתית ב:Google Doc- מדידות
מדידה 1 מדידה 2 מדידה 3 ממוצע:
מדידת קרינת - UV ואט למטר בריבוע ()W/M² בחשיפה מלאה לשמש
מדידת קרינת - UV ואט למטר בריבוע ()W/M² מבעד לאחד מאמצעי ההגנה: משקפי שמש, משחת הגנה,חולצת טריקו לבנה ,כובע.
המסקנות אליהן מגיעים התלמידים בפעילות זו: תוצאות ומסקנות
כל אחד מאמצעי ההגנה הפחית את עוצמת קרינת הUV- להגנה יעילה מפני קרינת על סגול יש להשתמש בכל אמצעי ההגנה יחד אחד מאמצעי ההגנה או חלק מהם אינם נותנים פיתרון מלא לקרינת UVבטווח הזמן וההגנה על כל האיברים. הגנה לכל היום הגנה על כל הגוף חולצת טריקו לבנה (אפשר להוסיף לכאן גם משקפיים וכובע ולציין שזה בהנחה שחובשים כל זמן החשיפה) הגנה על איבר מסויים כובע משקפיים חולצת טריקו לבנה קרם הגנה
הגנה למספר שעות קרם הגנה כובע משקפיים
צפו בממצאים שהעליתם לטבלה השיתופית ודונו בשאלות הבאות: דיון במליאה
.1השוו את המדידות ללא אמצעי הגנה ועם אמצעי הגנה ורשמו את מסקנותכם לגבי מידת חסימת קרינת העל סגול .בכל אחד מהאמצעי ההגנה שנמדדו נצפה לירידה בעוצמת קרינת ה .UV-קרי כל אחד מאמצעי ההגנה חוסם במידה רבה את קרינת העל סגול. .2התייחסו ליעילות אמצעי ההגנה ורשמו מהי הדרך הטובה להגנה מפני קרינת העל סגול .התייחסו בתשובתכם לנקודות הבאות:
איזור ההגנה ( מגן על איבר מסויים או על כל הגוף).
טווח זמן ההגנה (כל היום או למספר שעות). אמנם כל אחד מאמצעי ההגנה חוסם את קרינת העל סגול במידה רבה ,אבל כל אחד מאמצעי ההגנה נותן חסימה לאיבר מסויים בגוף האדם למשל אם נחבוש כובע נחסום את קרינת העל סגול מאיזור הראש והכתפיים אך עדיין נהיה חשופים לקרינת על סגול בשאר איברי הגוף. כמו כן בהתייחס לטווח זמן ההגנה אם לא נמרח קרם הגנה כל מספר שעות על הגוף (או שנוריד את הכובע מראשינו), שוב נהיה חשופים לקרינת העל סגול.
.3בחרו :חלק מאמצעי ההגנה שחקרנו יעילים לטווח קצר /לטווח ארוך .על מנת להגן עלינו מפני הקרינה העל-סגולה המסוכנת חשוב להשתמש באחד בחלק מאמצעי ההגנה /בכל אמצעי ההגנה יחד.
יישום
חקירת המשך
כדי לבדוק את השפעת הקרינה על העור ,בודקים כמה זמן עובר עד שהעור מאדים בחשיפה לעוצמות קרינה שונות .המדד הזה נקרא -מידת הנזק הביולוגי של הקרינה .כשיודעים מה הנזק שהקרינה העל-סגולה גורמת לגופנו ,אפשר לדעת איך עלינו לנהוג כדי להגן על עצמנו. מהו אינדקס ה ?UV-ארגוני הבריאות והמטאורולוגיה הבינלאומיים חלקו את רמות הקרינה של ה UV-עפ"י משך עוצמת קרינה הגורמת לנזקים הביולוגים וזאת בהתאם לסוגי עור שונים .קיימים הבדלים ברגישות העור לפגיעה מקרינת ,UVוזאת בהתאם לסוגי עור שונים ותכונות נוספות של גוף האדם .ככול שעור האדם בהיר יותר (פחות פיגמנטים בעור),
כך
עולה
רמת
רגישותו
לקרינת
.UV
גורמים המשפיעים על עוצמת קרינת UVשמקורה מהשמש :השעה ביום ,העונה ,המיקום הגיאוגרפי -קו רוחב וקו אורך ,הגובה הטופוגרפי, עובי שכבת האוזון ועוד. http://www.who.int/uv/publications/en/UVIGuide.pdf חומר עזר נוסף להבנת אינדקס הUV- בניסוי מדדנו בעזרת חיישן את עוצמת הקרינה העל-סגולה וכיצד אמצעים שונים עוזרים להפחית את עוצמתה .אבל אנחנו לא יודעים מהו הנזק שקרינה על-סגולה גורמת לגוף. כדי לבדוק את השפעת הקרינה על העור ,בודקים כמה זמן עובר עד שהעור מאדים בחשיפה לעוצמות קרינה שונות. המדד הזה נקרא -מידת הנזק הביולוגי של הקרינה. כשיודעים מה הנזק שהקרינה העל-סגולה גורמת לגופנו ,אפשר לדעת איך עלינו לנהוג כדי להגן על עצמנו. אינדקס ה uv -של הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה (ה) EPA - קובע את מידת עוצמת הקרינה של UVהמגיעה לקרקע בזמן מדידה. חפשו באינטרנט מידע נוסף על אינדקס ה UV -ורשמו את כל הגורמים המשפיעים על העור.
רקע מדעי רקע מדעי
קרינת השמש חשובה לקיומם של כל היצורים החיים :צמחים ,בעלי חיים ובני אדם .היא נותנת אור וחום שבלעדיהם לא יכולים להתקיים חיים .הצמחים מייצרים חומרי מזון בעזרת קרינת השמש. הצמחים גדלים ומתפתחים בעזרת חומרי המזון שהם מייצרים. בעלי החיים והאדם אוכלים את הצמחים או חלקים מהם ,וכך הם יכולים להתקיים ,לגדול ולהתפתח .קרינת על סגול שהיא חלק מקרינת השמש עלולה להזיק לאדם אם נחשפים לקרניים זמן ממושך .כאשר אנו חשופים לקרינת השמש ,נוצר בעור ,בהשפעת הקרינה העל-סגולה ,צבען בשם מלנין .המלנין מגן על הגוף ,הוא קולט את הקרינה המזיקה של השמש ומונע ממנה לחדור לתוך הגוף .עם החשיפה לשמש ,המלנין החדש לא נוצר מיד ,עובר זמן עד שנוצר בעור די מלנין כדי להתגונן מקרינת שמש חזקה .עד שהמלנין נוצר ,יכול להיגרם נזק לעור מקרינת העל סגול .לכן עלינו להיות מודעים לסכנה בחשיפה ממושכת לקרינת השמש ולהתנהג בהתאם.