Lumea noastră de astăzi este preocupată de poluarea mediului. Și acest lucru este de înțeles - compoziția aerului pe care îl respirăm și a alimentelor pe care le consumăm au încetat de mult să mai fie ecologice. De la primul test de arme nucleare (1945), planeta noastră a fost poluată cu diverși radionuclizi cu proprietăți antropice. Și unul dintre ele este cesiu-137. Timpul său de înjumătățire este uriaș, iar efectele asupra corpului uman sunt diverse. Vom vorbi despre asta și multe altele în acest articol.
Unul dintre multe
Cesiu din tabelul periodic al lui Dmitri Mendeleev aparține subgrupului principal al primului grup al celei de-a șasea perioade și are numărul atomic 55. Simbolul chimic al elementului este Cs (cesiu) și și-a primit numele datorită la prezența a două linii albastre în spectrul intensității relative a radiației electromagnetice (de lacuvântul latin caesius, care înseamnă „albastru cerul”).
Ca substanță simplă, cesiul este un metal moale, galben-argintiu, cu caracteristici alcaline pronunțate.
Acest element a fost descoperit în 1860 de doi oameni de știință germani R. Bunsen și G. Kirchhoff. Au folosit metoda analizei spectrale, iar cesiul a fost primul element care a fost detectat în acest fel.
Multe fețe de cesiu
În natură, cesiul apare exclusiv ca izotop stabil al Cs-133. Dar fizica modernă cunoaște 39 de radionuclizi (izotopi radioactivi) creați artificial.
Reamintim că izotopii sunt varietăți ale unui atom al unui element cu un număr diferit de neutroni în nucleele lor.
Izotopul Cs-135 trăiește cel mai mult (până la 2,3 milioane de ani), al doilea în ceea ce privește timpul de înjumătățire este cesiu-137. Acesta din urmă este responsabil pentru poluarea cu radiații a planetei noastre. Timpul de înjumătățire al cesiului-137 în secunde este 952066726, adică 30,17 ani.
Acest izotop se formează în timpul dezintegrarii nucleelor dintr-un reactor nuclear, precum și în timpul testării armelor cu focoase nucleare.
Radionuclid instabil
Ca urmare a timpului de înjumătățire al cesiului-137, acesta trece prin stadiul de dezintegrare beta și se transformă în bariu instabil-137m, iar apoi în bariu-137 stabil. Aceasta eliberează radiații gamma.
Este timpul de înjumătățire complet al cesiului-137 este de 30 de ani, iar la bariu-137m se descompune în 2,55 minute. Energia totală a acestui proces este1175,63 ± 0,17 keV.
Formulele care descriu timpul de înjumătățire al cesiului-137 sunt complexe și fac parte din degradarea uraniului.
Proprietăți fizice și chimice
Am scris deja despre proprietățile fizice ale izotopului și caracteristicile dezintegrarii acestuia. În ceea ce privește proprietățile chimice, acest element este aproape de rubidiu și potasiu.
Toți izotopii (inclusiv cesiu-137 cu un timp de înjumătățire de 30,17 ani) sunt absorbiți perfect prin orice mijloace atunci când intră într-un organism viu.
Furnizor principal de radionuclizi biosferici
Sursa nuclidului radioactiv biosferic cesiu-137 cu un timp de înjumătățire de peste 30 de ani este energia nucleară.
Statisticile sunt necruțătoare. Conform datelor din 2000, aproximativ 22,2 × 1019 Bq de cesiu-137, al cărui timp de înjumătățire este de peste 30 de ani, au fost emise în atmosferă de către toate reactoarele centralelor nucleare. din lume.
Nu doar atmosfera este poluată. De la tancuri și spărgătoare de gheață cu centrale nucleare, de la submarine nucleare, acest radionuclid intră în ocean în fiecare an. Astfel, potrivit experților, în timpul funcționării unui reactor submarin, aproximativ 24 x 1014 Bq vor intra în ocean într-un an. Având în vedere timpul de înjumătățire al cesiului-137, acesta devine o sursă periculoasă de poluare a mediului pe termen lung.
Cele mai faimoase explozii
Înainte de a ne referi la efectele radionuclidului cesiu asupra corpului uman, ne amintim câteva dezastre majore,însoțită de emisiile acestui element în biosferă.
Puțini oameni știu, dar în 1971, în regiunea Ivanovo (satul Galkino), s-au efectuat lucrări de sondare profundă a scoarței planetei noastre. Acestea au fost explozii nucleare subterane, după care una din care a scăpat o fântână de noroi dintr-o fântână. Și astăzi, la locul acestor lucrări, se înregistrează radiații de 3 miliroentgeni pe oră, iar radionuclizii de stronțiu-90 și cesiu-137 încă mai vin la suprafața Pământului.
Toată lumea știe despre dezastrul de la Cernobîl din 1986. Dar nu toată lumea știe că la acel moment aproximativ 1850 PBq de elemente radioactive au intrat în atmosferă. Și 270 PBq dintre ele sunt cesiu-137.
În 2011, când a avut loc accidentul la centrala nucleară Fukushima din Japonia, 15 PBq de cesiu-137 cu un timp de înjumătățire de 30 de ani au intrat în Oceanul Pacific.
Ce se întâmplă mai departe
Cu precipitații radioactive și deșeuri, cesiul-137 intră în sol, de unde pătrunde în plante, care au un coeficient de absorbție de 100%. În același timp, până la 60% din nuclizi se acumulează în părțile supraterane ale organismului vegetal. În același timp, în solurile sărace în potasiu, efectul acumulării de cesiu-137 crește semnificativ.
Cei mai mari coeficienți de acumulare ai acestui nuclid sunt observați în algele de apă dulce, lichenii și organismele vegetale din zona arctică. În corpul animalelor, acest radionuclid se acumulează în mușchi și ficat.
Cele mai mari concentrații au fost observate la reni și păsările de apă de pe coastele arctice.
Acumulați cesiu și ciuperci. În special ciuperci uleioase, ciuperci poloneze, ciuperci cu mușchi și porci pe parcursul întregii perioade de înjumătățire.
Proprietăți biologice ale cesiului-137
Cesiul natural este unul dintre oligoelementele corpului animal. În corpul nostru, cesiul este conținut într-o cantitate de 0,0002-0,06 microni per 1 gram de țesuturi moi.
Radionuclidul de cesiu, așa cum sa menționat deja, este inclus în ciclul substanțelor din biosferă și se mișcă liber de-a lungul lanțurilor trofice biologice.
După contactul oral cu corpul uman în tractul gastrointestinal, are loc absorbția de 100% a acestui nuclid. Cu toate acestea, viteza acestui proces este diferită în diferite departamente. Deci, la o oră după intrarea în organism, până la 7% din cesiu-137 este absorbit în stomacul uman, până la 77% în duoden, jejun și ileon, până la 13% în cecum și în ultima secțiune a intestinul (colon transvers) - până la 40%.
Cota de cesiu-137 care intră prin tractul respirator este de 25% din cantitatea care provine din alimente.
Prin sânge la mușchi
După ce a fost reabsorbit în intestine, cesiul-137 este distribuit aproximativ uniform în țesuturile corpului.
Studii recente la porci au arătat că acest nuclid atinge cele mai mari concentrații în țesuturile musculare.
La studierea renilor, s-a constatat că cesiul-137 după o singură injecție este distribuit după cum urmează:
- Mușchi - 100%.
- Richii – 79%.
- Inimă - 67%.
- Ușoară – 55%.
- Ficat- 48%.
Timpul de înjumătățire este de 5 până la 14 zile și este excretat predominant prin urină.
Ce se întâmplă în corpul uman
Principalele moduri de a introduce cesiu în organism sunt prin tractul digestiv și tractul respirator. Cu contactul extern al cesiului-137 pe pielea intactă, 0,007% pătrunde în interior. Când este ingerat, 80% din el se acumulează în mușchii scheletici.
Elementul este excretat prin rinichi și intestine. În decurs de o lună, până la 80% din cesiu este îndepărtat. Potrivit Comisiei Internaționale pentru Protecție Radiologică, timpul de înjumătățire al unui radionuclid este de șaptezeci de zile, dar rata depinde de starea corpului, de vârstă, de nutriție și de alți factori.
Daunele cauzate de radiații, similare ca simptome cu boala de radiații, se dezvoltă atunci când se administrează o doză mai mare de 2 Gy. Dar deja la unitățile de MBq se observă semne de leziuni ușoare ale radiațiilor sub formă de diaree, sângerare internă și slăbiciune.
Cum să te protejezi de infecție
Pentru a determina cantitatea de cesiu-137 din corpul uman, radiometrele beta-gamma sau contoarele de radiații umane (HCR) măsoară radiațiile gamma din organism sau din secreții.
La analizarea vârfurilor de spectru care corespund unui radionuclid dat, se determină activitatea acestuia în organism.
Prevenirea infecției cu compuși lichizi sau solizi ai cesiu-137 constă în efectuarea manipulărilor exclusiv în cutii sigilate. Sunt folosite mijloace pentru a preveni intrarea elementului înăuntruprotecție personală.
Merită să ne amintim că timpul de înjumătățire al cesiului-137 este de 30 de ani. Așadar, în 1987 în Brazilia (orașul Goiania) a avut loc un furt al unei piese dintr-o unitate de radioterapie. În 2 săptămâni, aproximativ 250 de persoane au fost infectate, patru dintre ele au murit într-o lună.
Toleranțe și îngrijiri de urgență
Chitanțe admisibile pentru acest element sunt 7,4 x 102 Bq în timpul zilei și 13,3 x 104 Bq pe an. Conținutul în aer nu trebuie să depășească 18 x 10-3 Bq pe 1 metru cub, iar în apă - 5,5 x 102 Bq pe litru.
Dacă se depășesc normele specificate, este necesar să se aplice măsuri pentru a accelera îndepărtarea elementului din corp. În primul rând, trebuie luate măsuri pentru decontaminarea suprafețelor (fața și mâinile) cu apă și săpun. Dacă substanța pătrunde prin tractul respirator, clătiți nazofaringele cu soluție salină.
Folosirea de absorbanți și diuretice cu încărcătură de apă va grăbi îndepărtarea elementului.
În cazurile severe, se efectuează hemodializă și se prescrie terapie specifică.
Dar există beneficii
În cercetarea chimică, detectarea defectelor cu raze gamma, în tehnologiile de radiație și în diferite experimente radiobiologice, oamenii de știință au găsit folosință pentru acest element artificial cu proprietăți de radiație.
Cesiu-137 este utilizat în terapia de contact și radiații, în sterilizarea instrumentarului medical, a produselor alimentare.
Acest element și-a găsit aplicația în fabricareasurse de energie cu radioizotopi și în instrumente de măsurare a nivelului de solide, unde este utilizat în recipiente sigilate opace.
