Vår värld idag är oroad över miljöföroreningar. Och detta är förståeligt – sammansättningen av luften vi andas och maten vi äter har länge upphört att vara miljövänlig. Sedan det första testet av kärnvapen (1945) har vår planet varit förorenad med olika radionuklider med antropogena egenskaper. Och en av dem är cesium-137. Dess halveringstid är enorm, och effekterna på människokroppen är olika. Vi kommer att prata om detta och mycket mer i den här artikeln.
En av många
Cesium i Dmitrij Mendeleevs periodiska system tillhör huvudundergruppen i den första gruppen av den sjätte perioden och har atomnummer 55. Grundämnets kemiska symbol är Cs (Caesium), och det fick sitt namn på grund av till närvaron av två blå linjer i spektrumet av den relativa intensiteten av elektromagnetisk strålning (fråndet latinska ordet caesius, som betyder "himmelblå".
Som ett enkelt ämne är cesium en mjuk, silvergul metall med uttalade alkaliska egenskaper.
Detta element upptäcktes 1860 av två tyska forskare R. Bunsen och G. Kirchhoff. De använde metoden för spektralanalys, och cesium var det första grundämnet som detekterades på detta sätt.
Många ansikten av cesium
I naturen förekommer cesium uteslutande som en stabil isotop av Cs-133. Men modern fysik känner till 39 artificiellt skapade radionuklider (radioaktiva isotoper).
Kom ihåg att isotoper är varianter av en atom i ett grundämne med ett annat antal neutroner i sina kärnor.
Isotopen Cs-135 lever längst (upp till 2,3 miljoner år), den andra när det gäller halveringstid är cesium-137. Det är den sistnämnda som är ansvarig för strålningsföroreningarna på vår planet. Halveringstiden för cesium-137 i sekunder är 952066726, vilket är 30,17 år.
Denna isotop bildas under sönderfallet av kärnor i en kärnreaktor, såväl som under provning av vapen med kärnstridsspetsar.
Instabil radionuklid
Som ett resultat av halveringstiden för cesium-137 går det igenom beta-sönderfallsstadiet och förvandlas till instabilt barium-137m och sedan till stabilt barium-137. Detta frigör gammastrålning.
Det är hela halveringstiden för cesium-137 är 30 år, och till barium-137m sönderfaller den på 2,55 minuter. Den totala energin för denna process är1175,63 ± 0,17 keV.
Formlerna som beskriver halveringstiden för cesium-137 är komplexa och en del av sönderfallet av uran.
Fysiska och kemiska egenskaper
Vi har redan skrivit om isotopens fysikaliska egenskaper och egenskaperna hos dess förfall. När det gäller kemiska egenskaper är detta grundämne nära rubidium och kalium.
Alla isotoper (inklusive cesium-137 med en halveringstid på 30,17 år) absorberas perfekt på alla sätt när de kommer in i en levande organism.
Huvudleverantör av biosfärisk radionuklid
Källan till den biosfäriska radioaktiva nukliden cesium-137 med en halveringstid på mer än 30 år är kärnkraft.
Statistiken är obeveklig. Enligt data från 2000 släpptes cirka 22,2 × 1019 Bq av cesium-137, vars halveringstid är mer än 30 år, ut i atmosfären från alla reaktorer i kärnkraftverk av världen.
Det är inte bara atmosfären som blir förorenad. Från tankfartyg och isbrytare med kärnkraftverk, från atomubåtar kommer denna radionuklid i havet varje år. Sålunda, enligt experter, under driften av en ubåtsreaktor kommer cirka 24 x 1014 Bq att komma in i havet på ett år. Med tanke på halveringstiden för cesium-137 blir det en farlig källa till mycket långvariga miljöföroreningar.
De mest kända utblåsningarna
Innan vi övergår till effekterna av radionuklid cesium på människokroppen, minns vi flera stora katastrofer,åtföljs av utsläpp av detta element till biosfären.
Få människor vet, men 1971, i Ivanovo-regionen (byn Galkino), utfördes ett arbete med att undersöka jordskorpan på vår planet. Dessa var underjordiska kärnvapenexplosioner, efter en av vilka en lerfontän rymde från en brunn. Och idag, på platsen för dessa verk, registreras strålning på 3 milliroentgens per timme, och radionuklider av strontium-90 och cesium-137 kommer fortfarande till jordens yta.
Alla känner till Tjernobyl-katastrofen 1986. Men inte alla vet att vid den tiden kom omkring 1850 PBq av radioaktiva grundämnen in i atmosfären. Och 270 PBq av dem är cesium-137.
När 2011, när olyckan inträffade vid Japans kärnkraftverk i Fukushima, kom 15 PBq cesium-137 med en halveringstid på 30 år in i Stilla havet.
Vad händer härnäst
Med radioaktivt nedfall och avfall kommer cesium-137 in i jorden, varifrån det kommer in i växter, som har en absorptionskoefficient på 100 %. Samtidigt ackumuleras upp till 60 % av nukliden i de ovanjordiska delarna av växtorganismen. Samtidigt, i jordar som är fattiga på kalium, ökar effekten av ansamling av cesium-137 markant.
De högsta ackumuleringskoefficienterna för denna nuklid noteras i sötvattenalger, lavar och växtorganismer i den arktiska zonen. I djurkroppen ackumuleras denna radionuklid i muskler och lever.
Högsta koncentrationer har setts hos renar och sjöfåglar på arktiska kuster.
Ackumulera cesium och svampar. Speciellt oljesvampar, polska svampar, mosssvampar och grisar under hela halveringstiden.
Biologiska egenskaper hos cesium-137
Naturligt cesium är ett av spårämnena i djurkroppen. I vår kropp finns cesium i en mängd av 0,0002-0,06 mikron per 1 gram mjukvävnad.
Cesiumradionukliden, som redan nämnts, ingår i kretsloppet av ämnen i biosfären och rör sig fritt längs biologiska trofiska kedjor.
Efter oral kontakt med människokroppen i mag-tarmkanalen sker 100 % absorption av denna nuklid. Men hastigheten på denna process är olika på olika avdelningar. Så en timme efter att ha kommit in i kroppen absorberas upp till 7% av cesium-137 i människans mage, upp till 77% i tolvfingertarmen, jejunum och ileum, upp till 13% i blindtarmen och i den sista delen av tarmen (tvärgående tjocktarmen) - upp till 40%.
Andelen cesium-137 som kommer in genom luftvägarna är 25 % av mängden som kommer från maten.
Genom blodet till musklerna
Cesium-137 är efter att ha reabsorberats i tarmarna ungefär jämnt fördelat i kroppsvävnader.
Närare studier på grisar har visat att denna nuklid når de högsta koncentrationerna i muskelvävnad.
När man studerade renar fann man att cesium-137 efter en enda injektion fördelas enligt följande:
- Muskler - 100%.
- Njurar – 79%.
- Hjärta - 67%.
- Light – 55%.
- Lever- 48%.
Halveringstiden är 5 till 14 dagar och utsöndras huvudsakligen i urinen.
Vad händer i människokroppen
De huvudsakliga sätten att få in cesium i kroppen är genom matsmältningskanalen och luftvägarna. Med extern kontakt av cesium-137 på intakt hud, penetrerar 0,007% inuti. Vid intag ackumuleras 80 % av det i skelettmusklerna.
Elementet utsöndras genom njurarna och tarmarna. Inom en månad avlägsnas upp till 80 % av cesium. Enligt International Commission on Radiological Protection är halveringstiden för en radionuklid sjuttio dagar, men hastigheten beror på kroppens tillstånd, ålder, näring och andra faktorer.
Strålningsskador, liknande symtom som strålsjuka, utvecklas när man får en dos på mer än 2 Gy. Men redan vid enheter med MBq observeras tecken på lindrig strålskada i form av diarré, inre blödningar och svaghet.
Hur du skyddar dig mot infektion
För att bestämma mängden cesium-137 i människokroppen mäter beta-gamma-radiometrar eller human radiation meter (HCR) gammastrålning från kroppen eller från sekret.
När man analyserar spektrumtopparna som motsvarar en given radionuklid, bestäms dess aktivitet i kroppen.
Förebyggande av infektion med flytande eller fasta föreningar av cesium-137 är att utföra manipulationer uteslutande i förseglade lådor. Medel används för att förhindra att elementet kommer inpersonligt skydd.
Det är värt att komma ihåg att halveringstiden för cesium-137 är 30 år. Så, 1987 i Brasilien (staden Goiania) var det en stöld av en del från en strålbehandlingsenhet. Inom 2 veckor var cirka 250 personer smittade, fyra av dem dog inom en månad.
Toleranser och akutvård
Tillåtna kvitton för detta element är 7,4 x 102 Bq under dagen och 13,3 x 104 Bq per år. Innehållet i luften bör inte överstiga 18 x 10-3 Bq per 1 kubikmeter, och i vatten - 5,5 x 102 Bq per liter.
Om de angivna normerna överskrids är det nödvändigt att vidta åtgärder för att påskynda avlägsnandet av elementet från kroppen. Först och främst bör åtgärder vidtas för att dekontaminera ytor (ansikte och händer) med tvål och vatten. Om ämnet kommer in genom luftvägarna, skölj nasofarynx med koks altlösning.
Användning av sorbenter och diuretika med vattenbelastning kommer att påskynda borttagningen av elementet.
I svåra fall utförs hemodialys och specifik terapi ordineras.
Men det finns fördelar
Inom kemisk forskning, upptäckt av gammastrålar, inom strålningsteknik och i olika radiobiologiska experiment har forskare funnit användning för detta konstgjorda grundämne med strålande egenskaper.
Cesium-137 används i kontakt- och strålterapi, vid sterilisering av medicinska instrument, livsmedelsprodukter.
Detta element har hittat sin tillämpning vid tillverkning avradioisotopkraftkällor och nivåmätare för fasta ämnen, där den används i ogenomskinliga förseglade behållare.
