Vår verden i dag er bekymret for miljøforurensning. Og dette er forståelig – sammensetningen av luften vi puster inn og maten vi spiser har lenge sluttet å være miljøvennlig. Siden den første testen av atomvåpen (1945) har planeten vår vært forurenset med ulike radionuklider med menneskeskapte egenskaper. Og en av dem er cesium-137. Halveringstiden er enorm, og effektene på menneskekroppen er forskjellige. Vi vil snakke om dette og mye mer i denne artikkelen.
En av mange
Cesium i det periodiske systemet til Dmitrij Mendelejev tilhører hovedundergruppen i den første gruppen i den sjette perioden og har atomnummer 55. Grunnstoffets kjemiske symbol er Cs (Caesium), og det har fått navnet sitt pga. til tilstedeværelsen av to blå linjer i spekteret av den relative intensiteten til elektromagnetisk stråling (fradet latinske ordet caesius, som betyr "himmelblå").
Som et enkelt stoff er cesium et mykt, sølvgult metall med utt alte alkaliske egenskaper.
Dette elementet ble oppdaget i 1860 av to tyske forskere R. Bunsen og G. Kirchhoff. De brukte metoden for spektralanalyse, og cesium var det første grunnstoffet som ble oppdaget på denne måten.
Mange ansikter av cesium
I naturen forekommer cesium utelukkende som en stabil isotop av Cs-133. Men moderne fysikk kjenner til 39 kunstig skapte radionuklider (radioaktive isotoper).
Husk at isotoper er varianter av et atom i et grunnstoff med et annet antall nøytroner i kjernene.
Isotopen Cs-135 lever lengst (opptil 2,3 millioner år), den andre når det gjelder halveringstid er cesium-137. Det er sistnevnte som er ansvarlig for strålingsforurensningen av planeten vår. Halveringstiden for cesium-137 i sekunder er 952066726, som er 30,17 år.
Denne isotopen dannes under forfall av kjerner i en atomreaktor, samt under testing av våpen med kjernefysiske stridshoder.
Ustabil radionuklid
Som et resultat av halveringstiden til cesium-137 går det gjennom beta-nedbrytningsstadiet og blir til ustabilt barium-137m, og deretter til stabilt barium-137. Dette frigjør gammastråling.
Det er den fulle halveringstiden til cesium-137 er 30 år, og til barium-137m forfaller den på 2,55 minutter. Den totale energien til denne prosessen er1175,63 ± 0,17 keV.
Formlene som beskriver halveringstiden til cesium-137 er komplekse og en del av nedbrytningen av uran.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Vi har allerede skrevet om de fysiske egenskapene til isotopen og egenskapene til dens forfall. Når det gjelder kjemiske egenskaper, er dette grunnstoffet nær rubidium og kalium.
Alle isotoper (inkludert cesium-137 med en halveringstid på 30,17 år) absorberes perfekt på alle måter når de kommer inn i en levende organisme.
Hovedleverandør av biosfærisk radionuklid
Kilden til det biosfæriske radioaktive nuklidet cesium-137 med en halveringstid på mer enn 30 år er kjernekraft.
Statistikken er nådeløs. I følge data fra 2000 ble omtrent 22,2 × 1019 Bq av cesium-137, hvis halveringstid er mer enn 30 år, sluppet ut i atmosfæren av alle reaktorer i kjernekraftverk av verden.
Det er ikke bare atmosfæren som blir forurenset. Fra tankskip og isbrytere med atomkraftverk, fra atomubåter kommer denne radionukliden i havet hvert år. I følge eksperter vil således omkring 24 x 1014 Bq under driften av én undersjøisk reaktor komme i havet i løpet av ett år. Gitt halveringstiden til cesium-137, blir det en farlig kilde til svært langsiktig miljøforurensning.
De mest kjente utblåsningene
Før vi ser på effektene av radionuklid cesium på menneskekroppen, husker vi flere store katastrofer,ledsaget av utslipp av dette elementet til biosfæren.
De færreste vet det, men i 1971, i Ivanovo-regionen (landsbyen Galkino), ble det arbeidet med dyp sondering av jordskorpen på planeten vår. Dette var underjordiske atomeksplosjoner, etter en av dem rømte en gjørmefontene fra en brønn. Og i dag, på stedet for disse arbeidene, registreres stråling på 3 milliroentgens per time, og radionuklidene av strontium-90 og cesium-137 kommer fortsatt til jordens overflate.
Alle vet om Tsjernobyl-katastrofen i 1986. Men ikke alle vet at på den tiden kom rundt 1850 PBq av radioaktive elementer inn i atmosfæren. Og 270 PBq av dem er cesium-137.
I 2011, da ulykken skjedde ved Japans atomkraftverk i Fukushima, kom 15 PBq cesium-137 med en halveringstid på 30 år inn i Stillehavet.
Hva skjer videre
Med radioaktivt nedfall og avfall kommer cesium-137 inn i jorda, hvorfra det kommer inn i planter, som har en absorpsjonskoeffisient på 100 %. Samtidig akkumuleres opptil 60 % av nuklidet i de overjordiske delene av planteorganismen. Samtidig, i jord som er fattig på kalium, øker effekten av akkumulering av cesium-137 markant.
De høyeste akkumuleringskoeffisientene for denne nukliden er notert i ferskvannsalger, lav og planteorganismer i den arktiske sonen. I dyrekroppen akkumuleres dette radionuklidet i musklene og leveren.
Høyeste konsentrasjoner er sett hos rein og vannfugler på arktiske kyster.
Akkumuler cesium og sopp. Spesielt oljesopp, polsk sopp, mosesopp og griser gjennom hele halveringstiden.
Biologiske egenskaper til cesium-137
Naturlig cesium er et av sporelementene i dyrekroppen. I kroppen vår finnes cesium i en mengde på 0,0002-0,06 mikron per 1 gram bløtvev.
Cesiumradionuklidet er, som allerede nevnt, inkludert i stoffsyklusen i biosfæren og beveger seg fritt langs biologiske trofiske kjeder.
Etter oral kontakt med menneskekroppen i mage-tarmkanalen, skjer 100 % absorpsjon av denne nukliden. Imidlertid er hastigheten på denne prosessen forskjellig i forskjellige avdelinger. Så en time etter å ha kommet inn i kroppen absorberes opptil 7% av cesium-137 i menneskets mage, opptil 77% i tolvfingertarmen, jejunum og ileum, opptil 13% i blindtarmen, og i den siste delen av tarmen (tverrgående tykktarmen) - opptil 40%.
Andelen av cesium-137 som kommer inn gjennom luftveiene er 25 % av mengden som kommer fra mat.
Gjennom blodet til musklene
Etter å ha blitt reabsorbert i tarmen, er cesium-137 tilnærmet jevnt fordelt i kroppsvevet.
Nylige studier på griser har vist at denne nukliden når de høyeste konsentrasjonene i muskelvev.
Ved studering av rein, ble det funnet at cesium-137 etter en enkelt injeksjon fordeles som følger:
- Muskler - 100%.
- Nyrer – 79%.
- Hjerte - 67%.
- Light – 55%.
- Lever- 48%.
Halveringstiden er 5 til 14 dager og utskilles hovedsakelig i urinen.
Hva skjer i menneskekroppen
De viktigste måtene å få cesium inn i kroppen på er gjennom fordøyelseskanalen og luftveiene. Med ekstern kontakt av cesium-137 på intakt hud, trenger 0,007% inn. Ved inntak akkumuleres 80 % av det i skjelettmuskulaturen.
Grunnstoffet skilles ut gjennom nyrene og tarmene. Innen en måned fjernes opptil 80 % av cesium. I følge Den internasjonale kommisjonen for strålevern er halveringstiden til et radionuklid sytti dager, men hastigheten avhenger av kroppens tilstand, alder, ernæring og andre faktorer.
Stråleskader, som i symptomer ligner strålesyke, oppstår når man får en dose på mer enn 2 Gy. Men allerede ved enheter med MBq observeres tegn på mild strålingsskade i form av diaré, indre blødninger og svakhet.
Slik beskytter du deg selv mot infeksjon
For å bestemme mengden av cesium-137 i menneskekroppen, måler beta-gamma radiometre eller human radiation meter (HCR) gammastråling fra kroppen eller fra sekreter.
Når man analyserer spektrumtoppene som tilsvarer et gitt radionuklid, bestemmes aktiviteten i kroppen.
Forebygging av infeksjon med flytende eller faste forbindelser av cesium-137 er å utføre manipulasjoner utelukkende i forseglede bokser. Midler brukes for å hindre at elementet kommer innpersonlig beskyttelse.
Det er verdt å huske at halveringstiden for cesium-137 er 30 år. Så i 1987 i Brasil (byen Goiania) var det tyveri av en del fra en strålebehandlingsenhet. I løpet av 2 uker ble rundt 250 personer smittet, fire av dem døde i løpet av en måned.
Toleranser og akutthjelp
Tillatte kvitteringer for dette elementet er 7,4 x 102 Bq på dagtid og 13,3 x 104 Bq per år. Innholdet i luften bør ikke overstige 18 x 10-3 Bq per 1 kubikkmeter, og i vann - 5,5 x 102 Bq per liter.
Hvis de angitte normene overskrides, er det nødvendig å iverksette tiltak for å akselerere fjerningen av elementet fra kroppen. Først av alt bør det tas tiltak for å dekontaminere overflater (ansikt og hender) med såpe og vann. Hvis stoffet kommer inn gjennom luftveiene, skyll nasopharynx med s altvann.
Bruk av sorbenter og diuretika med vannmengde vil fremskynde fjerningen av elementet.
I alvorlige tilfeller utføres hemodialyse og spesifikk terapi foreskrives.
Men det er fordeler
I kjemisk forskning, påvisning av gammastrålefeil, i strålingsteknologier og i ulike radiobiologiske eksperimenter, har forskere funnet bruk for dette menneskeskapte elementet med strålende egenskaper.
Cesium-137 brukes i kontakt- og stråleterapi, i sterilisering av medisinske instrumenter, matprodukter.
Dette elementet har funnet sin anvendelse i produksjonen avradioisotopstrømkilder og i faststoffnivåmålere, der den brukes i ugjennomsiktige forseglede beholdere.
