Ma világunk aggódik a környezetszennyezés miatt. És ez érthető – a belélegzett levegő és az elfogyasztott élelmiszer összetétele már régóta nem környezetbarát. A nukleáris fegyverek első tesztje (1945) óta bolygónkat különféle, antropogén tulajdonságokkal rendelkező radionuklidokkal szennyezték be. És ezek közül az egyik a cézium-137. Felezési ideje óriási, az emberi szervezetre gyakorolt hatások pedig változatosak. Erről és még sok másról fogunk beszélni ebben a cikkben.
Egy a sok közül
A cézium Dmitrij Mengyelejev periódusos rendszerében a hatodik periódus első csoportjának fő alcsoportjába tartozik, rendszáma 55. Az elem vegyjele a Cs (Cézium), és a nevét is kapta. két kék vonal jelenlétére az elektromágneses sugárzás relatív intenzitásának spektrumában (tóla latin caesius szó, ami azt jelenti: "égkék".
Egyszerű anyagként a cézium egy puha, ezüstössárga fém, kifejezett lúgos tulajdonságokkal.
Ezt az elemet 1860-ban fedezte fel két német tudós, R. Bunsen és G. Kirchhoff. A spektrális elemzés módszerét alkalmazták, és a cézium volt az első ilyen módon kimutatott elem.
Cézium sok arca
A természetben a cézium kizárólag a Cs-133 stabil izotópjaként fordul elő. De a modern fizika 39 mesterségesen előállított radionuklidot (radioaktív izotópot) ismer.
Emlékezzünk vissza, hogy az izotópok egy elem atomjának változatai, amelyek atommagjában eltérő számú neutron található.
A Cs-135 izotóp él a legtovább (akár 2,3 millió évig), felezési idejét tekintve a második a cézium-137. Ez utóbbi felelős bolygónk sugárszennyezéséért. A cézium-137 felezési ideje másodpercben 952066726, ami 30,17 év.
Ez az izotóp az atommagok bomlása során keletkezik egy atomreaktorban, valamint a fegyverek nukleáris robbanófejekkel végzett tesztelése során.
Instabil radionuklid
A cézium-137 felezési ideje következtében átmegy a béta-bomlási szakaszon, és instabil bárium-137m-vé, majd stabil bárium-137-té alakul. Ez gamma-sugárzást bocsát ki.
A cézium-137 teljes felezési ideje 30 év, bárium-137m-re pedig 2,55 perc alatt bomlik le. Ennek a folyamatnak a teljes energiája1175,63 ± 0,17 keV.
A cézium-137 felezési idejét leíró képletek összetettek, és az urán bomlásának részét képezik.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
Az izotóp fizikai tulajdonságairól és bomlásának jellemzőiről már írtunk. Kémiai tulajdonságait tekintve ez az elem közel áll a rubídiumhoz és a káliumhoz.
Minden izotóp (beleértve a cézium-137-et is, amelynek felezési ideje 30,17 év) bármilyen módon tökéletesen felszívódik, amikor élő szervezetbe kerül.
A bioszférikus radionuklid fő szállítója
A több mint 30 év felezési idejű cézium-137 bioszférikus radioaktív nuklid forrása az atomenergia.
A statisztikák kérlelhetetlenek. A 2000-es adatok szerint mintegy 22,2 × 1019 Bq cézium-137-et, amelynek felezési ideje több mint 30 év, az atomerőművek összes reaktora bocsátott ki a légkörbe. a világból.
Nem csak a légkör szennyeződik. Atomerőműves tankerekről és jégtörőkről, nukleáris tengeralattjárókról ez a radionuklid évente kerül az óceánba. Így a szakértők szerint egy tengeralattjáró reaktor működése során körülbelül 24 x 1014 Bq kerül az óceánba egy év alatt. A cézium-137 felezési ideje miatt a nagyon hosszú távú környezetszennyezés veszélyes forrásává válik.
A leghíresebb lefújások
Mielőtt rátérnénk a radionuklid cézium emberi szervezetre gyakorolt hatásaira, emlékezzünk meg több jelentős katasztrófáról,ennek az elemnek a bioszférába történő kibocsátásával együtt.
Kevesen tudják, de 1971-ben az Ivanovo régióban (Galkino faluban) bolygónk kérgének mélyreható szondázásán dolgoztak. Ezek földalatti nukleáris robbanások voltak, amelyek közül az egyik után egy sárkút szökött ki az egyik kútból. És ma e munkák helyszínén óránként 3 millioentgén sugárzást rögzítenek, és a stroncium-90 és a cézium-137 radionuklidjai még mindig a Föld felszínére kerülnek.
Mindenki tud az 1986-os csernobili katasztrófáról. De nem mindenki tudja, hogy akkoriban körülbelül 1850 PBq radioaktív elem került a légkörbe. És ezek közül 270 PBq cézium-137.
2011-ben, amikor a baleset történt a japán fukusimai atomerőműben, 15 PBq cézium-137, felezési ideje 30 év, került a Csendes-óceánba.
Mi történik ezután?
A radioaktív csapadékkal és hulladékkal a cézium-137 a talajba kerül, onnan a növényekbe, amelyek abszorpciós együtthatója 100%. Ugyanakkor a nuklid akár 60%-a felhalmozódik a növényi szervezet föld feletti részeiben. Ugyanakkor a káliumban szegény talajokban a cézium-137 felhalmozódásának hatása jelentősen megnő.
Ennek a nuklidnak a legmagasabb akkumulációs együtthatója az északi-sarkvidéki övezet édesvízi algáiban, zuzmóiban és növényi szervezeteiben figyelhető meg. Az állatok szervezetében ez a radionuklid az izmokban és a májban halmozódik fel.
A legmagasabb koncentrációt a rénszarvasoknál és a vízimadaraknál figyelték meg az Északi-sarkvidék partjain.
Cézium és gombák felhalmozódása. Különösen olajos gombák, lengyel gombák, mohagombák és sertésfélék a teljes felezési idő alatt.
A cézium-137 biológiai tulajdonságai
A természetes cézium az állati szervezet egyik nyomeleme. Testünkben a cézium 0,0002-0,06 mikron mennyiségben található 1 gramm lágyszövetben.
A cézium radionuklid, mint már említettük, a bioszférában lévő anyagok körfolyamatában vesz részt, és szabadon mozog a biológiai trofikus láncok mentén.
Az emberi testtel a gyomor-bél traktusban történő orális érintkezés után ez a nuklid 100%-ban felszívódik. Ennek a folyamatnak a sebessége azonban eltérő a különböző osztályokon. Tehát egy órával a szervezetbe jutás után a cézium-137 legfeljebb 7%-a szívódik fel az emberi gyomorban, akár 77%-a a duodenumban, a jejunumban és a csípőbélben, akár 13%-a a vakbélben és az utolsó szakaszban. a bél (keresztirányú vastagbél) - akár 40%.
A légutakon keresztül bejutott cézium-137 aránya az élelmiszerből származó mennyiség 25%-a.
A véren keresztül az izmokhoz
Miután a cézium-137 újra felszívódik a belekben, megközelítőleg egyenletesen oszlik el a testszövetekben.
A sertésekkel végzett legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy ez a nuklid éri el a legmagasabb koncentrációt az izomszövetekben.
A rénszarvasok tanulmányozása során azt találták, hogy a cézium-137 egyetlen injekció után a következőképpen oszlik meg:
- Izmok – 100%.
- Vesék – 79%.
- Szív – 67%.
- Fény – 55%.
- Máj- 48%.
A felezési idő 5-14 nap, és túlnyomórészt a vizelettel ürül.
Mi történik az emberi testben
A cézium szervezetbe jutásának fő módja az emésztőrendszeren és a légutakon keresztül. A cézium-137 ép bőrfelületen történő külső érintkezése esetén 0,007%-a behatol a bőrbe. Lenyeléskor 80%-a felhalmozódik a vázizmokban.
Az elem a vesén és a beleken keresztül ürül ki. Egy hónapon belül a cézium akár 80%-a is eltávolítható. A Nemzetközi Radiológiai Védelmi Bizottság szerint a radionuklid felezési ideje hetven nap, de az arány a szervezet állapotától, életkorától, táplálkozásától és egyéb tényezőktől függ.
A sugárbetegséghez hasonló tünetekkel járó sugárkárosodás 2 Gy-t meghaladó dózis esetén alakul ki. De már MBq egységeknél enyhe sugárkárosodás jelei figyelhetők meg hasmenés, belső vérzés és gyengeség formájában.
Hogyan védekezhet a fertőzések ellen
Az emberi szervezetben lévő cézium-137 mennyiségének meghatározásához béta-gamma radiométerek vagy emberi sugárzásmérők (HCR) mérik a testből vagy a váladékból származó gammasugárzást.
Az adott radionuklidnak megfelelő spektrumcsúcsok elemzésekor meghatározzuk annak aktivitását a szervezetben.
A cézium-137 folyékony vagy szilárd vegyületeivel való fertőzés megelőzése érdekében a manipulációkat kizárólag lezárt dobozokban végezzük. Olyan eszközöket használnak, amelyek megakadályozzák az elem bejutásátszemélyi védelem.
Érdemes megjegyezni, hogy a cézium-137 felezési ideje 30 év. Így 1987-ben Brazíliában (Goiania városában) elloptak egy alkatrészt egy sugárterápiás egységből. 2 héten belül körülbelül 250 ember fertőződött meg, közülük négyen egy hónapon belül megh altak.
Tűrések és sürgősségi ellátás
Ennek az elemnek az elfogadható bevétele 7,4 x 102 Bq napközben és 13,3 x 104 Bq évente. A levegő tartalom nem haladhatja meg a 18 x 10-3 Bq/1 köbméter, a vízben pedig - 5,5 x 102 Bq literenként.
A meghatározott normák túllépése esetén intézkedéseket kell hozni az elemnek a testből való eltávolításának felgyorsítására. Először is, intézkedéseket kell tenni a felületek (arc és kéz) szappannal és vízzel történő fertőtlenítésére. Ha az anyag a légutakon keresztül kerül be, öblítse le a nasopharynxet sóoldattal.
A szorbensek és vízhajtók vízterheléssel történő használata felgyorsítja az elem eltávolítását.
Súlyos esetekben hemodialízist végeznek, és specifikus terápiát írnak elő.
De vannak előnyei is
A kémiai kutatásban, a gammasugár-hibák kimutatásában, a sugárzási technológiákban és a különböző radiobiológiai kísérletekben a tudósok felhasználást találtak ennek az ember alkotta, sugárzó tulajdonságokkal rendelkező elemnek.
A Cesium-137-et kontakt- és sugárterápiában, orvosi műszerek, élelmiszerek sterilizálására használják.
Ez az elem a gyártás során talált alkalmazásraradioizotópos áramforrások és szilárdanyag-szintmérők, ahol átlátszatlan, lezárt tartályokban használják.
