Vores verden i dag er bekymret over miljøforurening. Og det er forståeligt – sammensætningen af den luft, vi indånder, og den mad, vi spiser, er for længst holdt op med at være miljøvenlige. Siden den første test af atomvåben (1945) er vores planet blevet forurenet med forskellige radionuklider med menneskeskabte egenskaber. Og en af dem er cæsium-137. Dens halveringstid er enorm, og virkningerne på den menneskelige krop er forskellige. Vi vil tale om dette og meget mere i denne artikel.
En af mange
Cæsium i Dmitry Mendeleevs periodiske system tilhører hovedundergruppen af den første gruppe i den sjette periode og har atomnummer 55. Grundstoffets kemiske symbol er Cs (Cæsium), og det har fået sit navn pga. til tilstedeværelsen af to blå linjer i spektret af den relative intensitet af elektromagnetisk stråling (fradet latinske ord caesius, som betyder "himmelblå").
Som et simpelt stof er cæsium et blødt, sølvgult metal med udt alte alkaliske træk.
Dette grundstof blev opdaget i 1860 af to tyske videnskabsmænd R. Bunsen og G. Kirchhoff. De brugte metoden til spektralanalyse, og cæsium var det første grundstof, der blev påvist på denne måde.
Mange ansigter af cæsium
I naturen forekommer cæsium udelukkende som en stabil isotop af Cs-133. Men moderne fysik kender 39 kunstigt skabte radionuklider (radioaktive isotoper).
Husk, at isotoper er varianter af et atom i et grundstof med et andet antal neutroner i deres kerner.
Isotopen Cs-135 lever længst (op til 2,3 millioner år), den anden med hensyn til halveringstid er cæsium-137. Det er sidstnævnte, der er ansvarlig for strålingsforureningen af vores planet. Halveringstiden for cæsium-137 i sekunder er 952066726, hvilket er 30,17 år.
Denne isotop dannes under henfaldet af kerner i en atomreaktor, såvel som under test af våben med atomsprænghoveder.
Ustabil radionuklid
Som et resultat af halveringstiden for cæsium-137 går det gennem beta-henfaldsstadiet og bliver til ustabilt barium-137m og derefter til stabilt barium-137. Dette frigiver gammastråling.
Det er den fulde halveringstid for cæsium-137 er 30 år, og til barium-137m henfalder det på 2,55 minutter. Den samlede energi af denne proces er1175,63 ± 0,17 keV.
Formlerne, der beskriver halveringstiden for cæsium-137, er komplekse og en del af nedbrydningen af uran.
Fysiske og kemiske egenskaber
Vi har allerede skrevet om isotopens fysiske egenskaber og træk ved dens henfald. Med hensyn til kemiske egenskaber er dette grundstof tæt på rubidium og kalium.
Alle isotoper (inklusive cæsium-137 med en halveringstid på 30,17 år) absorberes perfekt på enhver måde, når de kommer ind i en levende organisme.
Hovedleverandør af biosfærisk radionuklid
Kilden til det biosfæriske radioaktive nuklid cæsium-137 med en halveringstid på mere end 30 år er atomkraft.
Statistikken er ubarmhjertig. Ifølge data fra 2000 blev omkring 22,2 × 1019 Bq af cæsium-137, hvis halveringstid er mere end 30 år, udsendt til atmosfæren af alle reaktorer i atomkraftværker af verden.
Det er ikke kun atmosfæren, der bliver forurenet. Fra tankskibe og isbrydere med atomkraftværker, fra atomubåde kommer denne radionuklid i havet hvert år. Ifølge eksperter vil omkring 24 x 1014 Bq under driften af en ubådsreaktor således komme i havet på et år. I betragtning af halveringstiden for cæsium-137 bliver det en farlig kilde til meget langvarig miljøforurening.
De mest berømte blowouts
Før vi vender os til virkningerne af radionuklid cæsium på den menneskelige krop, husker vi flere store katastrofer,ledsaget af emissioner af dette element til biosfæren.
De færreste ved det, men i 1971, i Ivanovo-regionen (landsbyen Galkino), blev der arbejdet på at undersøge jordens skorpe. Disse var underjordiske atomeksplosioner, hvorefter en af dem undslap en mudderfontæne fra den ene brønd. Og i dag, på stedet for disse værker, registreres stråling på 3 milliroentgens i timen, og radionukliderne af strontium-90 og cæsium-137 kommer stadig til jordens overflade.
Alle kender til Tjernobyl-katastrofen i 1986. Men ikke alle ved, at på det tidspunkt kom omkring 1850 PBq af radioaktive grundstoffer ind i atmosfæren. Og 270 PBq af dem er cæsium-137.
I 2011, da ulykken skete ved Japans Fukushima-atomkraftværk, kom 15 PBq cæsium-137 med en halveringstid på 30 år ind i Stillehavet.
Hvad sker der næste
Med radioaktivt nedfald og affald kommer cæsium-137 ind i jorden, hvorfra det kommer ind i planter, som har en absorptionskoefficient på 100 %. Samtidig ophobes op til 60 % af nuklidet i de overjordiske dele af planteorganismen. Samtidig øges effekten af ophobning af cæsium-137 markant i jordfattige på kalium.
De højeste akkumuleringskoefficienter for denne nuklid er noteret i ferskvandsalger, laver og planteorganismer i den arktiske zone. I dyrenes krop ophobes dette radionuklid i musklerne og leveren.
Højeste koncentrationer er set hos rensdyr og vandfugle på arktiske kyster.
Akkumuler cæsium og svampe. Især oliesvampe, polske svampe, mossvampe og grise gennem hele halveringstiden.
Cæsium-137s biologiske egenskaber
Naturligt cæsium er et af sporstofferne i dyrekroppen. I vores krop er cæsium indeholdt i en mængde på 0,0002-0,06 mikrometer pr. 1 gram blødt væv.
Cæsiumradionuklidet indgår som allerede nævnt i kredsløbet af stoffer i biosfæren og bevæger sig frit langs biologiske trofiske kæder.
Efter oral kontakt med den menneskelige krop i mave-tarmkanalen, sker 100 % absorption af denne nuklid. Imidlertid er hastigheden af denne proces forskellig i forskellige afdelinger. Så en time efter indtrængen i kroppen absorberes op til 7% af cæsium-137 i menneskets mave, op til 77% i tolvfingertarmen, jejunum og ileum, op til 13% i blindtarmen og i den sidste del af tarmen (tværgående tyktarm) - op til 40%.
Andelen af cæsium-137, der kommer ind gennem luftvejene, er 25 % af den mængde, der kommer fra mad.
Gennem blodet til musklerne
Efter at være blevet reabsorberet i tarmene er cæsium-137 nogenlunde jævnt fordelt i kropsvæv.
Nylige undersøgelser af svin har vist, at denne nuklid når de højeste koncentrationer i muskelvæv.
Når man studerede rensdyr, blev det fundet, at cæsium-137 efter en enkelt injektion fordeles som følger:
- Muskler - 100%.
- Nyrer – 79%.
- Hjerte - 67%.
- Light – 55%.
- Lever- 48%.
Halveringstiden er 5 til 14 dage og udskilles overvejende i urinen.
Hvad sker der i den menneskelige krop
De vigtigste måder at få cæsium ind i kroppen på er gennem fordøjelseskanalen og luftvejene. Med ekstern kontakt af cæsium-137 på intakt hud trænger 0,007% ind. Ved indtagelse ophobes 80 % af det i skeletmuskulaturen.
Grundstoffet udskilles gennem nyrerne og tarmene. Inden for en måned er op til 80 % af cæsium fjernet. Ifølge den internationale kommission for strålebeskyttelse er halveringstiden for et radionuklid halvfjerds dage, men hastigheden afhænger af kroppens tilstand, alder, ernæring og andre faktorer.
Strålingsskader, der i symptomer ligner strålesyge, udvikler sig, når man får en dosis på mere end 2 Gy. Men allerede ved MBq-enheder observeres tegn på mild strålingsskade i form af diarré, indre blødninger og svaghed.
Sådan beskytter du dig selv mod infektion
For at bestemme mængden af cæsium-137 i den menneskelige krop måler beta-gamma radiometre eller human radiation meter (HCR) gammastråling fra kroppen eller fra sekreter.
Når man analyserer spektrumtoppene, der svarer til et givet radionuklid, bestemmes dets aktivitet i kroppen.
Forebyggelse af infektion med flydende eller faste forbindelser af cæsium-137 er udelukkende at udføre manipulationer i forseglede kasser. Midler bruges til at forhindre elementet i at komme indpersonlig beskyttelse.
Det er værd at huske på, at halveringstiden for cæsium-137 er 30 år. Så i 1987 i Brasilien (byen Goiania) var der et tyveri af en del fra en strålebehandlingsenhed. Inden for 2 uger var omkring 250 mennesker smittet, fire af dem døde inden for en måned.
Tolerancer og akuthjælp
Antagelige kvitteringer for dette element er 7,4 x 102 Bq i løbet af dagen og 13,3 x 104 Bq om året. Indholdet i luften bør ikke overstige 18 x 10-3 Bq pr. 1 kubikmeter, og i vand - 5,5 x 102 Bq pr. liter.
Hvis de specificerede normer overskrides, er det nødvendigt at anvende foranst altninger for at fremskynde fjernelsen af elementet fra kroppen. Først og fremmest bør der træffes foranst altninger til at dekontaminere overflader (ansigt og hænder) med sæbe og vand. Hvis stoffet trænger ind gennem luftvejene, skylles nasopharynx med s altvand.
Brugen af sorbenter og diuretika med vandbelastning vil fremskynde fjernelsen af elementet.
I alvorlige tilfælde udføres hæmodialyse og specifik terapi ordineres.
Men der er fordele
I kemisk forskning, påvisning af gammastrålefejl, i strålingsteknologier og i forskellige radiobiologiske eksperimenter har videnskabsmænd fundet anvendelse af dette menneskeskabte grundstof med udstrålingsegenskaber.
Cæsium-137 bruges i kontakt- og strålebehandling, til sterilisering af medicinske instrumenter, fødevarer.
Dette element har fundet sin anvendelse i fremstillingen afradioisotopstrømkilder og i faststofniveaumålere, hvor det bruges i uigennemsigtige forseglede beholdere.
