El nostre món actual està preocupat per la contaminació ambiental. I això és comprensible: la composició de l'aire que respirem i els aliments que mengem fa temps que han deixat de ser respectuosos amb el medi ambient. Des de la primera prova d'armes nuclears (1945), el nostre planeta ha estat contaminat amb diversos radionúclids amb propietats antropogèniques. I un d'ells és el cesi-137. La seva vida mitjana és enorme i els efectes sobre el cos humà són diversos. En parlarem d'això i de molt més en aquest article.
Un dels molts
Cesi a la taula periòdica de Dmitry Mendeleiev pertany al subgrup principal del primer grup del sisè període i té el nombre atòmic 55. El símbol químic de l'element és Cs (cesi) i va rebre el seu nom a causa de a la presència de dues línies blaves en l'espectre de la intensitat relativa de la radiació electromagnètica (des dela paraula llatina caesius, que significa "blau cel").
Com a substància simple, el cesi és un metall suau de color groc platejat amb característiques alcalines pronunciades.
Aquest element va ser descobert l'any 1860 per dos científics alemanys R. Bunsen i G. Kirchhoff. Van utilitzar el mètode d'anàlisi espectral i el cesi va ser el primer element que es va detectar d'aquesta manera.
Moltes cares de cesi
A la natura, el cesi es presenta exclusivament com a isòtop estable de Cs-133. Però la física moderna coneix 39 radionúclids creats artificialment (isòtops radioactius).
Recordeu que els isòtops són varietats d'un àtom d'un element amb un nombre diferent de neutrons als seus nuclis.
L'isòtop Cs-135 viu més (fins a 2,3 milions d'anys), el segon en termes de vida mitjana és el cesi-137. És aquest últim el responsable de la contaminació radial del nostre planeta. La vida mitjana del cesi-137 en segons és 952066726, que és de 30,17 anys.
Aquest isòtop es forma durant la desintegració dels nuclis d'un reactor nuclear, així com durant les proves d'armes amb ogives nuclears.
Radionúclid inestable
Com a resultat de la vida mitjana del cesi-137, passa per l'etapa de desintegració beta i es converteix en bari-137m inestable i després en bari-137 estable. Això allibera radiació gamma.
És que la vida mitjana completa del cesi-137 és de 30 anys, i al bari-137m es desintegra en 2,55 minuts. L'energia total d'aquest procés és1175,63 ± 0,17 keV.
Les fórmules que descriuen la vida mitjana del cesi-137 són complexes i formen part de la desintegració de l'urani.
Propietats físiques i químiques
Ja hem escrit sobre les propietats físiques de l'isòtop i les característiques de la seva desintegració. Pel que fa a les propietats químiques, aquest element és proper al rubidi i al potassi.
Tots els isòtops (inclòs el cesi-137 amb una semivida de 30,17 anys) s'absorbeixen perfectament per qualsevol mitjà quan entren en un organisme viu.
Proveïdor principal de radionúclids biosfèrics
La font del nuclid radioactiu biosfèric cesi-137 amb una vida mitjana de més de 30 anys és l'energia nuclear.
Les estadístiques són implacables. Segons les dades de l'any 2000, uns 22,2 × 1019 Bq de cesi-137, la vida mitjana del qual és de més de 30 anys, van ser emesos a l'atmosfera per tots els reactors de les centrals nuclears. del món.
No només es contamina l'atmosfera. Des de camions cisterna i trencaglaç amb centrals nuclears, des de submarins nuclears, aquest radionúclid entra cada any a l'oceà. Així, segons els experts, durant el funcionament d'un reactor submarí, uns 24 x 1014 Bq entraran a l'oceà en un any. Donada la vida mitjana del cesi-137, es converteix en una font perillosa de contaminació ambiental a molt llarg termini.
Els esclats més famosos
Abans de passar als efectes del cesi radionúclid sobre el cos humà, recordem diversos desastres importants,acompanyat d'emissions d'aquest element a la biosfera.
Poca gent ho sap, però l'any 1971, a la regió d'Ivanovo (el poble de Galkino), es va dur a terme un treball de sondeig profund de l'escorça del nostre planeta. Van ser explosions nuclears subterrànies, després d'una de les quals una font de fang va escapar d'un pou. I avui, al lloc d'aquests treballs, es registra una radiació de 3 mil·liroentgens per hora, i els radionúclids d'estronci-90 i cesi-137 encara arriben a la superfície de la Terra.
Tothom sap sobre el desastre de Txernòbil el 1986. Però no tothom sap que en aquell moment uns 1850 PBq d'elements radioactius van entrar a l'atmosfera. I 270 PBq d'ells són cesi-137.
L'any 2011, quan es va produir l'accident a la central nuclear de Fukushima del Japó, 15 PBq de cesi-137 amb una vida mitjana de 30 anys van entrar a l'oceà Pacífic.
Què passa després
Amb residus i residus radioactius, el cesi-137 entra al sòl, des d'on entra a les plantes, que tenen un coeficient d'absorció del 100%. Al mateix temps, fins a un 60% del nuclid s'acumula a les parts del sòl de l'organisme vegetal. Al mateix temps, en sòls pobres en potassi, l'efecte de l'acumulació de cesi-137 augmenta notablement.
Els coeficients d'acumulació més alts d'aquest nuclid s'observen a les algues d'aigua dolça, els líquens i els organismes vegetals de la zona àrtica. Al cos dels animals, aquest radionúclid s'acumula als músculs i al fetge.
Les concentracions més altes s'han observat en rens i aus aquàtiques a les costes de l'Àrtic.
Acumula cesi i fongs. Especialment els bolets d'oli, els bolets polonesos, els bolets de molsa i els porcs durant tota la vida mitjana.
Propietats biològiques del cesi-137
El cesi natural és un dels oligoelements del cos animal. Al nostre cos, el cesi està contingut en una quantitat de 0,0002-0,06 micres per 1 gram de teixits tous.
El radionúclid de cesi, com ja s'ha esmentat, està inclòs en el cicle de substàncies de la biosfera i es mou lliurement al llarg de les cadenes tròfiques biològiques.
Després del contacte oral amb el cos humà al tracte gastrointestinal, es produeix l'absorció del 100% d'aquest nuclid. Tanmateix, la velocitat d'aquest procés és diferent en els diferents departaments. Així, una hora després d'entrar al cos, fins a un 7% del cesi-137 s'absorbeix a l'estómac humà, fins a un 77% al duodè, jejú i ile, fins a un 13% al cec i a l'última secció de l'intestí (còlon transvers) - fins a un 40%.
La proporció de cesi-137 que entra per les vies respiratòries és del 25% de la quantitat que prové dels aliments.
A través de la sang fins als músculs
Després de ser reabsorbit als intestins, el cesi-137 es distribueix aproximadament de manera uniforme als teixits corporals.
Estudis recents en porcs han demostrat que aquest nuclid arriba a les concentracions més altes en els teixits musculars.
En estudiar els rens, es va trobar que el cesi-137 després d'una sola injecció es distribueix de la següent manera:
- Músculos - 100%.
- Ronyons – 79%.
- Cor - 67%.
- Llum – 55%.
- Fetge- 48%.
La vida mitjana és de 5 a 14 dies i s'excreta principalment per l'orina.
Què passa al cos humà
Les principals maneres d'introduir cesi al cos són a través del tracte digestiu i el tracte respiratori. Amb el contacte extern del cesi-137 sobre la pell intacta, el 0,007% penetra a l'interior. Quan s'ingereix, el 80% s'acumula als músculs esquelètics.
L'element s'excreta pels ronyons i els intestins. En un mes, s'elimina fins a un 80% del cesi. Segons la Comissió Internacional de Protecció Radiològica, la vida mitjana d'un radionúclid és de setanta dies, però la taxa depèn de l'estat del cos, l'edat, la nutrició i altres factors.
El dany per radiació, semblant en símptomes a la mal altia per radiació, es desenvolupa quan es rep una dosi de més de 2 Gy. Però ja a les unitats de MBq s'observen signes de lesió per radiació lleu en forma de diarrea, sagnat intern i debilitat.
Com protegir-se de la infecció
Per determinar la quantitat de cesi-137 al cos humà, els radiòmetres beta-gamma o els mesuradors de radiació humana (HCR) mesuren la radiació gamma del cos o de les secrecions.
En analitzar els pics de l'espectre que corresponen a un radionúclid determinat, es determina la seva activitat al cos.
La prevenció de la infecció amb compostos líquids o sòlids del cesi-137 consisteix a realitzar manipulacions exclusivament en caixes tancades. S'utilitzen mitjans per evitar que l'element entri dinsprotecció personal.
Val la pena recordar que la vida mitjana del cesi-137 és de 30 anys. Així, l'any 1987 al Brasil (la ciutat de Goiania) hi va haver un robatori d'una part d'una unitat de radioteràpia. En dues setmanes, unes 250 persones es van infectar, quatre d'elles van morir en un mes.
Toleràncies i atenció d'emergència
Els rebuts admesos d'aquest element són 7,4 x 102 Bq durant el dia i 13,3 x 104 Bq per any. El contingut a l'aire no ha de superar 18 x 10-3 Bq per metre cúbic, i a l'aigua - 5,5 x 102 Bq per litre.
Si se superen les normes especificades, cal aplicar mesures per accelerar l'eliminació de l'element del cos. En primer lloc, s'han de prendre mesures per descontaminar les superfícies (cara i mans) amb aigua i sabó. Si la substància entra per les vies respiratòries, esbandiu la nasofaringe amb solució salina.
L'ús de sorbents i diürètics amb càrrega d'aigua accelerarà l'eliminació de l'element.
En casos greus, es realitza hemodiàlisi i es prescriu una teràpia específica.
Però hi ha avantatges
En investigació química, detecció de defectes de raigs gamma, en tecnologies de radiació i en diversos experiments radiobiològics, els científics han trobat l'ús d'aquest element artificial amb propietats radiants.
Cesi-137 s'utilitza en teràpia de contacte i radioteràpia, en l'esterilització d'instruments mèdics, productes alimentaris.
Aquest element ha trobat la seva aplicació en la fabricació defonts d'energia de radioisòtops i indicadors de nivell de sòlids, on s'utilitza en contenidors segellats opacs.
