Meie maailm on täna mures keskkonnareostuse pärast. Ja see on arusaadav – meie sissehingatava õhu ja söödava toidu koostis ei ole ammu enam keskkonnasõbralik. Alates esimesest tuumarelvakatsetusest (1945) on meie planeet reostunud erinevate inimtekkeliste omadustega radionukliididega. Ja üks neist on tseesium-137. Selle poolestusaeg on tohutu ja mõju inimkehale on mitmekesine. Sellest ja paljust muust räägime selles artiklis.
Üks paljudest
Tseesium Dmitri Mendelejevi perioodilisuse tabelis kuulub kuuenda perioodi esimese rühma põhialarühma ja selle aatomnumber on 55. Elemendi keemiline sümbol on Cs (tseesium) ja sai oma nime tänu kahe sinise joone olemasolule elektromagnetkiirguse suhtelise intensiivsuse spektris (alatesladina sõna caesius, mis tähendab "taevasinist").
Lihtsa ainena on tseesium pehme, hõbedaselt kollane metall, millel on tugevad leeliselised omadused.
Selle elemendi avastasid 1860. aastal kaks Saksa teadlast R. Bunsen ja G. Kirchhoff. Nad kasutasid spektraalanalüüsi meetodit ja tseesium oli esimene element, mis sel viisil tuvastati.
Paljud tseesiumi näod
Looduses esineb tseesium eranditult Cs-133 stabiilse isotoobina. Kuid kaasaegne füüsika teab 39 kunstlikult loodud radionukliidi (radioaktiivset isotoopi).
Tuletame meelde, et isotoobid on elemendi aatomite variandid, mille tuumades on erinev arv neutroneid.
Isotoop Cs-135 elab kõige kauem (kuni 2,3 miljonit aastat), poolestusaja poolest teine on tseesium-137. Just viimane vastutab meie planeedi kiirgussaaste eest. Tseesium-137 poolväärtusaeg sekundites on 952066726, mis on 30,17 aastat.
See isotoop moodustub tuumareaktori tuumade lagunemisel, samuti tuumalõhkepeadega relvade katsetamisel.
Ebastabiilne radionukliid
Tseesium-137 poolestusaja tulemusena läbib see beetalagunemisetapi ja muutub ebastabiilseks baariumiks-137m ja seejärel stabiilseks baarium-137-ks. See vabastab gammakiirgust.
Tseesium-137 täielik poolväärtusaeg on 30 aastat ja baariumiks 137m laguneb see 2,55 minutiga. Selle protsessi koguenergia on1175,63 ± 0,17 keV.
Tseesium-137 poolestusaega kirjeldavad valemid on keerulised ja on osa uraani lagunemisest.
Füüsikalised ja keemilised omadused
Isotoobi füüsikalistest omadustest ja lagunemise omadustest oleme juba kirjutanud. Keemiliste omaduste poolest on see element lähedane rubiidiumile ja kaaliumile.
Kõik isotoobid (sealhulgas tseesium-137, mille poolestusaeg on 30,17 aastat) imenduvad elusorganismi sisenedes mis tahes viisil suurepäraselt.
Peamine biosfääri radionukliidi tarnija
Biosfääri radioaktiivse nukliidi tseesium-137 allikas, mille poolestusaeg on üle 30 aasta, on tuumaenergia.
Statistika on halastamatu. 2000. aasta andmetel eraldasid kõik tuumaelektrijaamade reaktorid atmosfääri umbes 22,2 × 1019 Bq tseesium-137, mille poolestusaeg on üle 30 aasta. maailmast.
Mitte ainult atmosfäär ei saastu. Tuumaelektrijaamadega tankeritelt ja jäämurdjatelt, tuumaallveelaevadelt satub see radionukliid igal aastal ookeani. Nii satub ekspertide hinnangul ühe allveelaeva reaktori töötamise ajal ühe aastaga ookeani umbes 24 x 1014 Bq. Arvestades tseesium-137 poolestusaega, muutub see ohtlikuks väga pikaajalise keskkonnasaaste allikaks.
Kuulsaimad puhumised
Enne kui asume käsitlema radionukliidse tseesiumi mõju inimorganismile, tuletame meelde mitmeid suuri katastroofe,millega kaasneb selle elemendi emissioon biosfääri.
Vähesed inimesed teavad, kuid 1971. aastal viidi Ivanovo piirkonnas (Galkino külas) läbi meie planeedi maakoore sügavsondeerimine. Tegemist oli maa-aluste tuumaplahvatustega, millest ühe järel pääses ühest kaevust poripurskkaev. Ja tänapäeval registreeritakse nende tööde tegemise kohas kiirgust 3 millirentgeeni tunnis ning strontsium-90 ja tseesium-137 radionukliide jõuavad endiselt Maa pinnale.
Kõik teavad Tšernobõli katastroofist 1986. aastal. Kuid mitte kõik ei tea, et sel ajal sattus atmosfääri umbes 1850 PBq radioaktiivseid elemente. Ja 270 PBq neist on tseesium-137.
Aastal 2011, kui Jaapanis Fukushima tuumaelektrijaamas juhtus õnnetus, sisenes Vaiksesse ookeani 15 PBq tseesium-137, mille poolestusaeg oli 30 aastat.
Mis edasi saab
Radioaktiivsete sademete ja jäätmetega satub tseesium-137 pinnasesse, kust see siseneb taimedesse, mille neeldumistegur on 100%. Samal ajal koguneb kuni 60% nukliidist taimeorganismi maapealsetesse osadesse. Samal ajal suureneb kaaliumivaestes muldades tseesium-137 akumuleerumise mõju märgatav alt.
Selle nukliidi kõrgeimad akumulatsioonikoefitsiendid on Arktika tsooni magevee vetikates, samblikes ja taimeorganismides. Loomade kehas koguneb see radionukliid lihastesse ja maksa.
Kõige suuremat kontsentratsiooni on täheldatud põhjapõtradel ja veelindudel Arktika rannikul.
Akumuleerige tseesiumi ja seeni. Eriti õliseened, poola seened, samblaseened ja sead kogu poolestusaja jooksul.
Tseesium-137 bioloogilised omadused
Looduslik tseesium on üks loomakeha mikroelemente. Meie kehas on tseesiumi 0,0002–0,06 mikronit 1 grammi pehmete kudede kohta.
Tseesiumi radionukliid, nagu juba mainitud, on kaasatud biosfääri ainete tsüklisse ja liigub vab alt mööda bioloogilisi troofilisi ahelaid.
Pärast suukaudset kokkupuudet inimkehaga seedetraktis toimub selle nukliidi 100% imendumine. Selle protsessi kiirus on aga erinevates osakondades erinev. Seega, tund pärast kehasse sisenemist imendub inimese maos kuni 7% tseesium-137-st, kaksteistsõrmiksooles, tühisooles ja niudesooles kuni 77%, pimesooles kuni 13% ja viimases tseesiumis. soolestik (põiki käärsool) - kuni 40%.
Hingamisteede kaudu siseneva tseesium-137 osakaal on 25% toiduga saadavast kogusest.
Vere kaudu lihastesse
Pärast soolestikus uuesti imendumist jaotub tseesium-137 kehakudedes ligikaudu ühtlaselt.
Hiljutised uuringud sigadega on näidanud, et see nukliid saavutab suurima kontsentratsiooni lihaskudedes.
Põhjapõtrade uurimisel selgus, et tseesium-137 jaotub pärast ühekordset süstimist järgmiselt:
- Lihased – 100%.
- Neerud – 79%.
- Süda – 67%.
- Valgus – 55%.
- Maks- 48%.
Poolväärtusaeg on 5 kuni 14 päeva ja see eritub peamiselt uriiniga.
Mis toimub inimkehas
Peamised viisid tseesiumi kehasse viimiseks on seedetrakti ja hingamisteede kaudu. Tseesium-137 välisel kokkupuutel tervel nahal tungib 0,007% naha sisse. Allaneelamisel koguneb 80% sellest skeletilihastesse.
Element eritub neerude ja soolte kaudu. Kuu jooksul eemaldatakse kuni 80% tseesiumist. Rahvusvahelise kiirguskaitsekomisjoni andmetel on radionukliidi poolestusaeg seitsekümmend päeva, kuid kiirus sõltub keha seisundist, vanusest, toitumisest ja muudest teguritest.
Kiirguskahjustus, mis on sümptomitelt sarnane kiiritushaigusele, tekib üle 2 Gy annuse saamisel. Kuid juba MBq ühikute juures täheldatakse kerge kiirguskahjustuse tunnuseid kõhulahtisuse, sisemise verejooksu ja nõrkuse näol.
Kuidas kaitsta end nakkuse eest
Tseesium-137 koguse määramiseks inimkehas mõõdavad beeta-gamma-radiomeetrid või inimese kiirgusmõõturid (HCR) kehast või eritistest pärinevat gammakiirgust.
Antud radionukliidile vastavate spektripiikide analüüsimisel määratakse selle aktiivsus organismis.
Tesium-137 vedelate või tahkete ühenditega nakatumise vältimine on manipuleerimine eranditult suletud kastides. Elemendi sissepääsu takistamiseks kasutatakse vahendeidisikukaitse.
Tasub meeles pidada, et tseesium-137 poolestusaeg on 30 aastat. Nii varastati 1987. aastal Brasiilias (Goiania linn) kiiritusraviüksusest osa. Kahe nädala jooksul nakatus umbes 250 inimest, neist neli suri kuu jooksul.
Tolerantsid ja kiirabi
Selle elemendi lubatud laekumised on 7,4 x 102 Bq päeva jooksul ja 13,3 x 104 Bq aastas. Sisaldus õhus ei tohiks ületada 18 x 10-3 Bq 1 kuupmeetri kohta ja vees - 5,5 x 102 Bq liitri kohta.
Nende normide ületamisel on vaja rakendada meetmeid elemendi kehast eemaldamise kiirendamiseks. Kõigepe alt tuleks võtta meetmed pindade (nägu ja käed) desinfitseerimiseks seebi ja veega. Kui aine satub hingamisteede kaudu, loputage ninaneelu soolalahusega.
Veekoormusega sorbentide ja diureetikumide kasutamine kiirendab elemendi eemaldamist.
Rasketel juhtudel tehakse hemodialüüs ja määratakse spetsiifiline ravi.
Kuid on ka eeliseid
Keemiauuringutes, gammakiirguse vigade tuvastamises, kiirgustehnoloogiates ja mitmesugustes radiobioloogilistes katsetes on teadlased leidnud kasutust sellele kiirgavate omadustega tehiselemendile.
Cesium-137 kasutatakse kontakt- ja kiiritusravis, meditsiiniinstrumentide ja toiduainete steriliseerimisel.
See element on leidnud oma rakenduse valmistamiselradioisotoopide toiteallikates ja tahkete ainete taseme mõõturites, kui seda kasutatakse läbipaistmatutes suletud mahutites.
