Naš svijet danas je zabrinut zbog zagađenja okoliša. I to je razumljivo - sastav zraka koji udišemo i hrana koju jedemo odavno su prestali biti ekološki prihvatljivi. Od prvog testiranja nuklearnog oružja (1945.) naš planet je zagađen raznim radionuklidima s antropogenim svojstvima. A jedan od njih je cezij-137. Njegovo vrijeme poluraspada je ogromno, a učinci na ljudski organizam su raznoliki. O ovome i mnogo više pričat ćemo u ovom članku.
Jedan od mnogih
Cezij u periodnom sustavu Dmitrija Mendeljejeva pripada glavnoj podskupini prve skupine šestog razdoblja i ima atomski broj 55. Kemijski simbol elementa je Cs (Cezij), a ime je dobio zbog na prisutnost dvije plave linije u spektru relativnog intenziteta elektromagnetskog zračenja (odlatinska riječ caesius, što znači "nebesko plavo").
Kao jednostavna tvar, cezij je mekan, srebrno-žuti metal s izraženim alkalnim svojstvima.
Ovaj element su 1860. godine otkrila dva njemačka znanstvenika R. Bunsen i G. Kirchhoff. Koristili su metodu spektralne analize, a cezij je bio prvi element koji je otkriven na ovaj način.
Mnoga lica cezija
U prirodi se cezij pojavljuje isključivo kao stabilni izotop Cs-133. Ali moderna fizika poznaje 39 umjetno stvorenih radionuklida (radioaktivnih izotopa).
Prisjetite se da su izotopi varijante atoma elementa s različitim brojem neutrona u jezgri.
Izotop Cs-135 živi najdulje (do 2,3 milijuna godina), drugi po poluraspadu je cezij-137. Upravo je potonje odgovorno za onečišćenje našeg planeta zračenjem. Poluživot cezija-137 u sekundama je 952066726, što je 30,17 godina.
Ovaj izotop nastaje tijekom raspada jezgri u nuklearnom reaktoru, kao i tijekom testiranja oružja s nuklearnim bojevim glavama.
Nestabilni radionuklid
Kao rezultat poluživota cezija-137, on prolazi kroz fazu beta raspada i pretvara se u nestabilan barij-137m, a zatim u stabilni barij-137. Ovo oslobađa gama zračenje.
Puni je poluživot cezija-137 30 godina, a do barija-137m se raspada za 2,55 minuta. Ukupna energija ovog procesa je1175,63 ± 0,17 keV.
Formule koje opisuju poluživot cezija-137 složene su i dio su raspada urana.
Fizička i kemijska svojstva
Već smo pisali o fizičkim svojstvima izotopa i značajkama njegovog raspada. U smislu kemijskih svojstava, ovaj element je blizak rubidiju i kaliju.
Svi izotopi (uključujući cezij-137 s poluživotom od 30,17 godina) savršeno se apsorbiraju na bilo koji način kada uđu u živi organizam.
Glavni dobavljač biosferskog radionuklida
Izvor biosferskog radioaktivnog nuklida cezija-137 s poluživotom dužim od 30 godina je nuklearna energija.
Statistika je neumoljiva. Prema podacima iz 2000. godine, oko 22,2 × 1019 Bq cezija-137, čije je vrijeme poluraspada više od 30 godina, emitirali su u atmosferu svi reaktori nuklearnih elektrana svijeta.
Nije samo atmosfera ono što se onečišćuje. Iz tankera i ledolomaca s nuklearnim elektranama, iz nuklearnih podmornica, ovaj radionuklid svake godine ulazi u ocean. Tako će, prema procjenama stručnjaka, tijekom rada jednog podmorskog reaktora, oko 24 x 1014 Bq u godinu dana u ocean. S obzirom na poluživot cezija-137, on postaje opasan izvor vrlo dugotrajnog onečišćenja okoliša.
Najpoznatije puhanje
Prije nego što se osvrnemo na učinke radionuklida cezija na ljudski organizam, podsjetimo se nekoliko velikih katastrofa,popraćeno emisijama ovog elementa u biosferu.
Malo ljudi zna, ali 1971. godine, u Ivanovskoj regiji (selo Galkino), obavljeni su radovi na dubokom sondiranju kore našeg planeta. Radilo se o podzemnim nuklearnim eksplozijama, nakon kojih je iz jednog bunara pobjegla muljna fontana. I danas je na mjestu ovih radova zabilježeno zračenje od 3 milirentgena na sat, a radionuklidi stroncija-90 i cezij-137 još uvijek dolaze na površinu Zemlje.
Svi znaju za katastrofu u Černobilu 1986. Ali ne znaju svi da je u to vrijeme u atmosferu ušlo oko 1850 PBq radioaktivnih elemenata. A 270 PBq od njih je cezij-137.
U 2011., kada se nesreća dogodila u japanskoj nuklearnoj elektrani Fukushima, 15 PBq cezija-137 s poluživotom od 30 godina ušlo je u Tihi ocean.
Što će se sljedeće dogoditi
S radioaktivnim ispadima i otpadom, cezij-137 ulazi u tlo, odakle ulazi u biljke koje imaju koeficijent apsorpcije od 100%. Pritom se u nadzemnim dijelovima biljnog organizma nakuplja do 60% nuklida. U isto vrijeme, u tlima siromašnim kalijem, učinak akumulacije cezija-137 značajno se povećava.
Najveći koeficijenti akumulacije ovog nuklida zabilježeni su u slatkovodnim algama, lišajevima i biljnim organizmima arktičke zone. U tijelu životinja, ovaj radionuklid se nakuplja u mišićima i jetri.
Najveće koncentracije primijećene su u sobova i vodenih ptica na arktičkim obalama.
Akumulirajte cezij i gljivice. Posebno gljive uljarice, poljske gljive, gljive mahovine i svinje tijekom cijelog poluživota.
Biološka svojstva cezija-137
Prirodni cezij je jedan od elemenata u tragovima životinjskog tijela. U našem tijelu cezij je sadržan u količini od 0,0002-0,06 mikrona na 1 gram mekog tkiva.
Cezijev radionuklid, kao što je već spomenuto, uključen je u ciklus tvari u biosferi i slobodno se kreće duž bioloških trofičkih lanaca.
Nakon oralnog kontakta s ljudskim tijelom u gastrointestinalnom traktu dolazi do 100% apsorpcije ovog nuklida. Međutim, brzina ovog procesa je različita u različitim odjelima. Dakle, sat vremena nakon ulaska u tijelo, do 7% cezija-137 apsorbira se u ljudskom želucu, do 77% u duodenumu, jejunumu i ileumu, do 13% u cekumu i u posljednjem dijelu crijevo (poprečno debelo crijevo) - do 40%.
Udio cezija-137 koji ulazi kroz respiratorni trakt je 25% količine koja dolazi iz hrane.
Kroz krv do mišića
Nakon što se reapsorbira u crijevima, cezij-137 je približno ravnomjerno raspoređen u tjelesnim tkivima.
Nedavne studije na svinjama pokazale su da ovaj nuklid doseže najveću koncentraciju u mišićnom tkivu.
Prilikom proučavanja sobova, ustanovljeno je da se cezij-137 nakon jedne injekcije raspoređuje na sljedeći način:
- Mišići - 100%.
- Bubrezi – 79%.
- Srce - 67%.
- Svjetlo – 55%.
- Jetra- 48%.
Poluvrijeme je 5 do 14 dana i pretežno se izlučuje urinom.
Što se događa u ljudskom tijelu
Glavni načini unosa cezija u tijelo su kroz probavni i respiratorni trakt. S vanjskim kontaktom cezija-137 na netaknutu kožu, 0,007% prodire unutra. Kada se proguta, 80% se nakuplja u skeletnim mišićima.
Element se izlučuje kroz bubrege i crijeva. U roku od mjesec dana uklanja se do 80% cezija. Prema Međunarodnoj komisiji za radiološku zaštitu, poluživot radionuklida je sedamdeset dana, ali stopa ovisi o stanju tijela, dobi, prehrani i drugim čimbenicima.
Oštećenje zračenjem, slično simptomima radijacijske bolesti, nastaje kada se primi doza veća od 2 Gy. Ali već na jedinicama MBq uočavaju se znakovi blage radijacijske ozljede u obliku proljeva, unutarnjeg krvarenja i slabosti.
Kako se zaštititi od infekcije
Da bi se odredila količina cezija-137 u ljudskom tijelu, beta-gama radiometri ili mjerači ljudskog zračenja (HCR) mjere gama zračenje iz tijela ili izlučevina.
Kada se analiziraju vrhovi spektra koji odgovaraju određenom radionuklidu, utvrđuje se njegova aktivnost u tijelu.
Spriječavanje infekcije tekućim ili čvrstim spojevima cezija-137 je obavljanje manipulacija isključivo u zatvorenim kutijama. Sredstva se koriste kako bi se spriječilo da element uđe unutraosobna zaštita.
Vrijedi zapamtiti da je poluživot cezija-137 30 godina. Tako je 1987. godine u Brazilu (grad Goiania) došlo do krađe dijela iz jedinice za radioterapiju. U roku od 2 tjedna zaraženo je oko 250 ljudi, četiri su umrle u roku od mjesec dana.
Tolerancije i hitna pomoć
Dopušteni primici ovog elementa su 7,4 x 102 Bq tijekom dana i 13,3 x 104 Bq godišnje. Sadržaj u zraku ne smije biti veći od 18 x 10-3 Bq po 1 kubnom metru, au vodi - 5,5 x 102 Bq po litri.
U slučaju prekoračenja navedenih normi, potrebno je poduzeti mjere za ubrzanje uklanjanja elementa iz tijela. Prije svega, potrebno je poduzeti mjere za dekontaminaciju površina (lice i ruke) sapunom i vodom. Ako tvar uđe kroz respiratorni trakt, isperite nazofarinks fiziološkom otopinom.
Upotreba sorbenata i diuretika s opterećenjem vode ubrzat će uklanjanje elementa.
U teškim slučajevima radi se hemodijaliza i propisuje specifična terapija.
Ali postoje prednosti
U kemijskim istraživanjima, detekciji grešaka gama-zrakama, u tehnologijama zračenja i raznim radiobiološkim eksperimentima, znanstvenici su pronašli upotrebu ovog umjetnog elementa sa svojstvima zračenja.
Cesium-137 koristi se u kontaktnoj i radioterapiji, u sterilizaciji medicinskih instrumenata, prehrambenih proizvoda.
Ovaj element je pronašao svoju primjenu u proizvodnjiradioizotopski izvori energije i u mjeračima razine krutih tvari, gdje se koristi u neprozirnim zatvorenim spremnicima.
