Il nostro mondo oggi è preoccupato per l'inquinamento ambientale. E questo è comprensibile: la composizione dell'aria che respiriamo e il cibo che mangiamo hanno cessato da tempo di essere rispettosi dell'ambiente. Fin dal primo test delle armi nucleari (1945), il nostro pianeta è stato inquinato da vari radionuclidi con proprietà antropiche. E uno di questi è il cesio-137. La sua emivita è enorme e gli effetti sul corpo umano sono diversi. Parleremo di questo e molto altro in questo articolo.
Uno dei tanti
Il cesio nella tavola periodica di Dmitry Mendeleev appartiene al sottogruppo principale del primo gruppo del sesto periodo e ha numero atomico 55. Il simbolo chimico dell'elemento è Cs (cesio), e ha preso il nome alla presenza di due righe blu nello spettro dell'intensità relativa della radiazione elettromagnetica (dala parola latina cesio, che significa "azzurro".
Come sostanza semplice, il cesio è un metallo morbido, giallo argenteo con caratteristiche alcaline pronunciate.
Questo elemento fu scoperto nel 1860 da due scienziati tedeschi R. Bunsen e G. Kirchhoff. Hanno usato il metodo dell'analisi spettrale e il cesio è stato il primo elemento ad essere rilevato in questo modo.
Molte facce di cesio
In natura, il cesio si presenta esclusivamente come isotopo stabile di Cs-133. Ma la fisica moderna conosce 39 radionuclidi creati artificialmente (isotopi radioattivi).
Ricorda che gli isotopi sono varietà di un atomo di un elemento con un diverso numero di neutroni nei loro nuclei.
L'isotopo Cs-135 vive più a lungo (fino a 2,3 milioni di anni), il secondo in termini di emivita è il cesio-137. È quest'ultimo che è responsabile dell'inquinamento da radiazioni del nostro pianeta. L'emivita del cesio-137 in secondi è 952066726, ovvero 30,17 anni.
Questo isotopo si forma durante il decadimento dei nuclei in un reattore nucleare, nonché durante i test di armi con testate nucleari.
Radionuclide instabile
Come risultato dell'emivita del cesio-137, passa attraverso la fase di decadimento beta e si trasforma in bario instabile-137m, e poi in bario stabile-137. Questo rilascia radiazioni gamma.
L'emivita completa del cesio-137 è di 30 anni, e al bario-137m decade in 2,55 minuti. L'energia totale di questo processo è1175,63 ± 0,17 keV.
Le formule che descrivono l'emivita del cesio-137 sono complesse e fanno parte del decadimento dell'uranio.
Proprietà fisiche e chimiche
Abbiamo già scritto delle proprietà fisiche dell'isotopo e delle caratteristiche del suo decadimento. In termini di proprietà chimiche, questo elemento è vicino al rubidio e al potassio.
Tutti gli isotopi (compreso il cesio-137 con un'emivita di 30,17 anni) sono perfettamente assorbiti con qualsiasi mezzo quando entrano in un organismo vivente.
Fornitore principale di radionuclide biosferico
La fonte del nuclide radioattivo biosferico cesio-137 con un'emivita di oltre 30 anni è l'energia nucleare.
Le statistiche sono implacabili. Secondo i dati del 2000, circa 22,2 × 1019 Bq di cesio-137, la cui emivita è superiore a 30 anni, è stato emesso nell'atmosfera da tutti i reattori delle centrali nucleari del mondo.
Non è solo l'atmosfera ad essere inquinata. Da petroliere e rompighiaccio con centrali nucleari, da sottomarini nucleari, questo radionuclide entra nell'oceano ogni anno. Pertanto, secondo gli esperti, durante il funzionamento di un reattore sottomarino, circa 24 x 1014 Bq entreranno nell'oceano in un anno. Data l'emivita del cesio-137, diventa una pericolosa fonte di inquinamento ambientale a lunghissimo termine.
Gli scoppi più famosi
Prima di passare agli effetti del radionuclide cesio sul corpo umano, ricordiamo diversi gravi disastri,accompagnato da emissioni di questo elemento nella biosfera.
Pochi lo sanno, ma nel 1971, nella regione di Ivanovo (il villaggio di Galkino), sono stati effettuati lavori di sondaggio profondo della crosta del nostro pianeta. Si trattava di esplosioni nucleari sotterranee, dopo le quali una fontana di fango fuoriusciva da un pozzo. E oggi, nel sito di questi lavori, viene registrata una radiazione di 3 milliroentgen all'ora e i radionuclidi di stronzio-90 e cesio-137 arrivano ancora sulla superficie della Terra.
Tutti sanno del disastro di Chernobyl nel 1986. Ma non tutti sanno che in quel periodo entrarono nell'atmosfera circa 1850 PBq di elementi radioattivi. E 270 PBq di loro sono cesio-137.
Nel 2011, quando si verificò l'incidente nella centrale nucleare giapponese di Fukushima, 15 PBq di cesio-137 con un'emivita di 30 anni entrarono nell'Oceano Pacifico.
Cosa succede dopo
Con ricadute e rifiuti radioattivi, il cesio-137 entra nel suolo, da dove entra nelle piante, che hanno un coefficiente di assorbimento del 100%. Allo stesso tempo, fino al 60% del nuclide si accumula nelle parti fuori terra dell'organismo vegetale. Allo stesso tempo, nei terreni poveri di potassio, l'effetto dell'accumulo di cesio-137 aumenta notevolmente.
I coefficienti di accumulo più elevati di questo nuclide si riscontrano nelle alghe d'acqua dolce, nei licheni e negli organismi vegetali della zona artica. Nel corpo degli animali, questo radionuclide si accumula nei muscoli e nel fegato.
Le concentrazioni più elevate sono state osservate nelle renne e negli uccelli acquatici sulle coste artiche.
Accumula cesio e funghi. In particolare funghi oleosi, funghi polacchi, funghi muschiosi e maiali per l'intera emivita.
Proprietà biologiche del cesio-137
Il cesio naturale è uno degli oligoelementi del corpo animale. Nel nostro corpo, il cesio è contenuto in una quantità di 0,0002-0,06 micron per 1 grammo di tessuti molli.
Il radionuclide al cesio, come già accennato, è compreso nel ciclo delle sostanze della biosfera e si muove liberamente lungo catene trofiche biologiche.
Dopo il contatto orale con il corpo umano nel tratto gastrointestinale, si verifica l'assorbimento del 100% di questo nuclide. Tuttavia, la velocità di questo processo è diversa nei diversi reparti. Quindi, un'ora dopo l'ingresso nel corpo, fino al 7% di cesio-137 viene assorbito nello stomaco umano, fino al 77% nel duodeno, digiuno e ileo, fino al 13% nel cieco e nell'ultima sezione di l'intestino (colon trasverso) - fino al 40%.
La quota di cesio-137 che entra attraverso le vie respiratorie è il 25% della quantità che proviene dal cibo.
Attraverso il sangue ai muscoli
Dopo essere stato riassorbito nell'intestino, il cesio-137 è distribuito approssimativamente uniformemente nei tessuti del corpo.
Recenti studi sui maiali hanno dimostrato che questo nuclide raggiunge le concentrazioni più elevate nei tessuti muscolari.
Durante lo studio delle renne, è emerso che il cesio-137 dopo una singola iniezione è distribuito come segue:
- Muscoli - 100%.
- Reni – 79%.
- Cuore - 67%.
- Leggero – 55%.
- Fegato- 48%.
L'emivita è compresa tra 5 e 14 giorni ed è escreta prevalentemente nelle urine.
Cosa succede nel corpo umano
I modi principali per introdurre il cesio nel corpo sono attraverso il tratto digestivo e il tratto respiratorio. Con il contatto esterno del cesio-137 sulla pelle intatta, lo 0,007% penetra all'interno. Quando ingerito, l'80% si accumula nei muscoli scheletrici.
L'elemento viene escreto attraverso i reni e l'intestino. Entro un mese, viene rimosso fino all'80% del cesio. Secondo la Commissione internazionale per la protezione radiologica, l'emivita di un radionuclide è di settanta giorni, ma il tasso dipende dallo stato del corpo, dall'età, dall'alimentazione e da altri fattori.
Il danno da radiazioni, simile nei sintomi alla malattia da radiazioni, si sviluppa quando si riceve una dose superiore a 2 Gy. Ma già a unità di MBq si osservano segni di lieve danno da radiazioni sotto forma di diarrea, emorragia interna e debolezza.
Come proteggersi dalle infezioni
Per determinare la quantità di cesio-137 nel corpo umano, i radiometri beta-gamma o i misuratori di radiazione umana (HCR) misurano la radiazione gamma dal corpo o dalle secrezioni.
Quando si analizzano i picchi dello spettro che corrispondono a un dato radionuclide, viene determinata la sua attività nel corpo.
La prevenzione dell'infezione con composti liquidi o solidi del cesio-137 consiste nell'effettuare manipolazioni esclusivamente in scatole sigillate. I mezzi sono usati per impedire all'elemento di entrareprotezione personale.
Vale la pena ricordare che l'emivita del cesio-137 è di 30 anni. Così, nel 1987 in Brasile (città di Goiania) c'è stato un furto di una parte di un'unità di radioterapia. Entro 2 settimane, circa 250 persone sono state infettate, quattro di loro sono morte entro un mese.
Tolleranze e pronto soccorso
Le entrate ammissibili di questo elemento sono 7,4 x 102 Bq durante il giorno e 13,3 x 104 Bq all'anno. Il contenuto nell'aria non deve superare 18 x 10-3 Bq per 1 metro cubo e nell'acqua - 5,5 x 102 Bq per litro.
Se le norme specificate vengono superate, è necessario applicare misure per accelerare la rimozione dell'elemento dal corpo. Innanzitutto occorre adottare misure per decontaminare le superfici (viso e mani) con acqua e sapone. Se la sostanza entra attraverso il tratto respiratorio, sciacquare il rinofaringe con soluzione fisiologica.
L'uso di assorbenti e diuretici con un carico d'acqua accelererà la rimozione dell'elemento.
Nei casi gravi si esegue l'emodialisi e si prescrive una terapia specifica.
Ma ci sono vantaggi
Nella ricerca chimica, nel rilevamento dei difetti dei raggi gamma, nelle tecnologie di radiazione e in vari esperimenti radiobiologici, gli scienziati hanno trovato impiego per questo elemento artificiale con proprietà radianti.
Il cesio-137 viene utilizzato nella radioterapia a contatto, nella sterilizzazione di strumenti medici, prodotti alimentari.
Questo elemento ha trovato la sua applicazione nella produzione disorgenti di alimentazione a radioisotopi e negli indicatori di livello dei solidi, dove viene utilizzato in contenitori sigillati opachi.
