Ο κόσμος μας σήμερα ανησυχεί για την περιβαλλοντική ρύπανση. Και αυτό είναι κατανοητό - η σύνθεση του αέρα που αναπνέουμε και των τροφών που τρώμε έχουν πάψει εδώ και καιρό να είναι φιλική προς το περιβάλλον. Από την πρώτη δοκιμή πυρηνικών όπλων (1945), ο πλανήτης μας έχει μολυνθεί με διάφορα ραδιονουκλεΐδια με ανθρωπογενείς ιδιότητες. Και ένα από αυτά είναι το καίσιο-137. Ο χρόνος ημιζωής του είναι τεράστιος και οι επιπτώσεις στο ανθρώπινο σώμα ποικίλλουν. Θα μιλήσουμε για αυτό και πολλά άλλα σε αυτό το άρθρο.
Ένα από τα πολλά
Το καίσιο στον περιοδικό πίνακα του Ντμίτρι Μεντελέεφ ανήκει στην κύρια υποομάδα της πρώτης ομάδας της έκτης περιόδου και έχει ατομικό αριθμό 55. Το χημικό σύμβολο του στοιχείου είναι Cs (Καίσιο), και πήρε το όνομά του λόγω στην παρουσία δύο μπλε γραμμών στο φάσμα της σχετικής έντασης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (απόη λατινική λέξη caesius, που σημαίνει «γαλάζιο του ουρανού»).
Ως απλή ουσία, το καίσιο είναι ένα μαλακό, αργυροκίτρινο μέταλλο με έντονα αλκαλικά χαρακτηριστικά.
Αυτό το στοιχείο ανακαλύφθηκε το 1860 από δύο Γερμανούς επιστήμονες R. Bunsen και G. Kirchhoff. Χρησιμοποίησαν τη μέθοδο της φασματικής ανάλυσης και το καίσιο ήταν το πρώτο στοιχείο που ανιχνεύθηκε με αυτόν τον τρόπο.
Πολλά πρόσωπα καισίου
Στη φύση, το καίσιο εμφανίζεται αποκλειστικά ως σταθερό ισότοπο του Cs-133. Αλλά η σύγχρονη φυσική γνωρίζει 39 τεχνητά δημιουργημένα ραδιονουκλίδια (ραδιενεργά ισότοπα).
Θυμηθείτε ότι τα ισότοπα είναι ποικιλίες ενός ατόμου ενός στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων στους πυρήνες τους.
Το ισότοπο Cs-135 ζει το μεγαλύτερο διάστημα (έως 2,3 εκατομμύρια χρόνια), το δεύτερο από την άποψη του χρόνου ημιζωής είναι το καίσιο-137. Είναι το τελευταίο που ευθύνεται για την ακτινοβολία του πλανήτη μας. Ο χρόνος ημιζωής του καισίου-137 σε δευτερόλεπτα είναι 952066726, δηλαδή 30,17 χρόνια.
Αυτό το ισότοπο σχηματίζεται κατά τη διάσπαση των πυρήνων σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, καθώς και κατά τη διάρκεια δοκιμών όπλων με πυρηνικές κεφαλές.
Ασταθές ραδιονουκλίδιο
Ως αποτέλεσμα του χρόνου ημιζωής του καισίου-137, περνάει από το στάδιο της βήτα διάσπασης και μετατρέπεται σε ασταθές βάριο-137m, και στη συνέχεια σε σταθερό βάριο-137. Αυτό απελευθερώνει ακτινοβολία γάμμα.
Είναι ο πλήρης χρόνος ημιζωής του καισίου-137 είναι 30 χρόνια και στο βάριο-137m διασπάται σε 2,55 λεπτά. Η συνολική ενέργεια αυτής της διαδικασίας είναι1175,63 ± 0,17 keV.
Οι τύποι που περιγράφουν τον χρόνο ημιζωής του καισίου-137 είναι πολύπλοκοι και αποτελούν μέρος της διάσπασης του ουρανίου.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Έχουμε ήδη γράψει για τις φυσικές ιδιότητες του ισοτόπου και τα χαρακτηριστικά της διάσπασής του. Όσον αφορά τις χημικές ιδιότητες, αυτό το στοιχείο είναι κοντά στο ρουβίδιο και το κάλιο.
Όλα τα ισότοπα (συμπεριλαμβανομένου του καισίου-137 με χρόνο ημιζωής 30,17 έτη) απορροφώνται τέλεια με κάθε τρόπο όταν εισέρχονται σε έναν ζωντανό οργανισμό.
Κύριος προμηθευτής βιοσφαιρικού ραδιονουκλιδίου
Η πηγή του βιοσφαιρικού ραδιενεργού νουκλεϊδίου καισίου-137 με χρόνο ημιζωής άνω των 30 ετών είναι η πυρηνική ενέργεια.
Τα στατιστικά είναι αμείλικτα. Σύμφωνα με τα δεδομένα του 2000, περίπου 22,2 × 1019 Bq καισίου-137, του οποίου ο χρόνος ημιζωής είναι περισσότερο από 30 χρόνια, εκπέμπονταν στην ατμόσφαιρα από όλους τους αντιδραστήρες των πυρηνικών σταθμών του κόσμου.
Δεν είναι μόνο η ατμόσφαιρα που μολύνεται. Από δεξαμενόπλοια και παγοθραυστικά με πυρηνικούς σταθμούς, από πυρηνικά υποβρύχια, αυτό το ραδιονουκλίδιο εισέρχεται στον ωκεανό κάθε χρόνο. Έτσι, σύμφωνα με τους ειδικούς, κατά τη λειτουργία ενός υποθαλάσσιου αντιδραστήρα, περίπου 24 x 1014 Bq θα εισέλθουν στον ωκεανό σε ένα χρόνο. Δεδομένου του χρόνου ημιζωής του καισίου-137, γίνεται επικίνδυνη πηγή πολύ μακροπρόθεσμης περιβαλλοντικής ρύπανσης.
Οι πιο διάσημες εκρήξεις
Προτού στραφούμε στις επιπτώσεις του ραδιονουκλεϊδίου καισίου στο ανθρώπινο σώμα, υπενθυμίζουμε αρκετές μεγάλες καταστροφές,συνοδεύεται από εκπομπές αυτού του στοιχείου στη βιόσφαιρα.
Λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν, αλλά το 1971, στην περιοχή του Ιβάνοβο (το χωριό Galkino), πραγματοποιήθηκαν εργασίες για τη βαθιά ανίχνευση του φλοιού του πλανήτη μας. Αυτές ήταν υπόγειες πυρηνικές εκρήξεις, μετά από μία από τις οποίες ένα σιντριβάνι λάσπης ξέφυγε από ένα πηγάδι. Και σήμερα, στη θέση αυτών των εργασιών, καταγράφεται ακτινοβολία 3 milliroentgens ανά ώρα και τα ραδιονουκλίδια του στροντίου-90 και του καισίου-137 εξακολουθούν να έρχονται στην επιφάνεια της Γης.
Όλοι γνωρίζουν για την καταστροφή του Τσερνομπίλ το 1986. Αλλά δεν γνωρίζουν όλοι ότι εκείνη την εποχή περίπου 1850 PBq ραδιενεργών στοιχείων εισήλθαν στην ατμόσφαιρα. Και 270 PBq από αυτά είναι καίσιο-137.
Το 2011, όταν συνέβη το ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό της Φουκουσίμα της Ιαπωνίας, 15 PBq καισίου-137 με χρόνο ημιζωής 30 χρόνια εισήλθαν στον Ειρηνικό Ωκεανό.
Τι θα συμβεί στη συνέχεια
Με ραδιενεργές καταρροές και απόβλητα, το καίσιο-137 εισέρχεται στο έδαφος, από όπου εισέρχεται στα φυτά, τα οποία έχουν συντελεστή απορρόφησης 100%. Ταυτόχρονα, έως και το 60% του νουκλεϊδίου συσσωρεύεται στα υπέργεια μέρη του φυτικού οργανισμού. Ταυτόχρονα, σε εδάφη φτωχά σε κάλιο, η επίδραση της συσσώρευσης καισίου-137 αυξάνεται σημαντικά.
Οι υψηλότεροι συντελεστές συσσώρευσης αυτού του νουκλεϊδίου σημειώνονται σε φύκια γλυκού νερού, λειχήνες και φυτικούς οργανισμούς της αρκτικής ζώνης. Στο σώμα των ζώων, αυτό το ραδιονουκλίδιο συσσωρεύεται στους μύες και το συκώτι.
Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις έχουν παρατηρηθεί σε τάρανδους και υδρόβια πτηνά στις ακτές της Αρκτικής.
Συσσωρεύστε καίσιο και μύκητες. Ιδιαίτερα τα μανιτάρια λαδιού, τα πολωνικά μανιτάρια, τα μανιτάρια και οι χοίροι καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου ημιζωής.
Βιολογικές ιδιότητες του καισίου-137
Το φυσικό καίσιο είναι ένα από τα ιχνοστοιχεία του σώματος των ζώων. Στο σώμα μας, το καίσιο περιέχεται σε ποσότητα 0,0002-0,06 microns ανά 1 γραμμάριο μαλακών ιστών.
Το ραδιονουκλίδιο καισίου, όπως ήδη αναφέρθηκε, περιλαμβάνεται στον κύκλο των ουσιών στη βιόσφαιρα και κινείται ελεύθερα κατά μήκος βιολογικών τροφικών αλυσίδων.
Μετά από στοματική επαφή με το ανθρώπινο σώμα στη γαστρεντερική οδό, λαμβάνει χώρα 100% απορρόφηση αυτού του νουκλεϊδίου. Ωστόσο, η ταχύτητα αυτής της διαδικασίας είναι διαφορετική σε διαφορετικά τμήματα. Έτσι, μία ώρα μετά την είσοδο στο σώμα, έως και 7% του καισίου-137 απορροφάται στο ανθρώπινο στομάχι, έως και 77% στο δωδεκαδάκτυλο, τη νήστιδα και τον ειλεό, έως και 13% στο τυφλό έντερο και στο τελευταίο τμήμα του το έντερο (εγκάρσιο κόλον) - έως 40%.
Το ποσοστό του καισίου-137 που εισέρχεται μέσω της αναπνευστικής οδού είναι 25% της ποσότητας που προέρχεται από τα τρόφιμα.
Μέσω του αίματος στους μύες
Μετά την επαναπορρόφησή του στα έντερα, το καίσιο-137 κατανέμεται περίπου ομοιόμορφα στους ιστούς του σώματος.
Πρόσφατες μελέτες σε χοίρους έχουν δείξει ότι αυτό το νουκλίδιο φθάνει τις υψηλότερες συγκεντρώσεις στους μυϊκούς ιστούς.
Κατά τη μελέτη των ταράνδων, διαπιστώθηκε ότι το καίσιο-137 μετά από μία μόνο ένεση κατανέμεται ως εξής:
- Μύες - 100%.
- Νεφροί – 79%.
- Καρδιά - 67%.
- Φως – 55%.
- Σκώτι- 48%.
Ο χρόνος ημιζωής είναι 5 έως 14 ημέρες και απεκκρίνεται κυρίως στα ούρα.
Τι συμβαίνει στο ανθρώπινο σώμα
Οι κύριοι τρόποι εισαγωγής καισίου στο σώμα είναι μέσω της πεπτικής οδού και της αναπνευστικής οδού. Με εξωτερική επαφή καισίου-137 σε ανέπαφο δέρμα, το 0,007% διεισδύει στο εσωτερικό. Κατά την κατάποση, το 80% του συσσωρεύεται στους σκελετικούς μύες.
Το στοιχείο απεκκρίνεται μέσω των νεφρών και των εντέρων. Μέσα σε ένα μήνα αφαιρείται έως και το 80% του καισίου. Σύμφωνα με τη Διεθνή Επιτροπή Ακτινολογικής Προστασίας, ο χρόνος ημιζωής ενός ραδιονουκλεϊδίου είναι εβδομήντα ημέρες, αλλά το ποσοστό εξαρτάται από την κατάσταση του σώματος, την ηλικία, τη διατροφή και άλλους παράγοντες.
Βλάβη από την ακτινοβολία, παρόμοια σε συμπτώματα με την ασθένεια ακτινοβολίας, αναπτύσσεται όταν λαμβάνεται δόση μεγαλύτερη από 2 Gy. Όμως ήδη σε μονάδες MBq, παρατηρούνται σημάδια ήπιας βλάβης από ακτινοβολία με τη μορφή διάρροιας, εσωτερικής αιμορραγίας και αδυναμίας.
Πώς να προστατευτείτε από μόλυνση
Για τον προσδιορισμό της ποσότητας καισίου-137 στο ανθρώπινο σώμα, τα ραδιόμετρα βήτα-γάμα ή οι μετρητές ανθρώπινης ακτινοβολίας (HCR) μετρούν την ακτινοβολία γάμμα από το σώμα ή από τις εκκρίσεις.
Όταν αναλύονται οι κορυφές του φάσματος που αντιστοιχούν σε ένα δεδομένο ραδιονουκλίδιο, προσδιορίζεται η δραστηριότητά του στο σώμα.
Η πρόληψη της μόλυνσης με υγρές ή στερεές ενώσεις του καισίου-137 είναι η διενέργεια χειρισμών αποκλειστικά σε σφραγισμένα κουτιά. Χρησιμοποιούνται μέσα για να αποτραπεί η είσοδος του στοιχείου μέσαπροσωπική προστασία.
Αξίζει να θυμηθούμε ότι ο χρόνος ημιζωής του καισίου-137 είναι 30 χρόνια. Έτσι, το 1987 στη Βραζιλία (πόλη Goiania) έγινε κλοπή εξαρτήματος από μονάδα ακτινοθεραπείας. Μέσα σε 2 εβδομάδες, περίπου 250 άνθρωποι μολύνθηκαν, τέσσερις από αυτούς πέθαναν μέσα σε ένα μήνα.
Ανοχές και επείγουσα φροντίδα
Οι αποδεκτές εισπράξεις αυτού του στοιχείου είναι 7,4 x 102 Bq κατά τη διάρκεια της ημέρας και 13,3 x 104 Bq ανά έτος. Η περιεκτικότητα στον αέρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 18 x 10-3 Bq ανά 1 κυβικό μέτρο και στο νερό - 5,5 x 102 Bq ανά λίτρο.
Εάν ξεπεραστούν τα καθορισμένα πρότυπα, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν μέτρα για την επιτάχυνση της αφαίρεσης του στοιχείου από το σώμα. Πρώτα από όλα θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για την απολύμανση των επιφανειών (πρόσωπο και χέρια) με σαπούνι και νερό. Εάν η ουσία εισέλθει μέσω της αναπνευστικής οδού, ξεπλύνετε τον ρινοφάρυγγα με φυσιολογικό ορό.
Η χρήση ροφητικών και διουρητικών με φορτίο νερού θα επιταχύνει την απομάκρυνση του στοιχείου.
Σε σοβαρές περιπτώσεις, γίνεται αιμοκάθαρση και συνταγογραφείται ειδική θεραπεία.
Αλλά υπάρχουν οφέλη
Σε χημική έρευνα, ανίχνευση ελαττωμάτων ακτίνων γάμμα, σε τεχνολογίες ακτινοβολίας και σε διάφορα ραδιοβιολογικά πειράματα, οι επιστήμονες βρήκαν χρήση αυτού του τεχνητού στοιχείου με ιδιότητες ακτινοβολίας.
Το Cesium-137 χρησιμοποιείται σε θεραπεία επαφής και ακτινοθεραπείας, στην αποστείρωση ιατρικών εργαλείων, προϊόντων διατροφής.
Αυτό το στοιχείο έχει βρει την εφαρμογή του στην κατασκευή τουπηγές ενέργειας ραδιοϊσοτόπων και σε μετρητές στάθμης στερεών, όπου χρησιμοποιείται σε αδιαφανή σφραγισμένα δοχεία.
