Dunia kita hari ini prihatin terhadap pencemaran alam sekitar. Dan ini boleh difahami - komposisi udara yang kita sedut dan makanan yang kita makan telah lama tidak lagi mesra alam. Sejak ujian pertama senjata nuklear (1945), planet kita telah dicemari dengan pelbagai radionuklid dengan sifat antropogenik. Dan salah satunya ialah cesium-137. Separuh hayatnya adalah besar, dan kesan pada tubuh manusia adalah pelbagai. Kami akan membincangkan perkara ini dan banyak lagi dalam artikel ini.
Salah satu daripada banyak
Cesium dalam jadual berkala Dmitry Mendeleev tergolong dalam subkumpulan utama kumpulan pertama tempoh keenam dan mempunyai nombor atom 55. Simbol kimia unsur tersebut ialah Cs (Caesium), dan ia mendapat namanya kerana kepada kehadiran dua garis biru dalam spektrum keamatan relatif sinaran elektromagnet (dariperkataan Latin caesius, yang bermaksud "biru langit").
Sebagai bahan ringkas, cesium ialah logam lembut berwarna kuning keperakan dengan ciri alkali yang jelas.
Unsur ini ditemui pada tahun 1860 oleh dua saintis Jerman R. Bunsen dan G. Kirchhoff. Mereka menggunakan kaedah analisis spektrum dan cesium ialah unsur pertama yang dikesan dengan cara ini.
Banyak muka cesium
Secara semula jadi, cesium berlaku secara eksklusif sebagai isotop stabil Cs-133. Tetapi fizik moden mengetahui 39 radionuklid ciptaan buatan (isotop radioaktif).
Ingat bahawa isotop ialah jenis atom unsur dengan bilangan neutron yang berbeza dalam nukleusnya.
Isotop Cs-135 hidup paling lama (sehingga 2.3 juta tahun), yang kedua dari segi separuh hayat ialah cesium-137. Ia adalah yang terakhir yang bertanggungjawab terhadap pencemaran radiasi planet kita. Separuh hayat cesium-137 dalam saat ialah 952066726, iaitu 30.17 tahun.
Isotop ini terbentuk semasa pereputan nukleus dalam reaktor nuklear, serta semasa ujian senjata dengan kepala peledak nuklear.
Radionuklid tidak stabil
Akibat daripada separuh hayat cesium-137, ia melalui peringkat pereputan beta dan bertukar menjadi barium-137m yang tidak stabil, dan kemudian menjadi barium-137 yang stabil. Ini membebaskan sinaran gamma.
Ia adalah separuh hayat penuh cesium-137 ialah 30 tahun, dan kepada barium-137m ia mereput dalam 2.55 minit. Jumlah tenaga proses ini ialah1175.63 ± 0.17 keV.
Formula yang menerangkan separuh hayat cesium-137 adalah kompleks dan sebahagian daripada pereputan uranium.
Sifat fizikal dan kimia
Kami telah pun menulis tentang sifat fizikal isotop dan ciri pereputannya. Dari segi sifat kimia, unsur ini hampir dengan rubidium dan kalium.
Semua isotop (termasuk cesium-137 dengan separuh hayat 30.17 tahun) diserap dengan sempurna dalam apa jua cara apabila ia memasuki organisma hidup.
Pembekal utama radionuklid biosfera
Sumber nuklida radioaktif biosfera cesium-137 dengan separuh hayat lebih daripada 30 tahun ialah kuasa nuklear.
Statistik tidak henti-henti. Menurut data tahun 2000, kira-kira 22.2 × 1019 Bq cesium-137, yang separuh hayatnya lebih daripada 30 tahun, telah dipancarkan ke atmosfera oleh semua reaktor loji tenaga nuklear dunia.
Bukan hanya suasana yang tercemar. Dari kapal tangki dan pemecah ais dengan loji kuasa nuklear, dari kapal selam nuklear, radionuklid ini memasuki lautan setiap tahun. Oleh itu, menurut pakar, semasa operasi satu reaktor kapal selam, kira-kira 24 x 1014 Bq akan memasuki lautan dalam satu tahun. Memandangkan separuh hayat caesium-137, ia menjadi sumber berbahaya bagi pencemaran alam sekitar jangka panjang.
Ledakan yang paling terkenal
Sebelum kita beralih kepada kesan radionuklid cesium pada tubuh manusia, kita mengingati beberapa bencana besar,disertai dengan pelepasan unsur ini ke dalam biosfera.
Hanya sedikit orang yang tahu, tetapi pada tahun 1971, di wilayah Ivanovo (kampung Galkino), kerja telah dijalankan untuk menyelidik mendalam kerak planet kita. Ini adalah letupan nuklear bawah tanah, selepas satu daripadanya air pancut lumpur melarikan diri dari satu telaga. Dan hari ini, di tapak kerja-kerja ini, sinaran 3 milliroentgens sejam direkodkan, dan radionuklid strontium-90 dan cesium-137 masih datang ke permukaan Bumi.
Semua orang tahu tentang bencana Chernobyl pada tahun 1986. Tetapi tidak semua orang tahu bahawa pada masa itu kira-kira 1850 PBq unsur radioaktif memasuki atmosfera. Dan 270 PBq daripadanya ialah cesium-137.
Pada 2011, apabila kemalangan berlaku di loji tenaga nuklear Fukushima Jepun, 15 PBq cesium-137 dengan separuh hayat 30 tahun memasuki Lautan Pasifik.
Apa yang berlaku seterusnya
Dengan kejatuhan dan sisa radioaktif, cesium-137 memasuki tanah, dari mana ia memasuki tumbuhan, yang mempunyai pekali penyerapan 100%. Pada masa yang sama, sehingga 60% daripada nuklida terkumpul di bahagian atas tanah organisma tumbuhan. Pada masa yang sama, dalam tanah yang miskin kalium, kesan pengumpulan cesium-137 meningkat dengan ketara.
Pekali pengumpulan tertinggi nuklida ini dicatatkan dalam alga air tawar, lichen dan organisma tumbuhan di zon Artik. Dalam badan haiwan, radionuklid ini terkumpul di dalam otot dan hati.
Kepekatan tertinggi telah dilihat pada rusa kutub dan unggas air di pantai Artik.
Kumpulkan cesium dan kulat. Terutamanya cendawan minyak, cendawan Poland, cendawan berlumut dan babi sepanjang separuh hayat.
Sifat biologi cesium-137
Cesium semulajadi adalah salah satu unsur surih badan haiwan. Dalam badan kita, sesium terkandung dalam jumlah 0.0002-0.06 mikron setiap 1 gram tisu lembut.
Radionuklid cesium, seperti yang telah disebutkan, termasuk dalam kitaran bahan dalam biosfera dan bergerak bebas di sepanjang rantai trofik biologi.
Selepas sentuhan oral dengan tubuh manusia dalam saluran gastrousus, 100% penyerapan nuklida ini berlaku. Walau bagaimanapun, kelajuan proses ini berbeza di jabatan yang berbeza. Jadi, sejam selepas memasuki badan, sehingga 7% cesium-137 diserap dalam perut manusia, sehingga 77% dalam duodenum, jejunum dan ileum, sehingga 13% dalam sekum, dan di bahagian terakhir usus (kolon melintang) - sehingga 40%.
Bahagian cesium-137 yang masuk melalui saluran pernafasan ialah 25% daripada jumlah yang datang daripada makanan.
Melalui darah ke otot
Selepas diserap semula dalam usus, cesium-137 diagihkan lebih kurang sama rata dalam tisu badan.
Kajian terkini tentang babi telah menunjukkan bahawa nuklida ini mencapai kepekatan tertinggi dalam tisu otot.
Apabila mengkaji rusa kutub, didapati bahawa cesium-137 selepas suntikan tunggal diedarkan seperti berikut:
- Otot - 100%.
- Buah Pinggang – 79%.
- Jantung - 67%.
- Cahaya – 55%.
- Hati- 48%.
Separuh hayat ialah 5 hingga 14 hari dan kebanyakannya dikumuhkan dalam air kencing.
Apa yang berlaku dalam tubuh manusia
Cara utama memasukkan cesium ke dalam badan adalah melalui saluran penghadaman dan saluran pernafasan. Dengan sentuhan luaran cesium-137 pada kulit yang utuh, 0.007% menembusi ke dalam. Apabila ditelan, 80% daripadanya terkumpul dalam otot rangka.
Unsur tersebut dikumuhkan melalui buah pinggang dan usus. Dalam masa sebulan, sehingga 80% cesium dikeluarkan. Menurut Suruhanjaya Antarabangsa mengenai Perlindungan Radiologi, separuh hayat radionuklid ialah tujuh puluh hari, tetapi kadarnya bergantung pada keadaan badan, umur, pemakanan dan faktor lain.
Kerosakan radiasi, sama dalam simptom penyakit radiasi, berkembang apabila menerima dos lebih daripada 2 Gy. Tetapi sudah pada unit MBq, tanda-tanda kecederaan sinaran ringan diperhatikan dalam bentuk cirit-birit, pendarahan dalaman dan kelemahan.
Cara melindungi diri anda daripada jangkitan
Untuk menentukan jumlah caesium-137 dalam badan manusia, radiometer beta-gamma atau meter sinaran manusia (HCR) mengukur sinaran gamma daripada badan atau daripada rembesan.
Apabila menganalisis puncak spektrum yang sepadan dengan radionuklid tertentu, aktivitinya dalam badan ditentukan.
Pencegahan jangkitan dengan sebatian cecair atau pepejal cesium-137 adalah dengan menjalankan manipulasi secara eksklusif dalam kotak tertutup. Cara digunakan untuk menghalang unsur daripada masuk ke dalamperlindungan diri.
Perlu diingat bahawa separuh hayat cesium-137 ialah 30 tahun. Jadi, pada tahun 1987 di Brazil (bandar Goiania) telah berlaku kecurian sebahagian daripada unit radioterapi. Dalam masa 2 minggu, kira-kira 250 orang telah dijangkiti, empat daripadanya meninggal dunia dalam masa sebulan.
Toleransi dan penjagaan kecemasan
Resit yang boleh diterima bagi elemen ini ialah 7.4 x 102 Bq pada siang hari dan 13.3 x 104 Bq setahun. Kandungan di udara tidak boleh melebihi 18 x 10-3 Bq setiap 1 meter padu, dan dalam air - 5.5 x 102 Bq seliter.
Jika melebihi norma yang ditentukan, langkah-langkah perlu digunakan untuk mempercepat penyingkiran unsur dari badan. Pertama sekali, langkah perlu diambil untuk menyahcemar permukaan (muka dan tangan) dengan sabun dan air. Jika bahan masuk melalui saluran pernafasan, bilas nasofaring dengan garam.
Penggunaan sorben dan diuretik dengan beban air akan mempercepatkan penyingkiran unsur tersebut.
Dalam kes yang teruk, hemodialisis dijalankan dan terapi khusus ditetapkan.
Tetapi ada faedahnya
Dalam penyelidikan kimia, pengesanan kecacatan sinar gamma, dalam teknologi sinaran dan dalam pelbagai eksperimen radiobiologi, saintis telah menemui kegunaan untuk unsur buatan manusia ini dengan sifat pancaran.
Cesium-137 digunakan dalam terapi sentuhan dan radiasi, dalam pensterilan instrumen perubatan, produk makanan.
Elemen ini telah menemui aplikasinya dalam pembuatansumber kuasa radioisotop dan dalam tolok aras pepejal, di mana ia digunakan dalam bekas bertutup legap.
