Радиоактивті стронций-90
Қоршаған ортаның ластану көздері.Сыртқы ортаның стронций-90-мен ластануының ең маңызды көзі ядролық қаруды сынау болып табылады және жауын-шашынның анық көрсетілген локализациясы бар (түсінділердің тығыздығы белгілі бір аймақтардың физиологиялық және климаттық ерекшеліктеріне байланысты). Бұл радионуклид сонымен қатар атом электр станциялары мен пайдаланылған ядролық отынды қайта өңдеу зауыттарынан (ол жеңіл еритін түрінде шығарындыларда кездеседі) сыртқы ортаға түседі. Атом электр станциясының қалыпты жұмыс жағдайында радиоактивті стронцийдің шығарындылары шамалы.
Стронций радиоизотоптары уран мен плутонийдің бөліну реакцияларында жоғары өнімділікпен және табиғи ортаның экологиялық тізбектеріндегі жоғары қозғалғыштығымен сипатталады. Осының барлығын ядролық реакторларды жобалауда, олардың жұмыс істеу ұзақтығын және радиоактивті қалдықтарды басқару жүйесін анықтау кезінде ескеру қажет.
Тамақтану жолдары (тізбектері).Радиоактивті стронций миграциясының негізгі қоректік тізбектері: атмосфера – өсімдіктер – адамдар; атмосфера – топырақ – өсімдіктер – адамдар; атмосфера – топырақ – өсімдіктер – жануарлар – адам; атмосфера – су қоймалары – ауыз су – адамдар; атмосфера – су айдындары – гидробионттар – балықтар – адам;
ағынды су – топырақ – өсімдіктер – адам; ағынды су – топырақ – өсімдіктер – жануарлар – адам; ағынды сулар – гидробионттар – балықтар – адам.
Стронций жасыл өсімдіктерде, атап айтқанда дәнді дақылдарда (дәндерде) жиналып, адам ағзасына нан өнімдері арқылы түседі. Пішен (азық) арқылы жануарлардың (сиырлардың) ұлпаларына түседі. Сондықтан сүт стронцийдің адам ағзасына енуінің наннан кейінгі екінші жолы болып табылады. Ақырында, су айдындарының бетіне түсетін немесе онда жер үсті ағынымен шайылатын радиоактивті стронцийді біржасушалы балдырлар (фитопланктон), шаян тәрізділер мен басқа да ұсақ жануарлар (зоопланктон) қоректену тізбегі бойына жинайды, содан кейін балықтар оңай сіңіреді.
Стронцийдің концентрациясы қоректік тізбекте жоғары көтерілген сайын артады; кейбір балықтардың денесінде ол судағыдан ондаған мың есе жоғары болуы мүмкін. Осылайша, балық, әсіресе оның қаңқасы - адам ағзасына стронцийдің түсуінің тағы бір кең таралған тағам жолы. Ақырында, көкөністер мен жемістер радиоактивті стронцийдің маңызды көзі болып табылады.
Стронций өзінің қасиеттері бойынша, жоғарыда айтылғандай, кальцийге өте жақын және онымен бірге биосферада айналады. Атмосфералық ауа стронцийдің су объектілеріне және құрлыққа түсетін негізгі резервуары болып табылады. Ауадағы радионуклидтердің шөгуі ауырлық күшімен, атмосферада үнемі болатын инертті шаңға шөгуімен және жауын-шашынмен (жаңбыр, қар) жойылуымен анықталады. Радиоактивті стронций бөлшектерінің атмосферада тұру уақыты 30-40 күн, ал стратосферада бірнеше жыл.
Топырақтың радиоактивті стронций қоймасы ретінде ерекше маңызы бар (оның барлығы дерлік жылжымалы күйде). Бастапқыда ол оның бетінде жиналады, содан кейін оның профилі бойынша баяу қайта бөлінеді. Стронций топырақтың қатты фазасына радиоактивті цезийге қарағанда әлдеқайда жеңіл сіңеді. Радиоактивті стронцийдің топырақтағы миграциясына мыналар әсер етеді: климаттық жағдайлар, жер бедері, гидрологиялық режим, өсімдіктердің табиғаты, ауылшаруашылық тәжірибелері және топырақ түрі. Топырақтарды радиоактивті стронцийдің сіңіру қабілетінің жоғарылау дәрежесіне қарай, өз кезегінде келесі қатарға бөлуге болады: қара топырақ – каштан – сазды-подзол.
Радиоактивті стронций өсімдіктерге олардың құрлық бөлігінің тікелей ластануы (радинуклидтердің түсуі және қайталама шаң түзілу кезінде), тамыр жүйесі арқылы топырақтан сіңірілуі және құрамындағы сумен суару нәтижесінде түсуі мүмкін. Өсімдіктерде радионуклидтердің сақталуының дәрежесі өсімдіктердің ерекшеліктерімен, радиоактивті бөлшектердің мөлшерімен және метеорологиялық жағдайлармен анықталады. Өсімдіктердің бетіне жиналған стронций-90 оны сіңіре алады. Жабайы және ауылшаруашылық өсімдіктерінің ғаламдық жауын-шашынның радионуклидтерін ұстау деңгейі шамамен 25% құрайды. Қоңыржай климаттық аймақтар үшін радионуклидтердің 50%-ын шөптесін өсімдіктерден шығару уақыты (жаңбырмен, желмен және т.б.) 1-5 апта. Радиоактивті стронцийдің жиналуы топырақтағы алмасатын кальцийдің мөлшеріне кері пропорционал, сонымен қатар өсімдіктердің түріне және сортына байланысты. Осылайша, оның көп бөлігі бұршақ тұқымдастарда жиналады, ал тұқымдарда, жемістер мен түйнектерде жапырақтар мен сабақтарға қарағанда әлдеқайда аз.
Радиоактивті стронций жануарлардың денесіне негізінен жеммен бірге түседі. Радионуклидтердің жануарлардан алынатын өнімдерге ауысуы оның биожетімділігіне, жануарлардың түр және жас ерекшеліктеріне және олардың физиологиялық жағдайына байланысты. Бұзауларда, қозыларда, лақтарда және торайларда стронцийді сіңіру ересек жануарларға қарағанда бірнеше есе көп. Радиоактивті стронцийдің негізгі бөлігі сүйектерде, негізінен эпифазаларда (буындарда) жиналады. Осылайша, стронцийдің ең көп жиналуы өсіп келе жатқан организмде мүмкін, ал сүйектерде орналасқан бұл радионуклидті денеден шығару өте қиын. Ауыл шаруашылығы жануарларының қаңқасында жинақталу дәрежесі бойынша оларды келесі қатарға орналастыруға болады: ірі қара – ешкі – қой – шошқа – тауық. Радионуклидтердің ең көп жиналуы паренхималық мүшелерде – бауырда, бүйректе, өкпеде, ең азы – бұлшықеттерде, әсіресе бездерде байқалады. Ауыл шаруашылығы жануарларының бұлшық еттері мен паренхималық мүшелерінде радиоактивті стронцийдің тұндыру дәрежесіне қарай оларды да қатарлап орналастыруға болады: ірі қара – қой – тауық. Ересек жануарларда стронций жас жануарларға қарағанда жұмсақ тіндерде көп мөлшерде жиналады, бірақ жас жануарларда ол ересектерге қарағанда әлдеқайда жылдамырақ шығарылады. Жануарлар рационында кальцийдің жоғарылауы стронций-90 экскрециясын тездетеді. Бала емізетін жануарларда радионуклид айтарлықтай мөлшерде сүтпен шығарылады.
Радиоактивті стронцийдің 96% дейін жұмыртқаның қабығында, 3,5% сарысында және 0,5% ақында болады.
Су қоймалары ерекше қауіп тудырады, өйткені оларда радиоактивті стронций жинақталады. Оны гидробионттар, атап айтқанда балықтар, қоректік тізбек бойымен және тікелей судан сіңіреді. Сонымен бірге су организмдеріндегі стронций-90 мөлшері оның судағы концентрациясына ғана емес, оның минералдану дәрежесіне де байланысты: оның азаюымен су организмдерінде радионуклидтердің жинақталуы артады.
Нәтижесінде адам ағзасына түсетін радиоактивті стронцийдің негізгі көзі өсімдік және жануар текті өнімдер болып табылады деген қорытынды жасауға болады. Стронцийдің еритін түрлері асқазан-ішек жолынан жақсы сіңеді. Радионуклид әсіресе балалар үшін қауіпті, олардың денесіне сүтпен бірге еніп, сүйектерде көп мөлшерде жиналады. Жасы ұлғайған сайын радиоактивті стронцийдің сіңуі төмендейді. Рациондағы кальцийдің жоғары мөлшері ең қауіпті, өте улы радионуклидтердің бірі болып табылатын радиоактивті стронцийдің сіңуіне жол бермейді. Үлкен дозалар адамдарда жедел сәуле ауруын тудырады, ал аз мөлшерде ұзақ уақыт әсер ету созылмалы түрдің дамуына әкеледі. Соңғысы гемопоэтикалық жүйенің ұзақ мерзімді зақымдануымен, қан ауруларының (лейкемия) және сүйек ісіктерінің дамуымен сипатталады.
Радиоактивті цезий-137
Техногендік радионуклидтердің ішінде цезийдің радиоактивті изотоптары ерекше қауіпті, әсіресе ұзақ өмір сүретін цезий-137 жартылай ыдырау периоды 30±0,2 жыл. Бұл радионуклид табиғи ортаның экологиялық тізбегіндегі жоғары қозғалғыштығымен және оның жеке буындарында жинақтау қабілетімен сипатталады.
Қоршаған ортаның ластану көздері. Цезий-137 түзілуінің негізгі көзі – ядролық қаруды сынау және атом электр станциялары. Ядролық реакторлардың жұмысы кезінде радионуклидтердің көп мөлшері жиналады. Атом электр станциясының қалыпты жұмыс жағдайында радиоактивті шығарындылар шамалы және ядролық реактордың конструкциясына, станциядан шығарылатын радиоактивті заттар мен ауаны тазарту жүйелерінің түріне, реактордың жұмыс істеу уақытына және т.б. тәуелді. Цезий- 137 қоршаған ортаны ластаушы заттар пайдаланылған отын элементтерін қайта өңдеу зауыттары болуы мүмкін. Табиғи ортаға түсетін цезий-137-нің ықтимал көздері атом электр станцияларынан ашық тұщы су қоймаларына және радиоактивті қалдықтар қоймаларына радиоактивті заттардың төгілуі болып табылады. Қалыпты жұмыс жағдайында ядролық отын циклі кәсіпорындарының шығарындыларына байланысты халыққа радиация дозалары шамалы және ұсынылған нормалардан төмен.
Қоршаған ортаның радиоактивті цезиймен ластануының үлкен қаупі атом электр станциясындағы апаттар кезінде, оның шығарындылары айтарлықтай өскен кезде туындайды. Бұл жағдайда сәулелену дозалары апаттың масштабына және оны жою шараларының тиімділігіне байланысты күрт өседі және ауытқиды. Цезий-137-ні қабылдау ұзақ уақыт бойы радиациялық қауіпті анықтайды. Қоршаған ортаның радиоактивті цезиймен ластану деңгейі аудандардың физикалық, географиялық және климаттық ерекшеліктеріне, атмосфералық жауын-шашынның таралуына және т.б.. Мысалы, белгілі бір аудандарда (Украина-Беларусь Полесье, субарктикалық облыстар) цезийдің деңгейі. -137 жануар және өсімдік текті өнімдерді тұтыну басқаларға қарағанда жоғары. Солтүстікте бұл радионуклидтің сақталуын және оның ұзақ уақыт бойы жинақталуын қолдайтын қыналар (бұғылардың негізгі азығы) өсу сипаттамаларына ықпал етеді.
Тамақтану жолдары (тізбектері).Радиоактивті стронций сияқты цезий-137 сыртқы ортада, әсіресе тұндырылғаннан кейін бірінші рет, сондай-ақ стронций-90 миграциясына ұқсас қоректік тізбектер арқылы жоғары қозғалғыштығымен сипатталады. Радионуклидтердің миграциясының тағы бір мүмкін болатын қоректік тізбегі: ластану көзі – дәрілік өсімдіктер – дәрілік өсімдік шикізаты – дәрілік өнім – адам. Радионуклидтер миграциясының бұл тағамдық тізбегі әлі жеткілікті зерттелмегенін мойындау керек. Осыған байланысты радиоактивті ластануға ұшыраған Калуга облысының оңтүстік аймақтарындағы жабайы дәрілік өсімдік шикізатын зерттеу деректері қызығушылық тудырады. Нәтижесінде ашық мекендейтін ағаш түрлерінің жемістерінде іс жүзінде цезий-137 жиналмайтыны белгілі болды. Цезий-137 қауіпсіз құрамы бар оларда өсетін дәрілік өсімдіктерді жинау үшін топырақтың ластануының ең төменгі мәндері шалғындарда өсетін көпжылдық бұталар мен бұталар үшін (жеңіл тайғақ) және ормандарда (қарапайым ақжелкен, батпақты жабайы гүлшетен) анықталды. .
Топырақ бетінде тұндырылған радиоактивті цезий көлденең және вертикаль бағытта қозғалады және оның ерігіштігі маңызды болады. Топырақта цезий-137 нашар еритін тұздар түзе отырып, оңай қорытылатын түрге айналады. Сондықтан оның тамыр арқылы өсімдіктерге енуі қиын. Қышқыл жаңбырлар цезий-137-нің еритін түрге өтуін жеңілдетеді. Топырақтағы радионуклидтердің миграциясына жер бедері, гидрологиялық режим, топырақ түрі, өсімдіктердің табиғаты, жүргізілетін ауыл шаруашылығы жұмыстары және радионуклидтің топырақпен байланысының беріктігі айтарлықтай әсер етеді. Цезийдің сіңіру қабілетінің жоғарылау дәрежесі бойынша топырақтарды бір қатарға орналастыруға болады: қара топырақтар – каштан – сазды-подзоликалық.
Радиоактивті цезий өсімдіктерге жапырақтардың, сабақтардың, гүлшоғырлардың және жемістердің тікелей ластануы нәтижесінде түсуі мүмкін, сонымен қатар тамыр жүйесі арқылы топырақтан сіңуі мүмкін. Өсімдіктердің беткі қабатының ластану деңгейі олардың морфологиялық ерекшеліктеріне, жауын-шашынның тығыздығына, аэрозольдердің физика-химиялық қасиеттеріне байланысты. Цезий-137 концентрациясының дәрежесі бойынша өсімдіктерді келесі қатарға орналастыруға болады: қырыққабат – қызылша – картоп – бидай – табиғи форб. Жайылым өсімдіктерінің ластануының төмендеуі (жаңбырдың, желдің, биомассаның өсуіне байланысты) шамамен 14 күн ішінде болады. Тұндырылған радионуклидтің 90%-дан астамы алғашқы 2 айда жойылады. Еритін цезий-137 топырақ ерітіндісінен өсімдік тамырларына сіңіп, топырақта берік бекітіледі. Цезий-137-нің өсімдіктерге ауысуының жоғарылау дәрежесі бойынша топырақтың келесі қатарын құруға болады: сазды-подзолды топырақтар - қызыл топырақтар - шалғынды-карбонатты топырақтар - қара топырақтар - сұр топырақтар. Радиоактивті цезийдің көбірек ауысуы шымтезек-батпақты топырақты аймақтарда (Украина-Беларусь Полесье) байқалады. Бұл радионуклидтің түйнектер мен дәндерде жинақталу дәрежесі бойынша өсімдіктерді бір қатарға орналастыруға болады: арпа – тары – бидай – қарақұмық – бұршақ – сұлы – чумиза – картоп – үрме бұршақ. Өсімдіктердегі цезий-137 жинақтау мөлшері олардың түріне, топырақ түріне және ауылшаруашылық практикасының сипатына байланысты. Сонымен қатар өсімдіктердің генеративті және вегетативтік мүшелеріндегі радиоактивті цезийдің концентрациясы шамамен бірдей.
Адамдар үшін цезий-137 көздері өсімдік (нан, көкөніс, жемістер) және жануарлар (ет, балық, сүт және т.б.) өнімдері болуы мүмкін. Бұл радионуклидтің калийге ортақ қасиеттері болғандықтан, өсімдік және жануар текті ұлпаларда калий де, радиоактивті цезий де жинақталады. Цезий-137 жануарлар ағзасына негізінен тамақ арқылы түседі, ал радионуклид негізінен бүйрек арқылы шығарылады. Оның негізгі мөлшері бұлшықеттерде (80%-дан астам), одан кейін қаңқада (шамамен 10%) жиналады. Сиырдың, қойдың, ешкінің, шошқаның және тауықтың 1 кг бұлшықетіндегі радионуклидтердің мөлшері сәйкесінше тәуліктік қабылдаудың 4, 8, 20, 26 және 45% құрайды. Радиоактивті цезий емізетін жануарлардың сүтімен айтарлықтай мөлшерде бөлінеді. Сиырларға радионуклидті ұзақ уақыт қабылдағанда оның сүттегі мөлшері 1 литр тәуліктік қабылдауға шаққанда 0,8 - 1,2%, ешкіде - 10 - 20%, қойда - 5 - 15% жетеді. Бұл айырмашылықтар жануарлардың физиологиялық ерекшеліктерімен, тағамның табиғатымен және оларды ұстау жағдайларымен байланысты.
Тауық жұмыртқасы да адам ағзасына түсетін цезий-37 көзі болып табылады, ал ақуыз сарысына қарағанда радиоактивті цезийден 2-3 есе көп, ал қабығында жұмыртқадағы радионуклидтердің жалпы мөлшерінің 1-2% құрайды.
Радиоактивті цезий су организмдерінде көп мөлшерде жиналады. Балықтар цезий-137-ні тікелей судан және негізінен тағам арқылы сіңіреді. Бұл радионуклидтің жинақталу дәрежесі әрбір балық түрінің биологиялық және физиологиялық ерекшеліктерімен анықталады. Судың әлсіз минералдануы цезий-137 жоғары жинақталуына ықпал етеді. Тұщы су балықтарында теңіз балығына қарағанда радиоактивті цезий ондаған-жүздеген есе көп. Сонымен бірге Атлант мұхитының кәсіптік балықтарында ішкі теңіздердегі (мысалы, Каспий теңізі) балықтарға қарағанда 10-30 есе төмен. Су өсімдіктерін цезий-137 жинақталуына қарай келесі қатарға орналастыруға болады: балдырлар - суға батырылған өсімдіктер - жағалаудағы су өсімдіктері - жер бетінде қалқып жүретін өсімдіктер.
Радиоактивті цезий айтарлықтай жоғары радиоуыттылыққа ие. Ол адам ағзасына тыныс алу жүйесі, тері, жаралар және күйік беттері арқылы түсуі мүмкін. Дегенмен, негізгі жол - тамақ. Радиоактивті цезий, калий сияқты, адамның тіндері мен мүшелерінде біркелкі таралады (бұл салыстырмалы түрде біркелкі сәулеленуге әкеледі), бірақ оның көп бөлігі бұлшықет тінінде (80% және сүйектерде тек 10%) шоғырланған. Цезий-137 организмнен салыстырмалы түрде оңай шығарылады. Ол негізінен несеппен және ішінара нәжіспен шығарылады. Бұл радионуклидтің организмнен жартылай шығарылу кезеңі 65-100 күнді құрайды. Оның ағзадан шығарылу жылдамдығы зат алмасу жылдамдығының жеке айырмашылықтарымен анықталады және жасына, жынысына, диетасына және көптеген қоршаған орта факторларына байланысты. Цезий-137 ананың денесінен плацента арқылы ұрыққа (және азықтандыру кезеңінде сүт арқылы жаңа туған нәрестелерге) айтарлықтай мөлшерде өтетінін есте ұстаған жөн.
Радиоактивті цезий-137
автор туралы
Иван Яковлевич Василенко, медицина ғылымдарының докторы, профессор, КСРО Мемлекеттік сыйлығының лауреаты, РФ Мемлекеттік ғылыми орталығы – Биофизика институтының жетекші ғылыми қызметкері. Ғылыми қызығушылықтары: ядролық ыдырау өнімдерінің токсикологиясы, радиациялық гигиена.
Кіріспе
Биосфераны жаһандық деңгейде ластайтын антропогендік радионуклидтердің ішінде ерекше назар аударуды қажет етеді. радиоактивті цезий- адамдардың сыртқы және ішкі сәулелену дозаларын құрайтын негізгі көздердің бірі. Цезийдің 34 изотоптары белгілі массалық сандар 114-148, оның біреуі ғана ( 133 Cs) тұрақты, қалғандары радиоактивті.
133 Csшашыраңқы элементтерді білдіреді. Ол барлық дерлік қоршаған орта объектілерінде аз мөлшерде кездеседі. Жер қыртысындағы кларк (орташа) нуклидтердің мөлшері – %, топырақта – %. Цезий өсімдік және жануар организмдерінің тұрақты микроэлементі: тірі фитомассада %, адам ағзасында шамамен 1 г болады.Бұл нуклид негізінен тағамнан 10 мкг/тәу мөлшерінде келеді. Организмнен негізінен несеппен шығарылады (орта есеппен тәулігіне 9 мкг). Цезийдің биологиялық рөлі әлі толық ашылған жоқ.
Цезийдің радиоактивті изотоптарының ішіндегі ең қызықтысы 137 Csбірге жартылай ыдырау мерзімі 30 жыл. 137 Cs- - бөлшектердің орташа энергиясы 170,8 кВ болатын сәуле шығарушы нуклид. Оның қызы нуклид 137 м Бажартылай ыдырау периоды 2,55 минут және энергиясы 661 кВ – кванттар шығарады. 137 Csмедицинада кеңінен қолданылады (диагностика және емдеу үшін), радиациялық зарарсыздандыру, ақауларды анықтау және басқа да көптеген технологиялар. Цезийдің басқа радиоизотоптарының маңызы аз.
Радиоактивті цезийдің қоршаған ортаға таралуы негізінен ядролық қаруды сынау және атом электр станцияларындағы апаттар нәтижесінде болатыны белгілі. Реакторларда шығыс 137 Csбөлінетін материалға және бөлінуді тудыратын нейтрондардың энергиясына тәуелді және белсенділігі 5,1-6,3% құрайды. Бөліну өнімдеріндегі радиоцезияның салыстырмалы құрамы олардың «жасына» қарай өзгереді (1-кесте).
1-кестеЯдролық қаруды сынау планетаның радиоактивті ластануының маңызды көздерінің бірі болып табылады, оның ішінде 137 Cs. 1981 жылдың басына қарай қоршаған ортаға шығарылатын заттың жалпы белсенділігі 137 Cs 960љPBq жетті. Солтүстік және Оңтүстік жарты шарлардағы және жер шары бойынша орта есеппен ластану тығыздығы сәйкесінше 3,42; 0,86 және 3,14 кБк/м2, ал бұрынғы КСРО аумағында орта есеппен 3,4 љкБк/м2.
Ядролық реакторларда олардың жұмыс істеуі кезінде бөліну өнімдері (фиссий) және трансурандық элементтер, оның жалпы қызметі орасан зор. Физийдің радионуклидтерінің ішінде цезийдің радиоизотоптары маңызды орын алады (2-кесте). Осы радионуклидтің 1МВт (электр қуаты) үшін жылына көп түзілетіні сонша, оның белсенділігі 130 ТБк (Т, тера - 1012) құрайды. Дүние жүзіндегі реакторлардағы нуклидтердің жалпы жинақталуы (белсенділік бойынша) ғасырдың соңына қарай 900 EBq (E, exa - 1018) жетеді, бұл сыртқы ауаға шығарылатын радионуклидтер мөлшерінен шамамен мың есе көп. ядролық жарылыстар кезіндегі орта.
кесте 2Атом электр станцияларының қалыпты жұмыс жағдайында радионуклидтердің, соның ішінде радиоактивті цезийдің шығарындылары шамалы екені белгілі. Өнімдердің басым көпшілігі ядролық бөлінуотынның ішінде қалады. Радиациялық бақылау деректеріне сәйкес, атом электр станциялары орналасқан аумақтардағы цезий концентрациясы ядролық қаруды сынау салдарынан қоршаған ортаның ластануы байқалатын бақылау аймақтарындағы нуклид концентрациясынан сәл ғана жоғары. Радионуклидтер шығарындыларының көлемі реакторлардың конструкциялық ерекшеліктеріне, олардың жұмыс уақытына, тазалау әдісіне және жабдықтың жағдайына байланысты. Пайдаланылған отын элементтерін өңдеуге арналған радиохимиялық зауыттар (РХЗ) және радиоактивті қалдықтарды сақтау қоймалары да ластау көзі болуы мүмкін. БҰҰ-ның атомдық радиацияның әсері жөніндегі ғылыми комитетінің (SCEAR) болжамы бойынша 2000 жылға қарай радиоцезияның шығарындылары. 1,5-5,2 TBq жетуі мүмкін.
Төтенше қиын жағдайлар авариялардан кейін, радионуклидтердің үлкен мөлшері сыртқы ортаға түсіп, үлкен аумақтар ластанған кезде пайда болады. Мысалы, 1957 жылы Оңтүстік Оралдағы апат кезінде радиоактивті қалдықтар қоймасында термиялық жарылыс болып, жалпы белсенділігі 74 ПБк, оның ішінде 0,2 РБк радионуклидтер атмосфераға шығарылды. 137 Cs. 1957 жылы Ұлыбританиядағы Винденейлдегі RHZ-дегі өрт кезінде. 12 РБк радионуклидтердің бөлінуі болды, оның ішінде 46 ТБк 137 Cs. 1950 жылы Оңтүстік Оралдағы «Маяк» кәсіпорнынан Теча өзеніне радиоактивті қалдықтардың технологиялық төгілуі 102 ПБк құрады, оның ішінде 137 Cs 12,4 PBq. Оңтүстік Оралдағы Қарашай көлінің жайылмасынан радионуклидтерді желмен жою 1967 ж. 30 TBq құрады. Акцияға 137 Cs 0,4 TBq құрады. Нағыз апат 1986 жылы Чернобыль атом электр станциясындағы (ЧАЭС) апат болды: қираған реактордан 1850 PBq радионуклидтер шығарылды, радиоактивті цезий 270 PBq құрайды. Радионуклидтердің таралуы планетарлық пропорцияларға жетті. ТМД аумағында жинақталған радионуклидтердің жалпы көлемінің жартысынан астамы Украина, Беларусь және Ресей Федерациясының Орталық экономикалық ауданына тиесілі. Радиоактивті цезий көздерін медициналық және технологиялық мақсатта ұқыпсыз сақтау нәтижесінде қоршаған ортаның ластану жағдайлары белгілі.
Сыртқы ортадағы миграция
Цезий сыртқы ортада оңай қоныс аударады, оған екі жағдай ықпал етеді. Біріншіден, 137 Cs- ыдырау тізбегінің соңғы өнімі:
,
онда йод пен ксенон газ фазасында болады. Ядролық жарылыстар кезінде цезийді адсорбциялайтын және жер бетіне баяу түсетін ұсақ бөлшектер түзіледі. Тұндыру процесі үлкенірек бөлшектердің пайда болуымен тұндыру және бөлшектердің бірігуі арқылы жеделдетіледі. Екіншіден, барлық (жер асты) ядролық жарылыстарда және атом электр станцияларының авариялық шығарылымдарында ағынның құрамында оның көшу процестерінде принципті маңызы бар жоғары еритін түрдегі цезий болады. Силикатты топырақтарда жер асты жарылыстары кезінде аз еритін бөлшектер түзіледі. Аз еритін түрдегі ядролық жарылыстар кезінде атмосфералық жауын-шашындағы радионуклидтің мөлшері кең ауқымда өзгерді - 3,3-82,4% (масса).
Жер бетінде тұндырылған радиоактивті цезий табиғи факторлардың әсерінен көлденең және тік бағытта қозғалады. Көлденең көші-қон топырақты жел эрозиясына ұшыратып, жауын-шашынмен шайып, төмен орналасқан дренаждық аймақтарға апарады. Миграция жылдамдығы гидрометеорологиялық факторларға (желдің жылдамдығы мен жауын-шашынның қарқындылығы), жер бедеріне, топырақ пен өсімдіктердің түріне және нуклидтің физика-химиялық қасиеттеріне байланысты.
Цезийдің тік ауысуы судың фильтрациялық ағындарымен жүреді және топырақтағы жануарлар мен микроорганизмдердің белсенділігімен, топырақтың тамыр қабатынан өсімдіктердің жер үсті бөліктеріне кетуімен және т.б. байланысты. Нуклидтің қозғалғыштығы мен биологиялық қолжетімділігі төмендейді. уақыт өте келе «төмен алмасу» күйіне көшу нәтижесінде.
Тұндырылғаннан кейінгі алғашқы жылдарда цезий негізінен оның түріне қарамастан топырақтың жоғарғы, 5-10 сантиметрлік қабатында болады. Нуклидтердің ұсталуы топырақтың сорбциялық қасиетін арттыратын жоғарғы қабатта ұсақ фракциялардың (әсіресе саз) және органикалық заттардың көп болуына байланысты болады. Радиоактивті цезийдің 30-50 см тереңдікке енуі ондаған және жүздеген жылдарға созылатыны анық, бірақ оның топырақ профилі бойынша қайта таралуы одан да тезірек болуы мүмкін - ауылшаруашылық қызметінің нәтижесінде. Бұл жағдайда нуклид барлық егістік қабатқа салыстырмалы түрде біркелкі таралады.
Әдетте «саяхат» 137 CsАвторы қоректік тізбектерөсімдіктерден басталады, онда нуклид радиоактивті жауын-шашын кезінде тікелей немесе жанама - шаңмен және сумен жапырақтар, сабақтар және тамыр жүйесі арқылы енеді. Өсімдіктердің беткі қабатының ластану деңгейлері олардың морфологиялық сипаттамаларымен және түсетін аэрозольдердің физика-химиялық қасиеттерімен анықталады. Өсімдіктердің бөлшектерінің мөлшері 45 микроннан аз аэрозольдарды ұстауға қабілетті екені белгілі. Әсіресе радионуклидтердің жоғары деңгейі қыналар, шай және қылқан жапырақты өсімдіктерде байқалды, бұл олардың биологиялық ерекшеліктерімен байланысты. Аэрозольдық цезийге келетін болсақ, ол негізінен қырыққабатта, одан кейін кему ретімен қызылшада, картопта, бидайда және табиғи шөптесін өсімдіктерде жинақталатыны анықталды. Цезийдің өсімдік жамылғысында (форб) жинақталуы осы нуклидтің ортадағы ортадағы мазмұнына қатысты 0,1-ден 0,36-ға дейін ауытқиды. Уақыт өте келе өсімдіктердің ластану деңгейі тікелей жоғалтулар (жаңбыр мен жел әсерінен) және биомассаның өсуі нәтижесінде төмендейді: мысалы, шамамен екі апта ішінде жайылым өсімдіктеріндегі нуклидтердің мөлшері екі есе азаяды.
3 сағат бұрын жарылыс кезінде лас бомбаЖанкешті көлікті жарып жіберіп, 30 адам қаза тауып, 80 адам жараланды. Ұлттық гвардия желді жақтан бірнеше блок қашықтықта цезий 137 радиоактивті изотопының қауіпті деңгейін анықтады. Цезий 137 - ядролық реактордың жанама өнімі. Ол бета және гамма сәулелерін шығарады. Дегенмен, соңғылары қауіптірек. Цезий 137-нің жоғары дозасы күйікке, жедел сәулелік ауруға және тіпті өлімге әкелуі мүмкін.
Ақпарат Мэн медициналық орталығына жіберіледі. Радиациялық әсердің өте жиі кездесетін симптомы - жүрек айнуы мен құсу, ол бірнеше сағаттан немесе бірнеше күннен кейін пайда болуы мүмкін. Гамма-сәулелері адам ағзасынан өткенде, олар тіндерде радиоактивтіліктің аз мөлшерін қалдыруы мүмкін. Цезийдің жартылай шығарылу кезеңі 30 жыл. Ол ондаған жылдар бойы сәуле шығаруға қабілетті.
Жартылай ыдырау периоды – заттың жартысының ыдырауына кететін уақыт. Бұл ядроның ыдырағанға дейін пішінін қанша уақыт сақтайтынын көрсетеді. Бақытымызға орай, көмектесетін дәрі бар.
Егер адам цезийді жұтса немесе жұтса, оны ыдырататын өнім бар. Ол оны пруссиялық көк деп атайды. Бірақ Мэн медициналық орталығында заттың аз ғана қоры бар. Ол бояу ретінде ойлап табылған.
Фармакологиялық ашылулардың алғашқы кезеңінде оның егеуқұйрық уы болып табылатын талийді кетіруге көмектесетіні анықталды. Біз оның цезийге де көмектесетінін білеміз - оны ішекте байланыстыру және нәжіспен шығаруға көмектесу. Пруссиялық көк цезийді жояды және пациенттердің денесінде сәулелену деңгейін төмендететін жедел сәуле ауруын емдеуге көмектесуі керек.
Жарылыстан кейін 4 сағаттан кейін аурухананың жедел жәрдем бөлмесінде жаңа дағдарыс пайда болады. Ол өзін нашар сезінуге шағымданатын адамдарға толы. Алғанына сенімді адамдар бар сәулелену дозасы. Олардың денсаулығы нашарлап, бас ауруы пайда болады. Бұл кез келген алаңдатарлық жағдай үшін қалыпты жағдай. Уайымдап, жүйкесі жұқарғандар өз денесі үшін ауру белгілерін тудырады.
Аурухана қызметкерлері жиналғандарды тыныштандыруға тырысады, бірақ жағдай тез нашарлайды. Лас бомба туралы хабар тараған сайын, мыңдаған көлік жолдарға шығады. Портленд тұрғындары радиациядан қашып жатыр, бірақ олардың көліктері мен киімдері қазірдің өзінде ластанған. Билік бұдан әрі алдын алу үшін паромдар мен автобус қызметтерін жауып жатыр тарату көрінбейтін, бірақ өте қауіпті бөлшектер.
Әуежай да жабық. Шлейф аймағында қалғанның бәрі бағынады залалсыздандыруол әрі қарай қозғалмас бұрын. Кемелер, пойыздар, машиналар. Радиоактивті заттың одан әрі таралмауын қадағалау керек. Әрине, жарылыс эпицентрден неғұрлым алыс болса, концентрациясы соғұрлым төмен болады. Жеткілікті қашықтықта радиация деңгейі қауіпті емес.
Пруссия көк - антидот
Жарылыстан кейін 6 сағаттан кейін кейбір жаралылар лейкоциттер деңгейінің төмендеуін сезінеді. Бұл қан компоненттері ағзаның иммундық жүйесін ауру мен инфекциямен күресуге көмектеседі. Олардың деңгейі неғұрлым төмен болса, ауруға шалдығу қаупі соғұрлым жоғары болады. Егер жәбірленуші сәулеленудің жеткілікті үлкен дозасын алған болса, дәрігерлер қандағы бұл көрсеткішті мұқият бақылауы керек.
Біздің әлем бүгінгі таңда қоршаған ортаның ластануына алаңдайды. Және бұл түсінікті – біз тыныс алатын ауаның құрамы мен жейтін тағамымыз баяғыда экологиялық таза болудан қалды. Ядролық қаруды алғаш сынаудан (1945) бастап біздің планетамыз антропогендік қасиеті бар әртүрлі радионуклидтермен ластанған. Ал олардың бірі - цезий-137. Оның жартылай шығарылу кезеңі өте үлкен және оның адам ағзасына әсері әртүрлі. Бұл туралы және тағы басқалар туралы осы мақалада айтатын боламыз.
Көптің бірі
Дмитрий Менделеевтің периодтық жүйесіндегі Цезий алтыншы периодтың бірінші тобының негізгі топшасына жатады және атомдық нөмірі 55. Элементтің химиялық таңбасы Cs (Цезий) және спектрінде болуына байланысты өз атауын алды. екі көк сызықтың электромагниттік сәулеленуінің салыстырмалы қарқындылығы (латын сөзінен цезий,бұл «аспан көк» дегенді білдіреді).
Қарапайым зат ретінде цезий - айқын сілтілі сипаттамалары бар жұмсақ, күміс-сары металл.
Бұл элементті 1860 жылы Германияның екі ғалымы Р.Бунсен мен Г.Кирхгоф ашты. Олар спектрлік талдау әдісін қолданды, ал цезий осы әдіс арқылы ашылған бірінші элемент болды.
Цезийдің көптеген беттері
Табиғатта цезий тек тұрақты Cs-133 изотопы түрінде кездеседі. Бірақ қазіргі физика жасанды түрде жасалған 39 радионуклидті (радиоактивті изотоптарды) біледі.
Еске салайық, изотоптар - ядроларындағы нейтрондардың саны әртүрлі элемент атомының сорттары.
Ең ұзақ өмір сүретін изотоп (2,3 млн жылға дейін) Cs-135, жартылай ыдырау периоды бойынша екінші - цезий-137. Бұл біздің планетамыздың радиациялық ластануына жауапты. Цезий-137 жартылай ыдырау периоды секундтарда 952066726, бұл 30,17 жыл.
Бұл изотоп ядролық реактордағы ядролардың ыдырауы кезінде, сондай-ақ ядролық оқтұмсықтармен қаруды сынау кезінде пайда болады.
Тұрақсыз радионуклид
Цезий-137 жартылай ыдырау периоды нәтижесінде ол бета-ыдырауға ұшырап, тұрақсыз барий-137м, содан кейін тұрақты барий-137 болады. Бұл гамма-сәулеленуді шығарады.
Бұл цезий-137-нің толық жартылай ыдырау кезеңі, яғни 30 жыл және ол 2,55 минутта барий-137 м дейін ыдырайды. Бұл процестің жалпы энергиясы 1175,63 ± 0,17 кВ.
Цезий-137 жартылай ыдырау кезеңін сипаттайтын формулалар күрделі және уранның ыдырауының бөлігі болып табылады.
Физикалық және химиялық қасиеттері
Изотоптың физикалық қасиеттері мен оның ыдырау ерекшеліктері туралы жоғарыда жазған болатынбыз. Химиялық қасиеттері бойынша бұл элемент рубидий мен калийге жақын.
Барлық изотоптар (соның ішінде жартылай ыдырау периоды 30,17 жыл цезий-137) тірі ағзаға кез келген әдіспен енгізілгенде тамаша сіңеді.
Биосфера радионуклидінің негізгі жеткізушісі
Жартылай ыдырау периоды 30 жылдан асатын цезий-137 радиоактивті нуклидінің биосферасының көзі ядролық энергия болып табылады.
Статистика бұлтартпас. 2000 жылғы мәліметтерге сәйкес, әлемдегі барлық атом электр станцияларының реакторлары атмосфераға шамамен 22,2 × 10 19 Бк цезий-137 шығарды, оның жартылай ыдырау кезеңі 30 жылдан астам.
Ластанған тек атмосфера емес. Бұл радионуклид жыл сайын мұхитқа ядролық қондырғылары бар танкерлер мен мұзжарғыш кемелерден, атомдық суасты қайықтарынан түседі. Осылайша, сарапшылардың пікірінше, бір суасты реакторы бір жыл ішінде жұмыс істегенде мұхитқа шамамен 24 х 10 14 Бк түседі. Цезий-137-нің жартылай ыдырау кезеңін есепке алғанда, ол қоршаған ортаның өте ұзақ мерзімді ластануының қауіпті көзіне айналады.
Ең танымал шығарындылар
Радионуклидті цезийдің адам ағзасына әсеріне көшпес бұрын, осы элементтің биосфераға шығарылуымен бірге жүретін бірнеше ірі апаттарды еске түсірейік.
Оны аз адамдар біледі, бірақ 1971 жылы Иваново облысында (Галкино ауылы) планетамыздың қыртысын терең зерттеу жұмыстары жүргізілді. Бұл жер асты ядролық жарылыстар болды, олардың бірінен кейін бір құдықтан лай фонтан атқылайды. Ал бүгінде бұл жұмыстар жүргізіліп жатқан жерде сағатына 3 миллирентген сәулелену тіркеліп, стронций-90 және цезий-137 радионуклидтері әлі де Жер бетіне жетіп жатыр.
1986 жылғы Чернобыль апаты туралы бәрі біледі. Бірақ сол кезде атмосфераға шамамен 1850 PBq радиациялық элементтер енгенін бәрі біле бермейді. Ал оның 270 PBq цезий-137.
2011 жылы жапондық Фукусима атом электр станциясында апат болған кезде, жартылай ыдырау периоды 30 жыл болатын 15 PBq цезий-137 Тынық мұхитына енген.
Әрі қарай не болады
Цезий-137 радиоактивті төгінділермен және қалдықтармен топыраққа түседі, ол жерден сіңіру коэффициенті 100% болатын өсімдіктерге түседі. Бұл жағдайда өсімдік организмінің жер үсті бөліктерінде 60%-ға дейін нуклид жиналады. Сонымен бірге калийге кедей топырақтарда цезий-137 жинақталу әсері айтарлықтай артады.
Бұл нуклидтің ең жоғары жинақталу жылдамдығы арктикалық аймақтың тұщы су балдырларында, қыналар мен өсімдік организмдерінде байқалады. Жануарлардың денесінде бұл радионуклид бұлшықеттер мен бауырда жиналады.
Оның ең жоғары концентрациясы Арктика жағалауларының бұғылары мен суда жүзетін құстарында байқалды.
Саңырауқұлақтар да цезийді жинақтайды. Әсіресе сары май саңырауқұлақтары, поляк саңырауқұлақтары, мүк саңырауқұлақтары және шошқа саңырауқұлағы олардың бүкіл жартылай шығарылу кезеңі бойына.
Цезий-137 биологиялық қасиеттері
Табиғи цезий - жануарлар денесінің микроэлементтерінің бірі. Біздің денемізде цезий 1 грамм жұмсақ тінге 0,0002-0,06 микрон мөлшерінде болады.
Цезий радионуклиді, жоғарыда айтылғандай, биосферадағы заттардың айналымына кіреді және биологиялық трофикалық тізбектер бойымен еркін қозғалады.
Адам ағзасына ауызша түскенде бұл нуклидтің 100% сіңуі асқазан-ішек жолында жүреді. Дегенмен, бұл процестің жылдамдығы әртүрлі бөлімдерде әртүрлі. Сонымен, ағзаға түскеннен кейін бір сағаттан кейін цезий-137 адамның асқазанында 7% дейін, он екі елі ішекте, иеюнумда және шажырқайда - 77% дейін, соқыр ішекте - 13% дейін, ал соңғы ішектің бөлімі (көлденең ішек) - 40% дейін.
Тыныс алу жолдары арқылы енетін цезий-137 үлесі тағамнан келетін мөлшердің 25% құрайды.
Қан арқылы – бұлшықетке
Ішектегі реабсорбциядан кейін цезий-137 дене тіндерінде шамамен біркелкі таралады.
Шошқаларға жасалған соңғы зерттеулер бұл нуклидтің бұлшықет тінінде ең жоғары концентрациясына жететінін көрсетті.
Бұғыларды зерттеген кезде бір рет инъекциядан кейін цезий-137 келесідей таралатыны анықталды:
- Бұлшықеттер - 100%.
- Бүйрек – 79%.
- Жүрек – 67%.
- Өкпе – 55%.
- Бауыр – 48%.
Жартылай шығарылу кезеңі 5-тен 14 күнге дейін және негізінен несепте болады.
Адам ағзасында не болады
Цезийдің ағзаға енуінің негізгі жолдары ас қорыту және тыныс алу жолдары арқылы өтеді. Цезий-137 зақымданбаған теріге сыртқы жанасу кезінде 0,007% ішке енеді. Ішке қабылдағанда оның 80% қаңқа бұлшықеттерінде жиналады.
Элемент бүйрек пен ішек арқылы шығарылады. Бір ай ішінде цезийдің 80% дейін жойылады. Халықаралық радиологиялық қорғаныс комиссиясының мәліметі бойынша радионуклидтің жартылай ыдырау кезеңі жетпіс күнді құрайды, бірақ оның жылдамдығы дененің күйіне, жасына, тамақтануына және басқа факторларға байланысты.
Симптомдары бойынша сәуле ауруына ұқсас сәулелік жарақаттар 2 Гр-ден астам дозаны қабылдағанда дамиды. Бірақ MBq бірліктерімен де диарея, ішкі қан кету және әлсіздік түрінде жеңіл радиациялық зақымдану белгілері байқалады.
Өзіңізді инфекциядан қалай қорғауға болады
Адам ағзасындағы цезий-137 мөлшерін анықтау үшін бета-гамма-радиометрлер немесе адамның радиациялық есептегіштері (HRU) денеден немесе секрециядан гамма-сәулеленуді өлшейді.
Берілген радионуклидке сәйкес келетін спектр шыңдарын талдау кезінде оның ағзадағы белсенділігі анықталады.
Цезий-137 сұйық немесе қатты қосылыстарымен ластануды болдырмау тек жабық қораптарда манипуляцияларды жүргізуді қамтиды. Элементтің ішке енуіне жол бермеу үшін жеке қорғаныс құралдары қолданылады.
Цезий-137-нің жартылай шығарылу кезеңі 30 жыл екенін есте ұстаған жөн. Осылайша, 1987 жылы Бразилияда (Гойания қаласы) сәулелік терапия бөлімшесінен бір бөлігі ұрланған. 2 аптаның ішінде 250-ге жуық адам ауру жұқтырса, оның төртеуі бір ай ішінде қайтыс болды.
Қабылданатын стандарттар және шұғыл көмек
Бұл элементті қабылдаудың қолайлы мөлшері тәулігіне 7,4 х 10 2 Бк және жылына 13,3 х 10 4 Бк болып саналады. Ауадағы мөлшері 1 текше метрге 18 х 10 -3 Бк, ал суда литріне 5,5 х 10 2 Бк аспауы керек.
Егер бұл стандарттар асып кетсе, элементті денеден шығаруды жеделдету үшін шаралар қабылдау қажет. Ең алдымен беттерді (бет пен қолды) сабынмен және сумен залалсыздандыру шараларын қабылдау керек. Егер зат тыныс алу жолына түссе, назофаринсті тұзды ерітіндімен шайыңыз.
Суды жүктеу арқылы сорбенттер мен диуретиктерді қолдану элементті жоюды тездетеді.
Ауыр жағдайларда гемодиализ жүргізіледі және арнайы терапия тағайындалады.
Бірақ пайдасы да бар
Химиялық зерттеулерде, гамма-дефектоскопияда, радиациялық технологияларда және әртүрлі радиобиологиялық эксперименттер кезінде ғалымдар радиациялық қасиеттері бар бұл антропогендік элементті пайдалануды тапты.
Цезий-137 контактілі және сәулелік терапияда, медициналық аспаптар мен тамақ өнімдерін зарарсыздандыруда қолданылады.
Бұл элемент радиоизотопты ток көздерін өндіруде және сусымалы қатты заттардың деңгей өлшегіштерінде өзінің қолданылуын тапты, мұнда ол мөлдір емес тығыздалған контейнерлерде қолданылады.
Жүктелуде...
