Radioaktivt strontium-90
Kilder til miljøforurensning. Den viktigste kilden til forurensning av det ytre miljøet med strontium-90 er atomvåpentesting, og det er en tydelig uttrykt lokalitet for nedfall (tettheten av nedfall avhenger av de fysiografiske og klimatiske egenskapene til visse områder). Dette radionuklidet kommer også inn i det ytre miljøet fra kjernekraftverk og opparbeidingsanlegg for brukt kjernebrensel (det finnes i utslipp i lettløselig form). Under normale driftsforhold for et kjernekraftverk er utslippene av radioaktivt strontium ubetydelige.
Strontiumradioisotoper kjennetegnes av høyt utbytte i fisjonsreaksjoner av uran og plutonium og høy mobilitet i økologiske kjeder i det naturlige miljøet. Alt dette må tas i betraktning i utformingen av atomreaktorer, når man bestemmer varigheten av driften og det radioaktive avfallshåndteringssystemet.
Matveier (kjeder). De viktigste næringskjedene for migrasjon av radioaktiv strontium er: atmosfære - planter - mennesker; atmosfære - jord - planter - mennesker; atmosfære - jord - planter - dyr - mennesker; atmosfære - vannmasser - drikkevann - mennesker; atmosfære - vannmasser - hydrobioner - fisk - mennesker;
avløpsvann - jord - planter - mennesker; avløpsvann - jord - planter - dyr - mennesker; avløpsvann - hydrobioner - fisk - mennesker.
Strontium akkumuleres i grønne planter, spesielt i korn (korn), og kommer inn i menneskekroppen gjennom bakevarer. Gjennom høy (fôr) kommer det inn i vevet til dyr (kyr). Derfor er melk den andre måten, etter brød, for strontium å komme inn i menneskekroppen. Til slutt absorberes radioaktivt strontium som faller på overflaten av vannforekomster eller vaskes der av overflateavrenning lett av encellede alger (fytoplankton), akkumuleres langs næringskjeden av krepsdyr og andre smådyr (zooplankton), og deretter av fisk.
Konsentrasjonen av strontium øker når du beveger deg oppover i næringskjeden, i kroppen til noen fisk kan den være titusenvis av ganger høyere enn i vann. Dermed er fisk, spesielt skjelettet, en annen vanlig matvei for innføring av strontium i menneskekroppen. Endelig er grønnsaker og frukt en viktig kilde til radioaktivt strontium.
Strontium i sine kvaliteter, som allerede nevnt, er svært nær kalsium og sirkulerer i biosfæren sammen med det. Atmosfærisk luft er det primære reservoaret der strontium kommer inn i vann og land. Avsetningen av radionuklider fra luften bestemmes av tyngdekraften, avsetning på inert støv, som hele tiden er tilstede i atmosfæren, og fjerning ved nedbør (regn, snø). Oppholdstiden for radioaktive strontiumpartikler i atmosfæren er 30-40 dager, og i stratosfæren - flere år.
Jordsmonnet er spesielt viktig som et depot av radioaktivt strontium (nesten alt er i mobil form). Til å begynne med akkumuleres den på overflaten, og blir deretter sakte omfordelt langs profilen. Strontium absorberes av den faste fasen av jorda mye mindre lett enn radioaktivt cesium. Migrasjonen av radioaktivt strontium i jorda påvirkes av: klimatiske forhold, terreng, hydrologisk regime, vegetasjonens natur, landbrukspraksis og jordtype. Jordsmonn, i henhold til graden av økning i absorpsjonskapasiteten til radioaktivt strontium, kan på sin side ordnes i følgende serie: chernozem - kastanje - soddy-podzolic.
Radioaktivt strontium kan komme inn i planter som et resultat av direkte forurensning av deres terrestriske del (på tidspunktet for radionuklidnedfall og sekundær støvdannelse), absorpsjon fra jorda gjennom rotsystemet og vanning med vann som inneholder det. Graden av radionuklidretensjon på vegetasjon bestemmes av plantenes egenskaper, størrelsen på radioaktive partikler og meteorologiske forhold. Strontium-90 avsatt på overflaten av planter kan absorberes av det. Oppbevaringsgraden for radionuklider fra globalt nedfall fra vill og jordbruksvegetasjon er omtrent 25 %. Tiden for fjerning (ved regn, vind, etc.) fra urteaktige planter av 50 % av tilbakeholdte radionuklider for tempererte klimasoner er 1-5 uker. Akkumuleringen av radioaktivt strontium er omvendt proporsjonal med mengden av utskiftbart kalsium i jorda; i tillegg avhenger det av typen og variasjonen av planter. Dermed samler det meste seg i belgfrukter, mens det i frø, frukt og knoller er mye mindre enn i blader og stilker.
Radioaktivt strontium kommer hovedsakelig inn i dyrekroppen med fôr. Overgangen av et radionuklid til produkter av animalsk opprinnelse avhenger av dets biotilgjengelighet, arter og aldersegenskaper til dyr og deres fysiologiske tilstand. Hos kalver, lam, unger og smågriser er opptaket av strontium flere ganger større enn hos voksne dyr. Hoveddelen av radioaktivt strontium akkumuleres i bein, hovedsakelig i epifaser (ledd). Dermed er den største akkumuleringen av strontium mulig i en voksende organisme, og dette radionuklidet, avsatt i beinene, er ekstremt vanskelig å fjerne fra kroppen. I henhold til graden av akkumulering i skjelettet til husdyr, kan de ordnes i følgende rad: storfe - geiter - sauer - griser - kyllinger. Den største akkumuleringen av radionuklid er observert i parenkymale organer - lever, nyrer, lunger, minimal - i muskler, og spesielt i kjertler. I henhold til graden av avsetning av radioaktivt strontium i musklene og parenkymorganene til husdyr, kan de også ordnes på rad: storfe - sauer - kyllinger. Hos voksne dyr akkumuleres strontium i bløtvevet i større mengder enn hos unge dyr, men hos unge dyr skilles det ut mye raskere enn hos voksne. En økning i kalsium i dyrefôret akselererer utskillelsen av strontium-90. Hos diegivende dyr skilles radionuklidet ut i melk i betydelige mengder.
Opptil 96 % av radioaktivt strontium finnes i eggeskallet, 3,5 % i eggeplommen og 0,5 % i det hvite.
Reservoarer utgjør en spesiell fare fordi radioaktivt strontium samler seg i dem. Det absorberes av hydrobioner, spesielt fisk, langs næringskjeden og direkte fra vannet. Samtidig avhenger innholdet av strontium-90 i vannlevende organismer ikke bare av konsentrasjonen i vann, men også av graden av mineralisering: med dens nedgang øker akkumuleringen av radionuklider i vannlevende organismer.
Som et resultat kan vi konkludere med at hovedkilden til radioaktivt strontium som kommer inn i menneskekroppen er produkter av plante- og animalsk opprinnelse. Løselige former for strontium absorberes godt fra mage-tarmkanalen. Radionuklidet er spesielt farlig for barn, hvis kropper det kommer inn med melk og akkumuleres i store mengder i beinene. Med alderen avtar absorpsjonen av radioaktivt strontium. Et høyt kalsiuminnhold i kosten hindrer absorpsjon av radioaktivt strontium, som er en av de farligste, svært giftige radionuklidene. Store doser forårsaker akutt strålesyke hos mennesker, mens langvarig eksponering for små doser fører til utvikling av en kronisk form. Sistnevnte er preget av langvarig skade på det hematopoietiske systemet, utvikling av blodsykdommer (leukemi) og beinsvulster.
Radioaktivt cesium-137
Blant menneskeskapte radionuklider er radioaktive isotoper av cesium spesielt farlige, spesielt langlivet cesium-137 med en halveringstid på 30±0,2 år. Dette radionuklidet er preget av høy mobilitet i de økologiske kjedene i det naturlige miljøet og evnen til å akkumulere i sine individuelle ledd.
Kilder til miljøforurensning. Hovedkilden til cesium-137-dannelse er atomvåpentesting og atomkraftverk. Store mengder radionuklid akkumuleres i atomreaktorer under drift. Under normale driftsforhold for et kjernekraftverk er radioaktive utslipp ubetydelige og avhenger av atomreaktorens utforming, type rensesystemer for radioaktive stoffer og luft som slippes ut fra anlegget, reaktorens driftstid osv. Cesium- 137 miljøforurensninger kan også være anlegg for reprosessering av brukte brenselelementer. Potensielle kilder til cesium-137 som kommer inn i det naturlige miljøet er utslipp av radioaktive stoffer fra atomkraftverk til åpne ferskvannsforekomster og lagringsanlegg for radioaktivt avfall. Strålingsdoser til befolkningen på grunn av utslipp fra atombrenselssyklusbedrifter under normale driftsforhold er ubetydelige og under anbefalte standarder.
En stor fare for miljøforurensning med radioaktivt cesium oppstår ved kjernekraftverksulykker, når utslippene øker betydelig. I dette tilfellet øker stråledosene kraftig og svinger avhengig av omfanget av ulykken og effektiviteten av tiltak for å eliminere den. Inntaket av cesium-137 bestemmer i stor grad strålingsfaren over lang tid. Nivået av radioaktiv cesium forurensning av miljøet avhenger også av de fysiske, geografiske og klimatiske egenskapene til områdene, fordelingen av atmosfærisk nedbør, etc. For eksempel, i visse områder (ukrainsk-hviterussisk Polesie, subarktiske regioner) nivåene av cesium. -137 inntak fra produkter av animalsk og vegetabilsk opprinnelse er høyere enn hos andre. I nord tilrettelegges dette av vekstkarakteristikkene til lav (hovednæringen til hjort), som favoriserer oppbevaring av dette radionuklidet og dets akkumulering over lang tid.
Matveier (kjeder). I likhet med radioaktivt strontium er cesium-137 preget av høy mobilitet i det ytre miljøet, spesielt den første tiden etter avsetningen, samt gjennom næringskjeder som ligner på migrasjonen av strontium-90. En annen mulig næringskjede for migrering av radionuklider: kilde til forurensning - medisinplanter - medisinplanteråvarer - legemiddel - mennesker. Det bør erkjennes at denne næringskjeden av radionuklidmigrasjon ennå ikke er tilstrekkelig studert. I denne forbindelse er dataene fra en studie av ville medisinske planteråvarer i de sørlige regionene i Kaluga-regionen, som var utsatt for radioaktiv forurensning, av interesse. Som et resultat viste det seg at fruktene til treslag i åpne habitater faktisk ikke akkumulerer cesium-137. De laveste verdiene for jordforurensning for høsting av medisinske planter som vokser på dem med et trygt innhold av cesium-137 ble identifisert for flerårige busker og underbusker dyrket i enger (krypende timian) og i skog (vanlig tyttebær, villrosmarin av myr) .
Radioaktivt cesium avsatt på jordoverflaten vandrer i horisontal og vertikal retning, og dets løselighet blir viktig. I jord forvandles cesium-137 lett til en form som er vanskelig å fordøye, og danner dårlig løselige salter. Derfor er det vanskelig å komme inn i planter gjennom røttene. Sur nedbør letter overgangen av cesium-137 til en løselig form. Migrasjonen av radionuklid i jorda påvirkes i betydelig grad av terrenget, hydrologisk regime, jordtype, vegetasjonens art, utførte jordbruksaktiviteter og styrken av radionuklidets binding til jorda. I henhold til graden av økning i absorpsjonskapasiteten til cesium, kan jordsmonn ordnes på rad: chernozems - kastanje - soddy-podzolic.
Radioaktivt cesium kan komme inn i planter som følge av direkte forurensning av blader, stengler, blomsterstander og frukt, og kan også absorberes fra jorda gjennom rotsystemet. Nivåer av overflateforurensning av planter avhenger av deres morfologiske egenskaper, nedbørtetthet og fysisk-kjemiske egenskaper til aerosoler. I henhold til graden av konsentrasjon av cesium-137, kan planter ordnes i følgende rad: kål - rødbeter - poteter - hvete - naturlige forbs. En nedgang i forurensning av beitevegetasjon (på grunn av regn, vind, biomassevekst) skjer over en periode på omtrent 14 dager. Mer enn 90 % av det avsatte radionuklidet fjernes i løpet av de første 2 månedene. Løselig cesium-137 absorberes av planterøtter fra jordløsningen og blir godt forankret i jorda. I henhold til graden av økende overføring av cesium-137 til planter, kan følgende serier med jord bygges: soddy-podzolisk jord - rød jord - eng-karbonatjord - chernozems - grå jord. En større overgang av radioaktivt cesium er observert i regioner med torvmyrjord (ukrainsk-hviterussisk polesie). I henhold til graden av akkumulering av dette radionuklidet i knoller og korn, kan planter ordnes på rad: bygg - hirse - hvete - bokhvete - bønner - havre - chumiza - poteter - bønner. Mengden av cesium-137 akkumulering i planter avhenger av deres type, jordtype og arten av landbrukspraksis. Samtidig er konsentrasjonen av radioaktivt cesium i de generative og vegetative organene til planter omtrent den samme.
Kilder til cesium-137 for mennesker kan være planteprodukter (brød, grønnsaker, frukt) og animalske (kjøtt, fisk, melk, etc.). Siden dette radionuklidet har noen egenskaper til felles med kalium, akkumulerer vev av plante- og animalsk opprinnelse både kalium og radioaktivt cesium. Cesium-137 kommer hovedsakelig inn i dyrekroppen gjennom mat, og radionuklidet skilles hovedsakelig ut gjennom nyrene. Hovedmengden akkumuleres i musklene (over 80%), etterfulgt av skjelettet (ca. 10%). Radionuklidinnholdet i 1 kg muskel hos kyr, sauer, geiter, griser og kyllinger er henholdsvis 4, 8, 20, 26 og 45 % av det daglige inntaket. Radioaktivt cesium skilles ut i betydelige mengder i melken til diegivende dyr. Med et langsiktig inntak av radionuklid til kyr når innholdet i melk 0,8 - 1,2% per 1 liter daglig inntak, hos geiter - 10 - 20%, hos sau - 5 - 15%. Disse forskjellene er assosiert med de fysiologiske egenskapene til dyrene, matens natur og forholdene for deres hold.
Kyllingegg er også en kilde til at cesium-37 kommer inn i menneskekroppen, og det hvite inneholder 2-3 ganger mer radioaktivt cesium enn eggeplommen, og skallet inneholder 1-2% av den totale mengden radionuklid i egget.
Radioaktivt cesium akkumuleres i store mengder i vannlevende organismer. Fisk absorberer cesium-137 direkte fra vann og hovedsakelig gjennom mat. Graden av akkumulering av dette radionuklidet bestemmes av de biologiske og fysiologiske egenskapene til hver fiskeart. Svak vannmineralisering bidrar til høyere akkumulering av cesium-137. Ferskvannsfisk inneholder titalls til hundrevis av ganger mer radioaktivt cesium enn sjøfisk. Samtidig er det i kommersiell fisk i Atlanterhavet 10-30 ganger lavere enn i fisk fra innlandshav (for eksempel Det Kaspiske hav). Vannplanter, avhengig av akkumulering av cesium-137, kan ordnes i følgende rad: alger - planter nedsenket i vann - kystvannplanter - planter som flyter på overflaten.
Radioaktivt cesium har en ganske høy radiotoksisitet. Det kan komme inn i menneskekroppen gjennom luftveiene, hud, sår og brannsår. Den viktigste måten er imidlertid med mat. Radioaktivt cesium, som kalium, er jevnt fordelt i menneskelig vev og organer (noe som fører til relativt jevn bestråling), men det meste er konsentrert i muskelvev (80 % og bare 10 % i bein). Cesium-137 fjernes relativt lett fra kroppen. Det utskilles primært i urin og delvis i avføring. Halveringstiden for dette radionuklidet fra kroppen er 65-100 dager. Hastigheten for eliminering fra kroppen bestemmes av individuelle forskjeller i metabolsk hastighet og avhenger av alder, kjønn, kosthold og en rekke miljøfaktorer. Det bør huskes at cesium-137 passerer i betydelige mengder fra mors kropp gjennom morkaken til fosteret (og i løpet av fôringsperioden, gjennom melk til nyfødte).
Radioaktivt cesium-137
om forfatteren
Ivan Yakovlevich Vasilenko, doktor i medisinske vitenskaper, professor, vinner av USSR State Prize, ledende forsker ved Statens vitenskapelige senter i den russiske føderasjonen - Institutt for biofysikk. Område med vitenskapelige interesser: toksikologi av kjernefysiske fisjonsprodukter, strålingshygiene.
Introduksjon
Blant de menneskeskapte radionuklidene som globalt forurenser biosfæren, krever det spesiell oppmerksomhet radioaktivt cesium- en av hovedkildene som danner doser av ekstern og intern bestråling av mennesker. Det er 34 kjente isotoper av cesium med massetall 114-148, hvorav bare en ( 133 Cs) stabil, resten er radioaktiv.
133 Cs refererer til spredte elementer. Det finnes i små mengder i nesten alle miljøobjekter. Clarke (gjennomsnittlig) nuklidinnhold i jordskorpen - %, i jord - %. Cesium er et konstant mikroelement av plante- og dyreorganismer: det er inneholdt i levende fytomasse i mengden %, i menneskekroppen - omtrent 1 g. Denne nukliden kommer hovedsakelig fra mat i en mengde på 10 mcg / dag. Det skilles ut fra kroppen hovedsakelig gjennom urin (i gjennomsnitt 9 mcg/dag). Den biologiske rollen til cesium er ennå ikke fullstendig avslørt.
Av de radioaktive isotopene av cesium er den mest interessante 137 Cs Med halvt liv 30 år. 137 Cs- - sender ut nuklid med en gjennomsnittlig partikkelenergi på 170,8 keV. Dens datter nuklid 137m Ba har en halveringstid på 2,55 minutter og avgir -quanta med en energi på 661 keV. 137 Cs mye brukt i medisin (for diagnose og behandling), strålesterilisering, feildeteksjon og mange andre teknologier. Andre radioisotoper av cesium er av mindre betydning.
Det er kjent at utslipp av radioaktivt cesium til miljøet hovedsakelig skjer som følge av atomvåpentesting og ulykker ved atomkraftverk. I reaktorer utgangen 137 Cs avhenger av det spaltbare materialet og energien til nøytronene som forårsaker fisjon, og er 5,1-6,3 % i aktivitet. Det relative innholdet av radiocesium i fisjonsprodukter endres med deres "alder" (tabell 1).
Tabell 1Atomvåpentesting er en av de viktigste kildene til radioaktiv forurensning av planeten, inkludert 137 Cs. Ved begynnelsen av 1981 ble den totale aktiviteten til stoffet sluppet ut i miljøet 137 Cs nådde 960љPBq. Tettheten av forurensning på den nordlige og sørlige halvkule og i gjennomsnitt på kloden var henholdsvis 3,42; 0,86 og 3,14 kBq/m2, og på territoriet til det tidligere USSR i gjennomsnitt - 3,4љkBq/m2.
I atomreaktorer under drift, fisjonsprodukter (fissium) og transuraniske elementer, hvis totale aktivitet er enorm. Blant radionuklidene av fysium opptar cesiumradioisotoper en betydelig plass (tabell 2). For 1MW (elektrisk kraft) av denne radionukliden dannes det så mye per år at aktiviteten er 130 TBq (T, tera - 1012). Den totale akkumuleringen av nuklid i reaktorer rundt om i verden (i form av aktivitet) ved slutten av århundret vil nå 900 EBq (E, exa - 1018), som er omtrent tusen ganger større enn mengden radionuklider som slippes ut i det ytre. miljø under atomeksplosjoner.
tabell 2Det er kjent at under normale driftsforhold for kjernekraftverk er utslipp av radionuklider, inkludert radioaktivt cesium, ubetydelige. De aller fleste produktene atomfisjon forblir i drivstoffet. I følge data fra strålingsovervåking er konsentrasjonen av cesium i områdene der atomkraftverk er plassert bare litt høyere enn konsentrasjonen av nuklidet i kontrollområder der miljøforurensning oppstår på grunn av atomvåpentesting. Volumet av radionuklidutslipp avhenger av reaktorenes designegenskaper, driftstid, rensemetode og utstyrets tilstand. Radiokjemiske anlegg (RCP) for behandling av brukte brenselelementer og lagringsanlegg for radioaktivt avfall kan også være en kilde til forurensning. I følge prognosen fra FNs vitenskapelige komité for virkningene av atomstråling (SCEAR), utslipp av radiocesium innen 2000. kan nå 1,5-5,2 TBq.
Ekstremt vanskelige situasjoner oppstår etter ulykker, når en enorm mengde radionuklider kommer inn i det ytre miljø og store områder blir utsatt for forurensning. For eksempel, under en ulykke i Sør-Ural i 1957, skjedde det en termisk eksplosjon av et lagringsanlegg for radioaktivt avfall, og radionuklider med en total aktivitet på 74 PBq, inkludert 0,2 PBq, ble sluppet ut i atmosfæren 137 Cs. Under en brann ved RHZ i Windenale i Storbritannia i 1957. det var utslipp av 12 PBq radionuklider, hvorav 46 TBq 137 Cs. Det teknologiske utslippet av radioaktivt avfall fra Mayak-bedriften i Sør-Ural til Techa-elven i 1950 utgjorde 102 PBq, bl.a. 137 Cs 12,4 PBq. Vindfjerning av radionuklider fra flomsletten ved Karachay-sjøen i Sør-Ural i 1967. utgjorde 30 TBq. Per aksje 137 Cs utgjorde 0,4 TBq. Den virkelige katastrofen var ulykken ved atomkraftverket i Tsjernobyl (ChNPP) i 1986: 1850 PBq med radionuklider ble sluppet ut fra den ødelagte reaktoren, med radioaktivt cesium for 270 PBq. Spredningen av radionuklider har nådd planetariske proporsjoner. Mer enn halvparten av den totale mengden radionuklider avsatt i CIS falt i Ukraina, Hviterussland og den sentrale økonomiske regionen i Russland. Det er kjente tilfeller av miljøforurensning som følge av uforsiktig lagring av kilder til radioaktivt cesium for medisinske og teknologiske formål.
Migrasjon i det ytre miljø
Cesium migrerer lett i det ytre miljøet, noe som tilrettelegges av to omstendigheter. For det første, 137 Cs- sluttproduktet av forfallskjeden:
,
hvor jod og xenon er tilstede i gassfasen. Under atomeksplosjoner dannes det fine partikler som adsorberer cesium og sakte faller ned til jordoverflaten. Nedbørsprosessen akselereres ved nedbør og aggregering av partikler med dannelse av større. For det andre, i alle (unntatt underjordiske) atomeksplosjoner og nødutslipp fra atomkraftverk, inneholder nedfallet cesium i en svært løselig form, som er av grunnleggende betydning i prosessene for migrasjon. Ved grunneksplosjoner på silikatjord dannes det lett løselige partikler. Innholdet av radionuklid i atmosfærisk nedbør under atomeksplosjoner i lett løselig form varierte mye - 3,3-82,4 % (vekt).
Radioaktivt cesium avsatt på jordoverflaten beveger seg under påvirkning av naturlige faktorer i horisontale og vertikale retninger. Horisontal migrasjon oppstår når jord eroderes av vind og vaskes bort av nedbør til lavtliggende dreneringsområder. Migrasjonshastigheten avhenger av hydrometeorologiske faktorer (vindhastighet og nedbørsintensitet), terreng, type jord og vegetasjon, og nuklidens fysisk-kjemiske egenskaper.
Vertikal overføring av cesium skjer med filtreringsstrømmer av vann og er assosiert med aktiviteten til jorddyr og mikroorganismer, fjerning fra rotlaget av jorda til de overjordiske delene av planter, etc. Mobiliteten og den biologiske tilgjengeligheten til nuklidet avtar over tid som et resultat av overgangen til en tilstand med lav utveksling.
De første årene etter avsetningen er cesium hovedsakelig inneholdt i det øvre, 5-10 centimeter store jordlaget, uavhengig av type. Nuklidretensjon oppstår på grunn av det høye innholdet av fine fraksjoner (spesielt leire) og organiske stoffer i det øvre laget, som øker jordas sorpsjonsegenskaper. Inntrengningen av radioaktivt cesium til dybder på 30-50 cm tar åpenbart flere titalls og hundrevis av år, men omfordelingen langs jordprofilen kan skje enda raskere - som et resultat av landbruksaktivitet. I dette tilfellet er nuklidet fordelt relativt jevnt over hele det dyrkbare laget.
Vanligvis "reise" 137 Cs Av matkjeder begynner med planter, hvor nuklidet kan komme inn direkte ved radioaktivt nedfall, eller indirekte - gjennom blader, stengler og rotsystemer med støv og vann. Nivåene av overflateforurensning av planter bestemmes av deres morfologiske egenskaper og de fysisk-kjemiske egenskapene til fallende aerosoler. Det er kjent at planter er i stand til å beholde aerosoler med partikkelstørrelser mindre enn 45 mikron. Spesielt høye nivåer av radionuklider ble observert i lav, te og bartrær, noe som er assosiert med deres biologiske egenskaper. Når det gjelder aerosolcesium er det fastslått at det samler seg mest av alt i kål, etterfulgt i synkende rekkefølge av rødbeter, poteter, hvete og naturlig gressvegetasjon. Akkumuleringen av cesium i vegetasjon (forbs) i forhold til innholdet av dette nuklidet i miljøet i midtsonen varierer fra 0,1 til 0,36. Over tid synker planteforurensningsnivåene som følge av direkte tap (under påvirkning av regn og vind) og biomassevekst: for eksempel innen ca. to uker er innholdet av nuklider i beitevegetasjon halvert.
3 timer siden under eksplosjonen skitten bombe En selvmordsbomber drepte 30 tilskuere og skadet 80. Nasjonalgarden fant farlige nivåer av den radioaktive isotopen cesium 137 flere kvartaler unna på vindsiden. Cesium 137 er et biprodukt av en atomreaktor. Den produserer både beta- og gammastråling. Sistnevnte er imidlertid farligere. En høy dose cesium 137 kan forårsake brannskader, akutt strålesyke og til og med død.
Informasjonen går til Maine Medical Center. Et svært vanlig symptom på strålingseksponering er kvalme og oppkast, som kan oppstå etter noen timer eller et par dager. Når gammastråler passerer gjennom menneskekroppen, kan de etterlate små nivåer av radioaktivitet i vevet. Halveringstiden til cesium er 30 år. Den er i stand til å sende ut stråling i flere tiår.
Halveringstid er tiden det tar før halvparten av et stoff forfaller. Den indikerer hvor lenge kjernen beholder formen før den går i oppløsning. Heldigvis finnes det en medisin som kan hjelpe.
Hvis en person inhalerer eller får i seg cesium, er det et produkt som kan bryte det ned. Han kaller den prøyssisk blå. Men Maine Medical Center har bare en liten forsyning av stoffet. Den ble oppfunnet som maling.
I den tidlige perioden med farmakologiske oppdagelser ble det oppdaget at det hjelper til med å fjerne thalium, en rottegift. Vi vet at det også hjelper mot cesium – ved å binde det i tarmen og hjelpe til med å skille det ut i avføringen. Prøyssisk blått fjerner cesium og bør hjelpe i behandlingen av akutt strålesyke, og redusere strålingsnivået i pasientens kropp.
4 timer etter eksplosjonen oppstår en ny krise på sykehusets legevakt. Den er fylt med mennesker som klager over å føle seg uvel. Det er folk som er sikre på at de har fått stråledose. Helsen deres forverres og hodepine oppstår. Dette er normalt for enhver alarmerende situasjon. De som er bekymret og nervøse genererer symptomer på sykdom for sin egen kropp.
Sykehuspersonell prøver å roe mengden, men situasjonen forverres raskt. Mens nyheten om den skitne bomben sprer seg, tar tusenvis av biler ut på veiene. Innbyggere i Portland flykter fra strålingen, men bilene og klærne deres er allerede forurenset. Myndighetene stenger ferge- og bussruter for å hindre ytterligere fordeling usynlige, men svært farlige partikler.
Flyplassen er også stengt. Alt som gjenstår i skyteområdet er underlagt dekontaminering før han kan gå videre. Skip, tog, biler. Du må sørge for at det radioaktive stoffet ikke sprer seg videre. Selvfølgelig, jo lenger unna eksplosjonen er fra episenteret, jo lavere er konsentrasjonen. På tilstrekkelig avstand er strålingsnivået ikke farlig.
Prøyssisk blå - en motgift
6 timer etter eksplosjonen opplever noen av de sårede et fall i leukocyttnivået. Disse blodkomponentene hjelper kroppens immunsystem med å bekjempe sykdom og infeksjon. Jo lavere nivå, jo større er risikoen for å bli syk. Hvis offeret mottok en tilstrekkelig stor dose stråling, må legene nøye overvåke denne indikatoren i blodet.
Vår verden i dag er bekymret for miljøforurensning. Og dette er forståelig – sammensetningen av luften vi puster inn og maten vi spiser har for lengst sluttet å være miljøvennlig. Siden den første testen av atomvåpen (1945) har planeten vår vært forurenset med ulike radionuklider med menneskeskapte egenskaper. Og en av dem er cesium-137. Halveringstiden er enorm, og effekten på menneskekroppen er variert. Vi vil snakke om dette og mye mer i denne artikkelen.
En av mange
Cesium i Dmitry Mendeleevs periodiske system tilhører hovedundergruppen av den første gruppen av den sjette perioden og har atomnummer 55. Grunnstoffets kjemiske symbol er Cs (Caesium), og det fikk navnet på grunn av tilstedeværelsen i spekteret av den relative intensiteten av elektromagnetisk stråling av to blå linjer (fra det latinske ordet caesius, som betyr "himmelblå").
Som et enkelt stoff er cesium et mykt, sølvgult metall med uttalte alkaliske egenskaper.
Dette elementet ble oppdaget i 1860 av to forskere fra Tyskland, R. Bunsen og G. Kirchhoff. De brukte en metode for spektralanalyse, og cesium var det første grunnstoffet som ble oppdaget med denne metoden.
Cesiums mange ansikter
I naturen forekommer cesium utelukkende i form av den stabile isotopen Cs-133. Men moderne fysikk kjenner til 39 kunstig skapte radionuklider (radioaktive isotoper).
Husk at isotoper er varianter av et elements atom med forskjellig antall nøytroner i kjernene.
Den lengstlevende isotopen (opptil 2,3 millioner år) er Cs-135, den andre i halveringstiden er cesium-137. Det er sistnevnte som er ansvarlig for strålingsforurensning av planeten vår. Halveringstiden til cesium-137 i sekunder er 952066726, som er 30,17 år.
Denne isotopen dannes under forfallet av kjerner i en atomreaktor, samt under testing av våpen med atomstridshoder.
Ustabil radionuklid
Som et resultat av halveringstiden til cesium-137, gjennomgår det beta-forfall og blir ustabilt barium-137m og deretter stabilt barium-137. Dette frigjør gammastråling.
Det er den fulle halveringstiden til cesium-137 som er 30 år, og den forfaller til barium-137m på 2,55 minutter. Den totale energien til denne prosessen er 1175,63 ± 0,17 keV.
Formlene som beskriver halveringstiden til cesium-137 er komplekse og er en del av nedbrytningen av uran.
Fysiske og kjemiske egenskaper
Vi har allerede skrevet om de fysiske egenskapene til isotopen og egenskapene til dens forfall. Når det gjelder kjemiske egenskaper, er dette elementet nær rubidium og kalium.
Alle isotoper (inkludert cesium-137 med en halveringstid på 30,17 år) når de introduseres i en levende organisme på noen måte, absorberes perfekt.
Hovedleverandør av biosfæreradionuklid
Kilden til biosfærens radioaktive nuklide cesium-137 med en halveringstid på mer enn 30 år er kjernekraft.
Statistikken er ubønnhørlig. I følge 2000-data frigjorde alle atomkraftverksreaktorer i verden omtrent 22,2 × 10 19 Bq av cesium-137 i atmosfæren, hvis halveringstid er mer enn 30 år.
Det er ikke bare atmosfæren som er forurenset. Denne radionukliden kommer ut i havet hvert år fra tankskip og isbrytere med atominstallasjoner, og fra atomubåter. Således, ifølge eksperter, under driften av en ubåtreaktor over ett år, vil omtrent 24 x 10 14 Bq komme inn i havet. Når halveringstiden til cesium-137 tas i betraktning, blir det en farlig kilde til svært langsiktig miljøforurensning.
De mest kjente utslippene
Før vi går videre til effektene av radionuklid cesium på menneskekroppen, la oss huske flere store katastrofer ledsaget av utslipp av dette elementet i biosfæren.
Få mennesker vet det, men i 1971, i Ivanovo-regionen (landsbyen Galkino), ble det utført arbeid med dyp sondering av jordskorpen på planeten vår. Dette var underjordiske atomeksplosjoner, hvorav en brøt ut en gjørmefontene fra en brønn. Og i dag, på stedet for disse arbeidene, registreres stråling på 3 milliroentgens per time, og radionuklidene strontium-90 og cesium-137 når fortsatt jordens overflate.
Alle vet om Tsjernobyl-katastrofen i 1986. Men ikke alle vet at på den tiden kom rundt 1850 PBq av strålingselementer inn i atmosfæren. Og 270 PBq av dem er cesium-137.
I 2011, da ulykken skjedde ved det japanske atomkraftverket Fukushima, kom 15 PBq cesium-137, med en halveringstid på 30 år, inn i Stillehavet.
Hva skjer etterpå
Med radioaktivt nedfall og avfall kommer cesium-137 inn i jorda, hvorfra det kommer inn i planter, som har en absorpsjonskoeffisient på 100 %. I dette tilfellet akkumuleres opptil 60% av nuklidet i de overjordiske delene av planteorganismen. Samtidig, i jord fattig på kalium, øker effekten av akkumulering av cesium-137 merkbart.
De høyeste akkumuleringsratene av denne nukliden er observert i ferskvannsalger, lav og planteorganismer i den arktiske sonen. I dyrekroppen akkumuleres dette radionuklidet i muskler og lever.
De høyeste konsentrasjonene ble observert hos rein og vannfugler ved de arktiske kystene.
Sopp akkumulerer også cesium. Spesielt smørsopp, polsk sopp, mosesopp og grisesopp gjennom hele halveringstiden.
Biologiske egenskaper til cesium-137
Naturlig cesium er et av mikroelementene i dyrekroppen. I kroppen vår er cesium inneholdt i en mengde på 0,0002-0,06 mikron per 1 gram bløtvev.
Cesium radionuklid, som allerede nevnt, er inkludert i syklusen av stoffer i biosfæren og beveger seg fritt langs biologiske trofiske kjeder.
Ved oral inntreden i menneskekroppen skjer 100 % absorpsjon av denne nukliden i mage-tarmkanalen. Imidlertid varierer hastigheten på denne prosessen i forskjellige avdelinger. Så, en time etter å ha kommet inn i kroppen, absorberes opptil 7% av cesium-137 i menneskets mage, i tolvfingertarmen, jejunum og ileum - opptil 77%, i blindtarmen - opptil 13%, og i den siste del av tarmen (tverrgående tykktarmen) - opptil 40%.
Andelen av cesium-137 som kommer inn gjennom luftveiene er 25 % av mengden som kommer fra mat.
Gjennom blodet - inn i musklene
Etter reabsorpsjon i tarmen er cesium-137 tilnærmet jevnt fordelt i kroppens vev.
Nyere studier på griser har vist at denne nukliden når sine høyeste konsentrasjoner i muskelvev.
Ved undersøkelser av rein ble det funnet at cesium-137 etter en enkelt injeksjon fordeles som følger:
- Muskler - 100%.
- Nyrer - 79%.
- Hjerte - 67%.
- Lungene - 55%.
- Lever - 48%.
Halveringstiden er fra 5 til 14 dager og forekommer primært i urinen.
Hva skjer i menneskekroppen
De viktigste rutene for cesium inn i kroppen er gjennom fordøyelseskanalen og luftveiene. Med ekstern kontakt av cesium-137 på intakt hud, trenger 0,007% inn. Ved inntak akkumuleres 80 % av det i skjelettmuskulaturen.
Grunnstoffet skilles ut gjennom nyrene og tarmene. Innen en måned fjernes opptil 80 % av cesium. I følge Den internasjonale kommisjonen for strålevern er halveringstiden til radionuklidet sytti dager, men hastigheten avhenger av kroppens tilstand, alder, ernæring og andre faktorer.
Stråleskader, som i symptomer ligner strålesyke, utvikles når man får en dose på mer enn 2 Gy. Men selv med enheter av MBq observeres tegn på mild strålingsskade i form av diaré, indre blødninger og svakhet.
Hvordan beskytte deg mot infeksjon
For å bestemme mengden av cesium-137 i menneskekroppen, måler beta-gamma radiometre eller human radiation counter (HRUs) gammastråling fra kroppen eller fra sekreter.
Når man analyserer spektrumtoppene som tilsvarer et gitt radionuklid, bestemmes aktiviteten i kroppen.
Forebygging av forurensning med flytende eller faste forbindelser av cesium-137 innebærer å utføre manipulasjoner utelukkende i forseglede bokser. For å hindre at elementet kommer inn, brukes personlig verneutstyr.
Det er verdt å huske at halveringstiden til cesium-137 er 30 år. I 1987, i Brasil (byen Goiania), ble en del derfor stjålet fra en strålebehandlingsenhet. I løpet av 2 uker ble rundt 250 mennesker smittet, fire av dem døde i løpet av en måned.
Akseptable standarder og nødhjelp
Det akseptable inntaket av dette elementet anses å være 7,4 x 10 2 Bq per dag og 13,3 x 10 4 Bq per år. Innholdet i luften bør ikke overstige 18 x 10 -3 Bq per 1 kubikkmeter, og i vann - 5,5 x 10 2 Bq per liter.
Hvis disse standardene overskrides, er det nødvendig å iverksette tiltak for å akselerere elimineringen av elementet fra kroppen. Først og fremst bør det iverksettes tiltak for å dekontaminere overflater (ansikt og hender) med såpe og vann. Hvis stoffet kommer inn i luftveiene, skyll nasopharynx med saltvann.
Bruk av sorbenter og diuretika med vannbelastning vil fremskynde elimineringen av elementet.
I alvorlige tilfeller utføres hemodialyse og spesifikk terapi er foreskrevet.
Men det er også fordeler
I kjemisk forskning, påvisning av gammafeil, i strålingsteknologier og under forskjellige radiobiologiske eksperimenter, har forskere funnet bruk for dette menneskeskapte elementet med strålingsegenskaper.
Cesium-137 brukes i kontakt- og stråleterapi, i sterilisering av medisinske instrumenter og matprodukter.
Dette elementet har funnet sin anvendelse i produksjonen av radioisotopstrømkilder og i nivåmålere for bulkfaststoffer, hvor det brukes i ugjennomsiktige forseglede beholdere.
Laster inn...
