Nuestro mundo actual está preocupado por la contaminación ambiental. Y esto es comprensible: la composición del aire que respiramos y los alimentos que comemos han dejado de ser ecológicos durante mucho tiempo. Desde la primera prueba de armas nucleares (1945), nuestro planeta ha sido contaminado con diversos radionucleidos con propiedades antropogénicas. Y uno de ellos es el cesio-137. Su vida media es enorme y los efectos en el cuerpo humano son diversos. Hablaremos de esto y mucho más en este artículo.
Uno de tantos
El cesio en la tabla periódica de Dmitry Mendeleev pertenece al subgrupo principal del primer grupo del sexto período y tiene el número atómico 55. El símbolo químico del elemento es Cs (Cesio), y debe su nombre a la presencia de dos líneas azules en el espectro de la intensidad relativa de la radiación electromagnética (dela palabra latina caesius, que significa "azul cielo").
Como sustancia simple, el cesio es un metal blando de color amarillo plateado con características alcalinas pronunciadas.
Este elemento fue descubierto en 1860 por dos científicos alemanes, R. Bunsen y G. Kirchhoff. Usaron el método de análisis espectral, y el cesio fue el primer elemento que se detectó de esta manera.
Muchas caras de cesio
En la naturaleza, el cesio se presenta exclusivamente como un isótopo estable de Cs-133. Pero la física moderna conoce 39 radionucleidos creados artificialmente (isótopos radiactivos).
Recuerde que los isótopos son variedades de un átomo de un elemento con un número diferente de neutrones en sus núcleos.
El isótopo Cs-135 vive más tiempo (hasta 2,3 millones de años), el segundo en términos de vida media es el cesio-137. Es este último el responsable de la contaminación por radiación de nuestro planeta. La vida media del cesio-137 en segundos es 952066726, que es de 30,17 años.
Este isótopo se forma durante la descomposición de los núcleos en un reactor nuclear, así como durante las pruebas de armas con ojivas nucleares.
Radionucleido inestable
Como resultado de la vida media del cesio-137, pasa por la etapa de desintegración beta y se convierte en bario-137m inestable y luego en bario-137 estable. Esto libera radiación gamma.
La vida media completa del cesio-137 es de 30 años, y al bario-137m se desintegra en 2,55 minutos. La energía total de este proceso es1175,63 ± 0,17 keV.
Las fórmulas que describen la vida media del cesio-137 son complejas y forman parte de la descomposición del uranio.
Propiedades físicas y químicas
Ya hemos escrito sobre las propiedades físicas del isótopo y las características de su desintegración. En términos de propiedades químicas, este elemento está cerca del rubidio y el potasio.
Todos los isótopos (incluido el cesio-137 con una vida media de 30,17 años) se absorben perfectamente por cualquier medio cuando entran en un organismo vivo.
Principal proveedor de radionúclidos biosféricos
La fuente del nucleido radiactivo biosférico cesio-137 con una vida media de más de 30 años es la energía nuclear.
Las estadísticas son implacables. Según los datos de 2000, todos los reactores de las centrales nucleares emitieron a la atmósfera alrededor de 22,2 × 1019 Bq de cesio-137, cuya vida media es de más de 30 años. del mundo.
No es solo la atmósfera la que se contamina. Desde petroleros y rompehielos con plantas de energía nuclear, desde submarinos nucleares, este radionúclido ingresa al océano todos los años. Por lo tanto, según los expertos, durante la operación de un reactor submarino, aproximadamente 24 x 1014 Bq ingresarán al océano en un año. Dada la vida media del cesio-137, se convierte en una fuente peligrosa de contaminación ambiental a muy largo plazo.
Los reventones más famosos
Antes de pasar a los efectos del cesio radionúclido en el cuerpo humano, recordamos varios desastres importantes,acompañado de emisiones de este elemento a la biosfera.
Pocas personas lo saben, pero en 1971, en la región de Ivanovo (el pueblo de Galkino), se llevó a cabo un trabajo de exploración profunda de la corteza de nuestro planeta. Estas fueron explosiones nucleares subterráneas, después de una de las cuales una fuente de lodo escapó de un pozo. Y hoy, en el sitio de estos trabajos, se registra una radiación de 3 miliroentgens por hora, y los radionucleidos de estroncio-90 y cesio-137 todavía salen a la superficie de la Tierra.
Todo el mundo sabe sobre el desastre de Chernobyl en 1986. Pero no todos saben que en ese momento ingresaron a la atmósfera alrededor de 1850 PBq de elementos radiactivos. Y 270 PBq de ellos es cesio-137.
En 2011, cuando ocurrió el accidente en la planta de energía nuclear de Fukushima en Japón, 15 PBq de cesio-137 con una vida media de 30 años ingresaron al Océano Pacífico.
Qué pasa después
Con la lluvia radiactiva y los desechos, el cesio-137 ingresa al suelo, desde donde ingresa a las plantas, que tienen un coeficiente de absorción del 100%. Al mismo tiempo, hasta el 60% del nucleido se acumula en las partes aéreas del organismo vegetal. Al mismo tiempo, en suelos pobres en potasio, el efecto de acumulación de cesio-137 aumenta notablemente.
Los coeficientes de acumulación más altos de este nucleido se observan en algas de agua dulce, líquenes y organismos vegetales de la zona ártica. En el cuerpo de los animales, este radionúclido se acumula en los músculos y el hígado.
Las concentraciones más altas se han observado en renos y aves acuáticas en las costas del Ártico.
Acumular cesio y hongos. Especialmente setas de aceite, setas polacas, setas musgosas y cerdos durante toda la vida media.
Propiedades biológicas del cesio-137
El cesio natural es uno de los oligoelementos del cuerpo animal. En nuestro cuerpo, el cesio está contenido en una cantidad de 0,0002-0,06 micrones por 1 gramo de tejidos blandos.
El radionúclido de cesio, como ya se mencionó, está incluido en el ciclo de las sustancias en la biosfera y se mueve libremente a lo largo de las cadenas tróficas biológicas.
Después del contacto oral con el cuerpo humano en el tracto gastrointestinal, se produce una absorción del 100 % de este nucleido. Sin embargo, la velocidad de este proceso es diferente en diferentes departamentos. Entonces, una hora después de ingresar al cuerpo, hasta el 7% de cesio-137 se absorbe en el estómago humano, hasta el 77% en el duodeno, yeyuno e íleon, hasta el 13% en el ciego y en la última sección de el intestino (colon transverso) - hasta el 40%.
La proporción de cesio-137 que ingresa a través de las vías respiratorias es el 25 % de la cantidad que proviene de los alimentos.
A través de la sangre a los músculos
Después de ser reabsorbido en los intestinos, el cesio-137 se distribuye de manera aproximadamente uniforme en los tejidos corporales.
Estudios recientes en cerdos han demostrado que este nucleido alcanza las concentraciones más altas en los tejidos musculares.
Al estudiar renos, se encontró que el cesio-137 después de una sola inyección se distribuye de la siguiente manera:
- Músculos - 100%.
- Riñones: 79%.
- Corazón - 67%.
- Ligero – 55%.
- Hígado- 48%.
La vida media es de 5 a 14 días y se excreta predominantemente en la orina.
Lo que sucede en el cuerpo humano
Las principales formas de introducir cesio en el cuerpo son a través del tracto digestivo y el tracto respiratorio. Con el contacto externo de cesio-137 sobre la piel intacta, penetra al interior 0,007%. Cuando se ingiere, el 80 % se acumula en los músculos esqueléticos.
El elemento se excreta a través de los riñones y los intestinos. En un mes, se elimina hasta el 80% del cesio. Según la Comisión Internacional de Protección Radiológica, la vida media de un radionúclido es de setenta días, pero la tasa depende del estado del cuerpo, la edad, la nutrición y otros factores.
El daño por radiación, similar en síntomas a la enfermedad por radiación, se desarrolla cuando se recibe una dosis de más de 2 Gy. Pero ya en unidades de MBq, se observan signos de lesión leve por radiación en forma de diarrea, hemorragia interna y debilidad.
Cómo protegerse de infecciones
Para determinar la cantidad de cesio-137 en el cuerpo humano, los radiómetros beta-gamma o medidores de radiación humana (HCR) miden la radiación gamma del cuerpo o de las secreciones.
Al analizar los picos del espectro que corresponden a un determinado radionúclido, se determina su actividad en el organismo.
La prevención de la infección con compuestos líquidos o sólidos de cesio-137 consiste en realizar manipulaciones exclusivamente en cajas selladas. Se utilizan medios para evitar que el elemento entre en el interior.protección personal.
Vale la pena recordar que la vida media del cesio-137 es de 30 años. Entonces, en 1987 en Brasil (la ciudad de Goiania) hubo un robo de una pieza de una unidad de radioterapia. En 2 semanas, unas 250 personas se infectaron, cuatro de ellas murieron en un mes.
Tolerancias y cuidados de emergencia
Las entradas admisibles de este elemento son 7,4 x 102 Bq durante el día y 13,3 x 104 Bq al año. El contenido en el aire no debe exceder 18 x 10-3 Bq por 1 metro cúbico, y en agua - 5,5 x 102 Bq por litro.
Si se exceden las normas especificadas, es necesario aplicar medidas para acelerar la eliminación del elemento del cuerpo. En primer lugar, se deben tomar medidas para descontaminar las superficies (cara y manos) con agua y jabón. Si la sustancia ingresa a través de las vías respiratorias, enjuague la nasofaringe con solución salina.
El uso de absorbentes y diuréticos con carga de agua acelerará la eliminación del elemento.
En casos severos se realiza hemodiálisis y se prescribe terapia específica.
Pero hay beneficios
En la investigación química, la detección de fallas de rayos gamma, en tecnologías de radiación y en varios experimentos radiobiológicos, los científicos han encontrado uso para este elemento artificial con propiedades radiantes.
El cesio-137 se usa en terapia de contacto y radiación, en la esterilización de instrumentos médicos, productos alimenticios.
Este elemento ha encontrado su aplicación en la fabricación defuentes de energía de radioisótopos y en medidores de nivel de sólidos, donde se utiliza en contenedores sellados opacos.
