Thế giới của chúng ta ngày nay đang lo ngại về ô nhiễm môi trường. Và điều này có thể hiểu được - thành phần không khí chúng ta hít thở và thực phẩm chúng ta ăn từ lâu đã không còn thân thiện với môi trường. Kể từ vụ thử vũ khí hạt nhân đầu tiên (năm 1945), hành tinh của chúng ta đã bị ô nhiễm bởi nhiều hạt nhân phóng xạ khác nhau có đặc tính nhân tạo. Và một trong số đó là cesium-137. Thời gian bán hủy của nó là rất lớn, và các tác động lên cơ thể con người rất đa dạng. Chúng tôi sẽ nói về điều này và nhiều hơn nữa trong bài viết này.
Một trong nhiều
Cesium trong bảng tuần hoàn của Dmitry Mendeleev thuộc phân nhóm chính của nhóm đầu tiên của chu kỳ thứ sáu và có số hiệu nguyên tử là 55. Kí hiệu hóa học của nguyên tố là Cs (Cesium), và nó có tên do đến sự hiện diện của hai vạch màu xanh lam trong quang phổ của cường độ tương đối của bức xạ điện từ (từtừ tiếng Latinh caesius, có nghĩa là "màu xanh da trời").
Là một chất đơn giản, xêzi là một kim loại mềm, màu vàng bạc, có tính kiềm rõ rệt.
Nguyên tố này được phát hiện vào năm 1860 bởi hai nhà khoa học người Đức là R. Bunsen và G. Kirchhoff. Họ đã sử dụng phương pháp phân tích quang phổ và xêzi là nguyên tố đầu tiên được phát hiện theo cách này.
Nhiều khuôn mặt của caesium
Trong tự nhiên, xêzi chỉ xuất hiện như một đồng vị bền của Cs-133. Nhưng vật lý hiện đại đã biết 39 hạt nhân phóng xạ (đồng vị phóng xạ) được tạo ra nhân tạo.
Hãy nhớ lại rằng đồng vị là giống của một nguyên tử của một nguyên tố có số nơtron khác nhau trong hạt nhân của chúng.
Đồng vị Cs-135 sống lâu nhất (lên đến 2,3 triệu năm), thứ hai về chu kỳ bán rã là xêzi-137. Nó là nguyên nhân gây ra ô nhiễm bức xạ cho hành tinh của chúng ta. Chu kỳ bán rã của xêzi-137 tính bằng giây là 952066726, là 30,17 năm.
Đồng vị này được hình thành trong quá trình phân hủy hạt nhân trong lò phản ứng hạt nhân, cũng như trong quá trình thử nghiệm vũ khí mang đầu đạn hạt nhân.
Hạt nhân phóng xạ không ổn định
Là kết quả của chu kỳ bán rã của xêzi-137, nó trải qua giai đoạn phân rã beta và biến thành bari-137m không ổn định, rồi thành bari-137 ổn định. Điều này giải phóng bức xạ gamma.
Đó là chu kỳ bán rã đầy đủ của cesium-137 là 30 năm, và đối với bari-137m, nó phân hủy trong 2,55 phút. Tổng năng lượng của quá trình này là1175,63 ± 0,17 keV.
Các công thức mô tả chu kỳ bán rã của xêzi-137 rất phức tạp và là một phần của sự phân rã của uranium.
Tính chất vật lý và hóa học
Chúng tôi đã viết về các tính chất vật lý của đồng vị và các đặc điểm của sự phân rã của nó. Về tính chất hóa học, nguyên tố này gần với rubidi và kali.
Tất cả các đồng vị (bao gồm cesium-137 với chu kỳ bán rã 30,17 năm) đều được hấp thụ hoàn hảo bằng mọi cách khi chúng xâm nhập vào cơ thể sống.
Nhà cung cấp chính của hạt nhân phóng xạ sinh quyển
Nguồn phóng xạ nuclide cesium-137 trong tầng sinh quyển với chu kỳ bán rã hơn 30 năm là năng lượng hạt nhân.
Số liệu thống kê là không ngừng. Theo dữ liệu năm 2000, khoảng 22,2 × 1019Bq của xêzi-137, có chu kỳ bán rã hơn 30 năm, đã được thải vào khí quyển bởi tất cả các lò phản ứng của nhà máy điện hạt nhân. của thế giới.
Không chỉ bầu không khí bị ô nhiễm. Từ tàu chở dầu và tàu phá băng có nhà máy điện hạt nhân, từ tàu ngầm hạt nhân, hạt nhân phóng xạ này đi vào đại dương hàng năm. Do đó, theo các chuyên gia, trong quá trình vận hành một lò phản ứng của tàu ngầm, khoảng 24 x 1014Bq sẽ đi vào đại dương trong một năm. Với chu kỳ bán rã của xêzi-137, nó trở thành một nguồn nguy hiểm gây ô nhiễm môi trường rất lâu dài.
Những cú thổi bay nổi tiếng nhất
Trước khi chuyển sang tác động của hạt nhân phóng xạ cesium đối với cơ thể con người, chúng ta hãy nhớ lại một số thảm họa lớn,kèm theo sự phát thải của nguyên tố này vào sinh quyển.
Ít người biết, nhưng vào năm 1971, tại vùng Ivanovo (làng Galkino), công việc thăm dò sâu lớp vỏ của hành tinh chúng ta đã được thực hiện. Đây là những vụ nổ hạt nhân dưới lòng đất, sau khi một trong số đó, một đài phun bùn thoát ra từ một giếng. Và ngày nay, tại địa điểm của những công trình này, bức xạ 3 miliroentgens mỗi giờ được ghi lại, và các hạt nhân phóng xạ của stronti-90 và cesium-137 vẫn xuất hiện trên bề mặt Trái đất.
Mọi người đều biết về thảm họa Chernobyl năm 1986. Nhưng không phải ai cũng biết rằng vào thời điểm đó có khoảng 1850 PBq của các nguyên tố phóng xạ đã đi vào bầu khí quyển. Và 270 PBq trong số đó là xêzi-137.
Năm 2011, khi vụ tai nạn xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima của Nhật Bản, 15 PBq của cesium-137 với chu kỳ bán rã 30 năm đã đi vào Thái Bình Dương.
Điều gì xảy ra tiếp theo
Với bụi phóng xạ và chất thải, cesium-137 đi vào đất, từ đó nó xâm nhập vào thực vật, có hệ số hấp thụ là 100%. Đồng thời, có tới 60% nuclêôtit tích tụ ở các bộ phận trên mặt đất của cơ thể thực vật. Đồng thời, ở đất nghèo kali, ảnh hưởng của sự tích tụ xêzi-137 tăng lên rõ rệt.
Hệ số tích lũy cao nhất của nuclide này được ghi nhận trong tảo nước ngọt, địa y và sinh vật thực vật của vùng Bắc Cực. Trong cơ thể động vật, hạt nhân phóng xạ này tích tụ trong cơ và gan.
Nồng độ cao nhất đã được chứng kiến ở tuần lộc và chim nước trên các bờ biển Bắc Cực.
Tích tụ cesium và nấm. Đặc biệt là nấm dầu, nấm Ba Lan, nấm rêu và lợn suốt nửa đời.
Tính chất sinh học của xêzi-137
Caesium tự nhiên là một trong những nguyên tố vi lượng của cơ thể động vật. Trong cơ thể chúng ta, xêzi được chứa với số lượng 0,0002-0,06 micron trên 1 gam mô mềm.
Hạt nhân phóng xạ cesium, như đã đề cập, nằm trong chu trình của các chất trong sinh quyển và di chuyển tự do dọc theo các chuỗi dinh dưỡng sinh học.
Sau khi tiếp xúc bằng miệng với cơ thể người qua đường tiêu hóa, 100% nuclide này sẽ xảy ra. Tuy nhiên, tốc độ của quá trình này là khác nhau ở các bộ phận khác nhau. Vì vậy, một giờ sau khi vào cơ thể, có tới 7% cesium-137 được hấp thụ trong dạ dày của con người, lên đến 77% ở tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng, lên đến 13% ở manh tràng và ở phần cuối cùng của ruột (đại tràng ngang) - lên đến 40%.
Tỷ lệ cesium-137 xâm nhập qua đường hô hấp là 25% lượng đến từ thực phẩm.
Qua máu đến các cơ
Sau khi được tái hấp thu trong ruột, cesium-137 được phân bổ gần như đồng đều trong các mô cơ thể.
Các nghiên cứu gần đây ở lợn đã chỉ ra rằng nuclide này đạt nồng độ cao nhất trong các mô cơ.
Khi nghiên cứu về tuần lộc, người ta thấy rằng cesium-137 sau một lần tiêm được phân phối như sau:
- Cơ - 100%.
- Thận - 79%.
- Trái tim - 67%.
- Nhẹ - 55%.
- Gan- 48%.
Thời gian bán hủy từ 5 đến 14 ngày và được bài tiết chủ yếu qua nước tiểu.
Điều gì xảy ra trong cơ thể con người
Các con đường chính để đưa cesium vào cơ thể là qua đường tiêu hóa và đường hô hấp. Với sự tiếp xúc bên ngoài của cesium-137 trên da nguyên vẹn, 0,007% xâm nhập vào bên trong. Khi uống vào cơ thể, 80% lượng chất này tích tụ trong cơ xương.
Nguyên tố được đào thải qua thận và ruột. Trong vòng một tháng, có tới 80% caesium được loại bỏ. Theo Ủy ban Quốc tế về Bảo vệ Phóng xạ, chu kỳ bán rã của một hạt nhân phóng xạ là bảy mươi ngày, nhưng tốc độ phụ thuộc vào trạng thái của cơ thể, tuổi tác, dinh dưỡng và các yếu tố khác.
Tổn thương do bức xạ, tương tự như các triệu chứng của bệnh bức xạ, phát triển khi nhận một liều lượng lớn hơn 2 Gy. Nhưng đã có ở đơn vị MBq, các dấu hiệu tổn thương bức xạ nhẹ được quan sát thấy dưới dạng tiêu chảy, chảy máu trong và suy nhược.
Cách bảo vệ bản thân khỏi nhiễm trùng
Để xác định lượng cesium-137 trong cơ thể con người, máy đo bức xạ beta-gamma hoặc máy đo bức xạ người (HCR) đo bức xạ gamma từ cơ thể hoặc từ chất tiết.
Khi phân tích các cực đại quang phổ tương ứng với một hạt nhân phóng xạ nhất định, hoạt động của nó trong cơ thể sẽ được xác định.
Phòng ngừa lây nhiễm các hợp chất lỏng hoặc rắn của cesium-137 là thực hiện các thao tác độc quyền trong hộp kín. Các phương tiện được sử dụng để ngăn phần tử xâm nhập vào bên trongbảo vệ cá nhân.
Cần nhớ rằng chu kỳ bán rã của xêzi-137 là 30 năm. Vì vậy, vào năm 1987 ở Brazil (thành phố Goiania) đã xảy ra một vụ trộm một bộ phận từ đơn vị xạ trị. Trong vòng 2 tuần, khoảng 250 người đã bị nhiễm bệnh, 4 người trong số họ đã chết trong vòng 1 tháng.
Dung sai và chăm sóc khẩn cấp
Các khoản thu được chấp nhận của phần tử này là 7,4 x 102Bq trong ngày và 13,3 x 104Bq mỗi năm. Hàm lượng trong không khí không được vượt quá 18 x 10-3Bq trên 1 mét khối và trong nước - 5.5 x 102Bq trên lít.
Nếu vượt quá định mức quy định, cần áp dụng các biện pháp đẩy nhanh quá trình đào thải nguyên tố ra khỏi cơ thể. Trước hết, cần thực hiện các biện pháp khử nhiễm các bề mặt (mặt và tay) bằng xà phòng và nước. Nếu chất xâm nhập qua đường hô hấp, rửa mũi họng bằng nước muối.
Việc sử dụng chất hấp thụ và thuốc lợi tiểu với tải trọng nước sẽ đẩy nhanh quá trình loại bỏ nguyên tố.
Trong trường hợp nghiêm trọng, chạy thận nhân tạo và chỉ định liệu pháp cụ thể.
Nhưng có những lợi ích
Trong nghiên cứu hóa học, phát hiện lỗ hổng tia gamma, trong công nghệ bức xạ và trong các thí nghiệm sinh học phóng xạ khác nhau, các nhà khoa học đã tìm thấy công dụng của nguyên tố nhân tạo có đặc tính bức xạ này.
Cesium-137 được sử dụng trong tiếp xúc và xạ trị, khử trùng dụng cụ y tế, sản phẩm thực phẩm.
Nguyên tố này đã được tìm thấy ứng dụng của nó trong sản xuấtnguồn đồng vị phóng xạ và trong đồng hồ đo mức chất rắn, nơi nó được sử dụng trong các hộp kín mờ.
