Radioaktyvusis stroncis-90

Aplinkos taršos šaltiniai. Reikšmingiausias išorinės aplinkos užterštumo stronciu-90 šaltinis yra branduolinių ginklų bandymai, aiškiai išreikšta iškritimo vieta (iškritimo tankis priklauso nuo tam tikrų teritorijų fiziografinių ir klimatinių ypatybių). Šis radionuklidas į išorinę aplinką patenka ir iš atominių elektrinių bei panaudoto branduolinio kuro perdirbimo įrenginių (jis randamas išmetaluose lengvai tirpioje formoje). Normaliomis atominės elektrinės veikimo sąlygomis radioaktyvaus stroncio emisija yra nereikšminga.

Stroncio radioizotopams būdingas didelis išeiga urano ir plutonio dalijimosi reakcijose ir didelis judrumas natūralios aplinkos ekologinėse grandinėse. Į visa tai būtina atsižvelgti projektuojant branduolinius reaktorius, nustatant jų veikimo trukmę ir radioaktyviųjų atliekų tvarkymo sistemą.

Maisto takai (grandinės). Pagrindinės radioaktyvaus stroncio migracijos mitybos grandinės yra: atmosfera – augalai – žmogus; atmosfera – dirva – augalai – žmonės; atmosfera – dirvožemis – augalai – gyvūnai – žmonės; atmosfera - vandens telkiniai - geriamas vanduo- Žmogus; atmosfera - vandens telkiniai - hidrobiontai - žuvys - žmonės;

nuotekos – dirvožemis – augalai – žmonės; nuotekos – dirvožemis – augalai – gyvūnai – žmonės; nuotekos – hidrobiontai – žuvys – žmonės.

Stroncis kaupiasi žaliuose augaluose, ypač grūduose (grūduose), o į žmogaus organizmą patenka per kepinius. Per šieną (pašarą) patenka į gyvulių (karvių) audinius. Todėl pienas yra antras būdas po duonos stronciui patekti į žmogaus organizmą. Galiausiai radioaktyvųjį stroncį, patekusį į vandens telkinių paviršių arba ten nuplaunamą paviršinio nuotėkio, lengvai pasisavina vienaląsčiai dumbliai (fitoplanktonas), kuriuos išilgai mitybos grandinės kaupia vėžiagyviai ir kiti smulkūs gyvūnai (zooplanktonas), o vėliau – žuvys.

Stroncio koncentracija didėja judant maisto grandine aukštyn, kai kurių žuvų organizme ji gali būti dešimtis tūkstančių kartų didesnė nei vandenyje. Taigi žuvis, ypač jos skeletas, yra dar vienas įprastas maisto būdas stronciui patekti į žmogaus organizmą. Galiausiai, daržovės ir vaisiai yra svarbus radioaktyvaus stroncio šaltinis.

Stroncis savo savybėmis, kaip jau minėta, yra labai artimas kalciui ir kartu su juo cirkuliuoja biosferoje. Atmosferos oras yra pagrindinis rezervuaras, iš kurio stroncis patenka į vandens telkinius ir žemę. Radionuklidų nusėdimą iš oro lemia gravitacija, nusėdimas ant inertinių dulkių, kurios nuolat yra atmosferoje, ir pašalinimas su krituliais (lietus, sniegas). Radioaktyviųjų stroncio dalelių buvimo atmosferoje laikas yra 30-40 dienų, o stratosferoje – keleri metai.

Dirvožemis yra ypač svarbus kaip radioaktyvaus stroncio saugykla (beveik visas jis yra judrios formos). Iš pradžių jis kaupiasi ant paviršiaus, o po to lėtai perskirstomas išilgai profilio. Stroncį kietoji dirvožemio fazė sugeria daug mažiau nei radioaktyvųjį cezią. Radioaktyvaus stroncio migracijai dirvožemyje įtakos turi: klimato sąlygos, reljefas, hidrologinis režimas, augmenijos pobūdis, žemės ūkio praktika ir dirvožemio tipas. Dirvožemiai, atsižvelgiant į radioaktyvaus stroncio absorbcijos pajėgumo padidėjimą, savo ruožtu gali būti suskirstyti į šias serijas: chernozem - kaštonai - velėninis-podzolinis.

Radioaktyvusis stroncis gali patekti į augalus dėl tiesioginio jų antžeminės dalies užteršimo (radionuklidų iškritimo ir antrinio dulkių susidarymo metu), absorbcijos iš dirvožemio per šaknų sistema ir drėkinimas jo turinčiais vandenimis. Radionuklidų sulaikymo augmenijoje laipsnį lemia augalų savybės, radioaktyviųjų dalelių dydis ir meteorologinės sąlygos. Jis gali pasisavinti ant augalų paviršiaus nusėdusį stroncį-90. Laukinės ir žemės ūkio augalijos iškritusių radionuklidų sulaikymo lygis yra maždaug 25%. 50% sulaikytų radionuklidų vidutinio klimato juostose pašalinimo (lietus, vėjas ir kt.) laikas nuo žolinių augalų yra 1-5 savaitės. Radioaktyvaus stroncio kaupimasis atvirkščiai proporcingas keičiamo kalcio kiekiui dirvožemyje, be to, priklauso nuo augalų rūšies ir įvairovės. Taigi daugiausia jo susikaupia ankštiniuose augaluose, o sėklose, vaisiuose ir gumbuose – daug mažiau nei lapuose ir stiebuose.

Radioaktyvusis stroncis daugiausia patenka į gyvūnų organizmą su pašarais. Radionuklido perėjimas į gyvūninės kilmės produktus priklauso nuo jo biologinio prieinamumo, gyvūnų rūšies ir amžiaus ypatumų bei jų fiziologinės būklės. Veršeliuose, ėriukuose, ožiukuose ir paršeliuose stroncio pasisavinimas yra kelis kartus didesnis nei suaugusių gyvūnų. Didžioji dalis radioaktyvaus stroncio kaupiasi kauluose, daugiausia epifazėse (sąnariuose). Taigi didžiausias stroncio susikaupimas galimas augančiame organizme, o šį kauluose nusėdusį radionuklidą itin sunku pašalinti iš organizmo. Pagal jo kaupimosi ūkinių gyvūnų skelete laipsnį jie gali būti išdėstyti tokioje eilėje: galvijai – ožkos – avys – kiaulės – vištos. Didžiausias radionuklidų kaupimasis stebimas parenchiminiuose organuose – kepenyse, inkstuose, plaučiuose, minimalus – raumenyse, o ypač liaukų. Pagal radioaktyvaus stroncio nusėdimo laipsnį ūkinių gyvūnų raumenyse ir parenchiminiuose organuose jie taip pat gali būti išdėstyti iš eilės: galvijai – avys – vištos. Suaugusiems gyvūnams stroncis yra minkštieji audiniai kaupiasi didesniais kiekiais nei jaunų gyvūnų, tačiau jaunų gyvūnų išsiskiria daug greičiau nei suaugusių. Padidėjęs kalcio kiekis gyvūnų racione pagreitina stroncio-90 išsiskyrimą. Žindymo laikotarpiu radionuklidas dideliais kiekiais išsiskiria su pienu.

Iki 96 % radioaktyvaus stroncio yra kiaušinių lukštuose, 3,5 % – trynyje ir 0,5 % – baltymuose.

Rezervuarai kelia ypatingą pavojų, nes juose kaupiasi radioaktyvusis stroncis. Jį sugeria hidrobiontai, ypač žuvys, išilgai mitybos grandinės ir tiesiai iš vandens. Tuo pačiu metu stroncio-90 kiekis vandens organizmuose priklauso ne tik nuo jo koncentracijos vandenyje, bet ir nuo mineralizacijos laipsnio: jam mažėjant, vandens organizmuose didėja radionuklidų kaupimasis.

Dėl to galime daryti išvadą, kad pagrindinis radioaktyvaus stroncio, patenkančio į žmogaus organizmą, šaltinis yra augalinės ir gyvūninės kilmės produktai. Tirpios stroncio formos gerai pasisavinamos iš virškinimo trakto. Radionuklidas ypač pavojingas vaikams, į kurių organizmus patenka su pienu ir dideliais kiekiais kaupiasi kauluose. Su amžiumi radioaktyvaus stroncio absorbcija mažėja. Didelis kalcio kiekis maiste neleidžia įsisavinti radioaktyvaus stroncio, kuris yra vienas pavojingiausių, labai toksiškų radionuklidų. Didelės dozės sukelia ūmią spindulinę ligą žmonėms, o ilgalaikis mažų dozių poveikis sukelia lėtinės formos vystymąsi. Pastarajam būdingas ilgalaikis kraujodaros sistemos pažeidimas, kraujo ligų (leukemijos) ir kaulų navikų vystymasis.

Radioaktyvusis cezis-137

Tarp žmogaus sukurtų radionuklidų ypač pavojingi radioaktyvieji cezio izotopai, ypač ilgaamžis cezis-137, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 30±0,2 metų. Šis radionuklidas pasižymi dideliu judrumu natūralios aplinkos ekologinėse grandinėse ir gebėjimu kauptis atskirose jo grandyse.

Aplinkos taršos šaltiniai. Pagrindinis cezio-137 susidarymo šaltinis yra branduolinių ginklų bandymai ir įmonės atominė energija. Branduoliniuose reaktoriuose jiems eksploatuojant susikaupia dideli radionuklidų kiekiai. Normaliomis atominės elektrinės veikimo sąlygomis radioaktyvieji išmetimai yra nereikšmingi ir priklauso nuo branduolinio reaktoriaus konstrukcijos, radioaktyviųjų medžiagų ir iš elektrinės išmetamo oro valymo sistemų tipo, reaktoriaus veikimo trukmės ir kt. 137 aplinkos teršalai taip pat gali būti panaudoto kuro elementų perdirbimo įrenginiai. Potencialūs cezio-137 šaltiniai, patenkantys į natūralią aplinką, yra radioaktyviųjų medžiagų išmetimai iš atominių elektrinių į atvirus gėlo vandens telkinius ir radioaktyviųjų atliekų saugyklas. Radiacijos dozės gyventojams dėl išmetamų branduolinio kuro ciklo įmonių normaliomis eksploatavimo sąlygomis yra nereikšmingos ir mažesnės už rekomenduojamus standartus.

Didelis aplinkos užterštumo radioaktyviuoju ceziu pavojus kyla atominės elektrinės avarijų metu, kai jo emisijos labai padidėja. Tokiu atveju radiacijos dozės smarkiai didėja ir svyruoja priklausomai nuo avarijos masto ir priemonių jai pašalinti efektyvumo. Cezio-137 suvartojimas iš esmės lemia radiacijos pavojų ilgą laiką. Aplinkos užterštumo radioaktyviuoju ceziu lygis taip pat priklauso nuo vietovių fizinių, geografinių ir klimatinių ypatybių, atmosferos kritulių pasiskirstymo ir kt. Pavyzdžiui, tam tikrose vietovėse (Ukrainos-Baltarusijos Polesėje, subarktiniuose regionuose) cezio lygis. -137 gyvūninės ir augalinės kilmės produktų suvartojama daugiau nei kituose. Šiaurėje tai palengvina kerpių (pagrindinio elnių maisto) augimo ypatybės, kurios skatina šio radionuklido sulaikymą ir jo kaupimąsi ilgą laiką.

Maisto takai (grandinės). Kaip ir radioaktyvusis stroncis, cezis-137 pasižymi dideliu mobilumu išorinėje aplinkoje, ypač pirmą kartą po jo nusodinimo, taip pat per maisto grandines, kurios yra panašios į stroncio-90 migraciją. Kita galima maisto grandinė radionuklidų migracijai: taršos šaltinis – vaistiniai augalai – vaistinių augalų žaliava – vaistinis preparatas – žmogus. Reikia pripažinti, kad ši radionuklidų migracijos maisto grandinė dar nėra pakankamai ištirta. Šiuo atžvilgiu įdomūs yra laukinių vaistinių augalų žaliavų tyrimo duomenys pietiniuose Kalugos regiono regionuose, kuriuose buvo radioaktyvioji tarša. Dėl to paaiškėjo, kad medžių rūšių vaisiuose atvirose buveinėse iš tikrųjų nekaupiamas cezis-137. Mažiausios dirvožemio užterštumo vertės nuimant ant jų augančius vaistinius augalus, kuriuose yra saugus cezio-137, nustatytos daugiamečiams krūmams ir pokrūmiams, auginamiems pievose (šliaužiantis čiobrelis) ir miškuose (paprastoji bruknė, pelkinis laukinis rozmarinas). .

Ant dirvos paviršiaus nusėdęs radioaktyvusis cezis migruoja horizontalia ir vertikalia kryptimis, svarbus tampa jo tirpumas. Dirvožemyje cezis-137 lengvai virsta sunkiai virškinama forma, sudarydamas blogai tirpias druskas. Todėl jo patekimas į augalus per šaknis yra sunkus. Rūgštus lietus palengvina cezio-137 perėjimą į tirpią formą. Radionuklidų migracijai dirvožemyje didelės įtakos turi reljefas, hidrologinis režimas, dirvožemio tipas, augmenijos pobūdis, vykdoma žemės ūkio veikla ir radionuklido ryšio su dirvožemiu stiprumas. Pagal cezio sugeriamumo padidėjimo laipsnį dirvožemiai gali būti išdėstyti iš eilės: chernozemai - kaštonai - velėniniai-podzoliniai.

Radioaktyvusis cezis gali patekti į augalus dėl tiesioginio lapų, stiebų, žiedynų ir vaisių užteršimo, taip pat gali būti absorbuojamas iš dirvožemio per šaknų sistemą. Augalų paviršiaus užterštumo lygiai priklauso nuo jų morfologinių savybių, kritulių tankio ir aerozolių fizikinių bei cheminių savybių. Pagal cezio-137 koncentracijos laipsnį augalai gali būti išdėstyti tokioje eilėje: kopūstai - burokėliai - bulvės - kviečiai - natūralūs augalai. Ganyklų augmenijos taršos mažėjimas (dėl lietaus, vėjo, biomasės augimo) vyksta maždaug per 14 dienų. Daugiau nei 90% nusėdusių radionuklidų pašalinama per pirmuosius 2 mėnesius. Tirpusis cezis-137 yra absorbuojamas augalų šaknų iš dirvožemio tirpalo ir tvirtai įsitvirtina dirvoje. Atsižvelgiant į didėjančio cezio-137 pernešimo į augalus laipsnį, galima statyti šias dirvožemių serijas: velėninis-podzolinis dirvožemis - raudonas dirvožemis - pievų karbonatinis dirvožemis - chernozems - pilkasis dirvožemis. Didesnis radioaktyviojo cezio perėjimas pastebimas regionuose, kuriuose yra durpinių dirvožemių (Ukrainos ir Baltarusijos Polesė). Pagal šio radionuklido kaupimosi gumbuose ir grūduose laipsnį augalai gali būti išdėstyti iš eilės: miežiai – soros – kviečiai – grikiai – pupelės – avižos – chumiza – bulvės – pupelės. Cezio-137 kaupimosi augaluose kiekis priklauso nuo jų tipo, dirvožemio tipo ir žemės ūkio praktikos pobūdžio. Tuo pačiu metu radioaktyvaus cezio koncentracija augalų generaciniuose ir vegetatyviniuose organuose yra maždaug vienoda.

Cezio-137 šaltiniai žmogui gali būti augaliniai (duona, daržovės, vaisiai) ir gyvuliniai (mėsa, žuvis, pienas ir kt.) produktai. Kadangi šis radionuklidas turi tam tikrų savybių, panašių į kalį, augalinės ir gyvūninės kilmės audiniuose kaupiasi ir kalis, ir radioaktyvusis cezis. Cezis-137 į gyvūnų organizmą patenka daugiausia su maistu, o radionuklidas išsiskiria daugiausia per inkstus. Pagrindinis jo kiekis kaupiasi raumenyse (per 80%), po to – skelete (apie 10%). Radionuklidų kiekis 1 kg karvių, avių, ožkų, kiaulių ir viščiukų raumenų yra atitinkamai 4, 8, 20, 26 ir 45 % paros normos. Radioaktyvaus cezio dideli kiekiai išsiskiria į žindančių gyvūnų pieną. Karvėms ilgai vartojant radionuklido, jo kiekis piene siekia 0,8–1,2% 1 litre paros normos, ožkų - 10–20%, avių - 5–15%. Šie skirtumai siejami su gyvūnų fiziologinėmis savybėmis, maisto pobūdžiu ir jų laikymo sąlygomis.

Vištienos kiaušiniai taip pat yra cezio-37 patekimo į žmogaus organizmą šaltinis, o baltyme radioaktyvaus cezio yra 2-3 kartus daugiau nei trynyje, o lukšte yra 1-2% viso kiaušinyje esančių radionuklidų kiekio.

Radioaktyvusis cezis dideliais kiekiais kaupiasi vandens organizmuose. Žuvys pasisavina cezį-137 tiesiogiai iš vandens ir daugiausia su maistu. Šio radionuklido kaupimosi laipsnį lemia kiekvienos žuvų rūšies biologinės ir fiziologinės savybės. Silpna vandens mineralizacija prisideda prie didesnio cezio-137 kaupimosi. Gėlavandenėse žuvyse radioaktyvaus cezio yra nuo dešimties iki šimtų kartų daugiau nei jūros žuvyse. Tuo pačiu metu verslinėje žuvyje Atlanto vandenynas- 10-30 kartų mažesnė nei žuvyje iš vidaus jūrų (pavyzdžiui, Kaspijos). Vandens augalai, priklausomai nuo cezio-137 sankaupos, gali būti išdėstyti tokioje eilėje: dumbliai - augalai panardinti į vandenį - pakrančių vandens augalai - augalai, plūduriuojantys paviršiuje.

Radioaktyvusis cezis turi gana didelį radiotoksiškumą. Jis gali patekti į žmogaus organizmą per kvėpavimo sistemą, odą, žaizdas ir nudegusius paviršius. Tačiau pagrindinis būdas yra su maistu. Radioaktyvusis cezis, kaip ir kalis, yra tolygiai pasiskirstęs žmogaus audiniuose ir organuose (dėl to apšvitinimas yra gana tolygus), tačiau didžioji jo dalis yra susikaupusi raumenų audinyje (80 % ir tik 10 % kauluose). Cezis-137 gana lengvai pašalinamas iš organizmo. Jis išsiskiria daugiausia su šlapimu ir iš dalies su išmatomis. Šio radionuklido pusinės eliminacijos laikas iš organizmo yra 65-100 dienų. Jo pasišalinimo iš organizmo greitis priklauso nuo individualių medžiagų apykaitos greičio skirtumų ir priklauso nuo amžiaus, lyties, mitybos ir daugelio aplinkos veiksnių. Reikėtų nepamiršti, kad cezis-137 dideliais kiekiais patenka iš motinos kūno per placentą į vaisius (o maitinimo laikotarpiu per pieną naujagimiams).

Radionuklidai yra atomų grupės, turinčios radioaktyvumo savybę, turinčios tam tikrą masės skaičių, atominį skaičių ir branduolinės energijos būklę.

Radionuklidai plačiai naudojami visose technologijos, mokslo ir kituose šalies ekonomikos sektoriuose. Medicinos praktikoje radionuklidai pradėti naudoti ligoms diagnozuoti, vaistams, instrumentams ir kitiems gaminiams sterilizuoti. Sukurta nemažai prognostinių ir gydomųjų radioterapijos vaistų.

Šiame vaizdo įraše išsamiai aprašyta radionuklidų nauda ir naudojimas medicinoje:

Radionuklidai yra radioaktyvūs izotopai cheminiai elementai su skirtingais masės skaičiais. Pabandykime trumpai ir nesigilindami į mokslinius duomenis suprasti šių medžiagų žalos žmogaus sveikatai problemą.

Apie radionuklidų klasifikaciją

Radioaktyvieji izotopai pagal savo savybes priskiriami skirtingoms kategorijoms. Paliesime tik svarbiausius iš jų.

Radioizotopai skirstomi į:

• natūralus;
• dirbtinis, susidaręs dėl žmogaus veiklos branduolinių reakcijų.

Pastarieji gaunami iš visų periodinės lentelės elementų. Bendras jų skaičius siekia 2000 ir toliau didėja. Natūralių elementų yra daug mažiau, apie 100.

Pagal branduolio stabilumą radionuklidai skirstomi į:

• trumpalaikis - kurio pusinės eliminacijos laikas yra mažesnis nei 10 dienų;
• ilgaamžė – su ilgu pusinės eliminacijos laiku.

IN pastaraisiais metaisŠalies ūkyje vis dažniau pradedami naudoti radioizotopai, kurių visiškas skilimo laikotarpis trunka kelias minutes, todėl jie praktiškai nekenksmingi.

Atsižvelgiant į radiacijos toksiškumą, radionuklidai skirstomi į 4 kategorijas:

• A – labiausiai toksiškas žmonėms. Tai sunkiųjų elementų izotopai, kurių branduoliai spontaniškai suyra. Jie turi gana ilgą pusinės eliminacijos laiką. Taip pat šios radioaktyviosios medžiagos linkusios kauptis įvairiuose organizmo organuose;
• B – labai toksiški radionuklidai;
• B – vidutinio toksiškumo radioizotopai;
• G – mažo toksiškumo spinduliuotės izotopai.

Radioaktyviosios reakcijos skirstomos į alfa skilimas– spontaniškas branduolio struktūros pokytis, atsiradus alfa dalelėms ir betta irimas su elektronų, pozitronų, neutrinų ar antineutrinų emisija arba absorbcija.

Mes nenagrinėsime išsamesnių skilimo tipų charakteristikų. Pabandykime plačiau paliesti radioelementų savybes.

Natūralūs radionuklidai randami uolienose, dirvožemio sluoksniuose, natūraliuose ir dirbtiniuose vandens telkiniuose. Kartu su kosmine spinduliuote jie sudaro .

Urano ir torio izotopai patenka į organizmą per maistą, vandenį ir įkvėptą orą ir yra vidinės spinduliuotės šaltiniai.

Natūrali foninė spinduliuotė išsamiai aprašyta šiame vaizdo įraše:

Technogeninė foninė spinduliuotė susidaro dėl radionuklidų, esančių statybinėse medžiagose, deginant kurą ir išmetimų iš elektrinių.

Branduoliniai reaktoriai ir dalelių greitintuvai suteikia dirbtinis radiacijos fonas.

Pastaba:Viena iš svarbiausių radionuklidų savybių yra pusė gyvenimo. Dėl radionukliduose vykstančių procesų branduolių skaičius sumažėja perpus, todėl sumažėja izotopo spinduliuotės aktyvumas.

Radionuklidai į audinius ir organus patenka įkvėpus oro, su maistu, įbrėžimais, žaizdomis ir nudegimais.

Kur žmogaus organizme randami radionuklidai?

Radioaktyvieji izotopai turi savo „mėgstamiausias“ vietas žmogaus kūne.

Iš viso pagal šią savybę išskiriamos 4 grupės:

1. Radionuklidai tolygiai pasiskirstę organizmo audiniuose – cezis 134, cezis 137 (radiocezis), natris 24 ir kt.
2. Kauliniame audinyje nusodinami - stroncis 89, 90, baris 140, radis 226, 224, kalcis 40, itris.
3. Besikaupiantys retikuloendoteliniuose organuose (raudonuosiuose kaulų čiulpuose, limfmazgiuose, kepenyse, blužnyje) – ceris, prometis, americis, plutonis, lantanas.
4. Organotropiniai – jodo izotopai skydliaukėje, geležies – eritrocituose, cinko – kasoje, molibdeno – rainelėje.

Kaip išsiskiria radionuklidai?

Didžiąją dalį radioaktyviųjų izotopų iš organizmo pašalina žarnynas. Tirpieji (cezis ir tritis) išsiskiria per šlapimo sistemą. Dujinius elementus pašalina oda ir kvėpavimo sistema. Didžioji dalis radionuklidų pašalinama per kelias dienas nuo jų gavimo. Išlaikomi didelės atominės masės izotopai ir radioaktyvūs koloidai (polonis, radis, uranas). Šie elementai patenka į kepenis ir tulžies latakus.

pastaba: radionuklidų šalinimo iš organizmo proceso matavimo vienetas yra pusė gyvenimo, kuriai būdingas pusės radioaktyviosios medžiagos išsiskyrimas, patenkantis į žmogaus organizmą.

Pavyzdžiui: jodo radioizotopas, randamas skydliaukėje, pusinės eliminacijos laikas yra 138 dienos, inkstuose – 7 dienos, kauliniame audinyje – 14 dienų.

Radioaktyvūs elementai iš kaulinio audinio pašalinami lėtai. Minkštuosiuose audiniuose išsiskyrimo procesas vyksta daug greičiau. Kalbame apie cezį, molibdeną, jodą ir kt. Tačiau daug problemiškiau išsiskiria tokios medžiagos kaip stroncis, cirkonis, plutonis ir kt., kurios ilgam nusėda žmogaus kauluose.

Apie žalingą radionuklidų poveikį žmogui

Radioaktyvieji izotopai žmogaus organizme sukelia ląstelių augimo ir dalijimosi sustabdymą, pažeidžia normalius biocheminius ciklus, sutrikdo struktūrinius DNR ryšius, naikina genetinį kodą. Dėl to ląstelės sunaikinamos.

Į organizmą didelėmis dozėmis patekę laisvieji radikalai sukelia rimtus audinių pažeidimus. Mažomis dozėmis jie gali sutrikdyti ląstelių brendimo ir vystymosi procesą bei sukelti piktybinius navikus. Genetiniai pokyčiai gali sukelti rimtų paveldimų ligų, kurios pasireikš palikuonims.

Panagrinėkime kai kurių radionuklidų ardomosios įtakos mechanizmą.

Stroncio-90 ir cezio-137 poveikis žmogaus organizmui

Stroncis-90 susilietus kaupiasi kauliniame audinyje, kaulų čiulpuose ir kraujodaros organuose. Žalingas poveikis sukelia anemiją (anemiją). Jo poveikis trunka dešimtmečius, nes elemento pusinės eliminacijos laikas yra 29 metai, o eliminacijos pusinės eliminacijos laikas yra 30 metų. Nurijus, stroncis susikoncentruoja kraujyje per 15 minučių, o tiksliniuose organuose visiškai nusėda po 5 valandų. Šios radioaktyvios medžiagos pašalinimas yra sudėtingas uždavinys. Dar ne veiksmingi metodai, atsispirti jo poveikiui.

Cezis-137– antras labiausiai paplitęs ir pavojingiausias žmogui radionuklidas. Jis linkęs kauptis augalų ląstelėse ir jau maisto produktuose prasiskverbti į žmogaus organizmą per skrandį ir žarnyną. Pusinės eliminacijos laikas 30 metų. Mėgstamiausia vieta yra raumenys. Išeina labai lėtai.

Kokiuose produktuose yra radionuklidų?

Didžiausias radionuklidų kiekis randamas kepiniuose. Po jų seka pienas ir pieno produktai, tada daržovės ir vaisiai. Mažiausiai radioizotopų yra mėsoje ir žuvyje, ypač jūros gėrybėse. Tai reiškia, kad gyvūninės kilmės produktai yra švaresni radiacinės saugos požiūriu nei augaliniai produktai.

Jūros vandenyje yra mažiau radioaktyvių elementų, palyginti su gėlu vandeniu. Arteziniuose vandenyse izotopų praktiškai nėra. Kituose vandens telkiniuose gali būti didelių dozių, priklausomai nuo jų geografinės padėties ir kitų veiksnių (taršos).

Priimtini standartai Cezio-137 ir stroncio-90 radionuklidų kiekis pateiktas lentelėje:

Apie maisto ir vaistinių medžiagų radioprotekcines savybes

Žmogaus organizmo radijo atsparumą didina polisacharidai, arbatžolių lipopolisacharidai, vynuogės, medicininis alkoholis, vitaminai, mineralai, beveik visos fermentų grupės, daugelis hormonų.

Iš vaistų radiacijos šaltinių poveikiui atsparūs antibiotikai, narkotinės medžiagos, dirbtinai pagaminti vitaminai.

Produktai, turintys radionuklidų šalinimo savybę

Panagrinėkime pagrindines maisto produktų grupes, kurios gali turėti antiradiacinį poveikį ir pagreitinti izotopų išsiskyrimą iš žmogaus audinių.

Šie produktai apima:

• kiaušinio lukštas – jame esantis kalcis pašalina radioaktyvųjį stroncį. Vartoti iki 5 g per dieną. Lukštai, anksčiau susmulkinti iki miltelių pavidalo, dedami į maistą;
• kepiniai iš ruginiai miltai. Juose yra fitino, kuris suriša stroncį, kuris su produktais patenka į virškinamąjį traktą;
• citrusiniai vaisiai, aronijos, gudobelės uogos, šaltalankiai, saldymedis. Šiuose augaluose ir jų vaisiuose yra flavonoidų, kurie taip pat turi radionuklidus šalinančių savybių.

Norite sužinoti, kurie produktai padeda pašalinti radionuklidus iš organizmo? Žiūrėkite vaizdo įrašo apžvalgą:

Kaip geriausiai apdoroti maistą, kad būtų pašalintas radioaktyvumas

Reguliarus mechaniniai metodai maisto apdorojimas padeda pašalinti stroncį ir cezį iš jų paviršiaus. Tiesiog nuplaukite juos saltas vanduo ir nuvalykite nuo nešvarumų.

Daržovių pasėlius reikia nupjauti viršutinė dalis vaisius, nes jame kaupiasi apie 80% toksinių ir radioaktyvių medžiagų. Kopūstus reikia nulupti nuo viršutinių lapų, o vidinio „stiebelio“ nenaudoti.

Terminis apdorojimas pašalina apie pusę gaminyje esančių radionuklidų. Tačiau kepimas, priešingai, juos atitolina.

Mėsos ir žuvies pusgaminius prieš verdant reikia pamirkyti vandenyje su actu. Mėsos sultinį rekomenduojama nupilti, po virimo jame kaupiasi toksinai ir radioaktyvieji izotopai. Jei reikia paruošti sultinį, reikia pilti mėsą saltas vanduo, virkite 10 minučių, tada nupilkite sultinį. Paimkite šviežią vandenį ir virkite mėsą, kol iškeps. Gautame sultinyje kenksmingų radioaktyviųjų medžiagų bus perpus mažiau.

Radioaktyviųjų elementų kiekis sumažinamas smulkiai supjaustant mėsą ir keletą valandų mirkant vandenyje. Reikėtų atsiminti, kad su tokiu apdorojimu abu naudingų savybių produktas.

Iš anksto mirkant grybus cezis pašalinamas 30%, o kepant iki 90%. Tokio apdorojimo metu stroncis praktiškai nepašalinamas.

Rafinuotos veislės yra „švariausios“ nuo radioaktyvumo daržovių aliejus, cukrus ir krakmolas.

Pieno perdirbimas iki sviesto būklės beveik visiškai netenka stroncio, o cezis neutralizuojamas pieną perdirbant į sūrį ir miltelių pavidalo medžiagas.

Topinambas – radioaktyvumo nekaupiantis vaisius.

Ausis gali sugerti radionuklidus iš žuvų kaulų, pelekų ir žvynų. Dėl tos pačios priežasties radiacijos pavojų gali kelti konservai, kuriuose pusgaminis apdorojamas slėgiu, naudojant aukštą temperatūrą. Dėl to suminkštėja nevalgomos žuvies dalys, kuriose dažniausiai koncentruojasi radionuklidai.

Grūdų sėlenų produktai taip pat kaupia stroncio radioizotopus.

Ką daryti, jei paveiktas radionuklidų

Į organizmą patekę radioaktyvieji izotopai reikalauja paspartinti jų šalinimo procesą. Svarbiausias atsparumo žalingam radionuklidų poveikiui veiksnys yra imuninės sistemos būklė. Esamas natūralus radiacijos fonas, veikiantis žmones tūkstančius metų, sukūrė natūralius gynybos mechanizmus, kurie turi radionuklidus neutralizuojantį poveikį. Mes kalbame apie pašalinių medžiagų pašalinimą per tulžį, žarnas, inkstus ir kepenis.

Jei radiacinės medžiagų grupės patekimo į organizmą procesas yra nuolatinis, būtina:

• vartoti kalcio papildus su multivitaminais, kurie padeda apsaugoti kaulinį audinį;
• valgyti daug kalio turintį maistą – žirnius, pupeles, lęšius, džiovintus vaisius. Juose esančios medžiagos prisideda prie cezio pašalinimo iš organizmo;
• į savo racioną įtraukite vištienos kiaušinius ir pieną. Juose esantis kalcis gali pašalinti stroncį;
• valgyti vaisius ir daržoves, turinčius daug pektinų, kurie suriša radionuklidus
• vartoti diuretikus;
• palaikyti aktyvų vandens režimą. Gerkite mineralinį vandenį, kuris padės atsikratyti radioaktyvių kalio, natrio ir magnio izotopų.

Įdomūs faktai apie radioaktyviosios taršos pasekmes

Nelaimingi atsitikimai atominėse elektrinėse, branduolinių ginklų bandymai ir eksperimentai branduolinėse laboratorijose palieka pėdsaką atmosferoje, vandenyje ir dirvožemyje. Mokslininkai nustatė, kad tokiu būdu į išorinę aplinką patenka apie 20 radionuklidų. Dauguma jų nekelia ilgalaikės žalos, nes yra inaktyvuojamos per kelias savaites ir mėnesius. Visų pirma, mes kalbame apie tauriųjų dujų izotopus, kurie yra radioaktyvaus debesies pagrindas. Jie gali pakenkti žmonių sveikatai.

Kitas pavojingas elementas buvo identifikuotas kaip jodo-131 izotopas. Jis greitai kaupiasi maisto produktuose, ypač piene. Pažymėtina, kad radiacinės saugos standartai mūsų šalyje yra daug griežtesni nei Europoje.

Elementas, kuris pagal savo žalingą vertę nėra toks agresyvus nei minėtos medžiagos, tačiau yra stabilesnis, yra plutonis. Tai ypač pavojinga dėl savo gebėjimo sukelti sunkias plaučių ligas.

Ir vis dėlto didesnę žalą daro mūsų jau išanalizuoti cezis ir stroncis, kurie organizme išlieka dešimtmečius.

Pastaba: Vykstančių tragedijų (Černobylio atominės elektrinės avarija, sprogimas Fukušimos-1 atominėje elektrinėje, kitų žmogaus sukeltų nelaimių) fone atsirado visa šarlatanų galaktika, gąsdinanti žmones pasakojimais, kurie tariamai apima didžiules teritorijas. yra užterštos radioaktyvumu ir nukenčia visi gyventojai. Jie siūlo 100% radioaktyviųjų medžiagų valymą iš organizmo už pinigus. Ar šiuose teiginiuose yra racionalaus grūdo – atskiros rimtos diskusijos tema. Daugeliu atvejų „stebuklų“ metodai yra pagrįsti apgaule. Todėl bet kuris asmuo, patyręs radiacijos taršą, turėtų kreiptis pagalbos tik į oficialią mediciną.

Lotinas Aleksandras Vladimirovičius, radiologas

Mūsų pasaulis šiandien yra susirūpinęs dėl aplinkos taršos. Ir tai suprantama – oro, kuriuo kvėpuojame, ir valgomo maisto sudėtis jau seniai nebėra ekologiška. Nuo pirmojo branduolinio ginklo bandymo (1945 m.) mūsų planeta buvo užteršta įvairiais antropogeninių savybių turinčiais radionuklidais. Ir vienas iš jų yra cezis-137. Jo pusinės eliminacijos laikas yra milžiniškas, o jo poveikis žmogaus organizmui yra įvairus. Apie tai ir dar daugiau kalbėsime šiame straipsnyje.

Vienas iš daugelio

Cezis Dmitrijaus Mendelejevo periodinėje lentelėje priklauso pagrindiniam šeštojo periodo pirmosios grupės pogrupiui ir turi atominį skaičių 55. Cheminis elemento simbolis yra Cs (cezis), o pavadinimą jis gavo dėl jo spektre esančio elemento. santykinis intensyvumas elektromagnetinė radiacija dvi mėlynos linijos (iš lotyniško žodžio Cezijus, o tai reiškia „dangaus mėlynumą“).

Kaip paprasta medžiaga, cezis yra minkštas, sidabriškai geltonas metalas, turintis ryškių šarminių savybių.

Šį elementą 1860 metais atrado du mokslininkai iš Vokietijos R. Bunsenas ir G. Kirchhoffas. Jie naudojo spektrinės analizės metodą, o cezis buvo pirmasis elementas, kuris buvo atrastas šiuo metodu.

Daugybė cezio veidų

Gamtoje cezis randamas tik stabilaus izotopo Cs-133 pavidalu. Tačiau šiuolaikinė fizika žino 39 dirbtinai sukurtus radionuklidus (radioaktyvius izotopus).

Prisiminkite, kad izotopai yra elemento atomo atmainos, kurių branduoliuose yra skirtingas neutronų skaičius.

Ilgiausiai gyvuojantis izotopas (iki 2,3 mln. metų) yra Cs-135, antrasis pagal pusėjimo trukmę yra cezis-137. Būtent pastaroji yra atsakinga už mūsų planetos radiacinę taršą. Cezio-137 pusinės eliminacijos laikas sekundėmis yra 952066726, tai yra 30,17 metų.

Šis izotopas susidaro skylant branduoliams branduoliniame reaktoriuje, taip pat bandant ginklus branduolinėmis galvutėmis.

Nestabilus radionuklidas

Dėl cezio-137 pusinės eliminacijos periodo jis suyra beta ir tampa nestabiliu bariu-137m, o vėliau - stabiliu bariu-137. Tai išskiria gama spinduliuotę.

Pilnas cezio-137 pusinės eliminacijos laikas yra 30 metų, o iki bario-137m jis suskyla per 2,55 minutės. Bendra šio proceso energija yra 1175,63 ± 0,17 keV.

Formulės, apibūdinančios cezio-137 pusėjimo trukmę, yra sudėtingos ir yra urano skilimo dalis.

Fizinės ir cheminės savybės

Jau rašėme apie izotopo fizikines savybes ir jo skilimo ypatybes. Pagal chemines savybes šis elementas yra artimas rubidžiui ir kaliui.

Visi izotopai (įskaitant cezio-137, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 30,17 metų), bet kokiomis priemonėmis patekę į gyvą organizmą, yra puikiai absorbuojami.

Pagrindinis biosferos radionuklido tiekėjas

Biosferos radioaktyvaus nuklido cezio-137, kurio pusinės eliminacijos laikas yra daugiau nei 30 metų, šaltinis yra branduolinė energija.

Statistika nenumaldoma. 2000 m. duomenimis, iš visų pasaulio atominių elektrinių reaktorių į atmosferą išmetė apie 22,2 × 10 19 Bq cezio-137, kurio pusinės eliminacijos laikas yra daugiau nei 30 metų.

Užteršta ne tik atmosfera. Šis radionuklidas kasmet patenka į vandenyną iš tanklaivių ir ledlaužių su branduoliniais įrenginiais bei iš branduolinių povandeninių laivų. Taigi, ekspertų teigimu, eksploatuojant vieną povandeninį reaktorių per metus, į vandenyną pateks apie 24 x 10 14 Bq. Atsižvelgus į cezio-137 pusėjimo trukmę, jis tampa pavojingu labai ilgalaikės aplinkos taršos šaltiniu.

Garsiausios emisijos

Prieš pereinant prie radionuklido cezio poveikio žmogaus organizmui, prisiminkime keletą didelių nelaimių, kurias lydėjo šio elemento išmetimas į biosferą.

Mažai kas žino, bet 1971 metais Ivanovo srityje (Galkino kaime) buvo atliktas giluminis mūsų planetos plutos zondavimas. Tai buvo po žeme branduoliniai sprogimai, po vieno iš vieno šulinio tryško purvo fontanas. Ir šiandien šių darbų vietoje fiksuojama 3 milirentgenų spinduliuotė per valandą, o radionuklidai stroncis-90 ir cezis-137 vis dar pasiekia Žemės paviršių.

Visi žino apie Černobylio katastrofą 1986 m. Tačiau ne visi žino, kad tuo metu į atmosferą pateko apie 1850 PBq radiacijos elementų. Ir 270 PBq iš jų yra cezis-137.

2011 m., kai Japonijos Fukušimos atominėje elektrinėje įvyko avarija, į vandenis pateko 15 PBq cezio-137, kurio pusinės eliminacijos laikas buvo 30 metų. Ramusis vandenynas.

Kas bus toliau

Su radioaktyviais nuosėdomis ir atliekomis cezis-137 patenka į dirvožemį, iš kur patenka į augalus, kurių absorbcijos koeficientas yra 100%. Tokiu atveju antžeminėse augalo organizmo dalyse susikaupia iki 60 % nuklido. Tuo pačiu metu kalio skurdžiuose dirvožemiuose pastebimai padidėja cezio-137 kaupimosi poveikis.

Didžiausias šio nuklido kaupimosi greitis stebimas Arkties zonos gėlavandeniuose dumbliuose, kerpėse ir augalų organizmuose. Gyvūnų organizme šis radionuklidas kaupiasi raumenyse ir kepenyse.

Didžiausia jo koncentracija buvo pastebėta Arkties pakrančių šiaurės elnių ir vandens paukščių tarpe.

Grybai taip pat kaupia cezį. Ypač sviesto grybai, lenkiški grybai, samaniniai grybai ir kiaulių grybai per visą jų pusėjimo laikotarpį.

Biologinės cezio-137 savybės

Natūralus cezis yra vienas iš gyvūnų organizmo mikroelementų. Mūsų kūne cezio yra 0,0002–0,06 mikrono 1 grame minkštųjų audinių.

Cezio radionuklidas, kaip jau minėta, yra įtrauktas į medžiagų ciklą biosferoje ir laisvai juda išilgai biologinių trofinių grandinių.

Per burną patekęs į žmogaus organizmą, šis nuklidas 100% pasisavinamas virškinimo trakte. Tačiau šio proceso greitis skirtinguose skyriuose skiriasi. Taigi, praėjus valandai po patekimo į organizmą, žmogaus skrandyje pasisavinama iki 7% cezio-137, dvylikapirštėje žarnoje, tuščiojoje žarnoje ir klubinėje žarnoje - iki 77%, aklojoje žarnoje - iki 13%, o paskutinėje žarnoje. žarnyno dalis (skersinė dvitaškis) – iki 40 proc.

Cezio-137 dalis, patenkanti per kvėpavimo takus, sudaro 25% su maistu gaunamo kiekio.

Per kraują – į raumenis

Po reabsorbcijos žarnyne cezis-137 maždaug tolygiai pasiskirsto kūno audiniuose.

Naujausi tyrimai su kiaulėmis parodė, kad šis nuklidas pasiekia didžiausią koncentraciją raumenų audinyje.

Tiriant šiaurės elnius, nustatyta, kad cezis-137 po vienos injekcijos pasiskirsto taip:

• Raumenys – 100 proc.
• Inkstai – 79 proc.
• Širdis – 67 proc.
• Plaučiai – 55 proc.
• Kepenys – 48 proc.

Pusinės eliminacijos laikas yra nuo 5 iki 14 dienų ir daugiausia išsiskiria su šlapimu.

Kas vyksta žmogaus organizme

Pagrindiniai cezio patekimo į organizmą keliai yra per virškinamąjį traktą ir kvėpavimo takus. Esant išoriniam cezio-137 sąlyčiui ant nepažeistos odos, 0,007% prasiskverbia į vidų. Nurijus, 80% jo susikaupia griaučių raumenyse.

Elementas išsiskiria per inkstus ir žarnas. Per mėnesį pašalinama iki 80% cezio. Tarptautinės radiologinės apsaugos komisijos duomenimis, radionuklido pusinės eliminacijos laikas yra septyniasdešimt dienų, tačiau greitis priklauso nuo organizmo būklės, amžiaus, mitybos ir kitų veiksnių.

Radiacinės traumos, savo simptomais panašios į spindulinės ligos, išsivysto gavus didesnę nei 2 Gy dozę. Tačiau net ir naudojant MBq vienetus, pastebimi lengvi spinduliuotės pažeidimo požymiai – viduriavimas, vidinis kraujavimas ir silpnumas.

Kaip apsisaugoti nuo infekcijos

Norint nustatyti cezio-137 kiekį žmogaus organizme, beta-gama radiometrai arba žmogaus radiacijos skaitikliai (HRU) matuoja gama spinduliuotę iš organizmo arba iš sekretų.

Analizuojant spektro smailes, kurios atitinka tam tikrą radionuklidą, nustatomas jo aktyvumas organizme.

Užteršimo skystais arba kietais cezio-137 junginiais prevencija apima manipuliavimą tik sandariose dėžėse. Kad elementas nepatektų į vidų, naudojamos asmeninės apsaugos priemonės.

Verta prisiminti, kad cezio-137 pusinės eliminacijos laikas yra 30 metų. Taip 1987 metais Brazilijoje (Gojanijos mieste) dalis buvo pavogta iš radioterapijos įrenginio. Per 2 savaites užsikrėtė apie 250 žmonių, keturi iš jų mirė per mėnesį.

Priimtini standartai ir skubi pagalba

Priimtinas šio elemento suvartojimas yra 7,4 x 10 2 Bq per dieną ir 13,3 x 10 4 Bq per metus. Turinys ore neturi viršyti 18 x 10 -3 Bq 1 kubiniame metre, o vandenyje - 5,5 x 10 2 Bq litre.

Jei šie standartai viršijami, būtina imtis priemonių elemento pašalinimui iš organizmo paspartinti. Visų pirma, reikia imtis priemonių paviršiams (veidui ir rankoms) nukenksminti muilu ir vandeniu. Jei medžiaga patenka į kvėpavimo takus, praskalaukite nosiaryklę druskos tirpalu.

Sorbentų ir diuretikų naudojimas su vandens pakrovimu pagreitins elemento pašalinimą.

Sunkiais atvejais atliekama hemodializė ir skiriamas specifinis gydymas.

Tačiau yra ir privalumų

Atlikdami cheminius tyrimus, nustatydami gama defektus, radiacinėse technologijose ir atlikdami įvairius radiobiologinius eksperimentus, mokslininkai rado šio antropogeninio elemento panaudojimą, turintį spinduliavimo savybių.

Cezis-137 naudojamas kontaktinėje ir spindulinėje terapijoje, medicinos instrumentų ir maisto produktų sterilizavimui.

Šis elementas buvo pritaikytas gaminant radioizotopinius srovės šaltinius ir birių kietųjų medžiagų lygio matuoklius, kur jis naudojamas nepermatomuose sandariuose konteineriuose.

Biologinės cezio-137 (137 Cs) savybės – vienas iš biologiškai svarbiausių radionuklidų, patenkančių į aplinką po Černobylio avarijos.

Radionuklido 137 Cs savybės

Cezis-137 yra beta skleidėjas, kurio pusinės eliminacijos laikas yra 30,174 metų. 137 Cs 1860 metais atrado vokiečių mokslininkai Kirchhoffas ir Bunsenas. Jis gavo savo pavadinimą iš lotyniško žodžio caesius – mėlyna, remiantis būdinga ryškia linija mėlynoje spektro srityje. Šiuo metu žinomi keli cezio izotopai. Didžiausias praktinę reikšmę Tai turi 137 Cs, vienas iš ilgiausiai gyvenančių urano dalijimosi produktų.

Branduolinė energija yra pajamų šaltinis 137 Csį aplinką. Paskelbtais duomenimis, 2000 metais visose pasaulio šalyse atominių elektrinių reaktoriais į atmosferą buvo išleista apie 22,2 x 10 19 Bq. 137 Cs. Išpūtimas 137 Cs išnešami ne tik į atmosferą, bet ir į vandenynus iš branduolinių povandeninių laivų, tanklaivių, ledlaužių, kuriuose įrengtos atominės elektrinės. Bendras skilimo produktų, susidarančių 60 MW galios branduolinio povandeninio laivo branduoliniame reaktoriuje, nepertraukiamai eksploatuojant vienerius metus, aktyvumas siekia daugiau nei 3,7 x 10 17 VK, įskaitant 137 Cs- maždaug 24 x 10 14 Bq. Natūralu, kad per dideles avarijas, įvykusias su dviem JAV branduoliniais povandeniniais laivais (1963 m. „Treter“ ir 1967 m. „Scorpion“), dauguma radioaktyviųjų medžiagų, įskaitant 137 Cs, gali patekti į vandenį ir tapti ilgalaikės taršos šaltiniu.

Pagal savo chemines savybes cezis artimas rubidžiui ir kaliui – 1 grupės elementams. Cezio radioizotopai naudojami cheminiams tyrimams, gama defektų aptikimui, radiacijos technologijoms ir radiobiologiniams eksperimentams. 137 Cs naudojamas kaip spinduliuotės šaltinis kontaktinei ir išorinei spindulinei terapijai, taip pat radiacinei sterilizacijai. Cezio izotopai gerai absorbuojami bet kokiu patekimo į organizmą keliu.

Po Černobylio avarijosĮ išorinę aplinką buvo išleista 1,0 MCi cezio-137. Šiuo metu tai yra pagrindinis dozę formuojantis radionuklidas avarijos paveiktose teritorijose. Černobylio atominė elektrinė. Užterštų teritorijų tinkamumas visaverčiam gyvenimui priklauso nuo jos turinio ir elgesio išorinėje aplinkoje.

Ukrainos ir Baltarusijos Polesės dirvožemiai turi specifinė savybė- cezis-137 yra prastai fiksuotas ir dėl to lengvai patenka į augalus per šaknų sistemą. Todėl net ir priešavariniais laikais šio radionuklido kiekis čia užaugintuose produktuose buvo 35-40 kartų didesnis nei centriniuose šalies regionuose. Po Černobylio avarijos žmones iš labiausiai nukentėjusių vietovių teko perkelti visai ne dėl pavojingai didelės radiacijos fono – ūkininkauti ten tapo neįmanoma.

Ukrainoje yra vietų, kur grynų produktų neįmanoma gauti net esant 1 Ci/km 2 užterštumui ceziu-137.

Biologinis 137 Cs poveikis

Cezio izotopai, būdami urano dalijimosi produktai, yra įtraukti į biologinį ciklą ir laisvai migruoja įvairiomis biologinėmis grandinėmis. Šiuo metu 137 Cs randama įvairių gyvūnų ir žmonių organizme. Reikėtų pažymėti, kad stabilaus cezio žmogaus ir gyvūnų organizme yra nuo 0,002 iki 0,6 μg 1 g minkštųjų audinių.

Siurbimas 137 Cs gyvūnų ir žmonių virškinimo trakte yra 100 proc. IN atskiros zonos Virškinimo trakto absorbcija 137 Cs vyksta skirtingu greičiu. Pasak mokslininkų, praėjus valandai po vartojimo, jis absorbuojamas, palyginti su suvartota doze: 7% absorbuojama skrandyje. 137 Cs, dvylikapirštėje žarnoje - 77%, tuščiojoje žarnoje - 76%, klubinėje žarnoje - 78%, aklojoje žarnoje - 13%, skersinėje storojoje žarnoje - 39%.

Per kvėpavimo takus patenka į žmogaus organizmą 137 Cs yra 0,25% vertės, gaunamos iš dietos. Išgėrus cezio, didelis kiekis absorbuotų radionuklidų išskiriamas į žarnyną, o vėliau reabsorbuojamas nusileidžiančioje žarnoje. Cezio reabsorbcijos mastas gali labai skirtis skirtingi tipai gyvūnai. Patekęs į kraują, jis gana tolygiai pasiskirsto organuose ir audiniuose. Patekimo būdas ir gyvūno tipas neturi įtakos izotopo pasiskirstymui.

L.A.Buldakovas, G.K.Korolovas mano, kad cezio izotopų daugiausia kaupiasi raumenyse. Pasak Yu. I. Moskalevo po intraveninio vartojimo 137 Cs greitai palieka kraują. Per pirmąsias 10–30 minučių jo didžiausia koncentracija registruojama inkstuose (7–10% 1 grame audinio). Tada jis perskirstomas, o pagrindiniai kiekiai - iki 52,2% - lieka raumenų audinyje.

Atliko platinimo tyrimus 137 Cs kiaulių kūne. Kiaulės buvo šeriamos 137 Cs su maistu vieną kartą arba pakartotinai 7 dienas, kai bendra dozė yra 2,9 arba 1,6 kBq. Praėjus 1, 7, 14, 28 ir 60 dienų po izotopo skyrimo, gyvūnai buvo nužudyti ir ištirtas jų turinys. 137 Cs raumenų audinyje. Gydomų gyvūnų raumenų audinio aktyvumo turinys 137 Cs vartojant 2,967 kBq dozę, buvo beveik 2 kartus didesnis nei gavusių gyvūnų 137 Cs esant 1,609 kBq dozei. Vartojant abi radionuklido dozes, raumenų audinio radioaktyvumo sumažėjimas buvo ryškiausias per pirmąsias 14 dienų. Pašalinimas 137 Cs iš kiaulių kūno daugiausia buvo pašalintas per šlapimą. Pašalinimo rodikliai 137 Cs vienkartinio ir kartotinio vartojimo atveju labai skyrėsi. Izotopo pusinės eliminacijos laikas su viena injekcija buvo 5 dienos, o pakartotinai vartojant – 14 dienų.

Į šiaurės elnių kūną po vienos injekcijos, 137 Cs bus paskirstytas tokiu būdu. 100 % kaupiasi raumenyse, 79 % inkstuose, 60 % širdyje, 60 % blužnyje, 55 % plaučiuose, 48 % kepenyse.

1968 m. atliktų eksperimentų su šunimis metu buvo nustatyta, kad sušvirkštus vieną kartą į veną 137 Cs 3,5 – 14 x 10 7 Bq/kg kiekiu tyrė pasiskirstymą tarp organų. Įrodyta, kad didžiausi kiekiai 137 Cs po 19-81 dienos jie yra skeleto raumenyse, kepenyse ir inkstuose. Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad vartojama dozė 137 Cs ir gyvūnų lytis neturi įtakos nuklido pasiskirstymui tarp organų ir audinių.

Apibrėžimas 137 Csžmogaus organizme atliekama matuojant gama spinduliuotę iš organizmo ir beta, gama spinduliuotę iš sekretų (šlapimo, išmatų). Tam naudojami beta-gama radiometrai ir žmogaus radiacijos skaitiklis (HRU). Remiantis atskiromis spektro smailėmis, atitinkančiomis skirtingus gama skleidėjus, galima nustatyti jų aktyvumą organizme. Siekiant išvengti radiacinių sužalojimų 137 Cs Visus darbus su skystais ir kietais junginiais rekomenduojama atlikti sandariose dėžėse. Kad cezis ir jo junginiai nepatektų į organizmą, būtina naudoti asmenines apsaugos priemones ir laikytis asmens higienos taisyklių.

Atvirų cezio preparatų, kurių aktyvumas 0,37-3,7 mBq (10-100 µCi), darbo vietoje gali būti be sanitarinės ir epidemiologinės tarnybos leidimo.

Skubi pagalba esant ūminiam cezio izotopų sužalojimui

Skubi pagalba dėl izotopų pažeidimo 137 Cs susideda iš rankų ir veido nukenksminimo muilu ir vandeniu, „Era“ ir „Astra“ skalbimo milteliais. Būtina skalauti nosiaryklę ir burnos ertmė vandens arba fiziologinio tirpalo.

Norint pagreitinti cezio pasišalinimą iš organizmo, rekomenduojama naudoti šiuos sorbentus: ferociną, 1,0: 100 ml vandens arba bentonitą, 20,0: 200 ml vandens, po to sukelti vėmimą (1% apomorfino - 0,5 ml po žeme). ant odos) arba gausiai išplauti skrandį vandeniu. Išvalius skrandį, pakartotinai paskirkite gydymo ferocinu kursą (1,0 g 2-3 kartus per dieną 15-20 dienų). Sunkiais atvejais hemodializė (dirbtinio inksto aparato naudojimas). Visapusiškas vandens ir druskos metabolizmo padidėjimas. Receptas kalio acetato, 30,0: :200,0, po 1 valgomąjį šaukštą 5 kartus per dieną. Kalio dieta (razinos, džiovinti abrikosai) Į veną natrio citrato 10% - 2 - 3 ml. Diuretikai su vandens pakrovimu. Difenhidraminas 0,05 g per burną, antibiotikai.

Priimtinas suvartojimas 137 Csį žmogaus organizmą neturi viršyti 7,4 x 10 2 Bq per dieną. Leidžiamas metinis suvartojimas 137 Csį personalo organizmą per kvėpavimo sistemą yra 13,3 x 10 4 Bq/metus. Leidžiama koncentracija 137 Cs darbo patalpų ore 5,18 x 10 -1 Bq/l, vandenyje - 5,5 x 10 2 Bq/l, in atmosferos oras 18 x 10 -3 Bq/l.

137 Cs migracija dirvožemyje

Po Černobylio avarijos nukrito ant žemės 137 Cs tvirtai laikosi viršutiniame humuso sluoksnyje. Laikui bėgant vyksta jo fizinės ir cheminės transformacijos, migracija išilgai dirvožemio profilio ir kaupimasis augmenija. Cezį paprastai absorbuoja mineralinė dirvožemio dalis. Elementas yra įterptas į molio mineralų kristalines groteles, ten tvirtai surištas labai smulkiai išsklaidyta dirvožemio dalimi. Cezį intensyviausiai absorbuoja vermikulitas, flogopitas, hidroflogopitas, askanitas ir gumbrinas. Cezio sorbcija dirvožemio sugėrimo komplekse po jo nusodinimo į dirvą iš pradžių vyksta stambiomis dalelėmis, o vėliau pereina į absorbciją smulkia frakcija. Per septynerius metus cezio, fiksuoto mineralinėje dirvožemio dalyje, dalis pilkuosiuose miško dirvožemiuose padidėjo 2,5 karto, velėniniuose-podzoliniuose – 4,5 karto, o chernozemo – 7 kartus ir gali siekti 80-95% viso miško kiekio. elementas dirvožemyje. Cezis yra tvirtai surištas su dirvožemio organinėmis medžiagomis, sudarydamas ypač humatus ir fulvatus. Pastarieji pasižymi žymiai didesniu mobilumu. Vandenyje tirpios medžiagos padidina metalo mobilumą organinės medžiagos, susidaręs irstant augmenijai. Ceziui migruojant gilyn į dirvožemio horizontą, išskiriami du masės pernešimo tipai: greitas (dėl metalo judėjimo kartu su smulkiomis dalelėmis) ir lėtas (dėl vandenyje tirpių formų judėjimo). Priemolio veislėse velėniniuose-podzoliniuose dirvožemiuose pastebimas tik lėtas pernešimas, priesmėlio ir priesmėlio dirvose - tiek lėtai, tiek greitai, vyraujant pastarajam. Vidutiniškai greito pernešimo dalis sudaro 15% visų migruojančių cezio formų.

N. V. Timofejevas-Resovskis ir bendraautoriai 137 Cs skirstomi į atskirą izotopų grupę pagal jų elgsenos pobūdį dirvožemio tirpalo sistemoje – į grupę su keičiamo ir nekeičiamo elgesio požymiais. Dauguma svarbus veiksnys Cezio migracija dirvožemio tirpalo sistemoje yra jo paties koncentracijos pokytis (priklausomai nuo kiekio juose jis migruoja dirvožemyje skirtingai: cezio elgsena sistemoje yra nekeičiama esant mikrokoncentracijoms ir keičiama makrokoncentracijos).

Dėl nežymios hidrolizės, sorbcijos 137 Cs silpnai priklauso nuo dirvožemio tirpalo pH.

Pažymėtas kaupimas 137 Cs salpos dirvožemiuose, dėl papildomo įvedimo su mechaninėmis pakabomis potvynių metu. Užliejamose dirvose 137 Cs, kaip taisyklė, išlieka viršutiniame 5 centimetrų sluoksnyje. Tačiau tais atvejais, kai užliejamų dirvožemių paviršiaus horizontus sudaro lengvos mechaninės sudėties sluoksniai su mažu humuso kiekiu, 137 Cs išplaunamas iš šių horizontų ir išlaikomas pagrindiniuose. Galimybė migruoti 137 Cs taip pat padidėja kai kuriuose durpiniuose dirvožemiuose, kur jis energingai tiekiamas augalams. Japonijos mokslininkai atkreipia dėmesį į įsiskverbimo įrodymus 137 Csį uolienas (neatvėsusius bazaltus) iki 3-5 cm gylio.

Radionuklido 137 Cs kaupimasis augaluose

Cezis gerai pasisavinamas augalijos, elemento kaupimosi greitis žemės ūkio pasėliuose gali siekti 100 %; kaupimasis daugiausia vyksta antžeminėje fitomasėje (iki 60 % absorbuoto elemento). Priesmėlio dirvose 137 Cs 7 kartus prieinamesnis augalams nei 137 Cs. Intensyvų elemento įsitraukimą į biologinį ciklą lemia Polesės kraštovaizdžio rūgštingumas, kuris skatina fiziologinį metalo kaupimąsi organizmuose, metalo judrumą, taip pat jo analogiją su kaliu – biochemiškai aktyviu elementu, trūkumą. iš kurių ryškus Polesės kraštovaizdžiuose, bet kuris yra gyvybiškai svarbus augalams.

Literatūra:

• Budarnikovas V.A., Kiršinas V.A., Antonenko A.E. Radiobiologinis žinynas. – Mn.: Urazhay, 1992. – 336 p.
• Černobylis nepaleidžia... (į radioekologinių tyrimų Komijos Respublikoje 50-metį). – Syktyvkaras, 2009 – 120 p.
• Žuravlevas V.F. Radioaktyviųjų medžiagų toksikologija. – 2-asis, red., pataisytas. ir papildomas – M.: Energoatomizdat, 1990. – 336 p.

Nebuvo įmanoma aptikti jokių kitų izotopų, išskyrus stabilų 133 Cs natūraliame ceziuje. Žinomi 33 radioaktyvieji cezio izotopai, kurių masės skaičiai nuo 114 iki 148. Daugeliu atvejų jie trumpaamžiai: pusėjimo trukmė matuojama sekundėmis ir minutėmis, rečiau – keliomis valandomis ar dienomis. Tačiau trys iš jų taip greitai nesuyra – tai 134 Cs, 137 Cs ir 135 Cs, kurių pusinės eliminacijos laikas yra 2 metai, 30 metų ir 3·10 6 metai. Visi trys izotopai susidaro skylant uranui, toriui ir plutoniui branduoliniuose reaktoriuose arba atliekant branduolinio ginklo bandymus.

Oksidacijos būsena +1.

1846 metais Tirėnų jūroje esančios Elbos salos pegmatituose buvo aptiktas cezio silikatas – pollucitas. Tiriant šį mineralą, tuo metu nežinomas cezis buvo supainiotas su kaliu. Kalio kiekis buvo skaičiuojamas iš platinos junginio masės, kurio pagalba elementas buvo perkeltas į netirpią būseną. Kadangi kalis yra lengvesnis nei cezis, apskaičiuojami rezultatai cheminė analizė parodė apie 7% trūkumą. Šią paslaptį išskleidė tik vokiečių mokslininkų Roberto Bunseno ir Gustavo Kirchhoffo 1859 m. atradus spektrinę analizę. 1861 m. Bunsenas ir Kirchhoffas atrado cezį. Iš pradžių jis buvo rastas m. mineraliniai vandenys gydomieji Švarcvaldo šaltiniai. Cezis buvo pirmasis elementas, atrastas spektroskopijos būdu. Jo pavadinimas atspindi ryškiausių spektro linijų spalvą (iš lot. caesius – dangaus mėlyna).

Cezio atradėjai negalėjo išskirti šio elemento laisvoje būsenoje. Pirmą kartą metalinį cezį tik po 20 metų, 1882 m., gavo švedų chemikas K. Setterbergas C. elektrolizuodamas išlydytą cezio ir bario cianidų mišinį, paimtą santykiu 4:1. Lydymosi temperatūrai mažinti buvo pridėta bario cianido, tačiau dirbti su cianidais buvo sunku dėl didelio jų toksiškumo, o baris užteršė galutinį produktą, o cezio išeiga buvo labai maža. Racionalesnį metodą 1890 metais surado garsus rusų chemikas N.N.Beketovas, siūlęs cezio hidroksidą redukuoti metalu magniu vandenilio sraute aukštesnėje temperatūroje. Vandenilis užpildė įrenginį ir neleido oksiduotis ceziui, kuris buvo distiliuotas į specialų imtuvą, tačiau net ir šiuo atveju cezio išeiga neviršijo 50% teorinės.

Cezis gamtoje ir pramoninė jo gavyba.

Cezis yra retas elementas. Daugelyje uolienų jis randamas išsklaidyto pavidalo (tūkstantosiomis procento dalimis); Nedideli šio metalo kiekiai taip pat rasta jūros vandens. Didesnė koncentracija (iki kelių dešimtųjų procentų) randama kai kuriuose kalio ir ličio mineraluose, daugiausia lepidolite. Skirtingai nuo rubidžio ir daugumos kitų retų elementų, cezis sudaro savo mineralus – pollucitą, avogadritą ir rodicitą.

Rodicitas yra labai retas. Jis dažnai klasifikuojamas kaip ličio mineralas, nes jo sudėtyje (M 2 O 2Al 2 O 3 3B 2 O 3, kur M 2 O yra šarminių metalų oksidų suma) paprastai yra daugiau ličio nei cezio. Avogadritus (K,Cs) taip pat retas. Daugiausia cezio yra pollucite (Cs, Na) n H 2 O (Cs 2 O kiekis yra 29,8–36,7 masės%).

Duomenys apie pasaulinius cezio išteklius yra labai riboti. Jų vertinimai pagrįsti pollucitu, išgaunamu kaip šalutinis produktas kartu su kitais pegmatito mineralais.

Kanada yra teršalų gamybos lyderė. Bernick ežero telkinyje (pietryčių Manitoba) yra 70% pasaulio cezio atsargų (apie 73 tūkst. tonų). Pollucitas taip pat kasamas Namibijoje ir Zimbabvėje, kurių ištekliai vertinami atitinkamai 9 tūkst. tonų ir 23 tūkst. tonų cezio. Rusijoje teršalų telkiniai yra Kolos pusiasalyje, Rytų Sajanų kalnuose ir Užbaikalijoje. Jų taip pat galima rasti Kazachstane, Mongolijoje ir Italijoje (Elbos saloje).

Norint atverti šį mineralą ir vertingus komponentus paversti tirpia forma, jis apdorojamas kaitinant koncentruotomis mineralinėmis rūgštimis. Jei pollucitas suskaidomas druskos rūgštimi, Cs 3 nusodinamas iš gauto tirpalo veikiant SbCl 3, kuris vėliau apdorojamas. karštas vanduo arba amoniako tirpalu. Polucitą skaidant sieros rūgštimi, gaunamas cezio alūnas CsAl(SO 4) 2 12H 2 O.

Naudojamas ir kitas būdas: pollucitas sukepinamas oksido ir kalcio chlorido mišiniu, iškeptas išplaunamas autoklave karštu vandeniu, tirpalas išgarinamas iki sausumo sieros rūgštimi, o likutis apdorojamas karštu vandeniu. Atskyrus kalcio sulfatą nuo tirpalo, išskiriami cezio junginiai.

Šiuolaikiniai cezio išgavimo iš pollucito metodai yra pagrįsti išankstiniu koncentratų suliejimu su kalkių pertekliumi ir nedideliu kiekiu fluoršpato. Jei procesas vykdomas 1200° C temperatūroje, tai beveik visas cezis sublimuojamas Cs 2 O oksido pavidalu.Ši sublimacija yra užteršta kitų šarminių metalų priemaišomis, tačiau tirpsta mineralinėse rūgštyse, o tai dar labiau supaprastina. operacijos. Metalinis cezis ekstrahuojamas kaitinant susmulkinto pollucito mišinį (1:3) su kalciu arba aliuminiu iki 900°C.

Tačiau daugiausia cezis gaunamas kaip kištukas gaminant litį iš lepidolito. Lepidolitas iš anksto lydomas (arba sukepinamas) maždaug 1000 ° C temperatūroje su gipsu arba kalio sulfatu ir bario karbonatu. Tokiomis sąlygomis visi šarminiai metalai virsta lengvai tirpiais junginiais – juos galima išplauti karštu vandeniu. Atskyrus litį, belieka apdoroti susidariusius filtratus, o čia sunkiausia operacija yra cezio atskyrimas nuo rubidžio ir didžiulio kalio pertekliaus.

Ceziui, rubidžiui ir kaliui atskirti ir gryniems cezio junginiams gauti naudojami pakartotinio alūno ir nitratų kristalizacijos, Cs 3 arba Cs 2 nusodinimo ir perkristalizavimo metodai. Taip pat naudojama chromatografija ir ekstrahavimas. Norint gauti didelio grynumo cezio junginius, naudojami polihalogenidai.

Didžioji dalis pagaminamo cezio gaunama gaminant litį, todėl šeštajame dešimtmetyje pradėjus naudoti litį sintezės įrenginiuose ir plačiai naudojant automobilių tepaluose, ličio kasyba, taip pat cezis, padidėjo ir cezio junginiai tapo prieinamesni nei anksčiau.

Duomenys apie pasaulinę cezio ir jo junginių gamybą ir vartojimą nebuvo skelbiami nuo devintojo dešimtmečio pabaigos. Cezio rinka nedidelė, o metinis suvartojimas siekia vos kelis tūkstančius kilogramų. Dėl to nevyksta prekyba ir oficialios rinkos kainos.

Paprastos medžiagos charakteristikos, metalinio cezio pramoninė gamyba ir naudojimas.

Cezis yra aukso geltonumo metalas, vienas iš trijų intensyvios spalvos metalų (kartu su variu ir auksu). Po gyvsidabrio jis yra labiausiai lydantis metalas. Cezis lydosi 28,44° C temperatūroje, verda 669,2° C. Jo garai yra žalsvai mėlynos spalvos.

Cezio lydumas derinamas su dideliu lengvumu. Nepaisant gana didelės elemento atominės masės, jo tankis 20° C temperatūroje yra tik 1,904 g/cm 3 . Cezis yra daug lengvesnis nei jo kaimynai periodinėje lentelėje. Pavyzdžiui, lantanas, kurio atominė masė beveik tokia pati, yra daugiau nei tris kartus tankesnis nei cezis. Cezis yra tik du kartus sunkesnis už natrį, o jų atominės masės yra 6:1. Matyt, to priežastis slypi elektroninėje cezio atomų struktūroje (vienas elektronas paskutiniame s-sublygis), todėl cezio metalinis spindulys yra labai didelis (0,266 nm).

Cezis turi dar vieną labai svarbią savybę, susijusią su jo elektronine struktūra – jis lengviau nei bet kuris kitas metalas praranda vienintelį valentinį elektroną; tam reikia labai mažai energijos – tik 3,89 eV, todėl, pavyzdžiui, gaminant plazmą iš cezio reikia daug mažiau energijos nei naudojant bet kurį kitą cheminį elementą.

Cezis yra pranašesnis už visus kitus metalus jautrumu šviesai. Cezio katodas skleidžia elektronų srautą net tada, kai jį veikia infraraudonieji spinduliai, kurių bangos ilgis yra 0,80 mikrono. Didžiausia elektronų emisija atsiranda ceziui, kai apšviečiamas žalia šviesa, o kitiems šviesai jautriems metalams šis maksimumas atsiranda tik tada, kai juos veikia violetiniai arba ultravioletiniai spinduliai.

Cheminiu požiūriu cezis yra labai aktyvus. Ore jis akimirksniu oksiduojasi dėl uždegimo, sudarydamas superoksidą CsO 2 su peroksido Cs 2 O 2 mišiniu. Cezis gali sugerti menkiausius deguonies pėdsakus gilaus vakuumo sąlygomis. Jis sprogstamai reaguoja su vandeniu, sudarydamas hidroksidą CsOH ir išskiria vandenilį. Cezis reaguoja net su ledu esant –116° C. Jį laikyti reikia labai atsargiai.

Cezis taip pat sąveikauja su anglimi. Tik pažangiausia anglies modifikacija – deimantas – gali atlaikyti cezį. Skystas išlydytas cezis ir jo garai atpalaiduoja suodžius, anglį ir net grafitą, įsiterpdamas tarp anglies atomų ir sudarydamas gana stiprius aukso geltonos spalvos junginius. 200–500° C temperatūroje susidaro C 8 Cs 5 sudėties junginys, aukštesnėje – C 24 Cs, C 36 Cs. Jie užsidega ore, išstumia vandenilį iš vandens, o stipriai kaitinami suyra ir išskiria visą įsisavintą cezį.

Net esant įprastoms temperatūroms, cezio reakcijas su fluoru, chloru ir kitais halogenais lydi užsidegimas, o su siera ir fosforu - sprogimu. Kaitinamas, cezis susijungia su vandeniliu. Cezis normaliomis sąlygomis nereaguoja su azotu. Cs 3 N nitridas susidaro reaguojant su skystuoju azotu elektros išlydžio metu tarp elektrodų, pagamintų iš cezio.

Cezis ištirpsta skystame amoniake, alkilaminuose ir polieteriuose, sudarydamas mėlynus tirpalus, kurie yra laidus elektroniniu būdu. Amoniako tirpale cezis lėtai reaguoja su amoniaku, išskirdamas vandenilį ir sudarydamas amidą CsNH 2.

Cezio lydiniai ir intermetaliniai junginiai yra santykinai žemos lydymosi temperatūros. Cezio auridas CsAu, kuriame iš dalies joninis ryšys yra tarp aukso ir cezio atomų, yra puslaidininkis n-tipas.

Geriausią metalinio cezio gavimo problemos sprendimą 1911 metais rado prancūzų chemikas A. Axpilis. Pagal jo metodą, kuris vis dar išlieka labiausiai paplitęs, cezio chloridas redukuojamas metalu kalciu vakuume:

2CsCl + Ca → CaCl 2 + 2Cs

šiuo atveju reakcija vyksta beveik iki galo. Procesas vykdomas esant 0,1–10 Pa slėgiui ir 700–800° C temperatūrai. Išsiskyręs cezis išgaruoja ir distiliuojamas, o kalcio chloridas visiškai lieka reaktoriuje, nes tokiomis sąlygomis cezis išgaruoja. druska yra nereikšminga (CaCl 2 lydymosi temperatūra yra 773 ° C). Dėl pakartotinio distiliavimo vakuume gaunamas visiškai grynas cezio metalas.

Aprašyta daug kitų metalo cezio gamybos iš jo junginių metodų. Kalcio metalas gali būti pakeistas karbidu, tačiau reakcijos temperatūra turi būti padidinta iki 800 ° C, todėl galutinis produktas yra užterštas papildomomis priemaišomis. Cezio halogenido lydalo elektrolizė taip pat atliekama naudojant skystą švino katodą. Gaunamas cezio ir švino lydinys, iš kurio distiliuojant vakuume išskiriamas metalinis cezis.

Galima suskaidyti cezio azidą arba redukuoti jo dichromatą cirkoniu, tačiau šias reakcijas kartais lydi sprogimas. Pakeitus cezio dichromatą chromatu, redukcijos procesas vyksta sklandžiai ir nors išeiga neviršija 50%, labai grynas metalinis cezis yra distiliuojamas. Šis metodas taikomas norint gauti nedidelius metalo kiekius specialiame vakuuminiame įrenginyje.

Pasaulyje cezio gamyba yra palyginti nedidelė.

Metalinis cezis yra fotoelementų, fotodaugintuvų ir televizijos transliuojančių katodinių spindulių vamzdžių katodinės medžiagos komponentas. Fotoelementai su sudėtingu sidabro-cezio fotokatodu ypač vertingi radarui: jautrūs ne tik matomai šviesai, bet ir nematomiems infraraudoniesiems spinduliams ir, skirtingai nei, pavyzdžiui, selenas, veikia be inercijos. Stibio-cezio saulės elementai plačiai naudojami televizijoje ir kine; jų jautrumas net po 250 darbo valandų sumažėja tik 5–6%, patikimai veikia temperatūros diapazone nuo –30°C iki +90°C. Jie sudaro vadinamuosius daugiapakopius fotoelementus; tokiu atveju, veikiant elektronams, kuriuos sukelia šviesos spinduliai viename iš katodų, atsiranda antrinė emisija – elektronus išspinduliuoja papildomi įrenginio fotokatodai. Dėl to bendra elektros srovė, atsirandanti fotoelemente, padauginama. Padidėjusi srovė ir padidėjęs jautrumas taip pat pasiekiami užpildant cezio fotoelementus inertinėmis dujomis (argonu arba neonu).

Cezis iš metalo naudojamas specialiems lygintuvams, kurie daugeliu atžvilgių pranašesni už gyvsidabrio lygintuvus. Jis naudojamas kaip aušinimo skystis branduoliniuose reaktoriuose, kosmoso technologijų tepalų komponentas ir vakuuminių elektroninių prietaisų geteris. Cezio metalas taip pat pasižymi kataliziniu aktyvumu organinių junginių reakcijose.

Cezis naudojamas atominiuose laiko etalonuose. Cezio laikrodžiai yra neįtikėtinai tikslūs. Jų veikimas pagrįstas perėjimais tarp dviejų cezio atomo būsenų su lygiagrečia ir antilygiagrečia atomo branduolio ir valentinio elektrono magnetinių momentų orientacija. Šį perėjimą lydi svyravimai su griežtai pastoviomis charakteristikomis (bangos ilgis 3,26 cm). 1967 m. Tarptautinė generalinė svorių ir matų konferencija nustatė: „Sekundė yra laikas, lygus 9 192 631 770 spinduliavimo periodų, atitinkančių perėjimą tarp dviejų itin smulkių cezio-133 atomo būsenos lygių.

Pastaruoju metu daug dėmesio buvo skiriama cezio plazmai, išsamiai ištyrinėti jos savybes ir susidarymo sąlygas, galbūt ateityje ji bus naudojama plazminiuose varikliuose. Be to, darbas su cezio plazmos tyrimu yra glaudžiai susijęs su kontroliuojamos termobranduolinės sintezės problema. Daugelis mano, kad cezio plazmą patartina kurti naudojant branduolinių reaktorių šiluminę energiją.

Cezis laikomas stiklinėse ampulėse argono atmosferoje arba sandariuose plieniniuose induose po dehidratuoto vazelino sluoksniu. Metalo likučius išmeskite apdorodami pentanoliu.

Cezio junginiai.

Cezio formos dvejetainiai junginiai su dauguma nemetalų. Cezio hidridai ir deuteridai yra labai degūs ore, taip pat fluoro ir chloro atmosferoje. Cezio junginiai su azotu, boru, siliciu ir germaniu yra nestabilūs, kartais degūs ir sprogūs. Daugumos rūgščių halogenidai ir druskos yra stabilesni.

Deguonies junginiai. Cezis su deguonimi sudaro devynis junginius, kurių sudėtis svyruoja nuo Cs 7 O iki CsO 3 .

Cezio oksidas Cs 2 O sudaro rudai raudonus kristalus, kurie difunduoja ore. Jis gaunamas lėtai oksiduojantis su nepakankamu (2/3 stechiometrinio) deguonies kiekiu. Likusi nesureagavusio cezio dalis yra distiliuojama vakuume 180–200 °C temperatūroje. Cezio oksidas sublimuojasi vakuume 350–450 °C temperatūroje, o 500 °C temperatūroje suyra:

2Cs 2 O = Cs 2 O 2 + 2Cs

Energingai reaguoja su vandeniu, sudarydamas cezio hidroksidą.

Cezio oksidas yra sudėtingų fotokatodų, specialių stiklų ir katalizatorių komponentas. Nustatyta, kad gaminant sintezę (sintetinę alyvą) iš vandens dujų ir stireną iš etilbenzeno, taip pat kai kuriose kitose sintezėse, į katalizatorių įpylus nedidelį kiekį cezio oksido (vietoj kalio oksido), padidėja galutinio produkto išeiga. produktas ir pagerina proceso sąlygas.

Higroskopinius šviesiai geltonus cezio peroksido Cs 2 O 2 kristalus galima gauti oksiduojant cezį (arba jo tirpalą skystame amoniake) dozuotu deguonies kiekiu. Aukštesnėje nei 650°C temperatūroje cezio peroksidas skyla, išskirdamas atominį deguonį ir energingai oksiduoja nikelį, sidabrą, platiną ir auksą. Cezio peroksidas ištirpsta Ledinis vanduo nesuirdamas ir aukštesnėje nei 25°C temperatūroje su juo reaguoja:

2Cs2O2 + 2H2O = 4CsOH + O2

Jis ištirpsta rūgštyse, sudarydamas vandenilio peroksidą.

Deginant ceziui ore arba deguonimi, susidaro aukso rudos spalvos cezio superoksidas CsO 2. Aukštesnėje nei 350°C temperatūroje jis disocijuoja išskirdamas deguonį. Cezio superoksidas yra labai stiprus oksidatorius.

Cezio peroksidas ir superoksidas yra deguonies šaltiniai ir naudojami jo regeneracijai erdvėlaiviuose ir povandeninėse transporto priemonėse.

Seskvioksidas „Cs 2 O 3“ susidaro tamsių paramagnetinių miltelių pavidalu kruopštaus terminio cezio superoksido skaidymo metu. Jis taip pat gali būti pagamintas oksiduojant metalą, ištirpintą skystame amoniake, arba kontroliuojant peroksidą. Manoma, kad tai yra dinado peroksidas-peroksidas [(Cs +)4(O 2 2–)(O 2 –) 2 ].

Oranžinės raudonos spalvos ozonidas CsO 3 gali būti gaunamas ozonu veikiant bevandenius cezio hidroksido arba peroksido miltelius žemoje temperatūroje. Stovėdamas ozonidas lėtai skyla į deguonį ir superoksidą, o hidrolizės metu iš karto virsta hidroksidu.

Cezis taip pat sudaro suboksidus, kuriuose formali elemento oksidacijos būsena yra žymiai mažesnė nei +1. Sudėties Cs 7 O oksidas yra bronzos spalvos, jo lydymosi temperatūra yra 4,3 ° C ir aktyviai reaguoja su deguonimi ir vandeniu. Pastaruoju atveju susidaro cezio hidroksidas. Lėtai kaitinant, Cs 7 O skyla į Cs 3 O ir cezį. Violetiniai Cs 11 O 3 kristalai lydosi irdami 52,5 ° C temperatūroje. Raudonai violetinė Cs 4 O skyla aukštesnėje nei 10,5 ° C temperatūroje. Nestechiometrinė fazė Cs 2+ x O pakeičia sudėtį iki Cs3O, kuris suyra 166°C temperatūroje.

Cezio hidroksidas Iš CsOH susidaro bespalviai kristalai, kurie lydosi esant ° C. Hidratų lydymosi temperatūros yra dar žemesnės, pavyzdžiui, CsOH H 2 O monohidratas tirpsta irdamas 2,5 ° C temperatūroje, o CsOH 3H 2 O trihidratas net -5,5 ° C temperatūroje.

Cezio hidroksidas yra skruzdžių rūgšties sintezės katalizatorius. Naudojant šį katalizatorių, reakcija vyksta 300 °C temperatūroje be aukštas spaudimas. Galutinio produkto išeiga labai didelė – 91,5%.

Cezio halogenidai CsF, CsCl, CsBr, CsI (bespalviai kristalai) tirpsta nesuirdami, virš lydymosi temperatūros jie yra lakūs. Šiluminis stabilumas mažėja pereinant nuo fluoro prie jodido; bromidas ir jodidas garuose iš dalies suyra į paprastas medžiagas. Cezio halogenidai labai gerai tirpsta vandenyje. 100 g 25 °C temperatūros vandens ištirpinama 530 g cezio fluorido, 191,8 g cezio chlorido, 123,5 g cezio bromido, 85,6 g cezio jodido. Nuo vandeniniai tirpalai Bevandenis chloridas, bromidas ir jodidas kristalizuojasi. Cezio fluoridas išsiskiria kristalinių hidratų pavidalu, kurių sudėtis CsF· n H 2 O, kur n = 1, 1,5, 3.

Sąveikaujant su daugelio elementų halogenidais, cezio halogenidai lengvai sudaro sudėtingus junginius. Kai kurie iš jų, pavyzdžiui, Cs 3, naudojami cezio išskyrimui ir analitiniam nustatymui.

Iš cezio fluorido gaminami organiniai fluoro junginiai, pjezoelektrinė keramika, specialūs stiklai. Cezio chloridas yra kuro elementų elektrolitas, suvirinimo molibdeno srautas.

Cezio bromidas ir jodidas plačiai naudojami optikoje ir elektrotechnikoje. Šių junginių kristalai yra skaidrūs infraraudoniesiems spinduliams, kurių bangos ilgis yra nuo 15 iki 30 μm (CsBr) ir nuo 24 iki 54 μm (CsI). Įprastos prizmės, pagamintos iš natrio chlorido, perduoda spindulius, kurių bangos ilgis yra 14 mikronų, o kalio chlorido - 25 mikronų, todėl vietoj natrio ir kalio chloridų panaudojus cezio bromidą ir jodidą, buvo galima užfiksuoti kompleksinių molekulių spektrus. tolimoji infraraudonųjų spindulių sritis.

Jei gaminant fluorescencinius televizorių ir mokslinės įrangos ekranus tarp cinko sulfido kristalų įterpiama apie 20 % cezio jodido, ekranai geriau sugers rentgeno spindulius ir šviečia ryškiau apšvitinti elektronų pluoštu.

Scintiliaciniai instrumentai, skirti aptikti sunkiai įkrautas daleles, kuriose yra pavienių cezio jodido kristalų, aktyvuotų taliu, pasižymi didžiausiu jautrumu iš visų tokio tipo prietaisų.

Cezis-137.

137 Cs izotopas susidaro visuose branduoliniuose reaktoriuose (vidutiniškai 6 137 Cs branduoliai iš 100 urano branduolių).

Normaliomis atominių elektrinių veikimo sąlygomis radionuklidų, tarp jų ir radioaktyvaus cezio, išmetimas yra nereikšmingas. Didžioji dauguma dalijimosi produktų lieka kure. Remiantis dozimetrinio monitoringo duomenimis, cezio koncentracija teritorijose, kuriose yra atominės elektrinės, beveik neviršija šio nuklido koncentracijos kontrolės zonose.

Sudėtingos situacijos susidaro po avarijų, kai į išorinę aplinką patenka didžiulis kiekis radionuklidų ir užteršiami dideli plotai. Cezio-137 išmetimas į atmosferą buvo pastebėtas per avariją Pietų Urale 1957 m., kur įvyko terminis radioaktyviųjų atliekų saugyklos sprogimas, per gaisrą radiochemijos gamykloje Vindenale, JK, 1957 m. vėjo radionuklidų šalinimas iš ežero salpos. Karačajus Pietų Urale 1967 m. Černobylio avarija tapo katastrofa atominė jėgainė 1986 m. cezis-137 sudarė apie 15% visos radiacinės taršos. Pagrindinis radioaktyvaus cezio, patenkančio į žmogaus organizmą, šaltinis yra nuklidu užterštos gyvulinės kilmės maisto produktai.

Radionuklidas 137 Cs taip pat gali būti naudojamas žmonių labui. Jis naudojamas defektams aptikti, taip pat medicinoje diagnozuoti ir gydyti. Rentgeno terapijos srities specialistai susidomėjo ceziu-137. Šis izotopas skyla gana lėtai, per metus prarasdamas tik 2,4 % pradinio aktyvumo. Jis pasirodė naudingas piktybiniams navikams gydyti. Cezis-137 turi tam tikrų pranašumų, palyginti su radioaktyviuoju kobaltu-60: ilgesnis pusinės eliminacijos laikas ir mažiau kieta g spinduliuotė. Šiuo atžvilgiu įrenginiai, kurių pagrindas yra 137 Cs, yra patvaresni, o apsauga nuo radiacijos yra ne tokia sudėtinga. Tačiau šie pranašumai tampa realūs tik nesant 134 Cs priemaišų su trumpesniu pusinės eliminacijos periodu ir stipresne g spinduliuote.

Iš tirpalų, gautų apdorojant radioaktyviąsias atliekas branduoliniai reaktoriai, 137 Cs ekstrahuojamas koprecipitacijos metodais su geležimi, nikeliu, cinko heksacianoferatais arba amonio fluorvolfratu. Taip pat naudojami jonų mainai ir ekstrahavimas.

Elena Savinkina