يهتم عالمنا اليوم بالتلوث البيئي. وهذا أمر مفهوم - لم يعد تكوين الهواء الذي نتنفسه والطعام الذي نتناوله صديقًا للبيئة منذ فترة طويلة. منذ الاختبار الأول للأسلحة النووية (1945) ، تلوث كوكبنا بالعديد من النويدات المشعة ذات الخصائص البشرية. واحد منهم هو السيزيوم 137. عمر النصف له ضخم ، وتأثيراته على جسم الإنسان متنوعة. سنتحدث عن هذا وأكثر من ذلك بكثير في هذه المقالة.
واحد من العديد
السيزيوم في الجدول الدوري لـ Dmitry Mendeleev ينتمي إلى المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الأولى من الفترة السادسة وله العدد الذري 55. الرمز الكيميائي للعنصر هو Cs (السيزيوم) ، وقد حصل على اسمه بسبب إلى وجود خطين أزرقين في طيف الشدة النسبية للإشعاع الكهرومغناطيسي (منالكلمة اللاتينية caesius وتعني "السماء الزرقاء").
كمادة بسيطة ، السيزيوم معدن ناعم أصفر فضي مع خصائص قلوية واضحة.
اكتشف هذا العنصر في عام 1860 من قبل اثنين من العلماء الألمان ر. استخدموا طريقة التحليل الطيفي ، وكان السيزيوم أول عنصر يتم اكتشافه بهذه الطريقة.
العديد من الوجوه من السيزيوم
في الطبيعة ، يحدث السيزيوم حصريًا كنظير مستقر لـ Cs-133. لكن الفيزياء الحديثة تعرف 39 نويدات مشعة مصطنعة (النظائر المشعة).
تذكر أن النظائر هي أنواع من ذرة عنصر لها عدد مختلف من النيوترونات في نواتها.
يعيش النظير Cs-135 الأطول (حتى 2.3 مليون سنة) ، والثاني من حيث عمر النصف هو السيزيوم 137. هذا الأخير هو المسؤول عن التلوث الإشعاعي لكوكبنا. نصف عمر السيزيوم 137 بالثانية هو 952066726 ، أي 30.17 سنة.
يتكون هذا النظير أثناء اضمحلال النوى في مفاعل نووي ، وكذلك أثناء اختبار الأسلحة ذات الرؤوس الحربية النووية.
النويدات المشعة غير المستقرة
نتيجة عمر النصف للسيزيوم 137 ، يمر بمرحلة اضمحلال بيتا ويتحول إلى باريوم 137 م غير مستقر ، ثم إلى باريوم 137 مستقر. هذا يطلق أشعة جاما.
نصف العمر الكامل للسيزيوم 137 هو 30 عامًا ، والباريوم 137 م يتحلل في 2.55 دقيقة. إجمالي الطاقة لهذه العملية1175.63 ± 0.17 كيلوفولت.
الصيغ التي تصف نصف عمر السيزيوم 137 معقدة وجزء من اضمحلال اليورانيوم.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
لقد كتبنا بالفعل عن الخصائص الفيزيائية للنظير وخصائص اضمحلاله. من حيث الخصائص الكيميائية ، هذا العنصر قريب من الروبيديوم والبوتاسيوم.
جميع النظائر (بما في ذلك السيزيوم 137 بنصف عمر 30.17 سنة) يتم امتصاصها بشكل مثالي بأي وسيلة عند دخولها إلى كائن حي.
المورد الرئيسي للنويدات المشعة في الغلاف الحيوي
مصدر نوكليد الغلاف الحيوي المشع السيزيوم 137 مع نصف عمر لأكثر من 30 عامًا هو الطاقة النووية.
الإحصاءات لا هوادة فيها. وفقًا لبيانات عام 2000 ، تم إطلاق حوالي 22.2 × 1019Bq من السيزيوم 137 ، الذي يبلغ نصف عمره أكثر من 30 عامًا ، في الغلاف الجوي بواسطة جميع مفاعلات محطات الطاقة النووية من العالم.
ليس الجو فقط هو الذي يتلوث. من الناقلات وكاسحات الجليد بمحطات الطاقة النووية ، من الغواصات النووية ، تدخل هذه النويدات المشعة إلى المحيط كل عام. وبالتالي ، وفقًا للخبراء ، أثناء تشغيل مفاعل غواصة واحد ، ستدخل حوالي 24 × 1014Bq المحيط في غضون عام واحد. بالنظر إلى نصف عمر السيزيوم 137 ، يصبح مصدرًا خطيرًا للتلوث البيئي طويل المدى.
أشهر التفجيرات
قبل أن ننتقل إلى تأثيرات النويدات المشعة السيزيوم على جسم الإنسان ، نتذكر العديد من الكوارث الكبرى ،مصحوبة بانبعاثات هذا العنصر في المحيط الحيوي.
قلة من الناس يعرفون ، ولكن في عام 1971 ، في منطقة إيفانوفو (قرية جالكينو) ، تم تنفيذ العمل على سبر عميق لقشرة كوكبنا. كانت هذه انفجارات نووية تحت الأرض ، وبعد أحدها هربت نافورة طينية من بئر واحد. واليوم ، في موقع هذه الأعمال ، يتم تسجيل إشعاع قدره 3 ميليروجين في الساعة ، ولا تزال النويدات المشعة من السترونتيوم -90 والسيزيوم -137 تصل إلى سطح الأرض.
الجميع يعرف عن كارثة تشيرنوبيل عام 1986. لكن لا يعلم الجميع أنه في ذلك الوقت دخلت حوالي 1850 PBq من العناصر المشعة إلى الغلاف الجوي. و 270 PBq منهم هو السيزيوم 137.
في عام 2011 ، عندما وقع الحادث في محطة فوكوشيما للطاقة النووية اليابانية ، دخلت 15 PBq من السيزيوم 137 بنصف عمر 30 عامًا إلى المحيط الهادئ.
ماذا سيحدث بعد ذلك
مع التساقط الإشعاعي والنفايات ، يدخل السيزيوم 137 إلى التربة ، ومنه يدخل النباتات ، التي لها معامل امتصاص بنسبة 100٪. في الوقت نفسه ، يتراكم ما يصل إلى 60٪ من النويدات في الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض من الكائن النباتي. في الوقت نفسه ، في التربة الفقيرة بالبوتاسيوم ، يزيد تأثير تراكم السيزيوم 137 بشكل ملحوظ.
تم ملاحظة أعلى معاملات التراكم لهذه النيوكليدة في طحالب المياه العذبة والأشنات والكائنات النباتية في منطقة القطب الشمالي. في جسم الحيوانات ، تتراكم هذه النويدات المشعة في العضلات والكبد.
شوهدت أعلى تركيزات في حيوانات الرنة والطيور المائية على سواحل القطب الشمالي.
تراكم السيزيوم والفطريات.خاصةً الفطر الزيتي والفطر البولندي والفطر الطحلب والخنازير طوال فترة نصف العمر بأكملها.
الخصائص البيولوجية للسيزيوم 137
السيزيوم الطبيعي هو أحد العناصر النزرة في جسم الحيوان. في أجسامنا ، يحتوي السيزيوم على كمية من 0.0002-0.06 ميكرون لكل 1 جرام من الأنسجة الرخوة.
النويدات المشعة للسيزيوم ، كما ذكرنا سابقًا ، مدرجة في دورة المواد في المحيط الحيوي وتتحرك بحرية على طول سلاسل التغذية البيولوجية.
بعد التلامس الفموي مع جسم الإنسان في الجهاز الهضمي ، يحدث امتصاص 100٪ من هذه النويدات. ومع ذلك ، تختلف سرعة هذه العملية باختلاف الأقسام. لذلك ، بعد ساعة من دخول الجسم ، يتم امتصاص ما يصل إلى 7٪ من السيزيوم 137 في معدة الإنسان ، و 77٪ في الاثني عشر ، والصائم ، والدقاق ، و 13٪ في الأعور ، وفي القسم الأخير من الأمعاء (القولون المستعرض) - تصل إلى 40٪.
حصة السيزيوم 137 التي تدخل عبر الجهاز التنفسي هي 25٪ من الكمية التي تأتي من الطعام.
عبر الدم للعضلات
بعد إعادة امتصاصه في الأمعاء ، يتم توزيع السيزيوم 137 بالتساوي تقريبًا في أنسجة الجسم.
أظهرت الدراسات الحديثة التي أجريت على الخنازير أن هذا النولييد يصل إلى أعلى تركيزات في أنسجة العضلات.
عند دراسة الرنة تبين أن السيزيوم 137 بعد حقنة واحدة يتوزع كالتالي:
- عضلات - 100٪.
- كلاوي - 79٪.
- قلب - 67٪.
- ضوء - 55٪.
- كبد- 48٪
عمر النصف هو من 5 إلى 14 يومًا ويتم إفرازه في الغالب في البول.
ماذا يحدث في جسم الانسان
الطرق الرئيسية لإدخال السيزيوم إلى الجسم هي من خلال الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي. مع التلامس الخارجي للسيزيوم 137 على الجلد السليم ، 0.007٪ يخترق الداخل. عند البلع يتراكم 80٪ منه في عضلات الهيكل العظمي.
يفرز العنصر عن طريق الكلى والأمعاء. في غضون شهر ، تتم إزالة ما يصل إلى 80٪ من السيزيوم. وفقًا للجنة الدولية للحماية من الإشعاع ، يبلغ عمر النصف للنويدات المشعة سبعين يومًا ، لكن المعدل يعتمد على حالة الجسم والعمر والتغذية وعوامل أخرى.
الضرر الإشعاعي ، المماثل لأعراض داء الإشعاع ، يتطور عند تناول جرعة تزيد عن 2 جراي. لكن بالفعل في وحدات MBq ، لوحظت علامات إصابة إشعاعية خفيفة في شكل إسهال ونزيف داخلي وضعف.
كيف تحمي نفسك من العدوى
لتحديد كمية السيزيوم 137 في جسم الإنسان ، تقيس مقاييس إشعاع بيتا جاما أو مقاييس الإشعاع البشري (HCR) إشعاع غاما من الجسم أو من الإفرازات.
عند تحليل قمم الطيف التي تتوافق مع نويدات مشعة معينة ، يتم تحديد نشاطها في الجسم.
الوقاية من العدوى بالمركبات السائلة أو الصلبة للسيزيوم 137 هي إجراء عمليات التلاعب حصريًا في الصناديق المغلقة. تستخدم الوسائل لمنع العنصر من الدخولالحماية الشخصية.
تجدر الإشارة إلى أن نصف عمر السيزيوم 137 هو 30 عامًا. لذلك ، في عام 1987 في البرازيل (مدينة جويانيا) كانت هناك سرقة لجزء من وحدة العلاج الإشعاعي. في غضون أسبوعين ، أصيب حوالي 250 شخصًا ، توفي أربعة منهم في غضون شهر.
التسامح والرعاية الطارئة
الإيصالات المقبولة لهذا العنصر هي 7.4 x 102Bq خلال اليوم و 13.3 x 104Bq في السنة. يجب ألا يتجاوز المحتوى في الهواء 18 × 10-3Bq لكل متر مكعب ، وفي الماء - 5.5 x 102Bq لكل لتر
إذا تم تجاوز المعايير المحددة ، فمن الضروري تطبيق تدابير لتسريع إزالة العنصر من الجسم. بادئ ذي بدء ، ينبغي اتخاذ تدابير لتطهير الأسطح (الوجه واليدين) بالماء والصابون. إذا دخلت المادة عبر الجهاز التنفسي ، اشطف البلعوم الأنفي بمحلول ملحي.
استخدام المواد الماصة ومدرات البول مع حمل الماء سيسرع من إزالة العنصر.
في الحالات الشديدة ، يتم إجراء غسيل الكلى ووصف علاج محدد.
لكن هناك فوائد
في الأبحاث الكيميائية ، واكتشاف عيوب أشعة جاما ، وفي تقنيات الإشعاع وفي مختلف التجارب البيولوجية الإشعاعية ، وجد العلماء استخدامًا لهذا العنصر من صنع الإنسان بخصائص إشعاعية.
يستخدم السيزيوم 137 في العلاج التلامسي والإشعاعي ، في تعقيم الأدوات الطبية ، المنتجات الغذائية.
وجد هذا العنصر تطبيقه في صناعةمصادر الطاقة بالنظائر المشعة ومقاييس مستوى المواد الصلبة ، حيث يتم استخدامها في حاويات مختومة غير شفافة.
