в какой ткани больше накапливается цезий 137
В какой ткани больше накапливается цезий 137
Свойства радионуклида 137 Сs
Ядерная энергетика является источником поступления 137 Сs в окружающую среду. Согласно опубликованным данным в 2000 году реакторами АЭС всех стран мира в атмосферу было выброшено около 22,2 х 10 19 Бк 137 Сs. Выброс 137 Сs осуществляется не только в атмосферу, но и в океаны с атомных подводных лодок, танкеров, ледоколов, оснащенных ядерно-энергетическими установками. Суммарная активность продуктов деления, образовавшихся в ядерном реакторе атомной подводной лодки мощностью 60 МВт при его непрерывной работе в течение одного года, достигает более 3,7 х 10 17 Вк, в том числе 137 Сs — приблизительно 24 х 10 14 Бк. Естественно, что при крупных авариях, происшедших с двумя атомными подводными лодками США («Третер» в 1963 году и «Скорпион» в 1967), большая часть радиоактивных веществ, включая 137 Сs, могла поступить в воду и явиться источником длительного загрязнения.
После аварии на ЧАЭС во внешнюю среду поступило 1.0 МКи цезия-137. В настоящее время это основной дозообразующий радионуклид на территориях, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. От его содержания и поведения во внешней среде зависит пригодность загрязненных территорий для полноценной жизни.
Почвы Украинско-Белорусского Полесья имеют специфическую особенность — цезий-137 плохо фиксируется ими и, как следствие, он легко поступает в растения через корневую систему. Поэтому еще в доаварийные времена содержание этого радионуклида в выращенной здесь продукции было в 35-40 раз выше, чем в центральных районах страны. После аварии на ЧАЭС людей пришлось отселять из наиболее пострадавших районов вовсе не из-за опасно высокого радиационного фона — там стало невозможным ведение сельского хозяйства.
Биологическое действие 137 Сs
Изотопы цезия, являясь продуктами деления урана, включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по различным биологическим цепочкам. В настоящее время 137 Сs обнаруживается в организме различных животных и человека. Следует отметить, что стабильный цезий входит в состав организма человека и животных в количествах от 0,002 до 0,6 мкг на 1 г мягкой ткани.
Всасывание 137 Сs в ЖКТ животных и человека составляет 100%. В отдельных участках ЖКТ всасывание 137 Сs происходит с различной скоростью. По данным ученых через час после введения всасывается по отношению к введенной дозе: в желудке всасывается 7% 137 Сs, в двенадцатиперстной кишке—77%, в тощей—76%, в подвздошной—78%, в слепой—13%, в поперечно-ободочной кишке—39%.
Через дыхательные пути в организм человека поступление 137 Сs составляет 0,25% величины, поступающей с пищевым рационом. После перорального поступления цезия значительные количества всосавшегося радионуклида секретируются в кишечник, затем реабсорбируются в нисходящих отделах кишечника. Степень реабсорбции цезия может существенно различаться у разных видов животных. Поступив в кровь, он сравнительно равномерно распределяется по органам и тканям. Путь поступления и вид животного не влияют на характер распределения изотопа.
Проводили исследования по распределению 137 Сs в организме свиней. Свиньям скармливали 137 Сs с пищей однократно или повторно в течение 7 суток в суммарных дозах 2,9 или 1,6 кБк. На 1, 7, 14, 28 и 60 суток после введения изотопа животных забивали и исследовали содержание 137 Сs в мышечной ткани. Содержание активности в мышечной ткани животных, получавших 137 Сs в дозе 2,967 кБк, было почти в 2 раза выше, чем у животных, получавших 137 Сs в дозе 1,609 кБк. Уменьшение радиоактивности в мышечной ткани было наиболее выражено в первые 14 суток при обеих дозах радионуклида. Выведение 137 Сs из организма свиней осуществлялось главным образом с мочой. Скорости выведения 137 Сs при однократном и повторных введениях существенно различались. Период полувыведения изотопа при однократном введении составлял 5 суток, а при повторных— 14 суток.
В опытах на собаках, проведенных в 1968 году, было установлено, что при однократным внутри-венным введением 137 Сs в количестве 3,5 – 14 х 10 7 Бк/кг изучал распределение по органам. Показано, что наибольшие количества 137 Сs через 19—81 суток содержатся в скелетных мышцах, печени, почках. Важно отметить, что введенная доза 137 Сs и пол животных не влияют на распределение нуклида по органам и тканям.
Определение 137 Сs в организме человека проводят по измерению гамма-излучения от тела и бета-, гамма-излучению от выделений (моча, кал). Для этой цели используют бета-гамма-радиометры и счетчик излучений человека (СИЧ). По отдельным пикам спектра, соответствующим различным гамма-излучателям, можно определить их активность в организме. С целью профилактики радиационных поражений 137 Сs все работы с жидкими и твердыми соединениями рекомендуется проводить в герметичных боксах. Для предупреждения попадания цезия и его соединений внутрь организма необходимо использовать средства индивидуальной защиты и соблюдать правила личной гигиены.
На рабочем месте без разрешения санэпидемслужбы могут находиться открытые препараты цезия с активностью 0,37— 3,7 мБк (10—100 мкКи).
Неотложная помощь при остром поражении изотопами цезия
Неотложная помощь при поражении изотопами 137 Сs заключается в дезактивации рук и лица водой с мылом, моющими порошками «Эра», «Астра». Необходимо провести промывание носоглотки и ротовой полости водой или физиологическим раствором.
Миграция 137 Сs в почвах
В силу незначительной гидролизации сорбция 137 Сs слабо зависит от рН почвенного раствора.
Отмечено накопление 137 Сs в пойменных почвах, обусловленное дополнительным привнесением с механическими взвесями во время паводков. В пойменных почвах 137 Сs, как правило, задерживается в верхнем 5-сантиметровом слое. Однако в тех случаях, когда поверхностные горизонты пойменных почв представлены слоями легкого механического состава с низким содержанием гумуса, 137 Сs выщелачивается из этих горизонтов и задерживается в нижележащих. Миграционная способность 137 Сs повышена и в некоторых торфяных почвах, где он энергично поступает в растения. Японские исследователи отмечают факты проникновения 137 Сs в породы (невыветрелые базальты) на глубину 3-5 см.
Накопление радионуклида 137 Сs растениями
Цезий хорошо поглощается растительностью, коэффициент накопления элемента в урожае сельскохозяйственных культур может достигать 100%; накопление идет в основном в надземной фитомассе (до 60% поглощенного элемента). На супесчаных почвах 137 Сs в 7 раз более доступен для растений, чем 137 Сs. Интенсивное вовлечение элемента в биологический круговорот обусловлено кислотностью полесских ландшафтов, благоприятствующих физиологическому накоплению металла организмами, подвижностью металла, а также его аналогией с калием – биохимически активным элементом, дефицит которого в полесских ландшафтах ярко выражен, но который жизненно необходим растениям.
Цезий-137 (радиоцезий). Влияние на человека, что это такое, чем опасен
Учеными доказано, что высокие дозы облучения повреждают гены и структуру ДНК, приводят к появлению вредных мутаций. Однако экологическая чистота пищи и воздуха на нашей планете вызывает большие сомнения по причине загрязнения их различными видами опасных радионуклидов.
В их числе цезий-137 – химический элемент с высоким уровнем радиоактивности, степень его влияния на человека определяется размером поглощенной дозы.
Общая информация
Среди представителей периодической таблицы Д. Менделеева цезий (атомная масса 132,91) занимает ячейку под номером (атомным) 55. Символ обозначения химического элемента – Cs, что является аббревиатурой названия Caesium. Латинское слово «caesius» в переводе соответствует небесно-голубому оттенку, поскольку в спектре электромагнитного излучения вещества присутствуют 2 очень яркие синие линии.
Цезий-137, являясь изотопом цезия, обладает одинаковым с ним зарядом ядра при неодинаковом числе электронов. Цифры в названии элемента (137) являются массовым числом, а сам изотоп относится к группе радиоактивных нуклидов, за что и назван радиоцезием.
Данный элемент принадлежит к рассеянному типу, что объясняет сложность добычи цезия. Из-за высокой химической активности мягкого металла он мгновенно воспламеняется, быстро окисляясь в воздушной среде. В природе чистый цезий встречается довольно редко.
Лидером добычи природного вещества выступает Канада, на ее территории разведано 70 % залежей металлической руды. 
В ядерном оружии, а также ядерных реакторах цезий-137 образуется в результате деления ядер. После ядерных аварий либо ядерных испытаний следы радиоцезия обнаруживаются в окружающей среде, что приводит к ее загрязнению.
Физические и химические свойства
Первенство открытия цезия принадлежит двум ученым из Германии – Р. Бунзену и Г. Кирхгофу, которые обнаружили его методом спектрального анализа в 1860 г. Чистую субстанцию впервые получил шведский химик К. Сеттерберг уже в 1882 г., занимаясь расплавом смеси бария с цианидом цезия.
| Физические свойства | |
| Что за вещество | Это мягкий металл золотистого цвета, в кислородной среде быстро темнеет. Обладает набором выраженных щелочных особенностей, по внешнему виду сильно напоминает золото. |
| Нестабильность | В условиях комнатной температуры (t плавления = 28,5° C) превращается в жидкость повышенной подвижности серебристого оттенка. Температура кипения составляет 641° С. |
| Контактность | Взаимодействует с другими металлами щелочного типа, кроме лития. Caesium растворим в оксиде CsOH, среде жидкого аммиака с образованием темно-синего раствора. |
| Трансформация | Во время периода полураспада радиоактивность нестабильного вещества наполовину снижается, превращая его в стабильный вариант бария-137, выделяются гамма-лучи. |
| Транспортировка | На время перевозки либо хранения цезий герметизируют внутри стальной капсулы под слоем минерального масла. |
Цезий-137 влияние на человека обусловлено сложным процессом миграции радионуклида. Среди изотопов цезия, обладающих разными количествами нейтронов в структуре ядра, наиболее живучим признан Cs-135, период его полураспада составляет более 2 миллионов лет.
С точки зрения химических характеристик, цезий является пирофорным металлом с высокореакционной способностью:
Все соли, образуемые цезием (хлориды, нитраты, бромиды и так далее), хорошо растворяются не только в воде, но и в органических растворителях. 
Перхлоратами с меньшей степенью растворимости пользуются для очищения радиоцезия. При работе с концентрированным оксидом CsOH следует учитывать, что расплав вызывает разрушение металлов. Самым стойким к воздействию водного оксида цезия считается родий.
Получение и области применения
Основным сырьем для природной добычи цезия служит минерал поллуцит, представляющий собой водную смесь алюмосиликата натрия с цезием. Именно эту цезиевую руду добывают на территории Канады (месторождение Танко), запасы руды в других странах менее важны по причине малых объемов.
Цезий-137, как искусственно полученный изотоп, радиоактивен в отличие от природной разновидности химического элемента Cs-133. Влияние нуклида на человека зависит от количества опасного вещества в составе окружающей среды и продуктов. Главная угроза – способность больших количеств нуклида накапливаться в организме (органы, ткани).
С появлением на заре XX в. технологий, обеспечивших получение чистого металла, связано активное его использование для изготовления:
В современном мире без похожего на золото металла не обходится медицина (препараты), космическая промышленность (ионные двигатели), энергетика (атомные реакторы), металлургия (защита от коррозии). Однако для практического использования без вреда здоровью людей пригодны лишь небольшие количества цезия-137.
Как влияет на человека, последствия
Очень небольшая доля природного цезия (0,0002-0,06 мкм/г), принадлежащего к числу важных для жизни микроэлементов, содержится в мягких тканях. Радионуклид участвует в круговороте биологических веществ, свободно перемещаясь по звеньям трофических цепочек. Ученые предполагают, что малотоксичные соединения цезия помогают людям сохранять гомеостаз.
Условия попадания в организм
Главным поставщиком в окружающую среду радиоцезия являются предприятия ядерной энергетики. Выбросы атомных электростанций и установок загрязняют атмосферу, катастрофические аварии на АЭС отравляют водные источники. В итоге даже минимальные дозы радиоактивного металла накапливаются в растительной и животноводческой продукции.
Внутрь человека цезий-137 попадает во время дыхания, а также поглощения загрязненной пищи. Оказавшись в пространстве желудочно-кишечного тракта, радионуклид полностью всасывается.
Также легко хорошо растворимый в воде элемент всасывается легкими при поступлении через органы дыхания. В итоге создается реальная угроза внутреннего облучения, которое намного страшнее внешнего из-за невозможности применения защитных мер.
Хорошим защитным барьером от вредного воздействия из окружающей среды выступает кожный покров. Через свободную от повреждений поверхность проникнет лишь 0.007 % объема радионуклида, попавшего на кожу.
Где накапливается
Цезий-137 влияние на человека наиболее опасно, если это порошкообразная форма изотопа, свободно проникающая внутрь. После обратного всасывания (реабсорбция) в кишечнике происходит условно равномерное распространение радиоцезия по тканям организма благодаря хорошему его взаимодействию с жидкостью.
Где накапливается Цезий-137 и другие радиоактивные вещества
Распределение цезия-137 при однократном радиационном воздействии следующее:
При нестандартных состояниях (шок, коллапс, язва, дифтерия, обморок, гипотония) потребность в малотоксичных вариантах соединений резко возрастает. Однако получение даже микроскопических доз цезия-137 повышает вероятность развития лучевой болезни. Это объясняется немалой длиной пробега квантов радиоцезия по мягким тканям – в пределах 12 см.
Последствия
Результатом воздействия цезия-137 на человека становится повреждение здоровых клеток не только на физическом, но и на химическом уровне. Распространяясь по телу, поток энергии распада атомного ядра вызывает образование огромного числа свободных радикалов. Новые структуры представляют собой фрагменты молекул, поврежденных бета излучением и гамма квантами.
Ущербные молекулы активно перемещаются в жидкой среде организма, что приводит к широкому распространению последствий облучения. Уровень биологической эффективности цезия-137 при сопоставимых дозах облучения внутренним либо внешним способом практически не отличается.
В результате равномерного распределения нуклида по тканям от последствий облучения страдают все органы (от острых до хронических поражений).
Главная опасность свободных радикалов связана с повреждением не только оболочек клеток, но также звеньев цепочки ДНК, хрящевых структур. Разрушительное воздействие сопровождается окислительным стрессом, запускающим свободнорадикальные цепные реакции. Результатом становится старение кожи, развитие воспалений, появление опухолей, инфарктов и инсультов.
Симптоматика поражения цезием-137 аналогична признакам острой фазы лучевой болезни и проявляется:
Важно учитывать, что двойную угрозу излучение цезия-137 представляет для беременной женщины и плода. Преодолевая плацентарный барьер, радиоцезий облучает растущий плод. Чем дальше срок беременности, тем большее количество нуклида будет накапливаться в тканях эмбриона.
Способ выведения из организма
Цезий-137 влияние на человека связано с высокой токсичностью радионуклида, независимо от путей попадания внутрь. Внедрившись с пищей или через легкие, большая часть радиоцезия накапливается в мышцах скелета.
При постоянном поступлении нуклида интенсивную фазу сменяет состояние равновесия, когда уровень радиоактивной формы цезия остается стабильным. В случае полного облучения на достижение равновесного предела понадобится почти 430 суток.
На выведение Cs-137 уходит 5-14 суток, большая часть отравляющего вещества эвакуируется с мочой, небольшая часть с каловыми массами. На скорость выведения влияет состояние здоровья облученного, качество его питания, другие факторы. Если поступление цезия-137 прекращается, можно ожидать, что в течение месяца будет выведено 70-80 % радиоактивного вещества.
Согласно официально утвержденным нормам, длительность биологического периода полувыведения накопившегося в человеческом организме цезия-137 составляет 70 суток. Радиационное поражение наступает в случае поглощения дозы свыше 2 Гр (Грей).
Как уберечься от заражения
На территориях с повышенным радиационным фоном у проживающих там людей возникает потребность в ежедневной защите от накопления радиоактивных элементов.
Цезий-137 считается наиболее распространенным компонентом загрязненной биосферы, следы нестабильного изотопа обнаруживаются в составе радиоактивных осадков, отходов и выбросов предприятий по переработке отработанного ядерного топлива атомных станций.
Продукты выбросов интенсивно накапливаются почвой, оседают в донных отложениях, обогащают ионами цезия воду. В результате растения и мясо животных, которые служат пищей для людей, повергаются загрязнению радиоцезием. Поэтому перед употреблением продуктов их необходимо подвергнуть тщательной обработке. 
