Радіотоксикологія цезію. Радіоактивні ізотопи, що утворюються при розподілі (Дайджест)

Цього року завершується період напівочищення від цезію-137. Але це станеться лише у далеких зонах радіаційного забруднення.

Період напіврозпаду цезію-137 становить 30 років, для стронцію-90 період напівочищення становить 7-12 років. За прогнозом ДержкомчорнобиляЧерез три роки на найбільш забруднених територіях у землі залишиться 60-70% цезію-137, 90-95% плутонію-239. А стійкіше за інших «обкопався» у білоруській землі плутоній-240, період напіврозпаду якого завершиться через 6537 років.

Період напіврозпаду секретів

Спецслужби України розсекретили "Чорнобильський архів КДБ"

Білоруські чекісти розкривати секрети не поспішають На сайті Служби безпеки України www.sbu.gov.ua у вільному доступі розміщено 121 документ архіву КДБ Української РСР. “Комсомолка” прочитала розсекречені документи, і незрозумілого навколо катастрофи на ЧАЕС побільшало. Виявляється, КДБ все тримав під контролем. Спецслужбам було відомо, що під час будівництва ЧАЕС використовується браковане югославське обладнання (і такий самий шлюб постачався на Смоленську АЕС). За кілька років до катастрофи в доповідних записках КДБ вказував на помилки у проектуванні станції, виявлено тріщини, розшарування фундаменту… Останнє “внутрішнє” попередження про можливу аварійну ситуацію датовано 4 лютого 1986 року. До катастрофи залишалося три місяці... Тільки спецслужби були в курсі, що після катастрофи в зоні підвищеної радіоактивної зараженості буде заготовлено близько 3,2 тисяч тонн м'яса і 15 тонн олії. “…М'ясо підлягає переробці на консерви із додаванням чистого м'яса. …Олію реалізувати після тривалого зберігання та повторного радіометричного контролю через мережу громадського харчування”.

Чи не має наміру білоруський КДБ розсекретити свої чорнобильські архіви? З таким питанням “Комсомолка” звернулася до керівника прес-служби КДБ Білорусі Олександра Базанова: “Ми не обслуговували об'єкт Чорнобильська атомна електростанція. Тому нам розсекречувати нема чого. Питаннями радіаційного захисту населення займається МНС. Ми маємо звичайну оперативну інформацію по регіонах Гомельської області, в тому числі на момент аварії. Можливо, у цих документах і торкаються якихось питань, пов'язаних із відстеженням поставарійної ситуації. Але термін зберігання в архівах КДБ цієї інформації перевищує 10 років. Ми поки що не плануємо розсекречувати дані документи”.

Період напіврозпаду бюджету

За 11 років чорнобильські витрати держави зменшилися майже втричі.

За той же час видатки державного бюджету на правоохоронну діяльність збільшились більш ніж вдвічі.

Власні витрати Білорусь почала перекроювати з 1992 року. За цей час найсуттєвіше «схуднення» у фінансуванні відбулося там, де цього найменше можна було очікувати. Майже втричі скоротилися витрати на фінансування заходів щодо ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС (з 12,6% 1992-го до 4,4% 2003 року). Щедріше за все держава фінансувала правоохоронну діяльність. Витрати збільшилися більш ніж удвічі (з 3% 1992-го до 7,7% 2001 року). Можливо, злочинність і справді небезпечніша за радіацію, але поки що білоруська держава прийнята вважати не кримінальною, а соціальною.

Як змінювалися видатки державного бюджету Білорусі у 1992-2003 роках

Витрати %

ПЕРІОД НАПІВРОЗПАДУ “БРУДНИХ” ТЕРИТОРІЙ

На Гомельщині повернули у сівозміну 12 тисяч гектарів насамперед “брудної” землі.

А принагідно перестали обробляти 60 тисяч гектарів чистої, але неродючої ріллі.

Окрім інших бід у квітні 1986 року Білорусь втратила ще й 264 тисячі гектарів сільськогосподарських земель. Щоправда, це не означає, що всі землі забруднених радіонуклідами районів були порожніми. Розроблялися програми для їхньої реабілітації: засівали поля ріпаком та зерном на корм худобі та для виробництва спирту. Потрібно було чимось займати місцеве населення. Очевидно, з цією метою почали повертати в сівозміну землі, які зовсім недавно вважалися забрудненими. На Гомельщині повернули “з того світу” на сівозміну 12 тисяч гектарів. У Могилевській - 2,5 гектари землі і, як зізналися в облвиконкомі, могли б і більше, та нема кому на землі працювати.

Принагідно скорочується “перелік населених пунктів, які зазнали забруднення”. У квітні 2002 року "чорний список" було скорочено на 146 сіл та міст Білорусі. Мешкає там близько 100 тисяч людей.

ПЕРІОД НАПІВ РОЗПАДУ ПІЛЬГ

Пільги «чорнобильців» не скасовуються, вони зупиняються.

Перші “зупинені” дотації не діють уже сім років.

ЩО БУЛО. Закон “Про соціальний захист громадян, які постраждали від катастрофи на Чорнобильській АЕС” було ухвалено 1991 року. Тоді цей документ передбачав величезну кількість пільг для постраждалого населення, ліквідаторів та їхніх сімей. Знижки та доплати держава прописала для чорнобильців у всіх життєво важливих сферах: житло, освіта, ліки, кредити на будівництво, проїзд у громадському транспорті, безкоштовні ліки, пільги при вступі до вузів, санаторно-курортне лікування, пенсії, дотації тощо. Лише на пільги ліквідаторам відведено 25 пунктів у законі.

ЩО СТАЛО

Востаннє зміни до “чорнобильського закону” вносилися 2001 року. Деякі пільги, наприклад, на оплату комунальних послуг, безкоштовні ліки, проїзд у транспорті, виплату допомоги, видачу безоплатних кредитів на будівництво, для багатьох історія. Наприклад, з 1997 року «чорнобильці» не отримують компенсації за втрачене через переселення майно та пов'язані з переїздом витрати. З 1995 року ліквідатори не мають права отримувати безвідсоткові кредити, безкоштовно їздити у громадському транспорті та не отримують 50% знижки на залізничні та авіаквитки. Для сімей померлих ліквідаторів немає знижки на оплату житлової площі. А з 2002 року багато «чорнобильців» не можуть розраховувати на пільги, прозвані в народі “гробовими”. Це щомісячні виплати тим, хто мешкає на забруднених територіях, підвищення зарплати тим, хто працює у забруднених зонах. Втішити може хіба той факт, що ці гроші мають йти на закупівлю обладнання до місцевих клінік.

Сьогодні точно підрахувати кількість скасованих чорнобильських пільг неможливо. Бо жодної державної знижки для «чорнобильців» не скасовано, а… призупинено. Таке формулювання використано у відповідних декретах та указах.

Раїса МУРАШКІНА, Віктор МАЛІШЕВСЬКИЙ, Ольга АНЦИПОВИЧ

Наш світ сьогодні переймається питаннями забруднення навколишнього середовища. І це зрозуміло – склад повітря, яким ми дихаємо, та їжа, яку ми вживаємо, вже давно перестала бути екологічно чистою. З моменту першого випробування ядерної зброї (1945) наша планета забруднена різними радіонуклідами з антропогенними властивостями. І один із них – цезій-137. Період напіврозпаду його величезний, а вплив на організм людини різноманітний. Про це та багато іншого розповімо в цій статті.

Один з безлічі

Цезій у періодичній таблиці Дмитра Менделєєва належить до головної підгрупи першої групи шостого періоду та має атомний номер 55. Хімічний символ елемента - Cs (Caesium), і свою назву він отримав завдяки наявності у спектрі відносної інтенсивності електромагнітного випромінювання двох синіх ліній (від латинського слова caesius,що означає "небесно-блакитний").

Як проста речовина цезій є м'яким сріблясто-жовтим металом з вираженими лужними особливостями.

Відкрили цей елемент у 1860 році два вчені з Німеччини Р. Бунзен та Г. Кірхгоф. Вони використовували метод спектрального аналізу і цезій став першим елементом, який був виявлений даним способом.

Багатоликий цезій

У природі цезій зустрічається виключно у вигляді стабільного ізотопу Cs-133. Але сучасна фізика знає 39 штучно створених радіонуклідів (радіоактивних ізотопів).

Нагадаємо, що ізотопи – це різновиди атома елемента з різною кількістю нейтронів у їх ядрах.

Найдовше (до 2,3 мільйонів років) живе ізотоп Cs-135, другий за періодом напіврозпаду - цезій-137. Саме останній є винуватцем радіаційного забруднення нашої планети. Період напіврозпаду цезію-137 за секунди - 952066726, що становить 30,17 року.

Цей ізотоп утворюється при розпаді ядер у ядерному реакторі, а також при випробуваннях зброї з ядерними боєголовками.

Нестабільний радіонуклід

В результаті періоду напіврозпаду цезію-137 він проходить стадію бета-розпаду і перетворюється на нестабільний барій-137m, а потім на стабільний барій-137. При цьому виділяється гамма-випромінювання.

Саме повний період напіврозпаду цезію-137 дорівнює 30 років, а до барію-137m він розпадається за 2,55 хвилини. Сумарна енергія цього процесу дорівнює 1175,63±0,17 кеВ.

Формули, що описують період напіврозпаду цезію-137, складні та є частиною розпаду урану.

Фізичні та хімічні властивості

Про фізичні властивості ізотопу та особливості його розпаду ми вже писали. За хімічними властивостями цей елемент близький з рубідієм та калієм.

Всі ізотопи (у тому числі і цезій-137 з періодом напіврозпаду 30,17 року) при попаданні в живий організм у будь-який спосіб чудово всмоктуються.

Головний постачальник біосферного радіонукліду

Джерелом біосферного радіоактивного нукліду цезію-137 з періодом напіврозпаду понад 30 років є ядерна енергетика.

Статистика невблаганна. За даними 2000 року, всіма реакторами атомних електростанцій світу в атмосферу викинуто близько 22,2 × 10 19 Бк цезію-137, період напіврозпаду якого – понад 30 років.

Забруднюється не лише атмосфера. З танкерів і криголамів з атомними установками, з підводних атомних човнів на рік до океану потрапляє даний радіонуклід. Так, за підрахунками фахівців, протягом роботи одного реактора підводного човна протягом одного року в океан потрапить близько 24 х 1014 Бк. Якщо зважити на час напіврозпаду цезію-137, це стає небезпечним джерелом дуже тривалого забруднення навколишнього середовища.

Найвідоміші викиди

Перш ніж перейти до впливу радіонуклідного цезію на організм людини, нагадаємо про кілька великих катастроф, що супроводжувалися викидами цього елемента в біосферу.

Мало хто знає, але в 1971 році в районі Іваново (село Галкіне) були проведені роботи з глибинного зондування кори нашої планети. Це були підземні ядерні вибухи, після одного з яких із однієї свердловини вирвався фонтан. І сьогодні у місці цих робіт фіксується випромінювання у 3 мілірентгени на годину, а радіонукліди стронцій-90 та цезій-137 все ще виходять на поверхню Землі.

Про катастрофу в Чорнобилі 1986 року відомо всім. Але не всі знають, що тоді до атмосфери надійшло близько 1850 ПБк радіаційних елементів. І 270 ПБк із них – цезій-137.

У 2011 році, коли аварія сталася на японській АЕС «Фукусіма», 15 ПБк цезію-137 з періодом напіврозпаду, що дорівнює 30 рокам, надійшло у води Тихого океану.

Що відбувається потім

З радіоактивними опадами та відходами цезій-137 потрапляє у ґрунт, звідки надходить у рослини, у яких спостерігається коефіцієнт його поглинання на рівні 100 %. При цьому до 60% нукліду накопичується у надземних частинах рослинного організму. При цьому в ґрунтах, бідних на калій, ефект накопичення цезію-137 помітно збільшується.

Найбільші коефіцієнти накопичення цього нукліду відзначені у прісноводних водоростях, лишайниках та рослинних організмах арктичної зони. У тілі тварин цей радіонуклід накопичується у м'язах та печінці.

Найбільш високі його концентрації відзначалися у північних оленів та водоплавних птахів арктичних узбереж.

Акумулюють цезій та гриби. Особливо маслюки, польські гриби, моховики та свинушки протягом усього періоду напіврозпаду.

Біологічні властивості. Цезію-137.

Природний цезій – це один із мікроелементів організму тварин. У нашому організмі цезій міститься у кількості 0,0002-0,06 мкм для 1 грам м'яких тканин.

Радіонуклід цезію, як уже говорилося, включається в кругообіг речовин у біосфері і вільно переміщається по біологічних трофічних ланцюжках.

При пероральному потраплянні в організм людини в шлунково-кишковому тракті відбувається 100% всмоктування цього нукліду. Однак у різних відділах швидкість цього процесу різна. Так, через годину після надходження в організм у шлунку людини всмоктується до 7 % цезію-137, у дванадцятипалій, худій та клубовій кишці – до 77 %, у сліпій кишці – до 13 %, а в останньому відділі кишечника (поперечно-ободовому) до 40%.

Частка цезію-137, який потрапляє через дихальні шляхи, становить 25 % кількості, що надходить з їжею.

Через кров – у м'язи

Після реабсорбції у кишечнику цезій-137 приблизно рівномірно розподіляється у тканинах організму.

Останні дослідження на свинях показали, що найбільших концентрацій цей нуклід сягає м'язових тканинах.

Під час вивчення північних оленів було встановлено, що цезій-137 після одноразового введення розподіляється так:

• М'язи – 100%.
• Нирки – 79%.
• Серце – 67%.
• Легкі – 55 %.
• Печінка – 48%.

Період напіввиведення становить від 5 до 14 діб та здійснюється переважно із сечею.

Що відбувається в організмі людини

Головні шляхи влучення цезію в організм - через травний тракт та дихальні шляхи. При зовнішньому попаданні цезію-137 на неушкоджену шкіру проникає внутрішньо 0,007%. При потраплянні в організм 80% його накопичується в скелетних м'язах.

Виводиться елемент через нирки та кишечник. Протягом місяця виводиться до 80% цезію. Відповідно до даних Міжнародної комісії з радіологічного захисту період напіввиведення радіонукліду становить сімдесят днів, але швидкість залежить від стану організму, віку, харчування та інших факторів.

Радіаційні поразки, схожі за симптоматикою променевою хворобою, розвиваються при отриманні дози більше 2 Гр. Але вже при одиницях МБК спостерігаються ознаки легкого променевого ураження як діареї, внутрішніх кровотеч, слабкості.

Як уберегтися від зараження

Для визначення кількості цезію-137 в організмі людини проводять вимірювання бета-гамма-радіометрами або лічильниками випромінювань людини (СІЛ) гамма-випромінювання від тіла або виділень.

При аналізі піків спектра, які відповідають даному радіонукліду, визначають його активність в організмі.

Профілактика заражень рідкими або твердими сполуками цезію-137 полягає у проведенні маніпуляцій виключно у герметичних боксах. Для запобігання влученню елемента всередину використовують засоби індивідуального захисту.

При цьому варто пам'ятати, що період напіврозпаду цезію-137 дорівнює 30 рокам. Так, 1987 року в Бразилії (місто Гоянія) стався крадіжка деталі з встановлення радіотерапії. Протягом 2 тижнів зараження зазнало близько 250 осіб, четверо з них померли протягом місяця.

Допустимі норми та невідкладна допомога

Допустимими надходженнями даного елемента вважається 7,4 х 10 2 Бк протягом доби та 13,3 х 10 4 Бк на рік. Зміст повітря не повинен перевищувати 18 х 10 -3 Бк на 1 кубічний метр, а воді - 5,5 х 10 2 Бк на літр.

При перевищенні зазначених норм необхідно вжити заходів щодо прискорення виведення елемента з організму. Насамперед слід провести заходи щодо дезактивації поверхонь (особи та рук) водою з милом. При попаданні речовини через дихальні шляхи промити носоглотку фізіологічним розчином.

Прискорить виведення елемента застосування сорбентів та сечогінних засобів з водним навантаженням.

У важких випадках проводиться гемодіаліз та призначається специфічна терапія.

Але є й користь

У хімічних дослідженнях, гаммадефектоскопії, у радіаційних технологіях та при проведенні різних радіобіологічних дослідів вчені знайшли застосування цього антропогенного елементу з випромінюючими властивостями.

Цезій-137 застосовується у контактній та променевій терапії, у стерилізації медичного інструментарію, харчових продуктів.

Цей елемент знайшов своє застосування при виготовленні радіоізотопних джерел струму та в рівнях сипких речовин, де він використовується в непрозорих герметичних ємностях.

Радіоактивний йод

Серед 20 радіоізотопів йоду, що утворюються в реакціях поділу урану і плутонію, особливе місце займають 131-135 I (T 1/2 = 8.04 діб.; 2.3 год.; 20.8 год.; 52.6 хв.; 6.61 год.), характеризують у реакціях поділу, високою міграційною здатністю та біологічною доступністю. У звичайному режимі експлуатації АЕС викиди радіонуклідів, зокрема радіоізотопів йоду, невеликі. В аварійних умовах, як свідчать великі аварії, радіоактивний йод, як джерело зовнішнього та внутрішнього опромінення, був основним фактором, що вражає в початковий період аварії.

Спрощена схема розпаду йоду-131. При розпаді йоду-131 утворюються електрони з енергіями до 606 кеВ та гамма-кванти, в основному з енергіями 634 та 364 кеВ.

Основним джерелом надходження радіойоду населенню у зонах радіонуклідного забруднення були місцеві продукти харчування рослинного та тваринного походження. Людині радіойод може надходити по ланцюжках:

• рослини → людина,
• рослини → тварини → людина,
• вода → гідробіонти → людина.

Молоко, свіжі молочні продукти та листові овочі, що мають поверхневе забруднення, є основним джерелом надходження радіойоду населенню. Засвоєння нукліду рослинами із ґрунту, враховуючи малі терміни його життя, не має практичного значення.

У кіз та овець вміст радіойоду в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У м'ясі тварин накопичуються соті частки радіойоду, що надійшов. У значних кількостях радіойод накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 131 I у морських рибах, водоростях, молюсках досягає відповідно 10, 200-500, 10-70.

Практичний інтерес становлять ізотопи 131-135 I. Їхня токсичність невелика в порівнянні з іншими радіоізотопами, особливо альфа-випромінюючими. Гострі радіаційні ураження тяжкого, середнього та легкого ступеня у дорослої людини очікується при пероральному надходженні 131 I у кількості 55, 18 та 5 МБк/кг маси тіла. Токсичність радіонукліду при інгаляційному надходженні приблизно вдвічі вища, що пов'язано з більшою площею контактного бета-опромінення.

У патологічний процес залучаються всі органи та системи, особливо тяжкі ушкодження у щитовидній залозі, де формуються найвищі дози. Дози опромінення щитовидної залози у дітей внаслідок малої її маси при надходженні однакових кількостей радіойоду значно більші, ніж у дорослих (маса залози у дітей залежно від віку дорівнює 1:5-7 г, у дорослих – 20 г).

Радіоактивний йод про радіоактивний йод містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.

Радіоактивний цезій

Радіоактивний цезій є одним з основних дозоутворюючих радіонуклідів продуктів поділу урану та плутонію. Нуклід характеризується високою міграційною здатністю у зовнішньому середовищі, включаючи харчові ланцюжки. Основним джерелом надходження радіоцезію людині є продукти харчування тваринного та рослинного походження. Радіоактивний цезій, що надходить тваринам із забрудненим кормом, в основному накопичується в м'язовій тканині (до 80%) та в скелеті (10%).

Після розпаду радіоактивних ізотопів йоду основним джерелом зовнішнього та внутрішнього опромінення є радіоактивний цезій.

У кіз та овець вміст радіоактивного цезію в молоці в кілька разів більший, ніж у корів. У значних кількостях він накопичується у яйцях птахів. Коефіцієнти накопичення (перевищення над вмістом у воді) 137 Cs у м'язах риб досягає 1000 і більше, у молюсків – 100-700,
ракоподібних - 50-1200, водних рослин - 100-10000.

Надходження цезію людині залежить від характеру харчування. Так після аварії на ЧАЕС у 1990 р. внесок різних продуктів у середньодобове надходження радіоцезію в найбільш забруднених областях Білорусі був наступним: молоко – 19 %, м'ясо – 9 %, риба – 0.5 %, картопля – 46 %, овочі – 7.5 %, фрукти та ягоди – 5%, хліб та хлібопродукти – 13%. Реєструють підвищений вміст радіоцезію у жителів, які споживають у великих кількостях "дари природи" (гриби, лісові ягоди і особливо дичину).

Радіоцезій, надходячи в організм, відносно рівномірно розподіляється, що призводить до практично рівномірного опромінення органів та тканин. Цьому сприяє висока здатність гамма-квантів його дочірнього нукліда 137m Ba, рівна приблизно 12 см.

У вихідній статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний цезій про радіоактивний цезій містяться докладніші відомості, які, зокрема, можуть бути корисні медичним працівникам.

Радіоактивний стронцій

Після радіоактивних ізотопів йоду і цезію наступним за значимістю елементом, радіоактивні ізотопи якого роблять найбільший внесок у забруднення – стронцій. Втім, частка стронцію в опроміненні значно менша.

Природний стронцій відноситься до мікроелементів і складається із суміші чотирьох стабільних ізотопів 84 Sr (0.56 %), 86 Sr (9.96 %), 87 Sr (7.02 %), 88 Sr (82.0 %). За фізико-хімічними властивостями є аналогом кальцію. Стронцій міститься у всіх рослинних та тваринних організмах. В організмі дорослої людини міститься близько 0.3 г стронцію. Майже весь він у скелеті.

В умовах нормальної експлуатації АЕС викиди радіонуклідів незначні. В основному вони обумовлені газоподібними радіонуклідами (радіоактивними благородними газами, 14 С, тритієм та йодом). В умовах аварій, особливо великих, викиди радіонуклідів, у тому числі радіоізотопів стронцію, можуть бути значними.

Найбільший практичний інтерес становлять 89 Sr (Т 1/2 = 50.5 діб.) та 90 Sr (Т 1/2 = 29.1 років), що характеризуються великим виходом у реакціях поділу урану та плутонію. Як 89 Sr, так і 90 Sr є бета-випромінювачами. При розпаді 89 Sr утворюється стабільний ізотоп ітрію (89 Y). При розпаді 90 Sr утворюється активний бета 90 Y, який у свою чергу розпадається з утворенням стабільного ізотопу цирконію (90 Zr).

C хема ланцюжка розпадів 90 Sr → 90 Y → 90 Zr. При розпаді стронцію-90 утворюються електрони з енергіями до 546кеВ, при наступному розпаді ітрію-90 утворюються електрони з енергіями до 2.28 МеВ.

У початковий період Sr 89 є одним з компонентів забруднення зовнішнього середовища в зонах ближніх випадень радіонуклідів. Однак у 89 Sr відносно невеликий період напіврозпаду і поступово починає превалювати 90 Sr.

Тварин радіоактивних стронцій в основному надходить з кормом і меншою мірою з водою (близько 2%). Крім скелета найбільша концентрація стронцію відмічена у печінці та нирках, мінімальна – у м'язах і особливо в жирі, де концентрація у 4–6 разів менша, ніж в інших м'яких тканинах.

Радіоактивний стронцій відноситься до остеотропних біологічно небезпечних радіонуклідів. Як чистий бета-випромінювач основну небезпеку він становить при вступі до організму. Населення нуклід переважно надходить із забрудненими продуктами. Інгаляційний шлях має найменше значення. Радіостронцій вибірково відкладається в кістках, особливо у дітей, піддаючи кістки та укладений у них кістковий мозок постійному опроміненню.

Докладно все викладено у статті І.Я. Василенка, О.І. Василенка. Радіоактивний стронцій.

Цезій-137, відомий також як радіоцезій- радіоактивний нуклід хімічного елемента цезію з атомним номером 55 та масовим числом 137. Утворюється переважно при розподілі ядер у ядерних реакторах та ядерній зброї.

Цезій-137 – один із головних компонентів радіоактивного забруднення біосфери. Міститься у радіоактивних випаданнях, радіоактивних відходах, скиданнях заводів, що переробляють відходи атомних електростанцій. Інтенсивно сорбується ґрунтом та донними відкладеннями; у воді перебуває переважно у вигляді іонів. Міститься в рослинах та організмі тварин і людини. Коефіцієнт накопичення 137 Cs найбільш високий у прісноводних водоростей та арктичних наземних рослин, а також лишайників. В організмі тварин 137 Cs накопичується головним чином у м'язах та печінці. Найбільший коефіцієнт накопичення його відзначений у північних оленів та північноамериканських водоплавних птахів. Накопичується в грибах, ряд яких (маслюки, моховики, свинушка, гіркушка, польський гриб) вважається «акумуляторами» радіоцезію.

Освіта та розпад[ | ]

Цезій-137 є дочірнім продуктом β − -розпаду нукліду (період напіврозпаду становить 3,818(13) хв):

Цезій-137 у навколишньому середовищі[ | ]

Викид цезію-137 в довкілля відбувається в основному внаслідок ядерних випробувань та аварій на підприємствах атомної енергетики.

Радіаційні аварії[ | ]

• При аварії на Південному Уралі в 1957 р. стався тепловий вибух сховища радіоактивних відходів, в результаті якого в атмосферу надійшли радіонукліди із сумарною 74 ПБк, у тому числі 0,2 ПБк 137 Cs.
• При аварії на реакторі у Віндскейлі у Великій Британії в 1957 р. стався викид 12 ПБк радіонуклідів, їх 46 ТБк 137 Cs .
• Технологічне скидання радіоактивних відходів підприємства «Маяк» на Південному Уралі в р. Течу 1950 р. становив 102 ПБк, зокрема 137 Cs 12,4 ПБк .
• Вітровий винос радіонуклідів із заплави оз. Карачай на Південному Уралі 1967 р. становив 30 ТБк. На частку 137 Cs припало 0,4 ТБк.
• З метою глибинного зондування земної кори на замовлення міністерства геології здійснено підземний ядерний вибух 19 вересня 1971 р. біля села Галкіне в Іванівській області. На 18 хвилині після вибуху за метр від свердловини із зарядом утворився фонтан із води та бруду. В даний час потужність випромінювання становить близько 3 мілірентгену на годину, ізотопи цезій-137 і стронцій-90 продовжують виходити на поверхню.
• У 1986 р. під час аварії на Чорнобильській атомній електростанції (ЧАЕС) із зруйнованого реактора було викинуто 1850 ПБк радіонуклідів, при цьому частку радіоактивного цезію припало 270 ПБк. Поширення радіонуклідів набуло планетарних масштабів. В Україні, Білорусії та Центральному економічному районі Російської Федерації випало більше половини від загальної кількості радіонуклідів, що осіли на території СНД. Середньорічна концентрація цезію-137 у приземному шарі повітря на території СРСР у 1986 році підвищилася до рівня 1963 року (1963 р. спостерігалося підвищення концентрації радіоцезію в результаті проведення серії атмосферних ядерних вибухів у 1961-1962 рр.)
• У 2011 р. під час аварії на АЕС Фукусіма-1 із зруйнованого реактора було викинуто значну кількість цезію-137 (до 15 ПБк). Поширення в основному відбувається через води Тихого океану.

Локальні зараження[ | ]

Відомі випадки забруднення довкілля внаслідок недбалого зберігання джерел цезію-137 для медичних та технологічних цілей. Найбільш відомим у цьому відношенні є інцидент у Гоянії, коли мародерами із занедбаної лікарні була викрадена деталь із установки для радіотерапії, що містить цезій-137. Протягом більш ніж двох тижнів з порошкоподібним цезієм контактували нові люди, і ніхто з них не знав про пов'язану з ним небезпеку. На радіоактивне зараження зазнали приблизно 250 людей, четверо з них померли.

Біологічна дія[ | ]

Всередину живих організмів цезій-137 переважно проникає через органи дихання та травлення. Хорошу захисну функцію має шкіра (через неушкоджену поверхню шкіри проникає лише 0,007% нанесеного препарату цезію, через обпалену - 20%; при нанесенні препарату цезію на рану всмоктування 50% препарату спостерігається протягом перших 10 хв, 90% всмоктується). Близько 80% цезію, що потрапив в організм, накопичується в м'язах, 8% - в скелеті, що залишилися 12% розподіляються рівномірно по інших тканинах.

Накопичення цезію в органах і тканинах відбувається до певної межі (за умови постійного надходження), при цьому інтенсивна фаза накопичення змінюється рівноважним станом, коли вміст цезію в організмі залишається постійним. Час досягнення рівноважного стану залежить від віку та виду тварин. Рівноважний стан у сільськогосподарських тварин настає приблизно через 10-30 днів, у людини приблизно через 430 діб.

Цезій-137 виводиться в основному через нирки та кишечник. Через місяць після припинення надходження цезію з організму виводиться приблизно 80% введеної кількості, проте при цьому слід зазначити, що в процесі виведення значних кількостей цезію повторно всмоктуються в кров у нижніх відділах кишечника.

Біологічний період напіввиведення накопиченого цезію-137 для людини прийнято вважати рівним 70 діб (згідно з даними Міжнародної комісії з радіологічного захисту). Тим не менш, швидкість виведення цезію залежить від багатьох факторів - фізіологічного стану, харчування та ін (наприклад, наводяться дані про те, що період напіввиведення для п'яти опромінених осіб суттєво відрізнявся і становив 124, 61, 54, 36 та 36 діб).

При рівномірному розподілі цезію-137 в організмі людини з питомою активністю 1 Бк/кг потужність поглиненої дози, за даними різних авторів, варіює від 2,14 до 3,16 мкГр/рік.

При зовнішньому та внутрішньому опроміненні біологічна ефективність цезію-137 практично однакова (при порівнянних поглинених дозах). Внаслідок рівномірного розподілу цього нукліду в організмі органи і тканини опромінюються рівномірно. Цьому також сприяє висока проникаюча здатність гамма-випромінювання нукліду 137 Ba m, що утворюється при розпаді цезію-137: довжина пробігу гамма-квантів у м'яких тканинах людини сягає 12 см.

Розвиток радіаційних уражень у людини очікується при поглинанні дози приблизно 2 Гр і більше. Симптоми багато в чому схожі на гостру променеву хворобу при гамма-опроміненні: пригнічений стан і слабкість, діарея, зниження маси тіла, внутрішні крововиливи. Характерні типові для гострої променевої хвороби зміни у картині крові. Рівням надходження в 148, 370 і 740 МБк відповідають легкий, середній і важкий ступеня ураження, проте променева реакція відзначається вже при одиницях МБк.

Допомога при радіаційному ураженні цезієм-137 повинна бути спрямована на виведення нукліду з організму і включає дезактивацію шкірних покривів, промивання шлунка, призначення різних сорбентів (наприклад, сірчанокислого барію, альгінату натрію,), а також блювотних, проносних і сечогінних засобів. Ефективним засобом для зменшення всмоктування цезію в кишечнику є сорбент фероціанід, який зв'язує нуклід у форму, що не засвоюється. Крім того, для прискорення виведення нукліду стимулюють природні видильні процеси, використовують різні комплексоутворювачі (ДТПА, ЕДТА та ін.).

Отримання [ | ]

З розчинів, отриманих при переробці радіоактивних відходів ядерних реакторів, 137 Cs вилучається методами співсадження з гексаціаноферратами заліза, нікелю, цинку або фторовольфрамат амонію. Використовують також іонний обмін та екстракцію.

Застосування [ | ]

Цезій-137 використовується в гамма-дефектоскопії, вимірювальній техніці, для радіаційної стерилізації харчових продуктів, медичних препаратів та ліків, радіотерапії для лікування злоякісних пухлин. Також цезій-137 використовується у виробництві, де він застосовується у вигляді хлориду цезію (щільність 3,9 г/см³, енерговиділення близько 1,27 Вт/см³). Цезій-137 використовується в датчиках граничних рівнів сипучих речовин (рівнемірах) у непрозорих бункерах.

Цезій-137 має певні переваги перед радіоактивним кобальтом-60: більш тривалий період напіврозпаду та менш жорстке гамма-випромінювання. У зв'язку з цим прилади на основі 137 Cs довговічніші, а захист від випромінювання менш громіздкий. Однак ці переваги стають реальними лише за відсутності домішки.

У перші дні після Чорнобильської аварії найбільша небезпека для населення виходила від йоду-131, який швидко розпадається. У перші десятиліття найбільшою загрозою був цезій-137. Цього ізотопу випало найбільше, але період його піврозпаду – 30 років. З часом найнебезпечнішим наслідком аварії на ЧАЕС стає америцій-241 – продукт розпаду плутонію-241. Небезпека америція у тому, що його кількість згодом лише зростає. Його період напіврозпаду величезний – 433 роки. І він – джерело альфа-випромінювання, а це смертельна загроза для живого організму.

Плутоній – елемент важкий. Тому випадав він лише на території Чорнобильської зони та навколо неї. Від плутонію вберегтися легко: головне, дотримуватися правил особистої гігієни та господарської діяльності. Про вплив радіоактивних ізотопів «Наша Ніва» розповів фізик Валерій Гурачевський.

Валерій Гурачевський - кандидат фізико-математичних наук, доцент. Один із ініціаторів створення та керівник Центру з радіології та якості продуктів в АПК при Білоруському державному агротехнічному університеті. Автор понад 100 наукових публікацій, кількох книг, зокрема видання «Введення в атомну енергетику. Чорнобильська аварія та її наслідки».

Завершився період напіврозпаду. Це означає, що половина всіх радіонуклідів цього виду перетворилася на стабільні нукліди, які вже не випромінюють. Ще через 30 років розпадеться половина від того обсягу, що залишився, потім - ще половина... Щоб весь обсяг цезію і стронцію, що випав в результаті Чорнобильської аварії, зменшився в 1024 рази, потрібно 10 періодів піврозпаду - 300 років. Так що ця історія триватиме ще довго.

Ітрій-90 теж радіоактивний і небезпечний. Стронцій, розпадаючись, виділяє бета-частинку, і виходить ітрій, який, своєю чергою, також випромінює бета-частинку. Але ітрій має дуже короткий період напіврозпаду - 64 години, при розрахунку небезпеки стронцію автоматично враховують і ітрій. Скільки було стронцію – стільки буде й ітрію. Накопичення не відбувається. Але бета-випромінювання ітрію небезпечніше, ніж випромінювання стронцію, для живих організмів, і власне, коли ми говоримо про небезпеку стронцію, це не зовсім правильно. Мається на увазі ітрій.

Який їхній вплив на живі організми?

Стронцій знаходиться в одному стовпці таблиці Менделєєва з кальцієм. І живі організми визначають їх як елементи зі схожими властивостями: ці речовини накопичуються в кістках, на відміну цезію-137, який (як і калій) накопичується в м'яких тканинах. А природа передбачила відмінний спосіб виведення шлаків з м'яких тканин організму – сечостатева система. Є таке поняття – період напіввиведення з організму. Для цезію це – кілька місяців. Отже, протягом року він майже повністю з організму виводиться.

А для кісток такої системи природа не передбачила. Тому накопичене в них майже не виводиться. Бета-випромінювання накопиченого в кістках стронцію впливає на червоний кістковий мозок – кровотворний орган. При великих дозах накопичений в організмі стронцій може спричинити рак крові. Йдеться про дуже великі дози. Таких доз не отримав ніхто з населення, лише невелика кількість ліквідаторів.

Радіонукліди, стронцій, зокрема, потрапляють в організм через їжу, з водою, молоком.

У Білорусі понад 800 лабораторій займаються радіаційним контролем харчової продукції. Практично, на будь-якому підприємстві, яке займається харчовим виробництвом, є пункт радіаційного контролю. Пункти радіаційного контролю існують у системі МОЗ (санітарно-епідеміологічні установи), на великих ринках.

Накопичений у кістках стронцій поводиться так само, як у природі. Розпадається в ітрій, а потім у цирконій. Але концентрація цієї речовини в організмі є мікроскопічною.

Де найбільше плутонію випало після Чорнобильської аварії?

Цезій і стронцій - уламки розподілу ядер урану. Але, крім осколків в реакторі, утворюються ядра трансуранових елементів, важче урану. Переважну роль грають чотири їх види: плутон-238, плутон-239, плутон-240 та плутон-241. Вони утворюються в надрах реактора і були викинуті в атмосферу після аварії. Це важкі речовини: 97% їх випало в радіусі приблизно 30 км навколо Чорнобиля. Це відселена зона, куди людині потрапити не так просто. Три з цих ізотопів - 238, 239 і 240 - мають альфа-випромінювання. За силою свого впливу на живі організми альфа-випромінювання в 20 разів небезпечніше, ніж бета-і гамма-випромінювання.

Але парадокс: плутоній-241 має бета-випромінювання. Здавалося б, шкоди від нього менше. Але саме він під час розпаду перетворюється на америцій-241 – джерело альфа-випромінювання. Період напіврозпаду плутонію-241 – 14 років. Тобто, два періоди вже минуло, і три чверті речовини, що випала, перетворилося на америцій.

Плутонія-241 під час аварії на ЧАЕС випало найбільше- це з технічними характеристиками реактора. І ось тепер він перетворюється на америцій-241. Раніше у 30-кілометровій зоні навколо реактора та за її межами америція не було, а тепер він з'являється. Його зміст зростає і за межами 30-кілометрової зони, де трансуран були, але в кількостях не перевищують допустимий рівень. І тепер потрібно стежити, чи перевищить зміст америція допустимий рівень, чи ні.

Америцій- 95-й елемент таблиці Менделєєва. Синтезований 1944 року в Чикаго. Названий на честь Америки подібно до того, як раніше виявлений елемент із схожою зовнішньою електронною оболонкою був названий на честь Європи. М'який метал світиться в темряві за рахунок власного альфа-випромінювання. Ізотоп америцій-241 накопичується у виробленому збройовому плутонії – цим обумовлена ​​наявність альфа-випромінювання в ядерних відходах. Період напіврозпаду америція-241 – 432,2 роки. Провести аналіз на вміст америцію можна лише у лабораторіях з радіохімічним обладнанням. Цим займаються Центр радіаційного контролю та моніторингу довкілля Міністерства природи, Поліський державний радіаційний заповідник, Гомельський інститут радіобіології та Інститут радіології МНС.

Допустимий рівень

Законодавство америцій-241 поки що не враховує, і точних допустимих норм його змісту в природі не визначено. Але вони мають бути приблизно такі, як і для інших ізотопів із альфа-випромінюванням. І зараз ми спостерігаємо тривожну ситуацію: у зонах, розташованих близько від реактора, зростає рівень альфа-випромінювання та зростають розміри цих зон. Прогноз – до 2060 року америція там стане вдвічі більшою, ніж зараз там налічується всіх ізотопів плутонію разом узятих. А період напіврозпаду америція – 432 роки.Тож ця проблема на довгі-довгі роки.

Від опромінення зовні захистить одяг

Проникаюча здатність альфа-випромінювання мізерна. Але за умови, що радіація впливає на організм зовні. Від такого опромінення можна сховатися листом паперу - і папір вбирає альфа-випромінювання. Для людини роль такого паперу виконує ороговілий верхній шар шкіри. Та й одяг треба врахувати – адже ніхто голий по зоні не бігає. Але є ще опромінення внутрішнє - якщо джерело альфа-випромінювання потрапляє в організм. З їжею, наприклад. І воно вже небезпечне, тому що зсередини організму нема чим від нього захиститися. 80-90% отриманих населенням доз опромінення сьогодні, а також пов'язаних із радіацією захворювань, – результат внутрішнього опромінення.

Америці накопичуються в кістках, як і стронцій. Це небезпечний радіонуклід.

Радикальний прогноз: аж до відселення частини Речицького району

Дослідженнями вмісту америцій у ґрунті та його поширення займається Центр радіаційного контролю та моніторингу довкілля Міністерства природи, Поліський державний радіаційний заповідник. Також відповідне обладнання мають Гомельський інститут радіобіології та Інститут радіології МНС.

Виявлення америцію можливе лише в лабораторіях з радіохімічним обладнанням. Це тривале та дороге дослідження. Але якщо хтось звернеться до зазначених вище інституцій, думаю, там їм допоможуть. У більшості з названих 800 лабораторій можна визначити рівень цезію-137 та калію-40. На стронцій дослідження роблять не скрізь.

Які території Білорусі заражені (або можуть бути в наступні роки заражені) америцієм?

Щодо цього вчені сперечаються. Дехто вважає, що ситуація дуже серйозна, і навіть частина Речицького району може потрапити до зони зараження. Щоправда, це лише версія. Але в крайньому випадку жодних заходів не допоможуть. Лише контроль. І якщо ситуація буде складатися так, як прогнозують згадані вчені, - аж до відселення.

Основні радіонукліди в аварійному викиді

Про те, як вивчають рівень утримання америцію у ґрунті, «ПН» розповів В'ячеслав Забродський, завідувач лабораторії Поліського державного радіаційно-екологічного заповідника Лабораторія має американські альфа- та гамма-спектрометри фірми Canberra, за допомогою яких можна досліджувати вміст америцію та інших радіоактивних ізотопів у ґрунті та продуктах харчування.

Визначення рівня гамма-випромінювання у пробах ґрунту та донних відкладень, розповів В'ячеслав Забродський, це не дорогий процес. Однак альфа-спектрометрія вимагає в тисячу разів точніших вимірів. Процес займає близько семи днів і вимагає дорогих реактивів - аналіз однієї проби може коштувати близько двох мільйонів рублів. На запитання, чи може фермер, який хоче перевірити свою продукцію чи ґрунт, звернутися до лабораторії, завідувач позитивно відповів. Щоправда, зазначив він, ніхто поки що не звертався.

У будь-якій точці заповідника невелика кількість америцію в ґрунті є, каже Забродський. Може бути і в прилеглих районах. Вчений зазначає, що як наслідок ядерних випробувань америцій є у будь-якій точці земної кулі. У меншій концентрації, звісно.

Якщо америцій міститься у ґрунті, чому ж не змінюється законодавча база, чи не визначені норми його змісту? Можливо, тому не поспішають, зазначає Забродський, що америцій має досить низький коефіцієнт переходу до живих організмів. Пов'язано це з тим, що, наприклад, цезій та стронцій – це радіаційні аналоги калію та кальцію, елементів, які є основою біологічного життя. А америцій та плутоній, з якого він утворюється, сприймаються організмом як чужорідні елементи. І залишаються, таким чином, у ґрунті та в рослини не переходять.

І все ж для попадання в людський організм цей радіоактивний лежень має шанси. Наприклад, через організми тих, у чий раціон входить ґрунт.

Вчені провели дослідження на диких кабанах. Грунт становить 2% їхнього раціону. Америцій, плутоній виявили навіть у їх м'язовій тканині. На мінімумі можливості виявлення, але знайшли.

Чи можуть ці ізотопи потрапити до організму з димом?

Малоймовірно, зазначає Забродський. «Коли були пожежі у Хойниках, ми збирали проби частинок диму, сажі. Цезій, стронцій у них був, але плутоній, америцій – ні, оскільки його немає у деревині».

Весь плутоній випав на закритій території

«Законодавство міняти можна і потрібно, - каже начальник управління реабілітації постраждалих територій Департаменту з ліквідації наслідків Чорнобильської АЕС Дмитро Павлов. - Але спочатку треба оцінити доцільність. У нас весь плутоній випав на закритій території, у заповіднику, куди ми не пускаємо ні туристів, ні піших груп. Навіщо норми до цієї території поширювати на всю країну?

Так, у заповіднику є проблема: ядерне паливо під час вибуху випало у вигляді дисперсних частинок. І можна підчепити цю частинку на взуття та перенести у будь-який бік. Тому буває ситуація, коли в одній точці радіаційне тло нормальне, а через п'ять метрів - перевищення в сотні разів».

Але проблема з америцієм, вважає Павлов, роздмухує штучно: «Ніхто чомусь не зіставляє території поширення америція та самоочищення ґрунтів від цезію та стронцію – подивіться, яка там буде різниця у площах. Україна та Росія заздрять нам, адже ми не покинули ці території. Ми не маємо стільки землі, скільки в Росії, щоб їх можна було кинути. Там люди живуть, працюють. Як можна отримувати чисті продукти? Наприклад, вносяться добрива, вони підміняють собою цезій, що є в грунті»..

Як вимірюється рівень стронцію в молоці

Дмитро Павлов також прокоментував гучну справу з молоком, взятим на пробу на білоруській фермі за 45 км від Чорнобиля. У тому молоці, на думку журналістів Associated Press, виявили десятикратне перевищення вмісту стронцію-90.

Дослідження того молока, пояснив Дмитро Павлов, здійснювалося на влаштуванні MKS-АТ1315 виробництва білоруського підприємства «Атомтех». Для визначення вмісту кожного радіоактивних ізотопів потрібно особливим чином готувати пробу. Найпростіший аналіз – на цезій-137. Для нього достатньо літра рідкого молока, часу на такий аналіз потрібно 30 хвилин.

Аналіз на стронцій потребує спеціальної підготовки проби. По-перше, молока має бути не менше трьох літрів. Спочатку його випарюють протягом п'яти днів, пропускають через спеціальний фільтр. Потім суху речовину, що залишається на фільтрі, спалюють. І із трьох літрів молока виходить пара десятків грамів спаленої речовини. У ньому пристрій і визначає рівень вмісту стронцію, а потім за допомогою розрахункових таблиць розраховується вміст радіонукліда у вихідних трьох літрах молока.

Аналіз на стронцій тоді навіть не проводився, але в протоколі вимірів, який отримали на руки журналісти, пристрій автоматично видав цифри з усіх можливих на ньому вимірів. По стронцію-90 та калію-40 це цифри довільні, цілком випадкові, пояснює Дмитро Павлов.