Notre monde est aujourd'hui préoccupé par la pollution de l'environnement. Et cela est compréhensible - la composition de l'air que nous respirons et la nourriture que nous mangeons ont depuis longtemps cessé d'être respectueuses de l'environnement. Depuis le premier essai d'armes nucléaires (1945), notre planète est polluée par divers radionucléides aux propriétés anthropiques. Et l'un d'eux est le césium-137. Sa demi-vie est énorme et les effets sur le corps humain sont divers. Nous en parlerons et bien plus encore dans cet article.
Un parmi tant d'autres
Césium dans le tableau périodique de Dmitri Mendeleev appartient au sous-groupe principal du premier groupe de la sixième période et a le numéro atomique 55. Le symbole chimique de l'élément est Cs (Césium), et il tire son nom du à la présence de deux raies bleues dans le spectre de l'intensité relative du rayonnement électromagnétique (dele mot latin caesius, qui signifie "bleu ciel").
En tant que substance simple, le césium est un métal mou, jaune argenté avec des caractéristiques alcalines prononcées.
Cet élément a été découvert en 1860 par deux scientifiques allemands R. Bunsen et G. Kirchhoff. Ils ont utilisé la méthode de l'analyse spectrale, et le césium a été le premier élément à être détecté de cette manière.
De nombreux visages de césium
Dans la nature, le césium se présente exclusivement sous la forme d'un isotope stable du Cs-133. Mais la physique moderne connaît 39 radionucléides (isotopes radioactifs) créés artificiellement.
Rappelons que les isotopes sont des variétés d'un atome d'un élément avec un nombre différent de neutrons dans leurs noyaux.
L'isotope Cs-135 vit le plus longtemps (jusqu'à 2,3 millions d'années), le deuxième en termes de demi-vie est le césium-137. C'est ce dernier qui est responsable de la pollution radioactive de notre planète. La demi-vie du césium-137 en secondes est de 952066726, soit 30,17 ans.
Cet isotope se forme lors de la désintégration des noyaux dans un réacteur nucléaire, ainsi que lors des essais d'armes à ogives nucléaires.
Radionucléide instable
En raison de la demi-vie du césium-137, il passe par le stade de désintégration bêta et se transforme en baryum-137m instable, puis en baryum-137 stable. Cela libère un rayonnement gamma.
C'est la demi-vie complète du césium-137 qui est de 30 ans, et en baryum-137m il se désintègre en 2,55 minutes. L'énergie totale de ce processus est1175,63 ± 0,17 keV.
Les formules décrivant la demi-vie du césium 137 sont complexes et font partie de la désintégration de l'uranium.
Propriétés physiques et chimiques
Nous avons déjà écrit sur les propriétés physiques de l'isotope et les caractéristiques de sa désintégration. En termes de propriétés chimiques, cet élément est proche du rubidium et du potassium.
Tous les isotopes (y compris le césium-137 avec une demi-vie de 30,17 ans) sont parfaitement absorbés par tous les moyens lorsqu'ils pénètrent dans un organisme vivant.
Fournisseur principal de radionucléide biosphérique
La source du nucléide radioactif biosphérique césium-137 avec une demi-vie de plus de 30 ans est l'énergie nucléaire.
Les statistiques sont implacables. Selon les données de 2000, environ 22,2 × 1019 Bq de césium-137, dont la demi-vie est supérieure à 30 ans, ont été émis dans l'atmosphère par tous les réacteurs des centrales nucléaires du monde.
Il n'y a pas que l'atmosphère qui est polluée. Depuis les pétroliers et les brise-glaces dotés de centrales nucléaires, depuis les sous-marins nucléaires, ce radionucléide pénètre dans l'océan chaque année. Ainsi, selon les experts, lors de l'exploitation d'un réacteur sous-marin, environ 24 x 1014 Bq entreront dans l'océan en un an. Compte tenu de la demi-vie du césium 137, il devient une source dangereuse de pollution environnementale à très long terme.
Les éruptions les plus célèbres
Avant d'aborder les effets du radionucléide césium sur le corps humain, rappelons plusieurs catastrophes majeures,accompagnée d'émissions de cet élément dans la biosphère.
Peu de gens le savent, mais en 1971, dans la région d'Ivanovo (le village de Galkino), des travaux ont été menés pour sonder en profondeur la croûte de notre planète. Il s'agissait d'explosions nucléaires souterraines, après l'une desquelles une fontaine de boue s'est échappée d'un puits. Et aujourd'hui, sur le site de ces travaux, un rayonnement de 3 milliroentgens par heure est enregistré, et les radionucléides de strontium-90 et de césium-137 arrivent encore à la surface de la Terre.
Tout le monde connaît la catastrophe de Tchernobyl en 1986. Mais tout le monde ne sait pas qu'à cette époque environ 1850 PBq d'éléments radioactifs sont entrés dans l'atmosphère. Et 270 PBq d'entre eux sont du césium-137.
En 2011, lorsque l'accident s'est produit à la centrale nucléaire de Fukushima au Japon, 15 PBq de césium 137 avec une demi-vie de 30 ans sont entrés dans l'océan Pacifique.
Que se passe-t-il ensuite
Avec les retombées radioactives et les déchets, le césium 137 pénètre dans le sol, d'où il pénètre dans les plantes, qui ont un coefficient d'absorption de 100 %. Dans le même temps, jusqu'à 60% du nucléide s'accumule dans les parties aériennes de l'organisme végétal. Parallèlement, dans les sols pauvres en potassium, l'effet d'accumulation du césium 137 augmente nettement.
Les coefficients d'accumulation les plus élevés de ce nucléide sont observés dans les algues d'eau douce, les lichens et les organismes végétaux de la zone arctique. Dans le corps des animaux, ce radionucléide s'accumule dans les muscles et le foie.
Les concentrations les plus élevées ont été observées chez les rennes et les oiseaux aquatiques sur les côtes arctiques.
Accumuler du césium et des champignons. Surtout les champignons à huile, les champignons polonais, les champignons mousseux et les porcs pendant toute la demi-vie.
Propriétés biologiques du césium-137
Le césium naturel est l'un des oligo-éléments du corps animal. Dans notre corps, le césium est contenu dans une quantité de 0,0002 à 0,06 microns pour 1 gramme de tissus mous.
Le radionucléide de césium, comme déjà mentionné, est inclus dans le cycle des substances dans la biosphère et se déplace librement le long des chaînes trophiques biologiques.
Après un contact oral avec le corps humain dans le tractus gastro-intestinal, 100 % d'absorption de ce nucléide se produit. Cependant, la vitesse de ce processus est différente selon les départements. Ainsi, une heure après son entrée dans l'organisme, jusqu'à 7 % du césium 137 est absorbé dans l'estomac humain, jusqu'à 77 % dans le duodénum, le jéjunum et l'iléon, jusqu'à 13 % dans le caecum et dans la dernière section de l'intestin (côlon transverse) - jusqu'à 40 %.
La part de césium-137 qui pénètre par les voies respiratoires représente 25 % de la quantité provenant des aliments.
Par le sang jusqu'aux muscles
Après avoir été réabsorbé dans les intestins, le césium 137 se répartit à peu près uniformément dans les tissus corporels.
Des études récentes chez le porc ont montré que ce nucléide atteint les concentrations les plus élevées dans les tissus musculaires.
Lors de l'étude des rennes, il a été constaté que le césium-137 après une seule injection se répartissait comme suit:
- Muscles - 100%.
- Reins – 79 %.
- Coeur - 67%.
- Lumière – 55%.
- Foie- 48 %.
La demi-vie est de 5 à 14 jours et est principalement excrétée dans l'urine.
Ce qui se passe dans le corps humain
Les principaux moyens d'introduire du césium dans le corps sont par le tube digestif et les voies respiratoires. Au contact externe du césium 137 sur une peau intacte, 0,007% pénètre à l'intérieur. Lorsqu'il est ingéré, 80 % de celui-ci s'accumule dans les muscles squelettiques.
L'élément est excrété par les reins et les intestins. En un mois, jusqu'à 80 % du césium est éliminé. Selon la Commission internationale de protection radiologique, la demi-vie d'un radionucléide est de soixante-dix jours, mais le taux dépend de l'état du corps, de l'âge, de la nutrition et d'autres facteurs.
Les dommages causés par les rayonnements, dont les symptômes ressemblent à ceux de la maladie des rayons, se développent lors de la réception d'une dose supérieure à 2 Gy. Mais déjà à des unités de MBq, des signes de radiolésions légères sont observés sous forme de diarrhée, d'hémorragie interne et de faiblesse.
Comment se protéger des infections
Pour déterminer la quantité de césium-137 dans le corps humain, les radiomètres bêta-gamma ou mesureurs de rayonnement humain (HCR) mesurent le rayonnement gamma du corps ou des sécrétions.
Lors de l'analyse des pics du spectre correspondant à un radionucléide donné, son activité dans l'organisme est déterminée.
La prévention de l'infection par des composés liquides ou solides de césium 137 consiste à effectuer des manipulations exclusivement dans des boîtes scellées. Des moyens sont utilisés pour empêcher l'élément de pénétrer à l'intérieurprotection personnelle.
Il convient de rappeler que la demi-vie du césium 137 est de 30 ans. Ainsi, en 1987 au Brésil (la ville de Goiania) il y a eu un vol d'une pièce d'une unité de radiothérapie. En 2 semaines, environ 250 personnes ont été infectées, dont quatre sont décédées en un mois.
Tolérances et soins d'urgence
Les recettes admissibles de cet élément sont de 7,4 x 102 Bq pendant la journée et de 13,3 x 104 Bq par an. La teneur dans l'air ne doit pas dépasser 18 x 10-3 Bq par mètre cube, et dans l'eau - 5,5 x 102 Bq par litre.
Si les normes spécifiées sont dépassées, il est nécessaire d'appliquer des mesures pour accélérer le retrait de l'élément du corps. Tout d'abord, des mesures doivent être prises pour décontaminer les surfaces (visage et mains) avec de l'eau et du savon. Si la substance pénètre par les voies respiratoires, rincer le nasopharynx avec une solution saline.
L'utilisation d'absorbants et de diurétiques avec une charge d'eau accélérera l'élimination de l'élément.
Dans les cas graves, une hémodialyse est pratiquée et un traitement spécifique est prescrit.
Mais il y a des avantages
Dans la recherche chimique, la détection des défauts des rayons gamma, dans les technologies de rayonnement et dans diverses expériences radiobiologiques, les scientifiques ont trouvé une utilisation pour cet élément artificiel aux propriétés rayonnantes.
Le césium-137 est utilisé en thérapie de contact et en radiothérapie, dans la stérilisation d'instruments médicaux, de produits alimentaires.
Cet élément a trouvé son application dans la fabrication desources d'énergie radio-isotopes et dans les jauges de niveau de solides, où il est utilisé dans des conteneurs scellés opaques.
