Стронций и цезий са радионуклиди в храната. Стронций Какъв е времето на полуразпад на радиоактивния елемент стронций 90

Радионуклидите са групи от атоми, които имат свойството радиоактивност, с определено масово число, атомен номер и ядрено енергиен статус.

Радионуклидите са намерили широко приложение във всички области на технологиите, науката и други сектори на националната икономика. В медицинската практика радионуклидите започват да се използват за диагностициране на заболявания, стерилизиране на лекарства, инструменти и други продукти. Разработени са редица прогностични и терапевтични лекарства за лъчетерапия.

Ползите и употребата на радионуклидите в медицината са описани подробно в това видео:

Радионуклидите са радиоактивни изотопи на химични елементи с различни масови числа. Нека се опитаме накратко и без да се задълбочаваме в научни данни, за да разберем въпроса за вредата от тези вещества за човешкото здраве.

За класификациите на радионуклидите

Радиоактивните изотопи принадлежат към различни категории според техните свойства. Ще се докоснем само до най-важните от тях.

Радиоизотопите се делят на:

• естествен;
• изкуствени, образувани в резултат на ядрени реакции, извършвани поради човешка дейност.

Последните се получават от всички елементи на периодичната таблица. Общият им брой достига 2000 и продължава да нараства. Има много по-малко природни елементи, около 100.

Според стабилността на ядрата радионуклидите се класифицират на:

• краткотрайни - с полуживот под 10 дни;
• long-lived - с дълъг полуживот.

През последните години националната икономика все повече започва да използва радиоизотопи с пълен период на разпадане от няколко минути, което ги прави практически безвредни.

Въз основа на радиационната токсичност радионуклидите се разделят на 4 категории:

• А – най-силно токсичните за хората. Това са изотопи на тежки елементи, чиито ядра са обект на спонтанен разпад. Те имат относително дълъг полуживот. Освен това тези радиоактивни вещества са склонни да се натрупват в различни органи на тялото;
• B – силно токсични радионуклиди;
• Б – радиоизотопи със средна токсичност;
• G – радиационни изотопи с ниска токсичност.

Радиоактивните реакции се делят на алфа разпад– спонтанна промяна в структурата на ядрото с поява на алфа частици и бета разпадс излъчване или поглъщане на електрони, позитрони, неутрино или антинеутрино.

Няма да се спираме на по-подробни характеристики на видовете гниене. Нека се опитаме да се докоснем повече до свойствата на радиоелементите.

Естествените радионуклиди се намират в скали, почвени слоеве, естествени и изкуствени водни резервоари. Заедно с космическата радиация те съставляват .

Изотопите на уран и торий влизат в тялото с храна, вода и вдишван въздух и служат като източници на вътрешно лъчение.

Естественият радиационен фон е описан подробно в това видео:

Техногенен радиационен фонсе образува поради радионуклиди, съдържащи се в строителните материали, по време на изгаряне на гориво и емисии от електроцентрали.

Ядрените реактори и ускорителите на частици осигуряват изкуствен радиационен фон.

Моля, обърнете внимание:Едно от важните свойства на радионуклидите е половин живот. Процесите, протичащи в радионуклидите, водят до намаляване наполовина на броя на ядрата, като по този начин се намалява радиационната активност на изотопа.

Радионуклидите навлизат в тъканите и органите чрез вдишване на въздух, прием на храна, драскотини, рани и изгаряния.

Къде се намират радионуклидите в човешкото тяло?

Радиоактивните изотопи имат своите „любими“ места в човешкото тяло.

Общо 4 групи се разграничават според това свойство:

1. Радионуклиди, равномерно разпределени в тъканите на тялото - цезий 134, цезий 137 (радиоцезий), натрий 24 и др.
2. Отлага се в костната тъкан - стронций 89, 90, барий 140, радий 226, 224, калций 40, итрий.
3. Натрупващи се в ретикулоендотелните органи (червен костен мозък, лимфни възли, черен дроб, далак) - церий, прометий, америций, плутоний, лантан.
4. Органотропни - изотопи на йод в щитовидната жлеза, желязо в еритроцитите, цинк в панкреаса, молибден в ириса.

Как се отделят радионуклидите?

По-голямата част от радиоактивните изотопи се отделят от тялото чрез червата. Разтворимите (цезий и тритий) се отделят през пикочната система. Газообразните елементи се отстраняват от кожата и дихателната система. Основната част от радионуклидите се елиминира в рамките на няколко дни след получаването. Задържат се изотопи с голяма атомна маса и радиоактивни колоиди (полоний, радий, уран). Тези елементи влизат в черния дроб и жлъчните пътища.

Моля, обърнете внимание: мерната единица за процеса на отстраняване на радионуклидите от тялото е полуживот, характеризиращ се с освобождаване на половината от радиоактивното вещество, попаднало в човешкото тяло.

Например: радиоизотопът на йода, намиращ се в щитовидната жлеза, има период на полуразпад 138 дни, в бъбреците – 7 дни, в костната тъкан – 14 дни.

Радиоактивните елементи се отстраняват бавно от костната тъкан. В меките тъкани процесът на освобождаване е много по-бърз. Говорим за цезий, молибден, йод и др. Но вещества като стронций, цирконий, плутоний и др. се отделят много по-проблемно, утаявайки се в човешките кости за дълго време.

За вредното въздействие на радионуклидите върху човека

Радиоактивните изотопи в човешкото тяло имат ефект, който води до спиране на растежа и деленето на клетките, уврежда нормалните биохимични цикли, причинява разрушаване на структурните връзки на ДНК и разрушава генетичния код. В резултат на това клетките се разрушават.

Свободните радикали, които влизат в тялото в големи дози, причиняват сериозно увреждане на тъканите. В малки дози те могат да нарушат процеса на узряване и развитие на клетките и да причинят злокачествени новообразувания. Генетичните промени могат да доведат до сериозни наследствени заболявания, които ще се проявят в потомците.

Нека разгледаме механизма на разрушителното действие на някои радионуклиди.

Ефект на стронций-90 и цезий-137 върху човешкото тяло

Стронций-90при контакт се натрупва в костната тъкан, костния мозък и хемопоетичните органи. Увреждащото действие причинява анемия (анемия). Ефектът му продължава десетилетия, тъй като полуживотът на елемента е 29 години, а полуживотът на елиминиране е 30 години. При поглъщане стронцийът се концентрира в кръвта в рамките на 15 минути, като се установява напълно в целевите органи след 5 часа. Премахването на това радиоактивно вещество е трудна задача. Все още няма ефективни методи за противодействие на въздействието му.

Цезий-137– вторият най-често срещан и опасен радионуклид за хората. Той има тенденция да се натрупва в растителните клетки и вече в хранителните продукти прониква в човешкото тяло през стомаха и червата. Период на полуразпад 30 години. Любимата локализация е мускулите. Излиза много бавно.

Какви продукти съдържат радионуклиди?

Най-голямо количество радионуклиди има в хлебните изделия. Следват млякото и млечните продукти, следват зеленчуците и плодовете. Най-малко радиоизотопи има в месото и рибата, особено в морските дарове. Тоест животинските продукти са по-чисти от гледна точка на радиационна безопасност от растителните.

Морската вода съдържа по-малко радиоактивни елементи в сравнение с прясната вода. Артезианските води практически не съдържат изотопи. Други водни обекти могат да съдържат високи дози в зависимост от тяхното географско местоположение и други фактори (замърсяване).

Допустимите стандарти за съдържанието на радионуклиди цезий-137 и стронций-90 са дадени в таблицата:

За радиозащитните свойства на храните и лекарствените вещества

Радиоустойчивостта на човешкия организъм се повишава от полизахаридите, липополизахаридите от чаени листа, грозде, медицински алкохол, витамини, минерали, почти всички групи ензими и много хормони.

Сред лекарствата антибиотиците, наркотичните вещества и изкуствено произведените витамини проявяват устойчивост към въздействието на източници на радиация.

Продукти, които имат свойството да премахват радионуклидите

Нека разгледаме основните групи хранителни продукти, които могат да имат антирадиационен ефект и да ускорят освобождаването на изотопи от човешките тъкани.

Тези продукти включват:

• яйчена черупка – съдържащият се в нея калций премахва радиоактивния стронций. Използвайте го до 5 g на ден. Черупките, предварително натрошени до прахообразно състояние, се добавят към храната;
• хлебни изделия от ръжено брашно. Те съдържат фитин, който свързва стронций, който навлиза в стомашно-чревния тракт с продукти;
• цитрусови плодове, арония, плодове от глог, морски зърнастец, женско биле. Тези растения и техните плодове съдържат флавоноиди, които също имат свойствата да премахват радионуклидите.

Искате ли да знаете кои продукти помагат за премахване на радионуклидите от тялото? Вижте видео ревюто:

Как най-добре да обработим храната, за да премахнем радиоактивността

Конвенционалните механични методи за обработка на храни премахват стронций и цезий, намиращи се на тяхната повърхност. Просто ги измийте със студена вода и отстранете мръсотията.

При зеленчуковите култури е необходимо да се отреже горната част на плода, тъй като в него се натрупват около 80% от токсичните и радиоактивни вещества. Зелето трябва да се обели от горните листа, като вътрешните „дръжка” не трябва да се използват.

Топлинната обработка премахва около половината от радионуклидите, съдържащи се в продукта. Но пърженето, напротив, ги забавя.

Месните и рибните полуфабрикати преди готвене трябва да се накиснат във вода с оцет. Препоръчва се месният бульон да се отцеди, в него се натрупват токсини и радиоактивни изотопи. Ако трябва да приготвите бульон, трябва да залеете месото със студена вода, да го варите 10 минути, след което да отцедите бульона. Налейте прясна вода и сварете месото до готовност. Полученият бульон ще съдържа наполовина по-малко вредни радиоактивни вещества.

Количеството радиоактивни елементи се намалява, като месото се нарязва на ситно и се накисва във вода за няколко часа. Трябва да се помни, че при такава обработка се губят и полезните свойства на продукта.

Предварителното накисване на гъби премахва цезия с 30%, а варенето до 90%. Стронцийът практически не се отстранява при тези видове обработка.

Най-чисти от радиоактивност са рафинираните сортове растително масло, захар и нишесте.

Преработката на мляко до състояние на масло почти напълно го лишава от стронций, а цезият се неутрализира по време на преработката на мляко в сирене и прахообразни вещества.

Ерусалимският артишок е плод, който не натрупва радиоактивност.

Ухото може да абсорбира радионуклиди от костите, перките и люспите на рибата. По същата причина консервите, в които полуготовият продукт се обработва под налягане с помощта на високи температури, също могат да представляват радиационна опасност. Това води до омекване на неядливите части на рибата, в които обикновено са концентрирани радионуклидите.

Продуктите от зърнени трици също натрупват радиоизотопи на стронций.

Какво да направите, ако сте засегнати от радионуклиди

Радиоактивните изотопи, които влизат в тялото, изискват ускоряване на процеса на тяхното елиминиране. Най-важният фактор за устойчивост на вредното въздействие на радионуклидите е състоянието на имунната система. Съществуващият естествен радиационен фон, влияещ на човека от хилядолетия, е създал естествени защитни механизми, които имат радионуклидно неутрализиращо действие. Говорим за отстраняване на чужди вещества чрез жлъчката, червата, бъбреците и черния дроб.

Ако процесът на навлизане в тялото на радиационна група вещества е постоянен, тогава е необходимо:

• приемайте калциеви добавки с мултивитамини, които помагат за защита на костната тъкан;
• яжте храни с високо съдържание на калий – грах, боб, леща, сушени плодове. Съдържащите се в тях вещества допринасят за отстраняването на цезия от тялото;
• добавете кокоши яйца и мляко към вашата диета. Калцият, който съдържат, е в състояние да отстрани стронций;
• яжте плодове и зеленчуци с високо съдържание на пектини, които свързват радионуклидите
• приемайте диуретици;
• поддържайте активен воден режим. Пийте минерална вода, която ще ви помогне да се отървете от радиоактивните изотопи на калий, натрий и магнезий.

Интересни факти за последствията от радиоактивно замърсяване

Аварии в атомни електроцентрали, тестове на ядрени оръжия и експерименти в ядрени лаборатории оставят своя отпечатък върху атмосферата, водата и почвата. Учените са установили, че по този начин във външната среда се отделят около 20 радионуклида. Повечето от тях не причиняват дългосрочна вреда, тъй като се инактивират в рамките на няколко седмици и месеци. На първо място, става дума за изотопи на благородни газове, които формират основата на радиоактивния облак. Те могат да навредят на човешкото здраве.

Следващият опасен елемент е идентифициран като изотоп йод-131. Бързо се натрупва в храните, особено в млякото. Трябва да се отбележи, че стандартите за радиационна безопасност у нас са много по-строги, отколкото в Европа.

Елемент, който не е толкова агресивен по своята вредна стойност от горните вещества, но е по-стабилен, е плутоният. Той е особено опасен поради способността си да причинява сериозни белодробни заболявания.

И все пак, по-голяма вреда причиняват вече анализираните от нас цезий и стронций, които остават в тялото с десетилетия.

Моля, обърнете внимание: На фона на продължаващите трагедии (аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, експлозията в атомната електроцентрала Фукушима-1, други предизвикани от човека бедствия) се появи цяла плеяда шарлатани, които плашат хората с истории, че уж огромни територии са замърсени с радиоактивност и цялото население е засегнато. Предлагат 100% изчистване на организма от радиоактивни вещества срещу пари. Има ли рационално зърно в тези твърдения е тема за отделна сериозна дискусия. В повечето случаи "чудодейните" методи се основават на измама. Затова всеки, изложен на радиационно замърсяване, трябва да търси помощ само от официалната медицина.

Лотин Александър Владимирович, радиолог

Стронцият 90 Sr е сребрист метал, подобен на калций, покрит с оксидна обвивка и реагира слабо, като се включва в метаболизма на екосистемата, като се образуват сложни Ca - Fe - Al - Sr - комплекси. Естественото съдържание на стабилния изотоп в почвата, костната тъкан и околната среда достига 3,7 х 10 -2%, в морската вода, мускулната тъкан 7,6 х 10 -4%. Биологичните функции не са идентифицирани; нетоксичен, може да замести калция. В естествената среда няма радиоактивен изотоп.

Стронций е елемент от главната подгрупа на втората група, петия период от периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев, с атомен номер 38. Означава се със символа Sr (лат. Strontium). Простото вещество стронций (CAS номер: 7440-24-6) е мек, ковък и пластичен алкалоземен метал със сребристо-бял цвят. Има висока химическа активност, бързо реагира с влага и кислород, покривайки се с жълт оксиден филм.

Новият елемент е открит в минерала стронцианит, намерен през 1764 г. в оловна мина близо до шотландското село Строншиан, което по-късно дава името на новия елемент. Наличието на нов метален оксид в този минерал е открито почти 30 години по-късно от Уилям Круикшанк и Адер Крауфорд. Изолиран в чист вид от сър Хъмфри Дейви през 1808 г.

Стронций се намира в морската вода (0,1 mg/l), в почвите (0,035 wt%).

В природата стронцийът се среща под формата на смес от 4 стабилни изотопа 84 Sr (0,56%), 86 Sr (9,86%), 87 Sr (7,02%), 88 Sr (82,56%).

Има 3 начина за получаване на метален стронций:

Термично разлагане на някои съединения

Електролиза

Редукция на оксид или хлорид

Основният промишлен метод за производство на метален стронций е термичната редукция на неговия оксид с алуминий. След това полученият стронций се пречиства чрез сублимация.

Електролитното производство на стронций чрез електролиза на разтопена смес от SrCl 2 и NaCl не е широко разпространено поради ниската ефективност на тока и замърсяването на стронция с примеси.

Термичното разлагане на стронциев хидрид или нитрид произвежда фино диспергиран стронций, който е склонен към лесно запалване.

Стронцийът е мек, сребристо-бял метал, който е ковък и пластичен и може лесно да се реже с нож.

Полиморфен - известни са три негови модификации. До 215 o C стабилна е кубичната гранецентрирана модификация (b-Sr), между 215 и 605 o C - хексагонална (b-Sr), над 605 o C - кубична телецентрирана модификация (g-Sr).

Точка на топене - 768 o C, Точка на кипене - 1390 o C.

Стронцийът в неговите съединения винаги проявява валентност +2. Свойствата на стронция са близки до калция и бария, заемайки междинна позиция между тях.

В електрохимичната серия от напрежения стронцийът е сред най-активните метали (нормалният му електроден потенциал е равен на? 2,89 V. Той реагира енергично с вода, образувайки хидроксид: Sr + 2H 2 O = Sr (OH) 2 + H 2 ^ .

Взаимодейства с киселини, измества тежките метали от техните соли. Реагира слабо с концентрирани киселини (H 2 SO 4, HNO 3).

Металният стронций бързо се окислява във въздуха, образувайки жълтеникав филм, в който освен SrO оксид винаги присъстват SrO 2 пероксид и Sr 3 N 2 нитрид. При нагряване на въздух той се запалва; прахообразният стронций във въздуха е склонен към самозапалване.

Реагира бурно с неметали - сяра, фосфор, халогени. Взаимодейства с водород (над 200 o C), азот (над 400 o C). Практически не реагира с алкали.

При високи температури реагира с CO 2, образувайки карбид:

5Sr + 2CO 2 = SrC 2 + 4SrO (1)

Лесно разтворими стронциеви соли с аниони Cl-, I-, NO 3-. Солите с аниони F -, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3- са слабо разтворими.

Основните области на приложение на стронция и неговите химични съединения са радиоелектронната промишленост, пиротехниката, металургията и хранително-вкусовата промишленост.

Стронций се използва за легиране на мед и някои от неговите сплави, за въвеждане в оловни сплави на батерии, за десулфуриране на чугун, мед и стомани.

За редукцията на урана се използва стронций с чистота 99,99-99,999%.

Магнитно твърдите стронциеви ферити се използват широко като материали за производството на постоянни магнити.

В пиротехниката се използват стронциев карбонат, нитрат и перхлорат за оцветяване на пламъка в карминово червено. Магнезиево-стронциевата сплав има силни пирофорни свойства и се използва в пиротехниката за запалителни и сигнални състави.

Радиоактивният 90 Sr (период на полуразпад 28,9 години) се използва в производството на радиоизотопни източници на ток под формата на стронциев титанит (плътност 4,8 g/cm³ и отделяне на енергия около 0,54 W/cm³).

Стронциевият уранат играе важна роля в производството на водород (стронциево-уранатен цикъл, Лос Аламос, САЩ) чрез термохимичен метод (атомно-водородна енергия) и по-специално се разработват методи за директно делене на уранови ядра в състава на стронциев уранат за производство на топлина от разлагането на водата на водород и кислород.

Стронциевият оксид се използва като компонент на свръхпроводяща керамика.

Стронциевият флуорид се използва като компонент на твърди флуорни батерии с огромен енергиен капацитет и енергийна плътност.

Сплави на стронций с калай и олово се използват за отливане на акумулаторни токопроводи. Стронциево-кадмиеви сплави за аноди на галванични елементи.

Радиационните характеристики са дадени в таблица 1.

Таблица 1 - Радиационни характеристики на стронций 90

В случаите, когато изотопът навлезе в околната среда, приемът на стронций в тялото зависи от степента и естеството на включването на метаболита в органичните структури на почвата, храната и варира от 5 до 30%, с по-голямо проникване в тялото на детето. Независимо от пътя на навлизане, излъчвателят се натрупва в скелета (меките тъкани съдържат не повече от 1%). Той се екскретира от тялото изключително слабо, което води до постоянно натрупване на дозата поради хроничния прием на стронций в тялото. За разлика от естествените β-активни аналози (уран, торий и др.), Стронцийът е ефективен β-излъчвател, който променя спектъра на радиационно облъчване, включително върху половите жлези, ендокринните жлези, червения костен мозък и мозъка. Натрупаните дози (фон) варират в диапазона (до 0,2 x 10 -6 µCi/g в костите при дози от порядъка на 4,5 x 10 -2 mSv/година).

Ефектът върху човешкото тяло на естествените (нерадиоактивни, нискотоксични и освен това широко използвани за лечение на остеопороза) и радиоактивните изотопи на стронций не трябва да се бърка. Изотопът на стронций 90 Sr е радиоактивен с период на полуразпад от 28,9 години. 90 Sr претърпява разпадане, превръщайки се в радиоактивен 90 Y (период на полуразпад 64 часа). 90 Sr се образува при ядрени експлозии и емисии от атомни електроцентрали.

По отношение на химичните реакции радиоактивните и нерадиоактивните изотопи на стронция са практически еднакви. Естественият стронций е съставна част на микроорганизми, растения и животни. Независимо от пътя и ритъма на постъпване в организма, разтворимите стронциеви съединения се натрупват в скелета. По-малко от 1% се задържа в меките тъкани. Пътят на навлизане влияе върху количеството отлагане на стронций в скелета.

Поведението на стронция в организма се влияе от вида, пола, възрастта, както и от бременността и други фактори. Например, мъжете имат по-високи нива на отлагания в скелетите си, отколкото жените. Стронций е аналог на калция. Стронций се натрупва с висока скорост в тялото на децата до четиригодишна възраст, когато активно се образува костна тъкан. Метаболизмът на стронций се променя при някои заболявания на храносмилателната система и сърдечно-съдовата система. Маршрути за влизане:

Вода (максимално допустимата концентрация на стронций във водата в Руската федерация е 8 mg/l, а в САЩ - 4 mg/l)

Храна (домати, цвекло, копър, магданоз, репички, репички, лук, зеле, ечемик, ръж, пшеница)

Интратрахеално доставяне

През кожата (кожно)

Вдишване (през въздуха)

От растения или чрез животни стронций-90 може директно да премине в човешкото тяло.

Хора, чиято работа е свързана със стронций (в медицината радиоактивният стронций се използва като апликатор при лечение на кожни и очни заболявания. Основните области на приложение на естествения стронций са радиоелектронната промишленост, пиротехниката, металургията, металотермията, хранително-вкусовата промишленост, производството на магнитни материали, радиоактивни - производство на атомни електрически батерии, радиоизотопни термоелектрически генератори и др.).

Влиянието на нерадиоактивния стронций се проявява изключително рядко и само под въздействието на други фактори (дефицит на калций и витамин D, недохранване, дисбаланс в съотношението на микроелементи като барий, молибден, селен и др.). След това може да причини "стронциев рахит" и "урологично заболяване" при деца - увреждане и деформация на ставите, забавяне на растежа и други нарушения. Напротив, радиоактивният стронций почти винаги има отрицателен ефект върху човешкото тяло:

Отлага се в скелета (костите), засягайки костната тъкан и костния мозък, което води до развитие на лъчева болест, тумори на хематопоетичната тъкан и костите.

Причинява левкемия и злокачествени тумори (рак) на костите, както и увреждане на черния дроб и мозъка

Изотопът на стронций 90 Sr е радиоактивен с период на полуразпад 28,79 години. 90 Sr претърпява β-разпадане, превръщайки се в радиоактивен итрий 90 Y (полуживот 64 часа). 90 Sr се образува при ядрени експлозии и емисии от атомни електроцентрали.

Стронцийът е аналог на калция и може да се отлага здраво в костите. Дългосрочното излагане на радиация на 90 Sr и 90 Y засяга костната тъкан и костния мозък, което води до развитие на лъчева болест, тумори на хематопоетичната тъкан и костите.

Попадайки в почвата, стронций-90, заедно с разтворимите калциеви съединения, навлиза в растенията, откъдето директно или чрез животните може да попадне в човешкия организъм. Това създава верига на предаване на радиоактивен стронций: почва - растения - животни - хора. Прониквайки в човешкото тяло, стронций се натрупва главно в костите и по този начин излага тялото на дълготрайно вътрешно радиоактивно въздействие. Резултатът от това излагане, както показват научните изследвания, проведени при експерименти с животни (кучета, плъхове и др.), е сериозно заболяване на тялото. На преден план излизат увреждането на кръвотворните органи и развитието на тумори в костите. При нормални условия „доставчикът“ на радиоактивен стронций са експериментални експлозии на ядрени и термоядрени оръжия. Изследванията на американски учени установиха, че дори малко количество радиация със сигурност е вредно за здравия човек. Ако вземем предвид, че дори при изключително малки дози от този ефект настъпват резки промени в онези клетки на тялото, от които зависи възпроизводството на потомството, тогава е съвсем ясно, че ядрените експлозии представляват смъртна опасност за тези, които все още не са роден! Стронцият получава името си от минерала стронцианит (въглеродна двуокисна сол на стронция), намерен през 1787 г. в Шотландия близо до село Стронциан. Английският изследовател А. Крофорд, изучавайки стронцианит, предполага наличието на нова, все още неизвестна „земя“ в него. Индивидуалната особеност на стронцианита е установена и от Клапрот. Английският химик Т. Хоуп през 1792 г. доказва наличието на нов метал в стронцианита, изолиран в свободна форма през 1808 г. от Г. Дейви.

Въпреки това, независимо от западните учени, руският химик T.E. Ловиц през 1792 г., изследвайки минерала барит, стига до заключението, че освен бариев оксид, той също съдържа „стронциева пръст“ като примес. Изключително предпазлив в заключенията си, Ловиц не посмя да ги публикува до приключването на вторичната проверка на експериментите, което изискваше натрупването на голямо количество „стронцианска земя“. Следователно изследването на Ловиц „Върху стронциева земя в тежък шпат“, въпреки че е публикувано след изследването на Клапрот, всъщност е извършено преди него. Те показват откриването на стронций в нов минерал - стронциев сулфат, сега наричан целестин. От този минерал най-простите морски организми - радиоларии, акантарии - изграждат шиповете на своя скелет. От иглите на умиращи безгръбначни се образуваха клъстери от самия целестин

Стронций-90 (радиостронций) е радиоактивен стронциев нуклид, образуван в ядрени реактори или по време на тестване на ядрени оръжия. Полуживотът на стронций-90 е близо 28,79 години. След разпадането се образува друг радиоактивен изотоп - итрий-90. Неговият полуживот е 64 часа.

Място на натрупване на стронций 90 в тялото и увреждане на хората и животните

Ако цезий-137 замества калия и се отлага главно в мускулите, тогава стронций-90 действа като аналог на калция и остава в костите на скелета и зъбите. Костната тъкан и костният мозък също са засегнати. Тежкото увреждане води до развитие на лъчева болест, костни тумори и анемия. Времето на полуразпад на стронций-90 от тялото е около 15 години, което създава постоянен източник на болести при хората. Само си представете, ако целият калций в костите ви бъде заменен със стронций-90, колко крехки биха станали те - само постоянните фрактури биха станали често срещан проблем. Но в същото време проблемът с постоянното радиоактивно излъчване на съседните клетки няма да бъде решен.

В същото време самият стронций (а не радиоактивният изотоп стронций-90) е много полезен за организма, като играе важна роля в метаболизма. Ползите от джинджифила са доказани отдавна, особено за по-възрастните хора, които, използвайки го в диетата си, повишават съдържанието на стронций в организма, като по този начин насърчават по-доброто усвояване на калция и в резултат на това укрепват състоянието на костите и зъбите си .

Приложения на радиоактивен стронций

Радиостронцият се използва в дозиметрични инструменти за граждански и военни цели. Използва се и в медицината за лъчева терапия на очни тумори или кожни лезии. Тъй като радиацията на стронций-90 е слабо проникваща и се използва главно върху повърхностни огнища на заболявания.

Характеристики на замърсяването на територията след аварията при Атомна електроцентрала в Чернобилстронций-90 и излагане на стронций-90 (90старши ) към биологични обекти.

Свойства на радионуклида 90старши

Стронций-90 е чист бета емитер с период на полуразпад 29,12 години. 90 Sr - чистбета емитер с максимална енергия 0,54 eV. При разпадане той образува дъщерния радионуклид 90 Y с период на полуразпад от 64 часа. Подобно на 137 Cs, 90 Sr може да се намери в разтворими и неразтворими форми във вода.След аварията в атомната електроцентрала в Чернобил сравнително малко от него е изпуснато във външната среда - общото изпускане се оценява на 0,22 MCi. В исторически план много внимание се е обръщало на този радионуклид в радиационната хигиена. Причините за това са няколко. Първо, стронций-90 представлява значителна част от активността в сместа от продукти на ядрена експлозия: 35% от общата активност веднага след експлозията и 25% след 15-20 години, и второ, ядрените аварии в Производствено съоръжение Маяк в Южен Урал през 1957 г. и 1967 г., когато значителни количества стронций-90 бяха изпуснати в околната среда. И накрая, особеностите на поведението на този радионуклид в човешкото тяло. Почти целият стронций-9O, който влиза в тялото, се концентрира в костната тъкан. Това се обяснява с факта, че стронцийът е химически аналог на калция, а калциевите съединения са основният минерален компонент на костта. При децата минералният метаболизъм в костната тъкан е по-интензивен, отколкото при възрастните, така че стронций-90 се натрупва в по-големи количества в скелета им, но също така се екскретира по-бързо.

За хората полуживотът на стронций-90 е 90-154 дни. Стронций-90, отложен в костната тъкан, засяга предимно червения костен мозък - основната хемопоетична тъкан, която също е много радиочувствителна. Генеративните тъкани се облъчват от стронций-90, натрупан в тазовите кости. Поради това за този радионуклид са установени ниски пределно допустими концентрации - приблизително 100 пъти по-ниски от тези за цезий-137.

В тялото стронций-90идва само с храната, като до 20% от приема му се абсорбира в червата. Най-високото съдържание на този радионуклид в костната тъкан на жителите на северното полукълбо е регистрирано през 1963-1965 г. Тогава този скок беше причинен от глобалното изхвърляне на радиоактивни утайки от интензивни тестове на ядрени оръжия в атмосферата през 1961-1962 г.

След аварията в атомната електроцентрала в Чернобил цялата територия със значително замърсяване със стронций-90 беше в 30-километровата зона. Голямо количество стронций-90 попадна във водоеми, но в речните води концентрацията му никога не надвишава максимално допустимата за питейна вода (с изключение на река Припят в началото на май 1986 г. в долното й течение).

Миграция на стронций-90 в почвите

Радионуклид 90 Srхарактеризиращ се с по-голяма подвижност в почвите в сравнение с 137 Cs. Абсорбция 90 Srв почвите се дължи главно на йонообмен. По-голямата част от него се задържа в горните хоризонти. Скоростта на миграцията му по почвения профил зависи от физикохимичните и минералогичните характеристики на почвата. Ако в почвения профил има хумусен хоризонт, разположен под слой постеля или чим, 90 Srконцентрирани в този хоризонт. В почви като дерново-подзолиста песъчлива почва, хумусно-торфено-глинеста глинеста почва върху пясък, черноземно-ливадна оподзолена почва и излужен чернозем се наблюдава леко увеличение на съдържанието на радионуклиди в горната част на илувиалния хоризонт. В солените почви се появява втори максимум, който е свързан с по-ниска разтворимост на стронциевия сулфат и неговата подвижност. В горния хоризонт се задържа в солната кора. Концентрацията в хумусния хоризонт се обяснява с високото съдържание на хумус, голямата абсорбционна способност на катиони и образуването на нископодвижни съединения с почвената органична материя.

В моделни експерименти при добавяне 90 Srв различни почви, поставени във вегетационни съдове, беше установено, че скоростта на неговата миграция при експериментални условия нараства с увеличаване на съдържанието на обменен калций. Увеличаване на миграционния капацитет 90 Srв почвения профил с повишаване на съдържанието на калций се наблюдава и при полеви условия. Миграцията на стронций-90 също се увеличава с увеличаване на киселинността и съдържанието на органични вещества.

Миграция на стронций-90 в растенията

В миграцията 90 SrВажна роля играе горската растителност. По време на периода на интензивни радиоактивни отлагания след аварията в Чернобил дърветата действаха като екран, върху който се отлагаха радиоактивни аерозоли. Радионуклидите, задържани от повърхността на листата и иглите, навлизат в почвената повърхност с падналите листа и игли. Характеристиките на горската постеля оказват значително влияние върху съдържанието и разпространението на стронций-90. Съдържание в листата 90 Srпостепенно пада от горния слой към дъното; в иглолистните дървета се наблюдава значително натрупване на радионуклид в долната хумифицирана част на постеля.

Литература:

1.Бударников В.А., Киршин В.А., Антоненко А.Е. Радиобиологичен справочник. – Мн.: Уражай, 1992. – 336 с.

2.Чернобил не пуска... (към 50-годишнината от радиоекологичните изследвания в Република Коми). – Сиктивкар, 2009 г. – 120 с.

Мит 02. Най-опасният радионуклид е стронцият

Има мит, че най-опасният радионуклид е стронций-90. Откъде идва тази мрачна популярност? В крайна сметка в работещ ядрен реактор се образуват 374 изкуствени радионуклида, от които 10 различни изотопа на един стронций. Не, дайте ни не какъв да е стронций, а стронций-90.

Може би в съзнанието на читателите проблясва неясна мисъл за мистериозен период на полуразпад, за дългоживеещи и краткотрайни радионуклиди? Е, нека се опитаме да го разберем. Между другото, не се плашете от думата радионуклид. Днес този термин обикновено се използва за обозначаване на радиоактивни изотопи. Точно така - радионуклид, а не изкривен "радионуклид" или дори "радионуклеотид". Изминаха 70 години от експлозията на първата атомна бомба и много термини бяха актуализирани. Днес вместо „атомен котел” казваме: „ядрен реактор”, вместо „радиоактивни лъчи” – „йонизиращо лъчение”, а вместо „радиоактивен изотоп” – „радионуклид”.

Но да се върнем на стронция. Всъщност популярната любов към стронций-90 се свързва с неговия период на полуразпад. Между другото, какво е това: полуживот? Факт е, че радионуклидите се различават от стабилните изотопи по това, че техните ядра са нестабилни, нестабилни. Рано или късно те се разпадат – това се нарича радиоактивен разпад. В същото време радионуклидите, превръщайки се в други изотопи, излъчват тези много йонизиращи лъчения. Така че различните радионуклиди са нестабилни в различна степен. Някои се разпадат много бавно, в продължение на стотици, хиляди, милиони и дори милиарди години. Те се наричат ​​дългоживеещи радионуклиди. Например всички естествени изотопи на урана са дълготрайни. А има и краткотрайни радионуклиди, те се разпадат бързо: за секунди, часове, дни, месеци. Но радиоактивният разпад винаги протича по един и същ закон (фиг. 2.1).

ориз. 2.1. Закон за радиоактивното разпадане

Независимо колко радионуклид приемаме (тон или милиграм), половината от това количество винаги се разпада за един и същи (за даден радионуклид) период от време. Това е, което се нарича "период на полуразпад" и се обозначава: T

Нека повторим: този период от време е уникален и непроменен за всеки радионуклид. Можете да правите всичко със същия стронций-90: да го нагрявате, охлаждате, компресирате под налягане, облъчвате с лазер - въпреки това половината от всяка порция стронций ще се разпадне за 29,1 години, половината от останалото количество ще се разпадне в рамките на друга 29,1 години и т.н. Смята се, че след 20 периода на полуразпад радионуклидът изчезва напълно.

Колкото по-бързо се разпада радионуклидът, толкова по-радиоактивен е той, тъй като всяко разпадане е придружено от освобождаване на част от йонизиращо лъчение под формата на алфа или бета частица, понякога „придружено“ от гама лъчение („чистият“ гама разпад прави не съществува в природата). Но какво означава „голяма“ или „малка“ радиоактивност и как може да бъде измерена?

За тази цел се използва понятието дейност. Активността ви позволява да оцените интензивността на радиоактивното разпадане в числа. Ако се случи един разпад в секунда, казват: „Активността на радионуклида е равна на един бекерел (1 Bq).“ Преди това те използваха много по-голяма единица - кюри: 1 Ci = 37 милиарда Bq. Разбира се, трябва да се сравняват равни количества различни радионуклиди, например 1 kg или 1 mg. Активността на единица маса на радионуклид се нарича специфична активност. Ето я, тази много специфична активност, е обратно пропорционална на времето на полуразпад на даден радионуклид (така че трябва да си вземете почивка). Нека сравним тези характеристики за най-известните радионуклиди (таблица).

Тогава защо е стронций-90? Не изглежда да се откроява като нещо особено - така че средата е половината и половината. И точно това е смисълът! Първо, нека се опитаме да отговорим на един (предупреждавам ви веднага) провокативен въпрос. Кои радионуклиди са по-опасни: краткотрайни или дълготрайни? И така, мненията бяха разделени.

Таблица 2.1. Радиационни характеристики на някои радионуклиди

От една страна, краткотрайните са по-опасни: те са по-активни. От друга страна, след бързото разпадане на „късите“, проблемът с радиацията изчезва. По-възрастните си спомнят: веднага след аварията в Чернобил най-много шум беше около радиоактивния йод. Краткотрайният йод-131 подкопава здравето на много жертви на Чернобил. Но днес няма проблеми с този радионуклид. Само шест месеца след аварията изпуснатият от реактора йод-131 се разпадна, не остана дори и следа.

Сега относно дългоживеещите изотопи. Техният полуживот може да бъде милиони или милиарди години. Такива нуклиди са нискоактивни. Следователно в Чернобил не е имало, няма и няма да има проблеми с радиоактивно замърсяване на териториите с уран. Въпреки че по отношение на масата на химическите елементи, отделени от реактора, уранът беше водещ и с голяма разлика. Но кой измерва радиацията в тонове? По отношение на активността и бекерелите уранът не представлява сериозна опасност: той е твърде дълготраен.

И сега стигаме до отговора на въпроса за стронций-90. Този изотоп има период на полуразпад от 29 години. Много "отвратителен" период, защото е съизмерим с продължителността на живота на човек. Стронций-90 е достатъчно дълготраен, за да замърси даден район за десетки или стотици години. Но не толкова дълголетни, че да имат ниска специфична активност. По време на полуразпад цезий-137 е много близък до стронция (30 години). Ето защо по време на радиационни аварии именно тази „сладка двойка“ създава повечето от „дълготрайните“ проблеми. Между другото, гама-активният (потърпете ме за три страници) цезий е по-виновен за негативните последици от аварията в Чернобил, отколкото „чистият“ бета емитер стронций.

И ще минат шестстотин години и в зоната на аварията в Чернобил няма да остане нито цезий, нито стронций. И тогава ще дойде първото място... Вече познахте, нали? Плутоний! Но все още сме далеч от разбирането на основния проблем - опасността от различни радионуклиди за здравето. В крайна сметка полуживотът, както и специфичната активност, не са пряко свързани с такава опасност. Тези свойства характеризират само самия радионуклид.

Да вземем, например, едни и същи количества уран-238 и стронций-90: идентични по активност и по-конкретно по един милиард бекерела. За уран-238 той е около 80 кг, а за стронций-90 е само 0,2 мг. Ще бъдат ли различни рисковете за тяхното здраве? Като небето от земята! Можете спокойно да стоите до уранов слитък с тегло 80 кг, можете да седнете върху него без никаква вреда за вашето здраве, защото почти всички алфа-частици, образувани по време на разпадането на урана, ще останат вътре в слитъка. Но количество стронций-90, което е еднакво по активност и в същото време пренебрежимо малко по маса, е изключително опасно. Ако човек е наблизо без защитно оборудване, тогава за кратко време той ще получи най-малко радиационни изгаряния на очите и кожата.

Знаете ли как изглежда конкретната дейност? Тук възниква аналогия - скорострелността на оръжието. Спомняте ли си, че въпросът за опасностите от дълго- и краткоживеещите радионуклиди е провокативен? Така е! Това е същото като да попитате: „Кое оръжие е по-опасно: това, което изстрелва сто изстрела в минута или един изстрел на час?“ Тук е по-важно нещо друго: калибърът на оръжието, какво стреля и най-важното дали куршумът ще достигне целта, ще я уцели и какви щети ще причини?

Нека започнем с нещо просто - с "калибър". Вероятно сте чували за алфа, бета и гама радиация преди. Именно тези видове радиация се образуват по време на радиоактивни разпадания (върнете се към таблица 1). Такива лъчения имат както общи свойства, така и различия.

Общи свойства: и трите вида лъчения се класифицират като йонизиращи. Какво означава? Енергията на излъчване е изключително висока. Толкова много, че когато ударят друг атом, те избиват електрон от неговата орбита. В този случай целевият атом се превръща в положително зареден йон (затова радиацията е йонизираща). Това е висока енергия, която отличава йонизиращото лъчение от всички други лъчения, например микровълнова или ултравиолетова.

За да стане напълно ясно, нека си представим атом. С огромно увеличение изглежда като маково семе (ядро на атом), заобиколено от тънък сферичен филм като сапунен мехур с диаметър няколко метра (електронна обвивка). И сега една много малка прашинка, алфа или бета частица, излита от нашето зърнено ядро. Ето как изглежда радиоактивното разпадане. Когато се излъчи заредена частица, зарядът на ядрото се променя, което означава, че се образува нов химичен елемент.

И нашата прашинка се втурва с голяма скорост и се блъска в електронната обвивка на друг атом, избивайки електрон от него. Целевият атом, загубил електрон, се превръща в положително зареден йон. Но химичният елемент остава същият: в крайна сметка броят на протоните в ядрото не се е променил. Такава йонизация е химичен процес: същото се случва с металите, когато се разтворят в киселини.

Именно поради тази способност да йонизират атомите, различните видове радиация се класифицират като радиоактивни. Йонизиращото лъчение може да възникне не само в резултат на радиоактивен разпад. Техните източници могат да бъдат: реакция на делене (атомна експлозия или ядрен реактор), реакция на синтез на леки ядра (Слънцето и други звезди, водородна бомба), ускорители на заредени частици и рентгенова тръба (самите тези устройства не са радиоактивни ). Основната разлика между радиацията е високата енергия на йонизиращото лъчение.

Разликите между алфа, бета и гама лъчение се определят от тяхната природа. В края на 19-ти век, когато радиацията е открита, никой не знае какъв е този „звяр“. А новооткритите „радиоактивни лъчи“ просто са обозначени с първите букви от гръцката азбука.

Първо откриват алфа лъчи, излъчвани при разпадането на тежки радионуклиди - уран, радий, торий, радон. Естеството на алфа частиците беше изяснено след откриването им. Оказа се, че това са ядра от атоми на хелий, летящи с огромна скорост. Тоест тежки положително заредени „пакети“ от два протона и два неутрона. Тези "голямокалибрени" частици не могат да летят далеч. Дори във въздуха те изминават не повече от няколко сантиметра и лист хартия или, да речем, външният мъртъв слой кожа (епидермис) ги улавя напълно.

При по-внимателно разглеждане бета-частиците се оказаха обикновени електрони, но отново пътуващи с огромна скорост. Те са много по-леки от алфа частиците и имат по-малък електрически заряд. Такива частици с „малък калибър“ проникват по-дълбоко в различни материали. Във въздуха бета частиците могат да бъдат спрени от: тънък лист метал, стъкло на прозорец и обикновено облекло. Външното лъчение обикновено изгаря лещата на окото или кожата, подобно на ултравиолетовото лъчение от слънцето.

И накрая, гама лъчение. Той е от същата природа като видимата светлина, ултравиолетовите, инфрачервените лъчи или радиовълните. Тоест гама лъчите са електромагнитно (фотонно) излъчване, но с изключително висока фотонна енергия. Или, с други думи, с много къса дължина на вълната (фиг. 2.2).

ориз. 2.2. Скала за електромагнитно излъчване

Гама лъчението има много висока проникваща способност. Тя зависи от плътността на облъчвания материал и се оценява от дебелината на полузатихващия слой. Колкото по-плътен е материалът, толкова по-добре блокира гама лъчите. Ето защо бетонът или оловото често се използват за защита срещу гама лъчение. Във въздуха гама лъчите могат да изминат десетки, стотици и дори хиляди метри. За други материали дебелината на слоя с половин затихване е показана на фиг. 2.3.

ориз. 2.3 - Значение на слоевете за полузатихване на гама лъчение

Когато човек е изложен на гама-лъчение, кожата и вътрешните органи могат да бъдат увредени. Ако сравним бета радиацията със стрелба с малокалибрени куршуми, то гама радиацията е стрелба с игли. Природата и свойствата на гама лъчението са много подобни на рентгеновото лъчение. Различава се по произход: получава се изкуствено в рентгенова тръба.

Има и други видове йонизиращо лъчение. Например, по време на ядрено избухване или работа на ядрен реактор, в допълнение към гама лъчение се генерират неутронни потоци. В допълнение към същите тези лъчения, космическите лъчи носят протони и много други.

Литература

1. Норми за радиационна безопасност NRB-99/2009: санитарни и епидемиологични правила и разпоредби. - М.: Федерален център по хигиена и епидемиология на Роспотребнадзор, 2009. - 100 с.

Моля, активирайте JavaScript, за да видите