Actinídeos no meio ambiente - Actinides in the environment

A radioatividade ambiental não se limita apenas aos actinídeos ; não-actinídeos como o rádon e o rádio são dignos de nota. Embora todos os actinídeos sejam radioativos, existem muitos actinídeos ou minerais relacionados aos actinídeos na crosta terrestre, como urânio e tório. Esses minerais são úteis de várias maneiras, como datação por carbono, a maioria dos detectores, raios-X e muito mais.

Inalação versus ingestão

Geralmente, ingerida insolúveis compostos actinídeos, tais como queima de alta dióxido de urânio e de combustível de óxido misto (MOX) , vai passar através do sistema digestivo com pouco efeito, uma vez que não pode dissolver-se e ser absorvido pelo corpo. Os compostos de actinídeos inalados , no entanto, são mais prejudiciais porque permanecem nos pulmões e irradiam o tecido pulmonar.

Óxidos de baixa queima e sais solúveis, como nitrato, podem ser absorvidos pela corrente sanguínea. Se forem inalados, é possível que o sólido se dissolva e saia dos pulmões. Conseqüentemente, a dose para os pulmões será menor para a forma solúvel.

Actínio

O actínio pode ser encontrado naturalmente em vestígios de minérios de urânio como 227-Ac, um emissor α e β com meia-vida de 21,773 anos. Uma tonelada de minério de urânio contém cerca de um décimo de grama de actínio. É mais comumente feito em miligramas pela irradiação de nêutrons de 226-Ra em um reator nuclear. O actínio de ocorrência natural é composto por 1 isótopo radioativo; sendo o 227-Ac o mais abundante (abundância 100% natural).

Tório

Monazita, um mineral de terra rara e fosfato de tório, é a principal fonte de tório do mundo

Na Índia , uma grande quantidade de tório minério pode ser encontrada na forma de monazita em depósitos placer dos litorais ocidentais e orientais de dunas de areias , particularmente nas Tamil Nadu áreas costeiras. Os residentes desta área estão expostos a uma dose de radiação de ocorrência natural dez vezes maior do que a média mundial.

Ocorrência

O tório é encontrado em níveis baixos na maioria das rochas e solos , onde é cerca de três vezes mais abundante que o urânio e é quase tão comum quanto o chumbo . O solo geralmente contém uma média de cerca de 6 partes por milhão (ppm) de tório. O tório ocorre em vários minerais , sendo o mais comum o mineral de fosfato de tório-terra rara, monazita , que contém até cerca de 12% de óxido de tório. Existem depósitos substanciais em vários países. 232 Th decai muito lentamente (sua meia-vida é cerca de três vezes a idade da terra). Outros isótopos de tório ocorrem nas cadeias de decaimento de tório e urânio. A maioria deles tem vida curta e, portanto, muito mais radioativos do que 232 Th, embora em uma base de massa eles sejam insignificantes.

Efeitos em humanos

O tório tem sido associado ao câncer de fígado . No passado, o thoria ( dióxido de tório ) era usado como agente de contraste para radiografia médica, mas seu uso foi descontinuado. Foi vendido com o nome de Thorotrast .

Protactínio

O protactínio-231 ocorre naturalmente em minérios de urânio como a pechblenda, chegando a 3 ppm em alguns minérios. O protactínio está naturalmente presente no solo, rocha, águas superficiais, subterrâneas, plantas e animais em concentrações muito baixas (na ordem de 1 ppt ou 0,1 picocouries (pCi) / g).

Urânio

O urânio é um metal natural amplamente encontrado. Está presente em quase todos os solos e é mais abundante que antimônio , berílio , cádmio , ouro , mercúrio , prata ou tungstênio , e é quase tão abundante quanto arsênio ou molibdênio . Concentrações significativas de urânio ocorrem em algumas substâncias, como depósitos de rocha fosfática , e minerais como lignita e areias monazíticas em minérios ricos em urânio (é recuperado comercialmente dessas fontes).

A água do mar contém cerca de 3,3 partes por bilhão de urânio em peso, uma vez que o urânio (VI) forma complexos de carbonato solúvel . A extração do urânio da água do mar tem sido considerada um meio de obtenção do elemento. Por causa da atividade específica muito baixa do urânio, os efeitos químicos dele sobre os seres vivos podem muitas vezes superar os efeitos de sua radioatividade. Urânio adicional foi adicionado ao meio ambiente em alguns locais como resultado do ciclo do combustível nuclear e do uso de urânio empobrecido em munições.

Neptúnio

Como o plutônio, o neptúnio tem alta afinidade com o solo. No entanto, é relativamente móvel a longo prazo, e a difusão do neptúnio-237 nas águas subterrâneas é uma questão importante no projeto de um repositório geológico profundo para armazenamento permanente de combustível nuclear usado . 237 Np tem meia-vida de 2,144 milhões de anos e, portanto, é um problema de longo prazo; mas sua meia-vida ainda é muito mais curta do que as do urânio-238 , urânio-235 ou urânio-236 , e 237 Np, portanto, tem atividade específica mais alta do que aqueles nuclídeos. Ele é usado apenas para fazer Pu-237 quando bombardeado com nêutrons em um laboratório.

Plutônio

Fontes

O plutônio no meio ambiente tem várias fontes. Esses incluem:

  • Baterias atômicas
    • No espaço
    • Em marcapassos
  • Detonações de bomba
  • Testes de segurança de bomba
  • Crime nuclear
  • Ciclo de combustível nuclear
  • Central nuclear

Química ambiental

O plutônio, como outros actinídeos, forma prontamente um núcleo de dióxido de plutônio ( plutonil ) (PuO 2 ). No ambiente, este núcleo de plutonil prontamente complexifica com carbonato , bem como outras porções de oxigênio (OH - , NO 2 - , NO 3 - e SO 4 2− ) para formar complexos carregados que podem ser prontamente móveis com baixa afinidade ao solo.

  • PuO 2 CO 3 2−
  • PuO 2 (CO 3 ) 2 4−
  • PuO 2 (CO 3 ) 3 6−

O PuO 2 formado a partir de soluções neutralizantes de ácido nítrico altamente ácidas tende a formar o PuO 2 polimérico que é resistente à complexação. O plutônio também muda prontamente as valências entre os estados +3, +4, +5 e +6. É comum que alguma fração de plutônio em solução exista em todos esses estados em equilíbrio.

O plutônio é conhecido por se ligar às partículas do solo com muita força, veja acima um estudo espectroscópico de raios-X do plutônio no solo e no concreto . Embora o césio tenha uma química muito diferente dos actinídeos, é sabido que tanto o césio quanto muitos dos actinídeos se ligam fortemente aos minerais do solo. Portanto, foi possível usar solo marcado com 134 Cs para estudar a migração de Pu e Cs em solos. Foi demonstrado que os processos de transporte coloidal controlam a migração de Cs (e irão controlar a migração de Pu) no solo na Planta Piloto de Isolamento de Resíduos .

Americium

Americium freqüentemente entra em aterros sanitários de detectores de fumaça descartados . As regras associadas ao descarte de detectores de fumaça são bastante relaxadas na maioria dos municípios. Por exemplo, no Reino Unido é permitido descartar um detector de fumaça contendo amerício, colocando-o na lata de lixo com o lixo doméstico normal, mas cada lata de lixo com valor limitado é limitado a conter apenas um detector de fumaça. A fabricação de produtos contendo amerício (como detectores de fumaça), bem como reatores nucleares e explosões também podem liberar o amerício no meio ambiente.

Foto ilustrando David "Boyscout Radioativo" Hahn.

Em 1999, foi relatado que um caminhão que transportava 900 detectores de fumaça na França pegou fogo; afirma-se que isso levou à liberação de amerício no meio ambiente. Nos Estados Unidos, o "Escoteiro Radioativo" David Hahn foi capaz de comprar milhares de detectores de fumaça a preços remanescentes e concentrar o amerício deles.

Houve casos de humanos sendo expostos ao amerício. O pior caso foi o de Harold McCluskey , que foi exposto a uma dose extremamente alta de amerício-241 após um acidente envolvendo um porta - luvas . Ele foi posteriormente tratado com terapia de quelação . É provável que os cuidados médicos que recebeu salvaram sua vida: apesar da biodistribuição e toxicidade semelhantes ao plutônio, os dois elementos radioativos têm químicas de estado de solução diferentes. Amerício é estável no estado de oxidação +3 , enquanto o estado de oxidação +4 do plutônio pode se formar no corpo humano.

O isótopo amerício-241 mais comum decai (meia-vida de 432 anos) para neptúnio-237, que tem uma meia-vida muito mais longa , portanto, a longo prazo, as questões discutidas acima para o neptúnio se aplicam.

Americium liberado no meio ambiente tende a permanecer no solo e na água em profundidades relativamente rasas e pode ser absorvido por animais e plantas durante o crescimento; moluscos como o camarão absorvem amerício-241 em suas cascas, e partes das plantas de grãos podem ser contaminadas com a exposição. JD Chaplin et al. relataram recentemente avanços na técnica de gradientes difusivos em filmes finos , que forneceram um método para medir amerício biodisponível lábil em solos, bem como em água doce e água do mar.

Curium

Os compostos de cúrio atmosférico são pouco solúveis em solventes comuns e aderem principalmente às partículas do solo. A análise do solo revelou uma concentração cerca de 4.000 vezes maior de cúrio nas partículas de solo arenoso do que na água presente nos poros do solo. Uma proporção ainda maior de cerca de 18.000 foi medida em solos argilosos .

Californium

Californium é bastante insolúvel em água, mas adere bem ao solo comum; e as concentrações dele no solo podem ser 500 vezes maiores do que na água ao redor das partículas do solo.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Hala, Jiri e James D. Navratil. Radioatividade, Radiação Ionizante e Energia Nuclear . Konvoj: Brno, República Tcheca, 2003. ISBN  80-7302-053-X .

links externos