Quais foram os impactos do desastre nuclear do césio 137 ao meio ambiente?

Edição do dia 13/09/2012

13/09/2012 14h53 - Atualizado em 13/09/2012 14h53

A tragédia ambiental foi um dos maiores acidentes radioativos da história. A radiação do césio 137 caiu pela metade, mas ainda serão precisos 275 anos para o risco de contaminação desaparecer por completo.

Vinte e cinco anos depois de um dos maiores acidentes radioativos da história, centenas de moradores de Goiânia ainda sofrem com os efeitos do césio-137. O material contaminado já perdeu metade da radioatividade, mas o risco de contaminação só vai desaparecer daqui a 275 anos.

As seis mil toneladas de lixo radioativo recolhidas depois do acidente ficam em um terreno isolado, embaixo de dois morros. A maior parte do material guardado nesses depósitos saiu da rua em que o acidente aconteceu.

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Em setembro de 1978, catadores de lixo encontraram, em uma clínica abandonada, um aparelho para tratamento de câncer. Eles venderam o equipamento para o dono de um ferro velho, que abriu o cilindro blindado a marretadas. Dentro dele, havia um pó azulado, que brilhava à noite.

A descoberta atraiu vizinhos e parentes e alguns levaram amostras do pó para casa, mas pouco depois eles adoeceram. Quatro pessoas morreram e até hoje cerca de 500 contaminados recebem pensão.

Metade das vítimas tem sintomas de depressão. Um centro médico acompanha a saúde dos contaminados e também dos seus filhos e netos. Duas universidades vão analisar os genes das pessoas mais afetadas pelo césio. “Depois de 20, 30 anos de exposição, a gente busca a possibilidade de ter um aumento na incidência de tumores malignos nessas populações”, afirma o médico José Ferreira.

O césio-137 é um isótopo radioativo do elemento césio derivado de reações de fissão nuclear de elementos pesados, como o urânio-235. O césio-137 sofre decaimento radioativo para o bário-137, emitindo partículas beta e raios gama. Os raios gama emitidos pelo césio-137 são de alta energia e possuem alto poder de penetração, por isso são nocivos aos seres vivos, pois podem afetar a estrutura das células.

Contudo, quando utilizada adequadamente, a radiação emitida pelo césio-137 pode ser benéfica, sendo empregada em procedimentos de radioterapia no tratamento de câncer, em alguns tipos de tomografia e como agente esterilizante em alimentos e utensílios médicos.

Leia também: Afinal, o que é radiação?

Resumo sobre o césio-137

  • O césio-137 é um isótopo radioativo do elemento químico césio.

  • O césio-137 é formado na reação de fissão nuclear de elementos mais pesados, como o urânio e o plutônio.

  • O decaimento radioativo do césio-137 resulta na formação do bário-237 estável, acompanhado de emissões de partículas beta e radiação gama.

  • Os raios gama possuem alto poder de penetração em razão da sua elevada energia. As partículas beta possuem energia mais baixa e poder de penetração menor.

  • A radiação emitida no processo de decaimento radioativo do césio-137 pode afetar a estrutura das células dos organismos vivos.

  • O césio-137 radioativo é nocivo aos seres vivos quando manipulado de forma não adequada.

  • O césio-137 possui aplicação como esterilizante em processos industriais e no setor de alimentos.

  • É empregado em terapias para tratamento de câncer e em alguns procedimentos de tomografia.

  • Usinas e testes nucleares originaram quase a totalidade do césio-137 existente no planeta Terra.

Propriedades do césio-137

  • Símbolo: 137Cs.

  • Número atômico (número de prótons): 55.

  • Número de nêutrons: 82.

  • Massa atômica: 137 u.

  • Configuração eletrônica: [Xe] 6s1.

  • Estados físicos: sólido (a 20 °C) e líquido (a 28 °C).

  • Ponto de fusão: 28,5 °C.

  • Ponto de ebulição: 671 °C.

  • Densidade: 1,93 g cm-3.

  • Eletronegatividade: 0,79 (eletronegatividade de Pauling).

  • Série química: elementos representativos.

  • Localização na Tabela Periódica: grupo 1, período 6, bloco s.

  • Tempo de meia vida: 30,05 ± 0,08 anos.

  • Produtos de decaimento: 137Ba (instável) e 137Ba (estável).

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Características do césio-137 

O césio-137 é um isótopo radioativo do elemento químico césio e é um dos produtos da fissão nuclear de átomos pesados, como o urânio-235, que sofre desintegração emitindo raios gama, partículas beta e elétrons.

O elemento químico césio possui um único isótopo natural, o césio-133, e cerca de 39 isótopos radioativos. A maior parte deles é instável, sofrendo etapas de desintegração nuclear com emissão de partículas beta, e possui tempo de meia-vida muito curto. A exceção é o isótopo césio-137, que possui tempo de meia-vida de 30,05 anos.

O césio-137 tem seu núcleo formado por 55 prótons e 82 nêutrons. O número “137” é seu número de massa e corresponde à quantidade de partículas nucleares (prótons e nêutrons).

Normalmente combinando-se com cloretos, o césio-137 forma o sal cloreto de césio, o qual possui características similares ao cloreto de sódio (sal de cozinha). Em contato com a água, forma o hidróxido de césio (CsOH). Tanto o hidróxido como o cloreto de césio são espécies solúveis em água e capazes de se movimentar com facilidade pelo ar atmosférico. O sal de césio também é capaz de se associar ao solo, de maneira que a vegetação cultivada em solo contaminado cresce contendo pequenas quantidade do césio-137.

Aplicações do césio-137

O césio-137 possui diversas aplicações na área industrial e na área médica, por ser um emissor de radiação gama, que é uma radiação de alta energia.

Por ser altamente energética, a radiação gama possui grande capacidade de penetração na matéria, sendo os raios gama capazes de alcançar o núcleo das células, causando-lhes danos e perda da atividade. Em razão dessa característica, os raios gama são utilizados como agentes de esterilização de alimentos, de utensílios médicos e de outros produtos.

Na indústria alimentícia, o césio-137 é empregado na irradiação de diversos alimentos, como frutas e carnes. Em doses adequadas, a radiação gama elimina fungos e bactérias que ocasionam a deterioração dos alimentos e possíveis contaminações, como a salmonela (Salmonella typhimurium).

A ação esterilizante da radiação auxilia nas etapas de transporte, armazenamento e venda, ampliando a validade dos alimentos. Os alimentos que receberam irradiação ionizante devem ser identificados pela presença do símbolo a seguir em sua embalagem.

Quais foram os impactos do desastre nuclear do césio 137 ao meio ambiente?
Símbolo universal que indica o tratamento do alimento com radiação ionizante.

Na área médica, a radiação gama emitida no processo de desintegração do césio-137 era amplamente empregada em equipamentos de radioterapia no tratamento de enfermidades, como o câncer. Um conjunto de colimadores era capaz de direcionar a radiação exatamente para a região que precisava ser tratada. Os equipamentos de radioterapia mais recentes são construídos para operar com outros materiais radioativos, como o cobalto-60.

Equipamentos de tomografia por emissão de pósitrons são usados para o diagnóstico de câncer e empregam o césio-137 para a construção de imagens da estrutura corporal.

Quais foram os impactos do desastre nuclear do césio 137 ao meio ambiente?
 Equipamento de radioterapia que utiliza materiais radioativos. [1]

Em razão do poder de penetração na matéria da radiação gama, ela se torna perigosa aos seres humanos, pois, assim como pode atacar a célula dos microrganismos, também pode atacar as células sadias do organismo. A fim de minimizar os efeitos da radiação em pacientes, protocolos de segurança são adotados para que a exposição à radiação seja a menor possível.

Saiba mais: Aplicações da radioatividade na medicina

Obtenção do césio-137

O césio-137 é obtido como produto da reação de fissão nuclear de radionuclídeos pesados, como o urânio-233, urânio-235 e plutônio-239. Quantidades muito pequenas de césio-137 são obtidas por meio do decaimento nuclear espontâneo do urânio-238. A maior fração do césio-137 deriva do mecanismo induzido de fissão nuclear, iniciado por meio do bombardeamento do núcleo do átomo pesado.

Por exemplo, o urânio-235 é bombardeado por nêutrons formando a espécie isotópica urânio-236. Como o urânio-236 é instável, sofre o processo de fissão, gerando um novo radionuclídeo com massa 137, que pode ser o bário-137 ou o césio-137.

Caso seja o césio-137, este sofrerá um novo processo de decaimento nuclear para formar o bário-137 instável, acompanhado pela emissão de partículas beta (β). O tempo de meia-vida do césio-137 é de cerca de 30,05 anos.

A espécie bário-137 formada é instável e possui tempo de meia-vida de apenas 2,6 segundos, sofrendo um novo processo de decaimento para atingir a sua forma estável, seguida da emissão de radiação gama (γ), altamente energética. Portanto, é o processo de decaimento da forma instável para a forma estável do bário-137 que gera a radiação gama em amostras de césio-137.

\({_{55}^{137}}Cs ⟶ {_{56}^{137}}Ba\ (instável)+ {_{-1}{^0}}β\)

Radiação
beta

\({_{56}^{137}}Ba\ (instável)⟶ {_{56}^{137}}Ba\ (estável) + {_{0}^{0}}γ\)

Radiação
gama

Precauções com o césio-137

O césio-137 é um elemento químico radioativo e que apresenta perigos aos organismos vivos em razão das emissões de radiação beta e gama. Ao mesmo tempo, a emissão da radiação é útil para exames tomográficos, para terapias de tratamento de câncer e para processos de esterilização na indústria.

Para que o césio-137 possa ser empregado nessas aplicações, sem riscos aos profissionais e pacientes, é necessário que a fonte de césio seja adequadamente embalada e armazenada. Nesse processo, denominado blindagem, são utilizadas camadas e cápsulas de elementos químicos capazes de absorver e atenuar a radiação emitida pelo césio-137.

O material mais empregado para a blindagem da radiação é o chumbo. Em razão da elevada densidade, esse metal é capaz de absorver radiação beta e atenuar as emissões de raios gama. Por isso, fontes de césio-137 normalmente estão armazenadas dentro de câmaras de chumbo com paredes espessas. O concreto e o ferro também podem ser empregados para a blindagem.

  • Risco do césio-137 para a saúde

O césio é um elemento radioativo, sendo a radiação emitida durante os processos de decaimento nuclear perigosa aos organismos vivos. O césio-137 emite radiações beta e gama. As partículas beta são menos energéticas e possuem menor poder de penetração. Já os raios gama são altamente energéticos, possuindo alto poder de penetração no organismo, atingindo o núcleo das células, podendo alterar seu mecanismo de funcionamento e até mesmo destruí-las.

A absorção de césio-137 pelo organismo é relativamente fácil. Esse elemento se comporta de forma parecida ao sódio e potássio, formando o composto solúvel hidróxido de césio em contato com a água. Em razão da alta solubilidade, o césio se distribui pelo organismo, alcançando facilmente os tecidos moles, como o fígado, o pâncreas e os músculos. As radiações emitidas por esse elemento aumentam o risco de câncer pelo dano causado às células.

O césio-137 não é bioacumulável, significando que é excretado naturalmente pelo organismo. A sua meia-vida biológica é de aproximadamente 70 dias. Situações de ingestão de césio podem ser tratadas pela administração de solução de Azul da Prússia (Fe4[Fe(CN)6]3), que se liga quimicamente ao césio, reduzindo o tempo de vida biológico e amenizando os efeitos da radiação.

A exposição externa ao césio-137 pode causar queimaduras, doenças agudas em função da exposição à radiação, como câncer e problemas neurológicos, e morte. Os efeitos dependem da dimensão da exposição.

História do césio-137

O césio-137 foi descoberto em 1941 por uma estudante de graduação chamada Margaret Melhase durante seu estágio no laboratório do professor Glenn Seaborg, na Universidade da Califórnia. A estudante insistiu em trabalhar com o professor Seaborg em estudos de radioatividade, mesmo que naquela época houvesse muito poucas mulheres trabalhando na área científica.

Melhase recebeu uma amostra de 100 g de urânio e passou muitos meses analisando os produtos derivados da fissão nuclear do elemento até se deparar com um dos produtos que se manteve estável por várias semanas, o qual foi reconhecido mais tarde como um dos isótopos do césio.

Quais foram os impactos do desastre nuclear do césio 137 ao meio ambiente?
Margaret Melhase, estudante de graduação que descobriu o césio-137 em 1941. [2]

Considera-se que praticamente todo o césio-137 encontrado no planeta Terra possui origem antropogênica, ou seja, é derivado das atividades humanas. Antes da construção do primeiro reator nuclear artificial em Chicago, em 1942, não havia quantidades significativas do césio-137 no meio ambiente.

O césio-137 começou a ser liberado na atmosfera a partir dos testes de armas nucleares, como as bombas atômicas, em 1945, em Hiroshima e Nagasaki. Gigantescas quantidades desse elemento foram expostas à atmosfera nos desastres radioativos de Chernobyl e Fukushima.

A explosão de um dos reatores da Usina Nuclear de Chernobyl em 1986, na Ucrânia, liberou cerca de 27 kg de césio-137 à atmosfera. O material radioativo se espalhou para diversos países da região, afetando a qualidade das águas, dos solos e a saúde da população. Uma região de cerca de 4000 km2 em torno da usina ainda se mantém inabitável e incultivável e assim deve ficar até que vários períodos de meia-vida do césio-137 passem e a concentração desse elemento diminua consideravelmente.

Quais foram os impactos do desastre nuclear do césio 137 ao meio ambiente?
Vista da cidade abandonada de Chernobyl. Ao fundo, estrutura da usina nuclear de Chernobyl. [3]

Em 2011, um tsunami desencadeou explosões na usina nuclear de Fukushima, no Japão, liberando alta quantidade de material radioativo à atmosfera e contaminando em grande proporção o oceano Pacífico.

Leia também: Como funciona uma usina nuclear?

Acidente com césio-137 em Goiânia

O acidente com césio-137 aconteceu em 1987, em Goiânia, e é conhecido mundialmente. Ocorreu após dois catadores de lixo encontrarem um equipamento de radioterapia em um prédio abandonado, onde anteriormente funcionava o Instituto Goiano de Radioterapia.

Dentro desse equipamento, os dois homens encontraram uma cápsula de chumbo. Em razão do alto valor comercial do chumbo, levaram-na para um ferro-velho e lá venderam a peça. Ao abrir a cápsula, foram encontrados cerca de 19 g de um pó azulado, que era o cloreto de césio.

No escuro, esse pó chamava muito a atenção, pois ele adquire um brilho azulado. Encantado com a descoberta, o dono do ferro-velho levou esse material para a sua casa, mostrando-o à sua família e distribuindo-o entre as pessoas mais próximas.

Após algumas semanas, vários moradores da cidade começaram a apresentar sintomas de cansaço, mal-estar, vômitos, diarreia e tonturas. A esposa do dono do ferro velho percebeu que todos que tiveram contato com o pó azulado apresentaram esses sintomas e levou a peça à Vigilância Sanitária. Após alguns dias, foi constatado que se tratava do cloreto de césio (césio-137).

Imediatamente se iniciou a operação para tratar as pessoas contaminadas, encontrar outros moradores que tiveram contato com o material e descontaminar a população, as áreas de solo atingidas e conter a dispersão do césio-137 pelo ambiente.

O cloreto de césio é uma substância solúvel em água e por isso se espalha facilmente pelo ambiente, atingindo extensas regiões de solo, corpos aquáticos e vegetais.

Ao total, quatro pessoas faleceram e 14 pessoas ficaram em estado grave, com alterações na medula óssea e necessidade de amputação de órgãos. Outras dezenas desenvolveram a Síndrome Aguda de Radiação, e algumas centenas apresentaram contaminação em grau mais leve. Muitas recebem acompanhamento médico até os dias atuais.

Durante o tempo de descontaminação, foram gerados 3500m3 de lixo radioativo, os quais estão armazenados em contêineres de concreto na região de Goiânia e cujos níveis de radiação são monitorados constantemente.

→ Videoaula: Chernobyl x Césio-137 — diferença entre acidente radioativo e radiológico

Créditos das imagens

[1] Ververidis Vasilis / Shutterstock

[2] Wikimedia Commons (reprodução)

[3] K Budzynski / Shutterstock

Quais foram os impactos do desastre nuclear do Césio 137ao meio ambiente e à saúde da população local?

Os impactos de um acidente nuclear: O césio, inclusive, se desintegra e dá origem ao Bário 137m (por isso o nome césio-137) e passa a emitir radiações gama, que são extremamente nocivos à saúde porque possuem um grande poder de penetração, invadindo as células do organismo e podendo levar até à morte.

Quais foram as consequências para o ambiente brilho do Césio?

Pelo fato de esse sal ser facilmente dispersivo e absorver a umidade do ar, ele acabou se espalhando rápido e aumentando a área de contaminação. Após algumas horas de exposição, pessoas começaram a sentir náuseas e tonturas. Outros sintomas foram vômitos e diarreias.

Quais foram as consequências para o ambiente radiação?

Radioatividade tem consequências graves e de longa duração A exposição de material nuclear ao meio ambiente libera substâncias radioativas no ar e no solo. Essas substâncias contaminam plantas, rios, os animais e as pessoas em volta.

O que o Brasil fez com o lixo radioativo césio

O depósito do césio-137 tornou-se, então, o único depósito de lixo radioativo definitivo do Brasil. A Cnen disponibiliza à unidade do Centro-Oeste uma verba para a manutenção do solo. “Conservamos principalmente a parte dos morros com grama.