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El cesio es un elemento químico de la familia de los metales alcalinos, de símbolo Cs, que posee el número atómico 55. Es blanco, plateado o dorado, blando y maleable a temperatura ambiente. Puede permanecer en forma líquida, incluso a temperaturas muy bajas, hasta -28 °C, que es su punto de fusión. El cesio tiene propiedades químicas similares a las del rubidio y el potasio, debido a su pertenencia a la misma familia. Puede reaccionar violentamente con el agua y el aire, y atacar el vidrio. Se puede extraer el cesio de la polucita o encontrarlo en pequeñas cantidades en la lepidolita. En este artículo, vamos a explorar las propiedades del cesio, su uso en diversas industrias, así como sus efectos sobre el medio ambiente y la salud humana.
Fue en 1860 cuando Robert Wilhelm Bunsen y Gustav Robert Kirchhoff descubrieron el cesio por primera vez. Durante una espectroscopía del agua mineral de Dürkheim, en Alemania, observaron dos líneas características de color azul claro en el espectro de emisión. El nombre cesio deriva del latín caesius que significa “azul celeste“. Esta observación fue posible gracias al espectroscopio que habían inventado en 1859. Unos meses más tarde, descubrieron el rubidio de la misma manera.
El cesio es un metal alcalino con una electronegatividad relativamente baja de 0,79 en la escala de Pauling. Esta baja electronegatividad se debe al gran tamaño del átomo de cesio, que tiene un radio atómico grande y una carga positiva débil. Esto da lugar a un metal muy reactivo que reacciona muy rápidamente con el agua, el oxígeno y algunos no metales como el fósforo, el azufre y el dicloro. Además, posee propiedades fotoeléctricas.
Se presenta principalmente en tres formas: los haluros (fluoruro, cloruro, bromuro, yoduro), los carbonatos y las sales de ácidos orgánicos. El cesio también es un buen conductor de electricidad, debido a la movilidad de sus electrones de valencia.
El cesio ostenta el récord del mayor número de isótopos entre todos los elementos químicos conocidos. De hecho, posee 40, que van desde un número de masa de 112 a 151, así como 17 isómeros.
El cesio tiene un único isótopo estable, el 133Cs. Además de ser monoisotópico, también es mononucleídico, ya que este isótopo es el único que existe en su forma natural. Los otros isótopos del cesio son radiactivos y tóxicos. Estos isótopos se producen en supernovas y están presentes en la Tierra debido a la precipitación de pruebas nucleares atmosféricas, accidentes y residuos nucleares. Los isótopos 134Cs y 137Cs son productos de fisión del uranio y pueden utilizarse como trazadores para detectar posibles fugas o accidentes en reactores nucleares.
El cesio 137 es el isótopo más común. Este elemento se ha utilizado para medir los efectos de diferentes contaminaciones de la atmósfera, especialmente relacionadas con bombas atómicas, pruebas nucleares, el accidente de Chernóbil y las emisiones de centrales nucleares. Su presencia ha permitido realizar estudios sobre la velocidad de renovación del agua y comprender cómo el cesio se mueve en la cadena alimentaria. Este elemento tiene un período radiactivo de 30,15 años y se desintegra en bario 137m, luego en bario 137 estable.
En cuanto al cesio 134, tiene un período radiactivo de 2 años. Capaz de conservar su radiactividad hasta 2,3 millones de años, el cesio 135 es un residuo radiactivo de duración extrema. Categorizado como residuo radiactivo de vida larga, este último conserva su radiactividad más allá de miles de años, dañando el medio ambiente y la salud humana.
El cesio estable generalmente se considera poco tóxico desde el punto de vista químico, con una dosis letal media de 800 a 2.000 mg/kg. Sin embargo, una sobredosis de cesio, especialmente en forma de cloruro de cesio ingerido por vía oral, puede causar síntomas como diarrea, pérdida de apetito, vómitos, náuseas e incluso arritmia cardíaca. Además, el contacto con el hidróxido de cesio puede causar irritaciones oculares graves.
Por otro lado, los isótopos radiactivos, especialmente el cesio 137, son nocivos para los seres humanos y el medio ambiente. El cesio 137 emite radiaciones gamma que pueden causar daños importantes a todos los seres vivos. Además, el cesio 137 es químicamente similar al potasio: puede ser asimilado por plantas y animales en sustitución del potasio. El cesio 137 se fija a los elementos orgánicos del suelo y persiste durante mucho tiempo, especialmente en la hojarasca forestal. Los hongos y las bayas silvestres que crecen en estas áreas pueden contener niveles elevados de esta sustancia. En Ucrania, en 1998, los hongos y las bayas representaban el 95% del radiocesio ingerido, con un aumento de 200 veces para los grandes consumidores de hongos. Los animales salvajes también pueden contaminarse al comer alimentos o beber agua que contiene cesio-137. Contamina plantas y algas, que están en la base de la red trófica, y se propaga a través de la cadena alimentaria cuando los animales se comen organismos contaminados.
Los efectos que pueden tener exposiciones prolongadas a dosis bajas de 137Cs no se conocen hasta ahora. Sin embargo, los efectos de la exposición a dosis altas de 137Cs pueden causar síntomas graves como náuseas, vómitos, diarrea, hemorragias, e incluso coma o muerte. Si la exposición es solo cutánea, puede causar enrojecimiento, úlceras o incluso necrosis de la piel.
La catástrofe nuclear de Chernóbil ha permitido hacer algunas observaciones. Resulta que la cantidad de cesio 137 presente en el cuerpo de una persona es relativa a la ingerida a través de sus alimentos. Aproximadamente el 15% del 137Cs ingerido por la madre que amamanta en una zona contaminada se transfiere a su bebé a través de la leche materna. La exposición al cesio puede causar daños en los tejidos y órganos del bebé. Los efectos pueden incluir trastornos del crecimiento, problemas de desarrollo neurológico y un aumento del riesgo de cáncer. Los niños que viven en zonas contaminadas tienen un sistema inmunológico más deficiente. De hecho, la presencia de esta sustancia disminuye la capacidad del organismo para defenderse contra infecciones y enfermedades.
Las investigaciones de Bandazhevsky y otros científicos han mostrado que la exposición al cesio-137 puede estar asociada con un aumento de patologías cardiovasculares. Y esto, en particular en personas expuestas a dosis altas de radiactividad. Estas patologías se presentan en forma de hipertrofia del ventrículo izquierdo, aumento de la presión arterial, arritmia y otros problemas cardíacos.
El cesio-137 puede causar daños tisulares en el hígado y los riñones. Estos daños provocan una reducción de la función hepática y renal, así como una deficiencia de vitamina D. Esto puede aumentar el riesgo de deformación ósea en niños y una alteración de la calidad del esmalte dental. Asimismo, en ratas, una exposición in utero a dosis bajas de 137Cs a través de la madre puede alterar el metabolismo de la vitamina D de los embriones. Esto causa trastornos en la calcificación del esqueleto.
La exposición al 137Cs durante el embarazo puede causar anomalías congénitas que se forman desde las primeras semanas de desarrollo embrionario. En la lista figuran: la duplicación de los riñones y uréteres, la polidactilia y defectos del tubo neural. Estos últimos pueden causar malformaciones del cerebro y la médula espinal. Estudios han demostrado que las anomalías congénitas eran más frecuentes en niños nacidos de madres que vivían en áreas expuestas a niveles elevados de 137Cs. En algunas zonas de Bielorrusia, las madres fueron expuestas a más de 555 Bq/m2.
Cuando es ingerido o inhalado, el cesio 137 puede concentrarse en los tejidos corporales, incluida la vejiga. Emite así radiaciones ionizantes que pueden dañar las células y causar mutaciones genéticas. Esto puede provocar trastornos de la vejiga tales como infecciones, inflamaciones y un riesgo aumentado de cáncer de vejiga. Las radiaciones ionizantes también pueden tener efectos sobre el cerebro, provocando trastornos neurocognitivos como problemas de memoria, aprendizaje y coordinación. Estos efectos dependen de la dosis de radiación, la duración de la exposición y la sensibilidad individual.
El formiato de cesio Cs(HCOO) se utiliza en la perforación petrolífera y de gas. Térmicamente, esta sustancia es estable a la presión. Además, su densidad es bastante considerable para permitir que ciertos sedimentos floten en ella. Esta propiedad permite crear un lodo más pesado, que se utiliza para equilibrar la presión del agua en una perforación profunda, haciéndolo pasar a través del tubo. Esto ayuda a inyectar y controlar los fluidos naturales que suben. El campo petrolífero y gasífero de Elgin-Franklin-Glenelg en el Mar del Norte fue perforado utilizando este método. Se trata de una técnica empleada por los proyectos de perforación más importantes del mundo, facilitando la producción de petróleo y gas. De hecho, las rocas trituradas pudieron extraerse más fácilmente de la profundidad.
Las sales de cesio son también esenciales para realizar una centrifugación, una técnica utilizada para aislar los componentes de una mezcla en función de su densidad. Cuando las sales de cesio se disuelven en agua, forman soluciones muy densas. Con el tiempo, los componentes de la mezcla a separar se distribuirán a lo largo del gradiente de densidad creado por las sales de cesio. Los componentes más densos se encontrarán cerca de la solución de sales de cesio, mientras que los componentes menos densos se encontrarán más arriba, cerca de la superficie del recipiente.
El cesio 133 se utiliza en los relojes atómicos, un tipo de reloj muy preciso que utiliza las propiedades de un átomo para medir el tiempo. Los relojes atómicos funcionan con diferentes tipos de átomos como el cesio, el hidrógeno y el rubidio. Para los relojes atómicos que sirven para definir la unidad del segundo, se utiliza cesio 133. Este último es conocido, debido a su precisión extrema para definir los segundos. Los relojes atómicos se utilizan para mantener el tiempo atómico internacional (TAI) y el tiempo universal coordinado (UTC), que son las escalas de tiempo de referencia.
El cesio mejora la eficiencia de la conversión de la luz en corriente eléctrica en los fotocátodos y los fotomultiplicadores. En los fotocátodos, el cesio se deposita sobre una superficie metálica para formar una capa delgada. Cuando una partícula de luz golpea la superficie, libera electrones de la capa de cesio, creando una corriente eléctrica. Los fotomultiplicadores también utilizan capas de cesio para mejorar la recolección de los electrones emitidos por el fotocátodo. La capa de cesio se coloca sobre un conjunto de dínodos, que amplifican la corriente eléctrica. Aunque los fotomultiplicadores ofrecen una excelente sensibilidad y una respuesta rápida, son mucho más voluminosos y más pesados en comparación con los detectores de semiconductor.
El cesio a veces se utiliza como electrolito en los acumuladores. Los electrolitos son sustancias que permiten a los iones moverse entre los dos electrodos de una batería durante la carga y descarga. El cesio es elegido por su excelente conductividad eléctrica y su capacidad para formar compuestos iónicos estables. Cuando se utiliza como electrolito, puede ayudar a mejorar la vida útil de la batería y a reducir la resistencia interna.
El cesio tiene varias aplicaciones como catalizador o promotor de conversión química. Por ejemplo, puede ser utilizado para reemplazar parcialmente el potasio con el fin de facilitar la conversión de SO2 en SO3. También puede servir como catalizador de polimerización en forma de hidróxido de cesio, como el CsOH. El cesio también puede ser utilizado como propulsor de motor iónico, siempre que sea ionizado previamente.
El carbonato de cesio CsCO3 sirve como base para la síntesis orgánica. Es mejor solubilizado en solventes orgánicos que otros carbonatos como el carbonato de potasio. Los solventes orgánicos son líquidos a base de carbono que se utilizan en química orgánica para disolver los compuestos orgánicos.
El cesio y sus compuestos son ampliamente utilizados en diversas aplicaciones tecnológicas, debido a sus propiedades físicas y químicas únicas.
El bromuro de cesio (CsBr) se utiliza como material base en las pantallas fluorescentes utilizadas en radiografía. Las pantallas fluorescentes que contienen CsBr son capaces de convertir los rayos X en luz visible, permitiendo así producir una imagen clara y precisa. El CsBr también se utiliza en la fabricación de prismas para espectrómetros infrarrojos, así como en las ventanas de células para espectroscopía de absorción infrarroja.
El cloruro de cesio (CsCl) sirve como agente de contraste en radiografía. Cuando se inyecta en el cuerpo de un paciente, el CsCl se concentra en los tejidos blandos. Así, los radiólogos pueden visualizar mejor las estructuras internas durante la toma de imágenes.
El yoduro de cesio (CsI) se utiliza a menudo en los prismas de espectrómetros infrarrojos para separar las diferentes longitudes de onda de la luz. También se utiliza en los contadores de centelleo, que son detectores de radiación de partículas ionizantes, rayos gamma y rayos X. El CsI también está presente en algunas pantallas fluorescentes de rayos X.
El fluoruro de cesio (CsF) es un compuesto importante en química de los organofluorados. Se utiliza como fuente de producción de iones fluoruro en diversas reacciones químicas. El CsF sirve como base para la condensación de Knoevenagel, una reacción de síntesis orgánica importante en la producción de compuestos a base de carbono. Además, el CsF ayuda a la eliminación de grupos protectores en diversas síntesis orgánicas.
El isótopo 137Cs actúa como una fuente radiactiva.
Se desintegra emitiendo electrones conocidos como partículas beta. En los laboratorios de física, los impulsos eléctricos generados por estas desintegraciones son entonces contados, permitiendo calcular la radiactividad de la muestra de cesio 137. Esta técnica se utiliza para demostrar el carácter aleatorio de la desintegración radiactiva, que es una propiedad fundamental de la física nuclear.
En los irradiadores industriales para la radio-esterilización de alimentos, emite radiaciones ionizantes que matan las bacterias y los microorganismos presentes en los productos alimenticios. Esto permite conservar los productos por más tiempo. También se utiliza en medidores de transportadores y de densidad. La cantidad de radiación emitida por el cesio permite evaluar la densidad o el espesor del material atravesado por la radiación. En los sistemas de calibración, el cesio 137 emite radiaciones de manera estable y predecible. Lo que permite calibrar instrumentos de medida tales como detectores de radiación o contadores Geiger.
En medicina, la fuente radiactiva del cesio 137 se utiliza para tratar ciertos tipos de cáncer como el de cuello uterino o de vejiga. Se coloca directamente en contacto con el tumor para entregar una dosis de radiación que destruye las células cancerosas. El cloruro de cesio se propone además en medicina alternativa para detener la progresión de las metástasis. Sin embargo, a pesar de esta hipótesis, el uso de esta sustancia ha sido asociado con efectos cardiotóxicos y no presenta eficacia notable en el tratamiento del cáncer. Por otro lado, cesio 137 más activo se utiliza para irradiar la sangre para que una transfusión sanguínea sea segura para las personas que sufren de déficit inmunitario.
Finalmente, los niveles de 137Cs en el medio ambiente son a menudo utilizados como indicador de la gravedad de la contaminación radiactiva y de los riesgos para la salud humana y el medio ambiente.
Los estudios de comportamiento de los isótopos del cesio en el medio ambiente tienen como objetivo comprender cómo estos elementos se mueven en el medio ambiente. Y especialmente, cómo son transportados por el agua, por el aire o por los suelos, o incluso cómo son absorbidos y acumulados en los organismos vivos. Estos estudios han tomado amplitud desde la catástrofe de Chernóbil en 1986. Ayudan a determinar los niveles de contaminación en el medio ambiente y a elaborar estrategias para minimizar la exposición humana a estos elementos peligrosos.
Los iones de cesio presentes en el agua pueden adherirse a ciertos materiales de construcción como ladrillos y morteros, o pegarse a cementos y hormigones. Esta adsorción depende de la temperatura, del tiempo de exposición y de la cantidad de cesio en el agua. Cuanta más agua contiene cesio 13, más iones de cesio se pegarán a los materiales de construcción. Los científicos han encontrado un modelo matemático para explicar este fenómeno, llamado el modelo de Freundlich. Los investigadores también han observado que la temperatura influye en la adsorción de cesio: cuanto más elevada es, más rápidamente se pega el cesio a los materiales de construcción.
Para limpiar las zonas más contaminadas tras la explosión nuclear de Fukushima, se desarrolló un robot hidrolavador. Este robot utiliza el hidrolavado a muy alta presión, que consiste en proyectar agua bajo presión muy elevada sobre las superficies contaminadas para limpiarlas. Esto puede arrancar la pintura y la superficie del hormigón o del asfalto, pero también permite retirar la contaminación radiactiva. Los residuos acuosos resultantes, incluyendo elementos radiactivos como el cesio, son luego recuperados y tratados para no contaminar más el medio ambiente.
Los científicos también han experimentado métodos para reducir la radiactividad de los residuos nucleares. Uno de estos métodos es la extracción selectiva por solvente, consistiendo en utilizar el cesio 137 y el estroncio 90 para extraer los elementos radiactivos. Este método utiliza el Calix[4]arene-crown-6, un compuesto orgánico que forma un enlace con los iones de cesio y de estroncio, para la extracción.
Cuando el cesio radiactivo es liberado en un suelo arcilloso y desnudo, es fuertemente absorbido por las partículas de arcilla presentes en el suelo. Las arcillas son minerales que tienen una gran capacidad de adsorción. Por consiguiente, el radiocesio se mueve difícilmente hacia las aguas profundas o superficiales. Las capas de agua subterráneas y los ríos rara vez son contaminados por el radiocesio, excepto en caso de erosión que puede transportar las partículas de arcilla contaminadas.
El cesio está mucho más presente en la capa superior de los suelos. En estas capas, puede ser absorbido por las raíces y los rizomas de ciertas plantas. Los helechos, las trufas, los hongos pueden, por ejemplo, concentrar el cesio en sus tejidos.
En los años 1990, científicos del Instituto Nacional de Investigación Agronómica de Montpellier estudiaron cómo el cesio se movía en las plantas y el suelo. Descubrieron que diferentes especies de plantas absorben el cesio a velocidades diferentes. La cantidad de potasio en el suelo, la densidad y la profundidad de las raíces de la planta también afectan la velocidad a la que se absorbe el cesio. Según los resultados, el cesio es transportado más fácilmente gracias a la presencia de materia orgánica en la arcilla. La planta puede así absorber más del 90%. Sin embargo, gran parte del cesio que es absorbido por la planta es eliminado, pero no se encuentra en las partes superiores de la planta.
Después de un contacto externo con el cesio, las plantas de raíces superficiales a menudo son contaminadas primero. Luego, aproximadamente 10 a 20 años más tarde, son las plantas que tienen raíces más profundas y ciertos hongos los que son contaminados. Los animales que viven en libertad y se alimentan de plantas contaminadas también sufren una contaminación. Sin embargo, el grado varía en función de su posición en la cadena alimentaria. En cuanto a la duración de contaminación de los árboles, sigue siendo indeterminada.
El cesio 137 fue liberado en cantidad en el medio ambiente a raíz del accidente de la central nuclear de Chernóbil en 1986. Está particularmente presente y estable en los ecosistemas forestales, en particular en las regiones donde llovió durante el accidente. Se acumuló en los suelos forestales, en particular en las depresiones y las partes inferiores de las montañas. Los análisis realizados desde el accidente han revelado una tasa de contaminación elevada de cesio radiactivo en los productos forestales de estas zonas.
Las raíces, los rizomas, los tubérculos, y especialmente los hongos pueden ser contaminados, si el suelo en el que crecen ya está lleno de sustancias radiactivas. Los animales que los consumen pueden luego ser contaminados a su vez, y esto de manera duradera. El jabalí es particularmente vulnerable a la bioacumulación del cesio 137. De hecho, acumula este elemento en su organismo a lo largo de su vida. En efecto, no solo se alimenta de hongos y raíces, sino que también hurga en el suelo para buscar comida. También es un animal necrófago.
Un estudio llevado a cabo en Alemania muestra que la radiactividad media de la carne de venado ha disminuido a lo largo de los años, pero no la del jabalí. Los análisis mostraron que el contenido de cesio 137 en los jabalíes podía variar considerablemente, entre 5 Bq/kg a más de 8.000 Bq/kg. Los investigadores constataron que los factores estacionales y ambientales, tales como las elecciones alimentarias y las condiciones meteorológicas, pueden influir en la cantidad de cesio 137 que los jabalíes absorben.
La exposición profesional al cesio 137 se considera baja para la mayoría de los trabajadores de la industria nuclear. Los trabajadores deben usar equipos de protección individual y son sometidos a pruebas regulares para monitorear su exposición al cesio 137 y a otras materias radiactivas.
Los alimentos de origen animal, incluyendo productos lácteos, mariscos, hongos y ciertas especies de caza, son las principales fuentes de exposición al cesio. Las concentraciones de cesio en los productos lácteos en Francia son hoy muy bajas y respetan las normas vigentes. Sin embargo, en otras regiones de Europa, especialmente en lo que concierne a la carne de jabalí, todavía persisten problemas de contaminación por cesio.
El período más vulnerable a la exposición al cesio es el perinatal, que corresponde a los primeros 1.000 días de la vida de un niño, a partir de la concepción. La razón de esta vulnerabilidad es doble. Primero, durante el embarazo, el cesio y sus isótopos pueden atravesar la barrera placentaria y llegar al feto, que necesita potasio para desarrollarse, y el cesio es similar al potasio. Segundo, durante el embarazo y la lactancia, se producen cambios metabólicos en la madre. Esto puede conducir a la presencia de cesio en la leche materna, incluso si es radiactivo. Aunque las tasas urinarias de cesio de las mujeres disminuyen ligeramente durante el embarazo, siguen siendo más elevadas que las de las mujeres no embarazadas por razones desconocidas.
Existen pocos datos sobre la impregnación al cesio de los niños, a excepción de los que viven en zonas afectadas por accidentes. Las mujeres adultas han sido mejor estudiadas, especialmente durante el período perinatal. Los resultados de estos estudios muestran que la concentración de cesio en la orina es bastante similar entre los países. Las concentraciones de elementos en la orina a menudo se miden en relación con la creatinina, una sustancia producida por los músculos. Esta unidad de medida ayuda a estandarizar los resultados teniendo en cuenta las variaciones de volumen de orina producidas por cada persona. En Canadá, es de 4,5 μg/L (4,8 μg/g de creatinina); en el Reino Unido, la concentración es de 5,8 μg/g de creatinina y en Estados Unidos, es de 3,6 μg/L (5,0 μg/g de creatinina).
En 2018, se llevó a cabo un estudio en Francia, en relación con el programa nacional de biovigilancia, sobre la impregnación de mujeres embarazadas por el cesio y otros contaminantes. Los resultados muestran que las 4.245 mujeres analizadas presentaban cesio en sus análisis de orina, con un promedio de 5 μg/L.
Los resultados fueron confirmados por la cohorte ELFE o “Estudio Longitudinal Francés desde la Infancia”. El promedio de concentración urinaria de cesio fue de 4,93 μg/L en 990 mujeres embarazadas. Cerca del 95% de las mujeres analizadas tenían una concentración de cesio inferior o igual a 15,0 μg/l en su orina. Por otro lado, es menos elevado en las mujeres que no están embarazadas, cuyo organismo elimina el cesio por vía urinaria.
Estos resultados sugieren que el cesio está presente en el medio ambiente y que los organismos humanos están ampliamente impregnados. A pesar de ello, todavía no existen datos claros sobre las posibles fuentes de exposición de la población al cesio.
La transmisión del radiocesio ha sido estudiada en Suecia. Estos estudios muestran que la cantidad de cesio en el cuerpo depende no solo de su presencia en el medio ambiente, sino también del sexo de la persona.
La cantidad de cesio radiactivo se midió en las familias que practican la caza en 5 zonas diferentes. Los resultados muestran que la cantidad de cesio 137 presente en el cuerpo variaba según el sexo, con una cantidad más elevada en los hombres (0,6 a 4,7 kBq) que en las mujeres (0,3 a 1,9 kBq). Los cazadores suecos que consumen regularmente caza tienen niveles de radiactividad elevados. En efecto, la tasa de cesio 137 en la caza varía según la estación y los sitios. Esta tasa es más elevada en otoño, cuando los hongos son abundantes y los animales los consumen más.
Sin embargo, otro estudio realizado entre 1994 y 1998 mostró que la cantidad media de cesio 137 en el cuerpo de los cazadores había disminuido un 37% en dos años. Esto se explica por la vida media ecológica del cesio, que es de aproximadamente 6 años. La cantidad de cesio 137 en el medio ambiente disminuye lentamente con el tiempo.
Otro estudio se llevó a cabo en 2017 para medir el grado de exposición de los cazadores suecos a la cantidad de radiación tras el accidente de Chernóbil. Los científicos constataron que los cazadores que viven en tres zonas contaminadas recibieron en promedio una dosis de radiación total de por vida entre 4,1 mSv y 8,3 mSv. La dosis de radiación total corresponde a la cantidad total de radiación que el cuerpo puede absorber y se mide en milisieverts (mSv). Las dosis eran en promedio más elevadas para los hombres que para las mujeres, teniendo los hombres una dosis total aproximadamente un 40% más elevada que las mujeres. La mayor parte de la radiación fue absorbida por su cuerpo al comer alimentos contaminados, lo que representa aproximadamente el 75% de la dosis total. Finalmente, el estudio estimó que el conjunto de la población de cazadores y sus allegados, es decir, aproximadamente 44.000 personas, han estado expuestos a una dosis total de radiación de 256 mSv a lo largo de su vida.
El cesio puede ser peligroso para la salud si es inhalado o ingerido. Una vez en el cuerpo, se extiende rápidamente por todo el organismo. Los científicos han descubierto que en los animales, hasta el 98% del cesio ingerido puede ser absorbido por el intestino. Por otra parte, en el hombre, el cesio es absorbido por el cuerpo al 100%, excepto si está bajo una forma físico-química que lo hace menos soluble o menos absorbible.
Las partículas de cesio son principalmente ingeridas por el organismo a través de la comida o el agua contaminada y son luego absorbidas en el sistema gastrointestinal. Sin embargo, estudios han mostrado que el cesio también puede ser transferido de manera percutánea: puede penetrar en el organismo a través de la piel. Por ejemplo, una exposición cutánea al cesio puede producirse cuando una persona está en contacto con materias contaminadas. Puede tratarse de polvo o de tierra que contiene partículas de cesio.
Cuando es absorbido por el cuerpo humano, el cesio estable y radiactivo se comporta de manera similar. El cesio es rápidamente absorbido, debido a su similitud con el potasio y tiende a permanecer más tiempo en el cuerpo humano. El cesio es luego transportado por la sangre para reemplazar al potasio en el organismo, donde se encuentra en gran parte en los músculos. Algunos tejidos tales como las glándulas suprarrenales, el hígado, la aorta y el bazo lo absorben también en lugar del potasio. El cesio puede fácilmente atravesar la barrera placentaria y alcanzar el feto en desarrollo. También puede franquear la barrera protectora del cerebro, causando así daños a largo plazo, debido a su potencial radiactivo.
La toxicidad del cesio 137 se debe principalmente a su radiactividad. Según el Instituto de Radioprotección y Seguridad Nuclear, el cesio 137 puede tener efectos nefastos sobre el proceso biológico de los animales y los humanos. Puede afectar al sistema inmunológico, que es responsable de la defensa del cuerpo contra las infecciones y las enfermedades. También puede causar malformaciones congénitas y trastornos del sistema nervioso en los niños. Estudios en roedores han mostrado que dosis bajas de cesio 137 ingeridas pueden perturbar el ciclo de sueño y afectar al sistema circulatorio. Este elemento puede perturbar funciones metabólicas esenciales tales como el metabolismo de las hormonas esteroideas, de la vitamina D y del colesterol. Esto puede producirse incluso en ausencia de síntomas clínicos aparentes, haciendo difícil la detección de la contaminación ambiental.
Para examinar los efectos de la contaminación radiactiva de Chernóbil, los científicos han contaminado ratas con dosis bajas de cesio 137 durante un largo período de tiempo. El estudio mostró que las ratas contaminadas tenían diferencias de metabolismo que no podían ser detectadas por los marcadores clínicos habituales. En 2004, el IRSN estimó que el cesio, combinado con otras sustancias presentes en el medio ambiente, podría aumentar los riesgos de enfermedades no cancerosas en ciertas regiones del mundo.
La principal vía de eliminación del cesio es la orina. Sin embargo, una pequeña parte del cesio ingerido puede formar compuestos insolubles en la orina y será más bien eliminada en las heces. Si una persona ingiere cesio, cerca de la mitad de la cantidad ingerida será eliminada de su cuerpo después de 27 días. El cesio solo es detectable en la orina durante este período. Después, será eliminado del cuerpo.
Los iones cesio y talio tienen la capacidad de fijarse en los sitios tetraédricos de la estructura molecular. Esto los hace disponibles para los organismos vivos tales como las plantas. Sin embargo, el azul de Prusia puede atraparlos en una forma insoluble que no está disponible para las plantas y otros organismos vivos. Al absorber estos iones, el azul de Prusia reduce su impacto ecológico y impide su absorción por las plantas. El azul de Prusia es luego eliminado del cuerpo por las heces, que pueden ser coloreadas en azul muy oscuro, debido a su presencia.
Después del accidente nuclear de Fukushima ocurrido en marzo de 2011 en Japón, el Instituto Nacional de Ciencia Industrial Avanzada y de la Tecnología japonesa desarrolló un método. Este consiste en medir la contaminación del agua y de los suelos por el isótopo radiogénico cesio. El desarrollo de este método de medida utiliza el azul de Prusia. Este compuesto tiene el papel de atrapar el cesio radiactivo presente en el agua y los suelos, con el fin de medir su tasa de contaminación. Estas pastillas de azul de Prusia fueron luego comercializadas bajo la denominación Radiogardase para ser utilizadas como tratamiento contra la ingestión de cesio o de talio en el cuerpo humano.
Se han establecido límites para proteger la salud pública contra los efectos nocivos del cesio radiactivo. Estos límites definen la cantidad máxima de cesio radiactivo autorizada en los alimentos. En Francia, si el límite es de 370 Bq/kg para los alimentos destinados a los lactantes, el umbral máximo de los demás alimentos está fijado en 600 Bq/kg.
En caso de accidente nuclear, se pueden adoptar normas temporales para regular la importación de productos procedentes de zonas contaminadas. En Europa, es la ley (UE) n° 733/2008 y n° 996/2012 la que los regula.
El cesio se encuentra en diferentes minas a través del mundo. El yacimiento Bernic Lake en Canadá produce los dos tercios de la reserva mundial. Países europeos como Suecia, Italia, España; y países sudamericanos como Chile y Brasil también producen. Asimismo, hay yacimientos en Asia (Tíbet, India, Afganistán), en África (Zimbabwe, Namibia) y en Estados Unidos (Maine, Dakota del Sur).
La demanda mundial de cesio puro es relativamente baja en comparación con la demanda de otros metales. En 2004, es inferior a 25.000 kg por año.
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