更新时间：2024-09-20 17:07
-137（Cesium-137），化学元素铯的一个放射性同位素，其元素符号137Cs，为原子序数为55，原子量为136.907。铯-137是一个核裂变产物，在环境中铯-137的主要来源有核泄漏等核事故，以及核武器试验等。苏联切尔诺贝利核事故以及日本福岛核事故后，都检测到大量铯-137被释放到环境中。铯-137属于中毒性核素，具有放射性，其半衰期长达30.167年。铯-137能够在环境中滞留很长时间，在环境介质长期存在并在生态系统各介质中循环，并且还会通过食物链进入人体内危害人类健康。
铯-137是一种γ放射源，工业上可用于测量密度、厚度测量、核辐射称重、测井、煤炭勘探开发等，医疗中其可用于癌症的放射性治疗，农业上可用于辐照育种等。
由于最初的γ射线来自昂贵且稀缺的镭，所以γ射线无法的到广泛使用。人们希望找到镭的替代品来提供γ射线源。当核裂变被发现可以提供人造放射性同位素时，人们开始从中寻找用于放射治疗的理想伽马射线来源。这促成了铯-137的发现。
放射性铯在实际被发现之前就被预测了。加利福尼亚大学伯克利分校化学系的格伦·西博格（Glenn Seaborg）在鉴定回旋加速器产生的放射性核素时注意到，在裂变的产物中没有碱金属元素的放射性同位素（钠、钾、、铯、未知元素87），西博格为了解答为什么裂变不产生碱金属元素，开始计划在裂变产物中寻找碱金属元素。
化学专业的本科生玛格丽特·梅尔哈塞（Margaret Melhase）在朋友建议下进入了西博格的项目。1941年3月3日梅尔哈塞得到100克硝酸铀，这是一种被60英寸的伯克利回旋加速器的中子照射过的铀化合物。梅尔哈塞提用醚萃取法去除了铀化合物，通过化学方法除去了除碱金属元素以外的所有金属元素。铷，唯一可能是裂变产物的碱金属元素，也被单独除去。经过几个月的提取和分析，最终提纯后的元素被识别为是铯的同位素，提纯后的铯碎片的放射性强度足以用金箔验电器测量，而在超过十四周的时间里强度基本上没有变化。梅尔哈塞只能得出这样的结论：放射性铯的半衰期很长。后来确定这种放射性同位素是铯-137，并测出其半衰期为30年（准确半衰期应为30.167年）。
铯-137主要来源有原子弹、氢弹等核弹试验，核反应堆的放射性废物，核燃料后处理厂的放射性废液，核事故等。例如1986年苏联切尔诺贝利核事故以及2011年的日本福岛核事故后，都在环境中检测到大量铯-137的存在。
铯-137在分布上呈现北半球沉降量大于南半球的空间分布规律。核爆炸等核事故处的附近地区铯-137含量高于全球平均水平。铯-137尘埃在中高纬度地区比低纬度地区含量高。在核爆炸中产生的铯-137广泛分布在整个生物圈，它在几乎所有生物中都可检测到。铯-137的长期有效性主要取决于生态系的选择性，特别是土壤的性质，土壤类型影响铯-137在土壤中的分布。
放射性铯（铯-137、铯-134）在人体的分布与排除：放射性铯进入人体后的分布与钾类似，表现为全身性、相对均匀分布。全部滞留于全身软组织，尤其是肌肉中，而且可进入细胞内，在骨骼和脂肪中的浓度较低。放射性铯不论以何种途径摄入体内，主要通过肾由尿排除，肠道排除量很少。放射性铯排除速率很快，在摄入早期尤其以最初两昼夜排除最多，以后逐渐下降。放射性铯也可经乳汁快速排除。
铯-137是当今使用最广泛的放射性同位素之一，铯-137被用于近距离放射治疗，以治疗各种类型的癌症，在全球范围内用作放射性治疗，在各种癌症治疗中具有重要作用，例如，铯-137腔内后装治疗宫颈癌等。氯化铯注射液可用于心脏扫描，辅助诊断心肌梗死及其病变。
铯-137还可以用于营养品和中成药的灭菌、医疗器械的杀菌等。利用铯-137的γ射线对药品进行消毒灭菌，可以解决乙醇消毒和紫外消毒等一般方法深度消毒效果不好的问题。利用铯-137辐射源进行医疗器械消毒灭菌，具有耗能低，灭菌效果好，穿透力强，对环境友好，对热敏材料特别适宜，操作简单等优点。
铯-137通常用作工业应用中的放射源，如湿度和密度计，水平仪，流量传感器、测厚仪和其他传感器设备。利用铯-137的β-衰变对生产过程中的介质料位或密度等参数进行检测，铯-137辐射源γ射线测量密度的方法具有灵敏度高、稳定、维护时便捷等优点。在安检中铯-137可以用于对一般违禁品的检查，对于金属武器检查效果很好，对炸药的检查也有一定的作用，常用于筛选可疑行李的第一道防线。
高活度铯-137源可用于辐照育种，常见应用有水稻离体辐射技术、辐射诱变对大麦体细胞组织组织培养、花卉辐射育种等。通过水稻离体辐射技术的应用，可以获得一些优良的突变株。通过辐射诱变对大麦体细胞组织离体培养表明，在一定辐照剂量单位内，铯-137射线辐射对植株再生有重大影响。利用铯-137辐射诱变获得了诸如菊花新品种“夕霞”，茶花新品种“十八学士”等新的花卉品种。
铯-137可用于葡萄酒年份鉴定，用于制造同位素电池和同位素热源，作为核电事故的信号核素，制成137Cs-137mBa放射性同位素发射器。此外，铯-137还可以物质追踪检测，利用铯-137示踪法研究土壤侵蚀现象，可以展现出土壤在水平和垂直方向上的侵蚀方向和侵蚀速率。
铯是一种银色软金属，属于碱金属元素，其化学性质于钾相似。铯-137是铯的放射性核素，其化学符号为Cs-137，属于中毒性核素。铯-137是一个含量非常丰富的裂变产物，半衰期为30.167年。发生衰变时，137Cs先发生β衰变，得到137Ba两种同质异能态的一种，进而释放出γ射线。其衰变图如下：
2011年，日本东京电力公司福岛第一核电厂1号至4号机组受海啸影响发生爆炸事故。该事故造成了严重的经济损失、人员伤亡以及放射性物质泄露。2011年4月初，距离核电站30千米的海水内137Cs的含量从事故发生前的1~3 mBq/L，激增到10Bq/L，距离核电站不足500米范围内的海水中134Csi、137Cs甚至达到过68000Bq/L。据统计，事故发生后被释放到环境中的放射性物质约有7.7×105TBq，其中散布在日本陆地的约占19%，进入海洋的大约80%，还有不足1%沉积于欧亚大陆和北美地区，仅137Cs一种放射性核素，就大约有7~20 PBq被释放到大气中，1~6 PBq被直接排放进入海洋。
1986年4月，苏联切尔诺贝利核电站的4号机组发生了爆炸事故，造成大量的强放射性物质外泄，核电站附件超过6万平方千米的土地被直接污染，320多万人受到辐射，据调查，该事故共造成27万人患癌症，约9.3万人死亡 ，并导致全球自然环境中137Cs的总蓄积量增加了约5％。
1979年3月28日，美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈纳河三哩岛发生一次部分堆芯熔毁事故。事故造成大量放射性物质外泄，导致一人死亡，100多人住院治疗。
1987年巴西戈亚尼呀137Cs事故。1987年9月，两名小偷从巴西戈亚尼亚一家私人诊所偷走一台137Cs射线治疗机，并将其放射源卖给一家废品收购站，最终造成4人死亡，数百人受到污染，直接产生3000立方米的放射性废物。1992年8月，中国湖南永州市朝阳水泥厂发生一起烧成车间γ射线料位计铯137放射源失踪事故。经过4天停产调查，最终在球磨机里面找到了该放射源。此次事故造成76名员工受到γ射线照射。此外，1957年10月，英国坎伯兰郡温茨凯儿反应堆1号机组堆芯着火并融化，造成大量放射性物质泄露；1961年1月3日，美国爱达荷州美国国家反应堆试验站因职工错误操作，造成电涌和蒸汽爆炸，现场全部三名工作人员因受到致命辐射而丧生。
随着核能技术的广泛应用和发展，铯-137必然会进入环境介质中，污染水源、土壤和大气，造成污染事故，破坏生态环境，危害动植物和人类健康。铯-137半衰期长达30年，可以长期存在于环境中，环境中的铯-137被动植物吸收，继而在生态系统中长期循环。
铯-137经沉降到达地面后，可直接污染土壤、露天水源和生长中的植物。它们可在不同时间扩散到不同区域，也可直接沉降到植物表面或进入土壤后被植物根部吸收入体内。露天放牧的牛、羊等家畜直接食入受到放射性污染的牧草时，也会造成内污染，进而造成奶及奶制品的污染。
铯-137能长期滞留于环境中，这种“长期有效性”受生态系统的特征，尤其是土壤性质的影响。黏土含量较高的土壤或沉积物，可以牢固的吸附铯-137，因此生物体能从中摄取到的量很少。反之，一些沙性土壤固定能力较差，其中的铯-137可以较多的转移至生物体。
进入大气中的铯-137可通过大气沉积或表面吸附和根部吸收进入植物内部，也可通过呼吸、消化以及表面吸收或吸附而进入动物体内。进入水生生态系统中的铯-137在水域底部的沉积物中长期聚集，水生生物在摄食过程中摄入底部沉积物从而导致对铯-137的高度浓集。铯-137进入人体的最主要途径是植物的直接污染。
铯-137是从后处理的高放废液中提取的，其含量随辐照元件燃耗深度而异，当燃耗深度为1000 MWD/TU时，冷却100天后，每吨铀燃料中含110 g铯。燃耗深度为2.65 X 104 MWD/TU时，冷却一年后，每吨铀燃料中含2300 g铯，其中铯-137含量约占41%。铯-137提取方法主要有沉淀法、萃取法、离子交换法。
沉淀法原理是：溶液中的铯离子能与某些试剂反应生成难溶的化合物或共结晶沉淀。因此，可以通过一种试剂与溶液中的铯反应产生沉淀，从而达到与其他元素分离的目的。常用的有磷钨酸盐沉淀法和铯钾钒共结晶分离法。
在碱金属中，铯的离子半径最大，因此形成配位配位化合物的趋势较弱，但它能与二苦胺、四苯硼钠等萃取剂形成可萃取的离子缔合物，进而将其萃取出来。
离子交换分离法可分为有机离子交换和无机离子交换两类，提取铯-137一般采用无机离子交换法。适于从碱性废液中提取铯的无机离子交换剂有沸石(斜发沸石)和人造沸石类，其他还有硅胶-铝矾土类。适于从酸性废液中提取铯的无机离子交换剂有磷酸锆或磷酸锆-磷钨酸，其他不溶性磷酸盐类如磷钼酸铵也可以从这类废液中富集铯。
(1)《食品中放射性物质检验铯-137的测定》(GB 14883.10-2016)
(2)水和生物样品灰中铯-137的放射化学分析方法（HJ 816-2016）
(3)《工业仪表用铯-137γ辐射源》(GB/T 13366-2009)
(4)《铯-137内照射剂量估算与评价方法》(EJ/T376-89)
铯-137具有毒性，进入人体后可造成对人体的辐射效应，主要是β辐射；其衰变体为激发态的137mBa，主要是γ辐射。铯-137对人体的损伤效应可分为确定性效应和随机性效应。
确定性效应是指人体摄入大量铯-137后，会引起急性和慢性损伤。急性损伤包括体重下降、胃肠道损伤、骨髓破坏和出血候群症等，呼吸道吸入还可造成呼吸系统及血管病变。慢性损伤是人体少量多次摄入铯-137后，机体的慢性损伤，表现为造血功能减弱以及各组织和器官的炎症性病变等。随机性效应是指铯-137可引起软组织肿瘤，如甲状腺癌、神经细胞肉瘤、乳腺癌、胆管癌、膀胱癌、卵巢癌和淋巴肉瘤等。
可以使用麻醉药和止吐药来对抗暴露症状，以及抗生素来对抗由于免疫系统缺陷引起的继发感染，但不能通过治疗逆转辐照的影响。所以应从源头做好检测控制和治理以及防护。
工业上防护铯-137的方法：认真贯彻执行《放射性同位素与射线装置散射防护条例 》，严格执行安全操作章程和安全防护管理规章规定，对操作、维修人员加强思想教育和技术培训，提高放射防护意识 ，严禁马虎执事，在进行设备维修时，要防止发生误照和放射源脱落等事故，各级卫生、公安等部门要加强对使用单位的监督管理，以防止放射事故的发生。
Cesium-137 | Cs - PubChem.PubChem.2023-03-05
Cesium | Cs (Element) - PubChem.PubChem.2023-03-06
CAS Registry Number ®.CAS Common Chemistry.2023-03-05
A Brief History of Nuclear Accidents Worldwide.ucsusa.2023-06-20
GB 14883.10-2016 食品安全国家标准 食品中放射性物质铯-137的测定.食安通.2023-05-22
水和生物样品灰中铯-137的放射化学分析方法.道客巴巴.2023-05-22
GB/T 13366-2009 工业仪表用铯 137γ辐射源.道客巴巴.2023-05-22
铯137内照射剂量估算及评价方法.道客巴巴.2023-05-22