Cäsium in Medizin und Umwelt

Stabiles Cäsium ist von geringer toxikologischer Bedeutung.

Die Konzentration von stabilem Cäsium in der Erdkruste ist niedrig. Natürlich vorkommendes Cäsium existiert als stabiles Isotop (¹³³Cs) in der Erdkruste in einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 1 ppm in Graniten und 4 ppm in Sedimentgesteinen.

Cäsium wird nur in geringen Mengen in der Elektronik- und Energieerzeugungsindustrie verwendet, somit ist das Risiko einer signifikanten Exposition gegenüber stabilem Cäsium durch Inhalation, orale oder dermale Wegevoraussichtlich gering. Auch liegen nur begrenzte Informationen über den Nachweis von stabilem Cäsium in der Umwelt und über die gesundheitlichen Auswirkungen einer Exposition gegenüber stabilem Cäsium vor. Es wurden keine Berichte über Nebenwirkungen bei Menschen oder Tieren nach akuter, mittlerer oder chronischer Inhalation oder dermaler Exposition gegenüber stabilem Cäsium gefunden. Auch sind keine Berichte bekannt, die Krebs bei Menschen oder Tieren mit einer akuten, mittleren oder chronischen oralen Exposition gegenüber stabilem Cäsium in Verbindung brachten.

Nichtradioaktive Cäsiumverbindungen sind nur leicht toxisch, und keine signifikante Umweltgefahr. Da Cäsium das Kalium im Organismus ersetzen kann, würde eine übermäßige Cäsiumaufnahme zu Hypokaliämie, Arrhythmie und akutem Herzstillstand führen. Allerdings ist die Menge, die diese Störungen verursacht, sehr hoch und die Wahrscheinlichkeit einer solch hohen Exposition ausgesetzt zu werden ist unwahrscheinlich.

Staub und Bodenerosion sind die Hauptemissionsquellen für natürlich vorkommendes Cäsium in der Umwelt. Cäsium wird auch durch menschliche Aktivitäten in die Umwelt freigesetzt. Der Abbau von Polluciteerzen und die Herstellung und Verwendung von Cäsiumverbindungen in der Elektronik- und Energieerzeugungsindustrie tragen zu ihrer direkten Freisetzung in die Umwelt bei. Cäsium wurde auch in der Flugasche von Verbrennungsanlagen und Kohlekraftwerken nachgewiesen.

Die radioaktiven Isotope von Cäsium sind ein größeres Gesundheitsproblem als stabiles Cäsium. Die wichtigsten Expositionswege sind die von Radioisotopen emittierte Strahlung und die Aufnahme radioaktiver cäsiumverseuchter Nahrungsquellen. Pflanzen akkumulieren keine großen Mengen an Cäsium durch Wurzelaufnahme, da Cäsium stark an Böden adsorbiert wird. Die Ablagerung in Flechten oder Moos ist jedoch signifikant. Tiere, die sich von dieser Vegetation ernähren, wie z. B. Rentiere, können große Mengen Radiocesium (und andere Radionuklide, die im Fallout vorkommen) aufnehmen. Der menschliche Verzehr von solchem Fleisch führt zur Aufnahme dieser Radionuklide. Weiterhin können radioaktive Cäsiumpartikel nach der Freisetzung von Kernspaltungsprodukten in der Luft gefunden werden.

Schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit, die sich aus einer externen Exposition gegenüber Beta- oder Gammaemissionen von Cäsiumradios ergeben, wären ähnlich der anderer radioaktiver Elemente, die Beta- oder Gammastrahlung freisetzen. Entwicklungsstörungen und krebserregende Wirkungen wurden bei Überlebenden der Atombombenexplosion von Hiroshima und Nagasaki verzeichnet, Folge der akuten hochdosierten externen Strahlung.

Cäsium, das in löslicher Form in den Körper gelangt, wird vornehmlich renal ausgeschieden. Bei Tieren wurde ein altersbedingter Anstieg der Cäsiumretentionsraten beobachtet. Cäsium wird nach Inhalation oder oraler Exposition mit löslichen Cäsiumverbindungen schnell in das Blut aufgenommen, wie die schnelle Verteilung der Cäsiumaktivität nach Inhalation oder Einnahme zeigt. Einmal absorbiert, wird Cäsium schnell im ganzen Körper verteilt und in zahlreiche Gewebe eingebaut.

Absorbiertes Cäsium verhält sich ähnlich wie Kalium. Sowohl Kalium als auch Cäsium sind Alkalimetalle, die als Kationen im ganzen Körper verteilt sind und in intrazelluläre Flüssigkeiten eingebaut werden. Es zeigte sich, dass Cäsium mit Kalium um den Transport durch Kaliumkanäle konkurriert und Kalium bei der Aktivierung der Natriumpumpe und dem anschließenden Transport in die Zelle ersetzen kann.

Biomarker

Stabile oder radioaktive Isotope von Cäsium können in Proben von Urin, Blut, Kot oder Körpergewebe inkl. Haar gemessen werden. Eine Exposition mit stabilem Cäsium stellt kein erhebliches Gesundheitsrisiko dar, eine hohe Exposition gegenüber radioaktiven Cäsium-Isotopen dagegen schon.

Diese Information stammt vornehmlich vom US Center of Disease Control (CDC): Toxicological Profile for Cesium CAS#: 7440-46-2, abgerufen am 07.08.2021