Hvad er polonium – og hvorfor er det så farligt?

En schweizisk retsmedicinsk rapport om de opgravede rester af den tidligere palæstinensiske leder Yasser Arafat antyder i dag, at poloniumforgiftning kan have været årsagen af døden – men hvad er polonium, og hvorfor er det så dødbringende?

Først skal vi forstå det grundlæggende i radioaktivitet.

Radioaktivitet er (udtrykket givet til) emission af visse partikler eller elektromagnetiske bølger forårsaget af nedbrydning af kerner i atomer. Elementerne kan variere, så de har forskellige antal neutroner i deres kerner; disse kaldes isotoper.

En isotops halveringstid er den tid, det tager for halvdelen af udgangsmaterialet i en prøve at blive omdannet eller henfaldet til et andet produkt (efter dette tidspunkt er halvdelen af startmaterialet materiale er væk). Et materiales radioaktivitet er omvendt proportional med materialets halveringstid (hvis noget har en lang halveringstid, er mængden af stråling, det frigiver pr. Sekund, lavere).

thierry ehrmann under Creative Commons BY 4.0 licens Marie og Pierre Curie, opdager Polonium

Høj radioaktivitet, høj dødelighed

Polonium er en meget radioaktiv tung metal. Det er uden tvivl det mest dødbringende kendte materiale. Selvom det har nogle mindre industrielle anvendelser, er det bedst kendt for forbindelser med mulige mord. Det bruges også til at producere neutroner i kernen af atomvåben.

Elementet blev opdaget af Marie Curie og blev opkaldt efter hendes hjemland Polen. Polonium er element 84 i det periodiske system, og alle dets isotoper er radioaktive. Deres halveringstid varierer mellem et par milliontedels sekund til 103 år.

Når polonium diskuteres i medierne, er det normalt i sammenhæng med isotopen polonium-210 (210Po). Denne isotop har en halveringstid på 138 dage, så mens materialet har meget høj radioaktivitet, er det stabilt nok til at blive transporteret (normalt fra et sted med atomreaktorer eller andet videnskabeligt udstyr på højt niveau).

210Po er blevet foreslået som en metode til mord. De to mest berømte mistænkte tilfælde var KGB-agent-vendte journalist Alexander Litvinenko i 2006 og – som nævnt ovenfor – Yasser Arafat.

Da luft reagerer med alfapartikler, skal poloniet indtages (eller injiceres ) ind i mordmålet. I tilfældet med Litvinenko hævdes det, at han fik ham i en kop te.

138-dages halveringstid på 210Po er kort, så elementet er meget radioaktivt. Selvom det har et smeltepunkt på 254 ° C, er det så radioaktivt, at hvis du lavede 1 g stykke 210Po, ville det skabe så meget varme, at det ville smelte sig selv. Væsken ser ud til at lyse blå på grund af interaktionen mellem alfapartiklerne og den omgivende luft.

Poloniums virkninger

Toksiciteten af radioaktive materialer måles normalt i form af den udsendte stråling og / eller absorberes. For at sammenligne med mere konventionelle toksiner er den mediane dødelige dosis (LD50) for 210Po, der normalt citeres, ca. 1 μg eller en milliontedel af et gram.

Det er en ti tusindedel af dosis VX – den mest potente nervegas.

Forurening behandles på samme måde som anden tungmetalforgiftning med chelateringsmidler, der binder til metallet og gør det mere sandsynligt, at det udskilles. Men når et offer først viser symptomerne på 210Po-forgiftning, er det sandsynligt, at virkningerne er fatale.

Typen af stråling er også en faktor i, hvor farligt et materiale er. Strålingen frigivet af 210Po kaldes en alfapartikel.

Alfa-partiklen er en heliumkerne (to protoner og to neutroner). Denne relativt store partikel bevæger sig ikke langt gennem luften og stoppes af et stykke papir. Det trækker imidlertid elektroner ud af andre grundstoffer (ioniserer dem). Til gengæld er de ioniserede grundstoffer meget reaktive og i stand til at gennemgå reaktioner, der normalt ikke ville forekomme i en menneskelig krop.

Så i modsætning til billedet af strålingsskadende DNA og forårsager kræft, virker alfapartikler mere som en normal gift, men beskadiger mange forskellige biologiske systemer i stedet for at målrette mod en type molekyle.

Virkningerne af poloniumforgiftning er effektivt dem af akut strålingsforgiftning. Disse forekommer inden for en dag efter udsættelse for en stor dosis ioniserende stråling. Virkningerne er alle baseret på skader, der opstår i kroppens hurtigt voksende celler:

• knoglemarv – et fald i antallet af blodlegemer, der forårsager træthed
• gastrointestiale celler – forårsager opkastning og kvalme
• follikulære celler – forårsager hårtab.

Påvisning af polonium

På grund af poloniums høje radioaktivitet er det normalt at opdage det ved at lave brug af den måde, det forfalder på. Hastigheden (energi) af alfapartikler produceret af stråling er specifik for den isotop, der udsender dem og efterlader en slags signatur, som den originale isotop kan identificeres med.

En væskeprøve, der mistænkes for at indeholde polonium, tørres på en overflade, og energien fra de udsendte partikler måles. Antallet af partikler med en bestemt energi er direkte proportionalt med mængden af den isotop i prøven.

Den korte halveringstid gør 210Po meget vanskelig at undersøge. Det er især svært at se efter resterne af 210Po-forurening, når en betydelig tid er gået.

Måling af forholdet mellem stabile nedbrydningsprodukter af de forskellige isotoper af polonium kan give noget indblik i, om der er fundet forgiftning , men dette afhænger af den oprindelige sammensætning af poloniumprøven, og den er modtagelig for forurening.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation i 2013. Læs den originale artikel.