Mikä on polonium – ja miksi se on niin vaarallista?

Sveitsin oikeuslääketieteellinen raportti entisen Palestiinan johtajan Yasser Arafatin ekshumoiduista jäännöksistä viittaa siihen, että poloniummyrkytys voi olla syynä kuolema – mutta mikä on polonium ja miksi se on niin tappavaa?

Ensinnäkin meidän on ymmärrettävä radioaktiivisuuden perusteet.

Radioaktiivisuus on (termi, joka annetaan) tiettyjen hiukkasten tai sähkömagneettisten aaltojen aiheuttama atomien ytimien hajoaminen. Elementit voivat vaihdella, joten niiden ytimissä on erilainen määrä neutroneja; näitä kutsutaan isotoopeiksi.

Isotoopin puoliintumisaika on aika, joka kuluu siihen, että puolet näytteen lähtöaineesta muuttuu tai hajoaa toiseksi tuotteeksi (tämän ajan jälkeen puolet näytteen lähtöaineesta) materiaali on poissa). Materiaalin radioaktiivisuus on kääntäen verrannollinen materiaalin puoliintumisaikaan (jos jollakin on pitkä puoliintumisaika, sen säteilyn määrä sekunnissa on pienempi).

thierry ehrmann Creative Commons BY 4.0 -lisenssillä Marie ja Pierre Curie, havainnut poloniumin

korkean radioaktiivisuuden, suuren kuolleisuuden

Polonium on erittäin radioaktiivinen hevimetalli. Se on kiistatta tappavin tunnettu materiaali. Vaikka sillä on pieniä teollisia käyttötarkoituksia, se tunnetaan parhaiten yhteyksistä mahdollisiin salamurhiin. Sitä käytetään myös neutronien tuottamiseen ydinaseiden ytimessä.

Marie Curie löysi elementin nimeksi kotimaansa Puolan mukaan. Polonium on jaksollisen järjestelmän elementti 84, ja kaikki sen isotoopit ovat radioaktiivisia. Niiden puoliintumisaika vaihtelee muutaman miljoonasosan sekunnista 103 vuoteen.

Kun poloniumista keskustellaan tiedotusvälineissä, se tapahtuu yleensä polonium-210-isotoopin (210Po) yhteydessä. Tämän isotoopin puoliintumisaika on 138 päivää, joten vaikka materiaalilla on erittäin korkea radioaktiivisuus, se on riittävän vakaa kuljetettavaksi (yleensä paikasta, jossa on ydinreaktoreita tai muita korkean tason tieteellisiä laitteita).

210Po: ta on ehdotettu salamurhamenetelmäksi. Kaksi tunnetuinta epäiltyä tapausta ovat KGB: n agenttivirtaja-toimittaja Alexander Litvinenko vuonna 2006 ja – kuten edellä mainittiin – Yasser Arafat.

Kun ilma reagoi alfa-hiukkasten kanssa, polonium on syötävä (tai pistettävä) ) salamurhakohteeseen. Litvinenkon tapauksessa väitetään, että se annettiin hänelle kupillisessa teetä.

210Po: n 138 päivän puoliintumisaika on lyhyt, joten alkuaine on hyvin radioaktiivinen. Vaikka sen sulamispiste on 254 ° C, se on niin radioaktiivinen, että jos tekisit 1g palan 210Po: ta, se synnyttäisi niin paljon lämpöä, että se sulaisi itsensä. Neste näyttäisi hehkuvan sinisenä johtuen alfa-hiukkasten ja ympäröivän ilman vuorovaikutuksesta.

Poloniumin vaikutukset

Radioaktiivisten aineiden toksisuus mitataan yleensä säteilyn perusteella ja / tai imeytynyt. Verrattuna tavanomaisiin myrkkyihin, keskimääräinen tappava mediaani-annos (LD50) 210Po: lle, joka on yleensä mainittu, on noin 1μg eli miljoonasosa grammaa.

Tämä on kymmenentuhannes VX-annos – voimakkain hermokaasu.

Kontaminaatiota käsitellään samalla tavalla kuin muita raskasmetallimyrkytyksiä kelaatin muodostavilla aineilla, jotka sitoutuvat metalliin ja tekevät siitä todennäköisemmin erittyvän. Kuitenkin, kun uhri osoittaa 210Po-myrkytyksen oireet, vaikutukset ovat todennäköisesti kohtalokkaita.

Säteilyn tyyppi on myös tekijä aineen vaarallisuudessa. 210Po: n vapauttamaa säteilyä kutsutaan alfa-hiukkaseksi.

Alfa-hiukkanen on heliumydin (kaksi protonia ja kaksi neutronia). Tämä suhteellisen suuri hiukkanen ei kulje kauas ilman läpi ja paperin pala pysäyttää sen. Se kuitenkin vetää elektroneja muista elementeistä (ionisoivat ne). Ionisoidut alkuaineet puolestaan ovat erittäin reaktiivisia ja kykenevät käymään läpi reaktioita, joita ei normaalisti tapahdu ihmiskehossa.

Joten toisin kuin kuva säteilystä, joka vahingoittaa DNA: ta ja aiheuttaa syöpää, alfa-partikkelit toimivat enemmän kuin normaali myrkkyä, mutta vahingoittaa monia erilaisia biologisia järjestelmiä sen sijaan, että kohdistettaisiin yhden tyyppisiin molekyyleihin.

Poloniummyrkytyksen vaikutukset ovat tosiasiallisesti akuutin säteilymyrkytyksen vaikutuksia. Nämä tapahtuvat yhden päivän kuluessa altistumisesta suurelle ionisoivan säteilyn annokselle. Vaikutukset perustuvat kaikki kehon nopeasti kasvavien solujen vaurioihin:

• luuydin – verisolujen määrän lasku, joka aiheuttaa väsymystä
• gastrointestiaaliset solut – oksentelu ja pahoinvointi
• follikkelisolut – aiheuttaen hiustenlähtöä.

Poloniumin havaitseminen

Poloniumin korkean radioaktiivisuuden vuoksi on tavallista havaita se tekemällä hajoamistavan käyttö. Säteilyn tuottamien alfahiukkasten nopeus (energia) on spesifinen niitä säteilevälle isotoopille ja jättää eräänlaisen allekirjoituksen, jolla alkuperäinen isotooppi voidaan tunnistaa.

Näyte nesteestä, jonka epäillään sisältävän poloniumia, kuivataan pinnalle ja mitataan päästettyjen hiukkasten energia. Tietyn energian omaavien hiukkasten lukumäärä on suoraan verrannollinen kyseisen isotoopin määrään näytteessä.

Lyhyt puoliintumisaika tekee 210Po: sta erittäin vaikeasti tutkittavan. 210Po-kontaminaation jäännösten etsiminen on erityisen vaikeaa, kun merkittävä aika on kulunut.

Poloniumin eri isotooppien stabiilien hajoamistuotteiden suhteiden mittaaminen voi antaa jonkinlaisen käsityksen siitä, onko myrkytys tapahtunut. , mutta tämä riippuu poloniumnäytteen alkuperäisestä koostumuksesta ja on altis saastumiselle.

Tämä artikkeli julkaistiin alun perin The Conversation -ohjelmassa vuonna 2013. Lue alkuperäinen artikkeli.