Hva er polonium – og hvorfor er det så farlig?

En sveitsisk rettsmedisinsk rapport om de oppgravde restene av den tidligere palestinske lederen Yasser Arafat antyder i dag at poloniumforgiftning kan ha vært årsaken av død – men hva er polonium, og hvorfor er det så dødelig?

Først må vi forstå det grunnleggende om radioaktivitet.

Radioaktivitet er (betegnelsen gitt for) utslipp av visse partikler eller elektromagnetiske bølger forårsaket av nedbrytning av kjerner i atomer. Elementene kan variere slik at de har forskjellige antall nøytroner i kjernene; disse kalles isotoper.

En isotops halveringstid er tiden det tar før halvparten av utgangsmaterialet i en prøve omdannes, eller forfalt, til et annet produkt (etter denne tiden halvparten av startmaterialet materiale er borte). Radioaktiviteten til et materiale er omvendt proporsjonalt med materialets halveringstid (hvis noe har lang halveringstid, er mengden stråling det frigjør per sekund lavere).

thierry ehrmann under Creative Commons BY 4.0 lisens Marie og Pierre Curie, oppdager Polonium

Høy radioaktivitet, høy dødelighet

Polonium er en svært radioaktiv tungt metall. Det er uten tvil det dødeligste kjente materialet. Selv om den har noen mindre industrielle bruksområder, er den mest kjent for koblinger med mulige attentater. Det brukes også til å produsere nøytroner i kjernen av atomvåpen.

Elementet ble oppdaget av Marie Curie og ble oppkalt etter hjemlandet Polen. Polonium er element 84 i det periodiske systemet, og alle isotoper er radioaktive. Halveringstiden deres varierer mellom noen få milliondeler av et sekund til 103 år.

Når polonium blir diskutert i media, er det vanligvis i sammenheng med polonium-210-isotopen (210Po). Denne isotopen har en halveringstid på 138 dager, så mens materialet har veldig høy radioaktivitet, er den stabil nok til å transporteres (vanligvis fra et sted med kjernefysiske reaktorer eller annet vitenskapelig utstyr på høyt nivå).

210Po er blitt foreslått som en metode for attentat. De to mest kjente mistenkte tilfellene var KGB-agent-vendte journalist Alexander Litvinenko i 2006 og – som nevnt ovenfor – Yasser Arafat.

Når luft reagerer med alfapartikler, må poloniet inntas (eller injiseres ) inn i attentatmålet. I tilfellet Litvinenko påstås det at han ble gitt til ham i en kopp te.

138-dagers halveringstid på 210Po er kort, så elementet er veldig radioaktivt. Selv om det har et smeltepunkt på 254 ° C, er det så radioaktivt at hvis du laget 1g stykke 210Po, ville det skape så mye varme at det ville smelte selv. Væsken ser ut til å lyse blått på grunn av interaksjonen mellom alfapartiklene og den omgivende luften.

Poloniums effekter

Toksisiteten til radioaktive materialer måles vanligvis i form av strålingen som sendes ut og / eller absorbert. Imidlertid, for å sammenligne med mer konvensjonelle giftstoffer, er den mediane dødelige dosen (LD50) for 210Po som vanligvis siteres på ca 1μg, eller en milliondel av et gram.

Det er en ti tusendels dose VX – den mest potente nervegassen.

Forurensning behandles på samme måte som annen tungmetallforgiftning, med chelateringsmidler som binder seg til metallet og gjør det mer sannsynlig at det skilles ut. Imidlertid, når et offer viser symptomene på 210Po-forgiftning, vil effekten sannsynligvis være dødelig.

Type stråling er også en faktor i hvor farlig et materiale er. Strålingen som frigjøres av 210Po kalles en alfapartikkel.

Alfapartikkelen er en heliumkjerne (to protoner og to nøytroner). Denne relativt store partikkelen vil ikke bevege seg langt gjennom luften og stoppes av et stykke papir. Imidlertid trekker den elektroner ut av andre elementer (ioniserer dem). I sin tur er de ioniserte elementene svært reaktive og i stand til å gjennomgå reaksjoner som normalt ikke ville forekomme i en menneskekropp.

Så i motsetning til bildet av stråling som skader DNA og forårsaker kreft, virker alfapartikler mer som en normal gift, men skader mange forskjellige biologiske systemer i stedet for å målrette mot en type molekyl.

Virkningen av poloniumforgiftning er effektivt den av akutt strålingsforgiftning. Disse skjer innen en dag etter eksponering for en stor dose ioniserende stråling. Effektene er alle basert på skader som oppstår i kroppens raskt voksende celler:

• benmarg – et fall i antall blodceller som forårsaker tretthet
• gastrointestiale celler – forårsaker oppkast og kvalme
• follikulære celler – forårsaker hårtap.

Påvisning av polonium

På grunn av poloniums høye radioaktivitet er det vanlig å oppdage det ved å lage bruk av måten det forfaller på. Hastigheten (energien) til alfapartikler produsert av stråling er spesifikk for isotopen som avgir dem og etterlater en slags signatur, som den opprinnelige isotopen kan identifiseres med.

En prøve av væske som mistenkes å inneholde polonium tørkes på en overflate og energien til de utstrålte partiklene måles. Antall partikler med en bestemt energi er direkte proporsjonal med mengden av den isotopen i prøven.

Den korte halveringstiden gjør 210Po veldig vanskelig å studere. Det er spesielt vanskelig å se etter restene av 210Po-forurensning når en betydelig tid har gått.

Måling av forholdet mellom stabile nedbrytingsprodukter av de forskjellige isotoper av polonium kan gi noe innblikk i om forgiftning har oppstått , men dette avhenger av den opprinnelige sammensetningen av poloniumprøven, og den er utsatt for forurensning.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation i 2013. Les den opprinnelige artikkelen.