Co to jest polon – i dlaczego jest tak niebezpieczny?

Szwajcarski raport kryminalistyczny dotyczący ekshumowanych szczątków byłego przywódcy Palestyny Jasera Arafata sugeruje, że przyczyną może być zatrucie polonem śmierci – ale czym jest polon i dlaczego jest tak zabójczy?

Po pierwsze, musimy zrozumieć podstawy radioaktywności.

Radioaktywność to (termin nadawany) emisji niektórych cząstek lub fal elektromagnetycznych spowodowanych rozpadem jąder atomów. Pierwiastki mogą się różnić, więc mają różną liczbę neutronów w swoich jądrach; są to nazywane izotopami.

Okres półtrwania izotopu to czas, w którym połowa materiału wyjściowego w próbce zostanie przekształcona lub rozpadnięta w inny produkt (po tym czasie połowa początkowego materiał zniknął). Radioaktywność materiału jest odwrotnie proporcjonalna do okresu półtrwania materiału (jeśli coś ma długi okres półtrwania, ilość promieniowania, które uwalnia na sekundę jest niższa).

thierry ehrmann na licencji Creative Commons BY 4.0 Marie i Pierre Curie odkrywają polon

Wysoka radioaktywność, wysoka śmiertelność

Polon jest silnie radioaktywnym ciężki metal. Jest to prawdopodobnie najbardziej śmiercionośny znany materiał. Chociaż ma kilka drobnych zastosowań przemysłowych, jest najbardziej znany z powiązań z możliwymi zabójstwami. Jest również używany do produkcji neutronów w rdzeniu broni jądrowej.

Pierwiastek odkryty przez Marie Curie został nazwany na cześć jej rodzinnej Polski. Polon jest pierwiastkiem 84 w układzie okresowym, a wszystkie jego izotopy są radioaktywne. Ich okresy półtrwania wahają się od kilku milionowych części sekundy do 103 lat.

Kiedy w mediach mówi się o polonie, ma to zwykle miejsce w kontekście izotopu polonu-210 (210Po). Ten izotop ma okres półtrwania 138 dni, więc chociaż materiał ma bardzo wysoką radioaktywność, jest wystarczająco stabilny, aby można go było transportować (zwykle z miejsca, w którym znajdują się reaktory jądrowe lub inny sprzęt naukowy wysokiego poziomu).

210Po zostało zasugerowane jako metoda zabójstwa. Dwa najbardziej znane podejrzane przypadki to agent KGB, który został dziennikarzem Aleksandr Litwinienko w 2006 roku oraz – jak wspomniano powyżej – Jaser Arafat.

Ponieważ powietrze reaguje z cząstkami alfa, polon musi zostać połknięty (lub wstrzyknięty) ) do celu zamachu. W przypadku Litwinienki zarzuca się, że podano mu go w filiżance herbaty.

138-dniowy okres półtrwania 210Po jest krótki, więc pierwiastek jest bardzo radioaktywny. Chociaż ma temperaturę topnienia 254 ° C, jest tak radioaktywny, że jeśli zrobisz 1 g kawałka 210Po, wytworzy tak dużo ciepła, że sam się stopi. Ciecz wydawałaby się świecić na niebiesko z powodu interakcji cząstek alfa z otaczającym powietrzem.

Efekty polonu

Toksyczność materiałów radioaktywnych jest zwykle mierzona w kategoriach emitowanego promieniowania i / lub wchłonięty. Jednak w porównaniu z bardziej konwencjonalnymi toksynami, średnia śmiertelna dawka (LD50) dla 210Po, która jest zwykle podawana, wynosi około 1 μg lub jedną milionową grama.

To jest jedna dziesięciotysięczna dawki VX – najsilniejszy gaz nerwowy.

Zanieczyszczenia traktuje się w ten sam sposób, jak inne zatrucia metalami ciężkimi, za pomocą czynników chelatujących, które wiążą metal i zwiększają prawdopodobieństwo jego wydalenia. Jednak gdy ofiara wykazuje objawy zatrucia 210Po, skutki mogą być śmiertelne.

Rodzaj promieniowania jest również czynnikiem decydującym o tym, jak niebezpieczny jest materiał. Promieniowanie uwalniane przez 210Po nazywa się cząstką alfa.

Cząstka alfa to jądro helu (dwa protony i dwa neutrony). Ta stosunkowo duża cząstka nie będzie przemieszczać się daleko w powietrzu i jest zatrzymywana przez kartkę papieru. Jednak wyciąga elektrony z innych pierwiastków (jonizując je). Z kolei zjonizowane pierwiastki są wysoce reaktywne i mogą ulegać reakcjom, które normalnie nie zachodziłyby w ludzkim ciele.

W przeciwieństwie do obrazu DNA niszczącego promieniowanie i powodującego raka, cząsteczki alfa zachowują się bardziej jak trucizna, ale niszczy wiele różnych systemów biologicznych zamiast atakować jeden typ cząsteczki.

Skutki zatrucia polonem są w rzeczywistości efektem ostrego zatrucia promieniowaniem. Występują one w ciągu jednego dnia narażenia na dużą dawkę promieniowania jonizującego. Efekty są oparte na uszkodzeniach szybko rosnących komórek organizmu:

• szpik kostny – spadek liczby komórek krwi powodujący zmęczenie
• komórki żołądkowo-jelitowe – powodujące wymioty i nudności
• komórki mieszków włosowych – powodujące wypadanie włosów.

Wykrywanie polonu

Ze względu na wysoką radioaktywność polonu, zwykle wykrywa się go poprzez wykorzystanie sposobu, w jaki się rozpada. Prędkość (energia) cząstek alfa wytwarzanych przez promieniowanie jest specyficzna dla izotopu, który je emituje i pozostawia rodzaj podpisu, dzięki któremu można zidentyfikować pierwotny izotop.

Próbkę płynu, co do którego podejrzewa się, że zawiera polon, suszy się na powierzchni i mierzy energię emitowanych cząstek. Liczba cząstek o określonej energii jest wprost proporcjonalna do ilości tego izotopu w próbce.

Krótki okres półtrwania sprawia, że 210Po jest bardzo trudne do zbadania. Szczególnie trudno jest szukać pozostałości zanieczyszczenia 210Po po upływie znacznej ilości czasu.

Pomiar proporcji stabilnych produktów rozpadu różnych izotopów polonu może dać pewien wgląd w to, czy wystąpiło zatrucie , ale zależy to od początkowego składu próbki polonu i jest podatna na zanieczyszczenie.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation w 2013 roku. Przeczytaj oryginalnego artykułu.