Was ist Polonium – und warum ist es so gefährlich?

Ein forensischer Schweizer Bericht über die exhumierten Überreste des ehemaligen palästinensischen Führers Yasser Arafat legt heute nahe, dass eine Poloniumvergiftung die Ursache gewesen sein könnte des Todes – aber was ist Polonium und warum ist es so tödlich?

Zuerst müssen wir die Grundlagen der Radioaktivität verstehen.

Radioaktivität ist die (Bezeichnung für die) Emission bestimmter Teilchen oder elektromagnetischer Wellen, die durch den Abbau von Kernen in Atomen verursacht werden. Elemente können variieren, so dass sie eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen in ihren Kernen haben; Diese werden als Isotope bezeichnet.

Die Halbwertszeit eines Isotops ist die Zeit, die benötigt wird, um die Hälfte des Ausgangsmaterials in einer Probe in ein anderes Produkt umzuwandeln oder zu zersetzen (nach dieser Zeit die Hälfte des Ausgangs Material ist weg). Die Radioaktivität eines Materials ist umgekehrt proportional zur Halbwertszeit des Materials (wenn etwas eine lange Halbwertszeit hat, ist die pro Sekunde freigesetzte Strahlungsmenge geringer).

thierry ehrmann unter Creative Commons BY 4.0-Lizenz Marie und Pierre Curie entdecken Polonium

Hohe Radioaktivität, hohe Letalität

Polonium ist hochradioaktiv Schwermetall. Es ist wohl das tödlichste bekannte Material. Obwohl es einige geringfügige industrielle Verwendungszwecke hat, ist es am besten für Verbindungen mit möglichen Attentaten bekannt. Es wird auch zur Herstellung von Neutronen im Kern von Atomwaffen verwendet.

Das von Marie Curie entdeckte Element wurde nach ihrem Heimatland Polen benannt. Polonium ist Element 84 im Periodensystem, und alle seine Isotope sind radioaktiv. Ihre Halbwertszeiten variieren zwischen einigen Millionstelsekunden und 103 Jahren.

Wenn Polonium in den Medien diskutiert wird, geschieht dies normalerweise im Zusammenhang mit dem Polonium-210-Isotop (210Po). Dieses Isotop hat eine Halbwertszeit von 138 Tagen. Obwohl das Material eine sehr hohe Radioaktivität aufweist, ist es stabil genug, um transportiert zu werden (normalerweise von einem Ort mit Kernreaktoren oder anderen hochrangigen wissenschaftlichen Geräten).

210Po wurde als Mordmethode vorgeschlagen. Die beiden bekanntesten Verdachtsfälle sind der KGB-Agent, der 2006 zum Journalisten Alexander Litvinenko wurde, und – wie oben erwähnt – Yasser Arafat.

Da Luft mit Alpha-Partikeln reagiert, muss das Polonium aufgenommen (oder injiziert) werden ) in das Attentatsziel. Im Fall von Litvinenko wird ihm angeblich eine Tasse Tee gegeben.

Die 138-Tage-Halbwertszeit von 210Po ist kurz, daher ist das Element sehr radioaktiv. Obwohl es einen Schmelzpunkt von 254 ° C hat, ist es so radioaktiv, dass bei einer Herstellung von 1 g 210Po so viel Wärme entsteht, dass es selbst schmilzt. Die Flüssigkeit scheint aufgrund der Wechselwirkung der Alpha-Partikel mit der Umgebungsluft blau zu leuchten.

Auswirkungen von Polonium

Die Toxizität radioaktiver Materialien wird normalerweise anhand der emittierten Strahlung gemessen und / oder absorbiert. Im Vergleich zu konventionelleren Toxinen beträgt die normalerweise angegebene mittlere letale Dosis (LD50) für 210Po jedoch etwa 1 μg oder ein Millionstel Gramm.

Das ist ein Zehntausendstel der Dosis von VX – Das stärkste Nervengas.

Kontaminationen werden wie andere Schwermetallvergiftungen mit Chelatbildnern behandelt, die sich an das Metall binden und dessen Ausscheidung erhöhen. Sobald ein Opfer jedoch die Symptome einer 210Po-Vergiftung zeigt, sind die Auswirkungen wahrscheinlich tödlich.

Die Art der Strahlung ist auch ein Faktor dafür, wie gefährlich ein Material ist. Die von 210Po freigesetzte Strahlung wird als Alpha-Teilchen bezeichnet.

Das Alpha-Teilchen ist ein Heliumkern (zwei Protonen und zwei Neutronen). Dieses relativ große Partikel bewegt sich nicht weit durch die Luft und wird durch ein Stück Papier gestoppt. Es zieht jedoch Elektronen aus anderen Elementen heraus (ionisiert sie). Im Gegenzug sind die ionisierten Elemente hochreaktiv und können Reaktionen eingehen, die normalerweise in einem menschlichen Körper nicht auftreten würden.

Im Gegensatz zum Bild von strahlenschädigender DNA, die Krebs verursacht, wirken Alpha-Partikel eher normal vergiften, aber viele verschiedene biologische Systeme schädigen, anstatt auf eine Art von Molekül abzuzielen.

Die Auswirkungen einer Poloniumvergiftung sind effektiv die einer akuten Strahlenvergiftung. Diese treten innerhalb eines Tages nach Exposition gegenüber einer großen Dosis ionisierender Strahlung auf. Die Auswirkungen beruhen alle auf Schäden an den schnell wachsenden Zellen des Körpers:

• Knochenmark – ein Rückgang der Anzahl von Blutzellen, der Müdigkeit verursacht
• Magen-Darm-Zellen – verursacht Erbrechen und Übelkeit
• Follikelzellen – verursacht Haarausfall.

Nachweis von Polonium

Aufgrund der hohen Radioaktivität von Polonium ist es üblich, es durch Herstellung nachzuweisen Verwendung der Art und Weise, wie es verfällt. Die Geschwindigkeit (Energie) der durch Strahlung erzeugten Alpha-Teilchen ist spezifisch für das Isotop, das sie emittiert, und hinterlässt eine Art Signatur, mit der das ursprüngliche Isotop identifiziert werden kann.

Eine Flüssigkeitsprobe, die im Verdacht steht, Polonium zu enthalten, wird auf einer Oberfläche getrocknet und die Energie der emittierten Partikel wird gemessen. Die Anzahl der Partikel mit einer bestimmten Energie ist direkt proportional zur Menge dieses Isotops in der Probe.

Die kurze Halbwertszeit macht es sehr schwierig, 210Po zu untersuchen. Es ist besonders schwierig, nach einer signifikanten Zeitspanne nach Resten einer 210Po-Kontamination zu suchen.

Die Messung der Verhältnisse stabiler Abbauprodukte der verschiedenen Poloniumisotope könnte Aufschluss darüber geben, ob eine Vergiftung aufgetreten ist Dies hängt jedoch von der ursprünglichen Zusammensetzung der Poloniumprobe ab und ist anfällig für Kontaminationen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich 2013 bei The Conversation veröffentlicht den Originalartikel.