Полоний — химический элемент ; он имеет символ Po и атомный номер 84. Редкий и высокорадиоактивный металл ( хотя иногда его классифицируют как металлоид ) без стабильных изотопов , полоний является халькогеном и химически похож на селен и теллур , хотя его металлический характер напоминает характер его горизонтальных соседей в периодической таблице : таллия , свинца и висмута . Из-за короткого периода полураспада всех его изотопов его естественное распространение ограничено крошечными следами мимолетного полония-210 (с периодом полураспада 138 дней) в урановых рудах , поскольку он является предпоследней дочерью природного урана-238 . Хотя существуют более долгоживущие изотопы , такие как период полураспада полония-209 124 года, их гораздо сложнее производить. Сегодня полоний обычно производится в миллиграммовых количествах путем нейтронного облучения висмута . Из-за его высокой радиоактивности, которая приводит к радиолизу химических связей и радиоактивному самонагреванию, его химия в основном исследовалась только в следовых количествах.
Полоний был открыт 18 июля 1898 года Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри , когда он был извлечен из урановой руды урановой смолки [4] и идентифицирован исключительно по его сильной радиоактивности: это был первый элемент, открытый таким образом. [5] Полоний был назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри Польши, которая в то время была разделена между тремя странами. У полония мало применений, и они связаны с его радиоактивностью: нагреватели в космических зондах , антистатические устройства , источники нейтронов и альфа-частиц , а также яд, например, отравление Александра Литвиненко . Он чрезвычайно опасен для человека.
210 Po является альфа-излучателем с периодом полураспада 138,4 дня; он распадается непосредственно на свой стабильный дочерний изотоп 206 Pb . Миллиграмм (5 кюри ) 210 Po испускает примерно столько же альфа-частиц в секунду, сколько 5 граммов 226 Ra [6] , что означает, что он в 5000 раз более радиоактивен, чем радий. Несколько кюри (1 кюри равен 37 гигабеккерелям , 1 Ки = 37 ГБк) 210 Po испускают голубое свечение, которое вызвано ионизацией окружающего воздуха.
Примерно одно из 100 000 альфа-излучений вызывает возбуждение в ядре, которое затем приводит к излучению гамма-излучения с максимальной энергией 803 кэВ. [7] [8]
Полоний — радиоактивный элемент, существующий в двух металлических аллотропах . Альфа-форма — единственный известный пример простой кубической кристаллической структуры в одноатомном базисе в STP ( пространственная группа Pm 3 m, № 221). Элементарная ячейка имеет длину ребра 335,2 пикометра ; бета-форма — ромбоэдрическая . [9] [10] [11] Структура полония была охарактеризована с помощью рентгеновской дифракции [12] [13] и электронной дифракции . [14]
210 Po обладает способностью легко переноситься по воздуху : если образец нагреть на воздухе до 55 °C (131 °F), 50% его испаряется за 45 часов, образуя двухатомные молекулы Po2 , хотя температура плавления полония составляет 254 °C (489 °F), а температура кипения — 962 °C (1764 °F). [15] [16] [1] Существует несколько гипотез о том, как полоний это делает; одно из предположений заключается в том, что небольшие кластеры атомов полония откалываются в результате альфа-распада. [17]
Химия полония похожа на химию теллура , хотя он также показывает некоторое сходство со своим соседом висмутом из-за его металлического характера. Полоний легко растворяется в разбавленных кислотах , но лишь немного растворяется в щелочах . Растворы полония сначала окрашиваются в розовый цвет ионами Po2 + , но затем быстро становятся желтыми, потому что альфа-излучение полония ионизирует растворитель и превращает Po2 + в Po4 + . Поскольку полоний также испускает альфа-частицы после распада, этот процесс сопровождается пузырением и выделением тепла и света стеклянной посудой из-за поглощенных альфа-частиц; в результате растворы полония летучи и испаряются в течение нескольких дней, если их не запечатать. [18] [19] При pH около 1 ионы полония легко гидролизуются и образуют комплексы с такими кислотами, как щавелевая кислота , лимонная кислота и винная кислота . [20]
Полоний не имеет распространенных соединений, и почти все его соединения созданы синтетически; известно более 50 из них. [21] Наиболее стабильным классом соединений полония являются полониды , которые получаются прямой реакцией двух элементов. Na2Po имеет структуру антифлюорита , полониды Ca , Ba, Hg, Pb и лантаноидов образуют решетку NaCl, BePo и CdPo имеют структуру вюрцита , а MgPo — структуру арсенида никеля . Большинство полонидов разлагаются при нагревании примерно до 600 °C, за исключением HgPo, который разлагается при ~300 °C, и полонидов лантаноидов , которые не разлагаются, а плавятся при температурах выше 1000 °C. Например, полонид празеодима (PrPo) плавится при 1250 °C, а полонид тулия (TmPo) плавится при 2200 °C. [22] PbPo является одним из немногих встречающихся в природе соединений полония, поскольку полоний альфа распадается с образованием свинца . [23]
Гидрид полония ( PoH
2) — летучая жидкость при комнатной температуре, склонная к диссоциации; она термически нестабильна. [22] Вода — единственный другой известный халькогенид водорода , который является жидкостью при комнатной температуре; однако это происходит из-за водородных связей. Три оксида, PoO , PoO 2 и PoO 3 , являются продуктами окисления полония. [24]
Известны галогениды со структурой PoX 2 , PoX 4 и PoF 6 . Они растворимы в соответствующих галогеноводородах, то есть PoCl X в HCl, PoBr X в HBr и PoI 4 в HI. [25] Дигалогениды полония образуются прямой реакцией элементов или восстановлением PoCl 4 с SO 2 и PoBr 4 с H 2 S при комнатной температуре. Тетрагалогениды могут быть получены реакцией диоксида полония с HCl, HBr или HI. [26]
Другие соединения полония включают полонит, полонит калия; различные растворы полоната; и соли ацетата , бромата , карбоната , цитрата , хромата , цианида, формиата , (II) или (IV) гидроксида, нитрата , селената, селенита, моносульфида, сульфата , дисульфата или сульфита. [25] [27]
Известна ограниченная химия органополония , в основном ограниченная диалкил- и диарилполонидами (R 2 Po), галогенидами триарилполония (Ar 3 PoX) и дигалогенидами диарилполония (Ar 2 PoX 2 ). [28] [29] Полоний также образует растворимые соединения с некоторыми лигандами , такими как 2,3-бутандиол и тиомочевина . [28]
Полоний имеет 42 известных изотопа, все из которых радиоактивны . Они имеют атомные массы от 186 до 227 u . 210 Po (период полураспада 138,376 дней) является наиболее широко доступным и производится путем захвата нейтронов природным висмутом . Более долгоживущие 209 Po (период полураспада 124 года, самый долгоживущий из всех изотопов полония) [3] и 208 Po (период полураспада 2,9 года) могут быть получены путем альфа-, протонной или дейтронной бомбардировки свинца или висмута в циклотроне . [35]
Предварительно названный « радием F », полоний был открыт Марией и Пьером Кюри в июле 1898 года [36] [37] и был назван в честь родной страны Марии Кюри Польши ( лат . Polonia ). [38] [39] Польша в то время находилась под русским , немецким и австро-венгерским разделом и не существовала как независимое государство. Кюри надеялась, что наименование элемента в честь ее родной страны продемонстрирует ее недостаточную независимость. Полоний может быть первым элементом, названным так, чтобы привлечь внимание к политической полемике. [40]
Этот элемент был первым, который открыли супруги Кюри, когда они исследовали причину радиоактивности урановой смолки . Урановая смолка после удаления радиоактивных элементов урана и тория была более радиоактивной, чем уран и торий вместе взятые. Это побудило супругов Кюри искать дополнительные радиоактивные элементы. Они впервые выделили полоний из урановой смолки в июле 1898 года, а пять месяцев спустя также выделили радий . [18] [36] [41] Немецкий ученый Вилли Марквальд успешно выделил 3 миллиграмма полония в 1902 году, хотя в то время он считал, что это новый элемент, который он назвал «радиотеллур», и только в 1905 году было продемонстрировано, что он такой же, как полоний. [42] [43]
В Соединенных Штатах полоний производился в рамках проекта «Дейтон» Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны . Полоний и бериллий были ключевыми ингредиентами инициатора « Urchin » в центре сферической ямы бомбы . [44] «Urchin» инициировал ядерную цепную реакцию в момент мгновенной критичности, чтобы гарантировать, что оружие не взорвется . «Urchin» использовался в раннем американском оружии; последующее американское оружие использовало импульсный нейтронный генератор для той же цели. [44]
Большая часть базовой физики полония была засекречена до окончания войны. Тот факт, что инициатор полоний-бериллиевый (Po-Be) использовался в ядерном оружии пушечного типа, был засекречен до 1960-х годов. [45]
Комиссия по атомной энергии и Манхэттенский проект финансировали эксперименты с использованием полония на пяти людях в Университете Рочестера в период с 1943 по 1947 год. Людям вводили от 9 до 22 микрокюри (от 330 до 810 кБк ) полония для изучения его выделения . [46] [47] [48]
Полоний является очень редким элементом в природе из-за коротких периодов полураспада всех его изотопов. Девять изотопов, от 210 до 218 включительно, встречаются в следовых количествах как продукты распада : 210 Po, 214 Po и 218 Po встречаются в цепочке распада 238 U ; 211 Po и 215 Po встречаются в цепочке распада 235 U ; 212 Po и 216 Po встречаются в цепочке распада 232 Th ; и 213 Po и 217 Po встречаются в цепочке распада 237 Np . (Ни один первичный 237 Np не выживает, но его следы непрерывно восстанавливаются посредством реакций выбивания (n,2n) в природном 238 U.) [49] Из них 210 Po является единственным изотопом с периодом полураспада более 3 минут. [50]
Полоний можно найти в урановых рудах в количестве около 0,1 мг на метрическую тонну (1 часть на 10 10 ), [51] [52] что составляет приблизительно 0,2% от распространенности радия. Количества в земной коре не вредны. Полоний был найден в табачном дыме от табачных листьев, выращенных с использованием фосфатных удобрений. [53] [54] [55]
Поскольку он присутствует в малых концентрациях, выделение полония из природных источников является утомительным процессом. Самая большая партия элемента, когда-либо извлеченная, выполненная в первой половине 20-го века, содержала всего 40 Ки (1,5 ТБк) (9 мг) полония-210 и была получена путем переработки 37 тонн остатков от производства радия. [56] В настоящее время полоний обычно получают путем облучения висмута высокоэнергетическими нейтронами или протонами. [18] [57]
В 1934 году эксперимент показал, что когда природный 209 Bi бомбардируется нейтронами , создается 210 Bi, который затем распадается на 210 Po через бета-минус-распад. Облучая определенные соли висмута, содержащие ядра легких элементов, такие как бериллий, можно также вызвать каскадную реакцию (α,n) для получения 210 Po в больших количествах. [58] Окончательная очистка выполняется пирохимически с последующим применением методов экстракции жидкость-жидкость. [59] Теперь полоний можно производить в миллиграммах с помощью этой процедуры, которая использует высокие потоки нейтронов, обнаруженные в ядерных реакторах . [57] Ежегодно производится всего около 100 граммов, практически все в России, что делает полоний чрезвычайно редким. [60] [61]
Этот процесс может вызвать проблемы в свинцово- висмутовых жидкометаллических ядерных реакторах с охлаждением, таких как те, которые использовались в советском флоте в К-27 . В этих реакторах должны быть приняты меры для борьбы с нежелательной возможностью высвобождения 210 Po из охладителя. [62] [63]
Более долгоживущие изотопы полония, 208 Po и 209 Po, могут быть образованы протонной или дейтронной бомбардировкой висмута с использованием циклотрона . Другие более нейтронодефицитные и более нестабильные изотопы могут быть образованы облучением платины ядрами углерода . [64]
Источники альфа-частиц на основе полония производились в бывшем Советском Союзе . [65] Такие источники применялись для измерения толщины промышленных покрытий путем ослабления альфа-излучения. [66]
Из-за интенсивного альфа-излучения образец 210Po весом в один грамм самопроизвольно нагревается до температуры выше 500 °C (932 °F), вырабатывая около 140 Вт мощности. Поэтому 210Po используется в качестве источника атомного тепла для питания радиоизотопных термоэлектрических генераторов с помощью термоэлектрических материалов. [6] [18] [67] [68] Например, источники тепла 210Po использовались в луноходах Луноход- 1 (1970) и Луноход-2 (1973) для поддержания их внутренних компонентов в тепле во время лунных ночей, а также в спутниках Космос-84 и 90 (1965). [65] [69]
Альфа-частицы, испускаемые полонием, могут быть преобразованы в нейтроны с использованием оксида бериллия со скоростью 93 нейтрона на миллион альфа-частиц. [67] Смеси Po-BeO используются в качестве пассивных источников нейтронов с отношением производства гамма-лучей к нейтронам 1,13 ± 0,05, что ниже, чем для источников нейтронов на основе ядерного деления . [70] Примерами смесей или сплавов Po-BeO , используемых в качестве источников нейтронов, являются нейтронный триггер или инициатор для ядерного оружия [18] [71] и для инспекций нефтяных скважин. Около 1500 источников этого типа с индивидуальной активностью 1850 Ки (68 ТБк) использовались ежегодно в Советском Союзе. [72]
Полоний также входил в состав щеток или более сложных инструментов, которые устраняют статические заряды в фотопластинках, текстильных фабриках, рулонах бумаги, листовом пластике и на подложках (например, автомобильных) перед нанесением покрытий. [73] Альфа-частицы, испускаемые полонием, ионизируют молекулы воздуха, которые нейтрализуют заряды на близлежащих поверхностях. [74] [75] Некоторые антистатические щетки содержат до 500 микрокюри (20 МБк) 210 Po в качестве источника заряженных частиц для нейтрализации статического электричества. [76] В США устройства, содержащие не более 500 мкКи (19 МБк) (запечатанного) 210 Po на единицу, можно купить в любом количестве по «общей лицензии», [77] что означает, что покупателю не нужно быть зарегистрированным никакими органами. Полоний необходимо заменять в этих устройствах почти каждый год из-за его короткого периода полураспада; он также очень радиоактивен и поэтому в основном был заменен менее опасными источниками бета-частиц . [6]
Небольшие количества 210 Po иногда используются в лабораторных и учебных целях — обычно порядка 4–40 кБк (0,11–1,08 мкКи) в виде запечатанных источников, с полонием, нанесенным на подложку или в смоляную или полимерную матрицу — часто освобождаются от лицензирования NRC и аналогичными органами, поскольку они не считаются опасными. Небольшие количества 210 Po производятся для продажи населению в Соединенных Штатах в качестве «игольчатых источников» для лабораторных экспериментов, и они продаются в розницу научными компаниями-поставщиками. Полоний представляет собой слой покрытия, который, в свою очередь, покрыт материалом, таким как золото, который позволяет проходить альфа-излучению (используемому в экспериментах, таких как камеры Вильсона), предотвращая при этом высвобождение полония и возникновение токсической опасности. [ необходима цитата ]
Полониевые свечи зажигания продавались компанией Firestone с 1940 по 1953 год. Хотя количество радиации от свечей было незначительным и не представляло угрозы для потребителя, преимущества таких свечей быстро уменьшались примерно через месяц из-за короткого периода полураспада полония и из-за того, что накопление на проводниках блокировало излучение, которое улучшало работу двигателя. (Предпосылка, лежащая в основе полониевой свечи зажигания, а также прототипа радиевой свечи Альфреда Мэтью Хаббарда , которая предшествовала ей, заключалась в том, что излучение улучшит ионизацию топлива в цилиндре и, таким образом, позволит двигателю работать быстрее и эффективнее.) [78] [79]
Полоний может быть опасен и не играет никакой биологической роли. [18] По массе полоний-210 примерно в 250 000 раз токсичнее цианида водорода ( LD 50 для 210 Po составляет менее 1 микрограмма для среднего взрослого человека (см. ниже) по сравнению с примерно 250 миллиграммами для цианида водорода [80] ). Основная опасность заключается в его интенсивной радиоактивности (как альфа-излучателя), что затрудняет безопасное обращение с ним. Даже в микрограммовых количествах обращение с 210 Po чрезвычайно опасно, требуя специального оборудования (альфа -бокс с отрицательным давлением , оснащенный высокоэффективными фильтрами), адекватного контроля и строгих процедур обращения, чтобы избежать любого загрязнения. Альфа-частицы, испускаемые полонием, легко повреждают органическую ткань, если полоний проглатывается, вдыхается или всасывается, хотя они не проникают в эпидермис и, следовательно, не опасны, пока альфа-частицы остаются вне тела и не приближаются к глазам, которые являются живой тканью. Ношение химически стойких и неповрежденных перчаток является обязательной мерой предосторожности, чтобы избежать транскутанной диффузии полония непосредственно через кожу . Полоний, доставленный в концентрированной азотной кислоте, может легко диффундировать через неподходящие перчатки (например, латексные перчатки ), или кислота может повредить перчатки. [81]
Полоний не обладает токсичными химическими свойствами. [82]
Сообщалось, что некоторые микробы могут метилировать полоний под действием метилкобаламина . [83] [84] Это похоже на то, как ртуть , селен и теллур метилируются в живых организмах для создания металлоорганических соединений. Исследования, изучающие метаболизм полония-210 у крыс, показали, что только от 0,002 до 0,009% потребленного полония-210 выделяется в виде летучего полония-210. [85]
Средняя смертельная доза (LD50 ) при остром облучении составляет около 4,5 Зв . [86] Гарантированная эффективная эквивалентная доза 210Po составляет 0,51 мкЗв/ Бк при приеме внутрь и 2,5 мкЗв/Бк при вдыхании. [87] Смертельная доза 4,5 Зв может быть вызвана приемом внутрь 8,8 МБк (240 мкКи), около 50 нанограммов (нг), или вдыханием 1,8 МБк (49 мкКи), около 10 нг. Таким образом, один грамм 210Po теоретически может отравить 20 миллионов человек, из которых 10 миллионов умрут. Фактическая токсичность 210 Po ниже этих оценок, поскольку воздействие радиации, которое растянуто на несколько недель ( биологический период полураспада полония у людей составляет от 30 до 50 дней [88] ), несколько менее разрушительно, чем мгновенная доза. Было подсчитано, что средняя смертельная доза 210 Po составляет 15 мегабеккерелей (0,41 мКи) или 0,089 микрограммов (мкг), что все еще является чрезвычайно малым количеством. [89] [90] Для сравнения, одна крупинка поваренной соли составляет около 0,06 мг = 60 мкг. [91]
В дополнение к острым эффектам, воздействие радиации (как внутреннее, так и внешнее) несет долгосрочный риск смерти от рака в размере 5–10% на Зв. [86] Население в целом подвергается воздействию небольших количеств полония как дочернего продукта радона в воздухе помещений; изотопы 214 Po и 218 Po, как полагают, являются причиной большинства [92] из предполагаемых 15 000–22 000 случаев смерти от рака легких в США каждый год, которые приписываются радону внутри помещений. [93] Курение табака вызывает дополнительное воздействие полония. [94]
Максимально допустимая концентрация 210 Po в организме составляет всего 1,1 кБк (30 нКи), что эквивалентно частице массой всего 6,8 пикограмм. [95] Максимально допустимая концентрация 210 Po в воздухе на рабочем месте составляет около 10 Бк/м 3 (3 × 10−10 мкКи/см3 ) . [96] Целевыми органами для полония у людей являются селезенка и печень . [97] Поскольку селезенка (150 г) и печень (1,3–3 кг ) намного меньше остального тела, если полоний концентрируется в этих жизненно важных органах, он представляет большую угрозу для жизни, чем доза, которой (в среднем) подверглось бы все тело, если бы он был равномерно распределен по всему телу, так же, как цезий или тритий (в виде T2O ) . [98] [99]
210 Po широко используется в промышленности и легко доступен с небольшим регулированием или ограничением. [100] [101] В США система отслеживания, запущенная Комиссией по ядерному регулированию, была внедрена в 2007 году для регистрации покупок более 16 кюри (590 ГБк) полония-210 (достаточно для создания 5000 смертельных доз). МАГАТЭ «как говорят, рассматривает более жесткие правила ... Ходят разговоры о том, что оно может ужесточить требования к отчетности по полонию в 10 раз, до 1,6 кюри (59 ГБк)». [100] По состоянию на 2013 год это все еще единственный доступный побочный материал с альфа-излучением, как освобожденное количество NRC, которое может храниться без лицензии на радиоактивные материалы. [ необходима цитата ]
С полонием и его соединениями следует обращаться с осторожностью внутри специальных боксов с альфа-перчатками , оснащенных фильтрами HEPA и постоянно находящихся под давлением, чтобы предотвратить утечку радиоактивных материалов. Перчатки из натурального каучука ( латекса ) не выдерживают должным образом химических воздействий, в том числе концентрированной азотной кислоты (например, 6 M HNO3 ) , обычно используемой для удержания полония в растворе при минимизации его сорбции на стекле. Они не обеспечивают достаточной защиты от загрязнения полонием ( диффузия раствора Po -210 через неповрежденную латексную мембрану или, что еще хуже, прямой контакт через крошечные отверстия и трещины, образующиеся, когда латекс начинает подвергаться деградации под воздействием кислот или УФ-излучения окружающего света); необходимы дополнительные хирургические перчатки (внутри бокса для защиты основных перчаток при работе с сильными кислотами и основаниями, а также снаружи для защиты рук оператора от загрязнения Po -210 в результате диффузии или прямого контакта через дефекты перчаток). Химически более стойкие, а также более плотные, перчатки из неопрена и бутила лучше защищают альфа-частицы, испускаемые полонием, чем натуральный каучук. [102] Использование перчаток из натурального каучука не рекомендуется при работе с растворами 210Po .
Несмотря на крайне опасные свойства элемента, обстоятельства, при которых может произойти отравление полонием, редки. Его чрезвычайная редкость в природе, [103] короткие периоды полураспада всех его изотопов, специализированные помещения и оборудование, необходимые для получения любого значительного количества, и меры предосторожности против лабораторных аварий — все это делает маловероятными события, связанные с вредным воздействием. Таким образом, подтверждено лишь несколько случаев радиационного отравления, конкретно приписываемых воздействию полония. [104]
В ответ на опасения по поводу рисков профессионального воздействия полония, в Университете Рочестера с 1944 по 1947 год пяти добровольцам вводили 210 Po с целью изучения его биологического поведения. Эти исследования финансировались Манхэттенским проектом и AEC. В исследовании приняли участие четыре мужчины и одна женщина, все страдающие терминальными формами рака, в возрасте от тридцати до сорока лет; все они были выбраны, потому что экспериментаторы хотели, чтобы испытуемые не подвергались воздействию полония ни на работе, ни в результате несчастного случая. [105] 210 Po вводили инъекционно четырем госпитализированным пациентам, а пятому давали перорально. Ни одна из введенных доз (все в диапазоне от 0,17 до 0,30 мкКи кг − 1 ) не приближалась к смертельным дозам. [106] [105]
Первая задокументированная смерть, непосредственно вызванная отравлением полонием, произошла в Советском Союзе 10 июля 1954 года. [107] [108] Неопознанный 41-летний мужчина обратился за медицинской помощью 29 июня с сильной рвотой и лихорадкой; накануне он работал в течение пяти часов в районе, где, как ему было неизвестно, капсула, содержащая 210 Po, разгерметизировалась и начала рассеиваться в виде аэрозоля. За этот период его общее поступление в воздух 210 Po оценивалось в 0,11 ГБк (почти в 25 раз больше расчетной LD50 при вдыхании 4,5 МБк). Несмотря на лечение, его состояние продолжало ухудшаться, и он умер через 13 дней после воздействия. [107]
С 1955 по 1957 год Уиндскейлские котлы выбрасывали полоний-210. Пожар в Уиндскейле вызвал необходимость проверки земли с подветренной стороны на предмет загрязнения радиоактивными материалами, и вот как это было обнаружено. Была сделана оценка в 8,8 терабеккерелей (240 Ки) полония-210.
Также предполагалось, что смерть Ирен Жолио-Кюри от лейкемии в 1956 году была вызвана радиационным воздействием полония. Она была случайно облучена в 1946 году, когда запечатанная капсула с элементом взорвалась на ее лабораторном столе. [109]
Также, как утверждается, несколько смертей в Израиле в 1957–1969 годах были вызваны воздействием 210 Po. [110] Утечка была обнаружена в лаборатории Института Вейцмана в 1957 году. Следы 210 Po были обнаружены на руках профессора Дрора Садеха, физика, который исследовал радиоактивные материалы. Медицинские тесты не показали никакого вреда, но тесты не включали костный мозг. Садех, один из его студентов и двое коллег умерли от различных видов рака в течение последующих нескольких лет. Вопрос расследовался тайно, но никогда не было официального признания связи между утечкой и смертями. [111]
Сообщается, что разлив на урановом заводе в Чёрч-Роке 16 июля 1979 года привел к выбросу полония-210 . В докладе говорится, что у животных были более высокие концентрации свинца-210, полония-210 и радия-226, чем в тканях контрольных животных. [112]
Причиной смерти в 2006 году Александра Литвиненко , бывшего агента ФСБ России , бежавшего в Великобританию в 2001 году, было установлено отравление смертельной дозой 210 Po; [113] [114] впоследствии было установлено, что 210 Po, вероятно, был преднамеренно введен ему двумя бывшими агентами российской безопасности, Андреем Луговым и Дмитрием Ковтуном . [115] [116] Таким образом, смерть Литвиненко стала первым (и на сегодняшний день единственным) подтвержденным случаем, когда чрезвычайная токсичность полония была использована со злым умыслом. [117] [118] [119]
В 2011 году появилось утверждение, что смерть палестинского лидера Ясира Арафата , который умер 11 ноября 2004 года по неустановленным причинам, также была вызвана преднамеренным отравлением полонием [120] [121] , а в июле 2012 года Институт радиофизики в Лозанне, Швейцария, обнаружил в одежде и личных вещах Арафата концентрацию 210Po , во много раз превышающую норму. [122] [123] Несмотря на то, что симптомами Арафата были острый гастроэнтерит с диареей и рвотой [124] , представитель института заявил, что, несмотря на тесты, симптомы, описанные в медицинских отчетах Арафата, не соответствовали отравлению 210Po , и выводы сделать невозможно. [123] В 2013 году группа обнаружила уровни полония в ребрах и тазу Арафата в 18-36 раз выше среднего, [125] [126] хотя к этому моменту количество уменьшилось в 2 миллиона раз. [127] Судебно-медицинский эксперт Дэйв Баркли заявил: «По моему мнению, совершенно очевидно, что причиной его болезни было отравление полонием. ... У нас есть неопровержимое доказательство — то, что вызвало его болезнь и было дано ему со злым умыслом». [124] [125] Впоследствии французская и российская группы заявили, что повышенные уровни 210Po не были результатом преднамеренного отравления и не стали причиной смерти Арафата. [128] [129]
Также есть подозрение, что российский бизнесмен Роман Цепов был убит полонием. У него были симптомы, похожие на симптомы Александра Литвиненко. [130]
Было высказано предположение, что хелатирующие агенты , такие как британский анти-люизит ( димеркапрол ), могут быть использованы для дезактивации людей. [131] В одном эксперименте крысам дали смертельную дозу 1,45 МБк/кг (8,7 нг/кг) 210Po ; все нелеченые крысы умерли через 44 дня, но 90% крыс, леченных хелатирующим агентом HOEtTTC, оставались живы в течение пяти месяцев. [132]
Полоний-210 может быть количественно определен в биологических образцах с помощью альфа-частичной спектрометрии для подтверждения диагноза отравления у госпитализированных пациентов или для предоставления доказательств в судебно-медицинском расследовании смерти. Базовая экскреция полония-210 с мочой у здоровых людей из-за обычного воздействия источников окружающей среды обычно находится в диапазоне 5–15 мБк/день. Уровни, превышающие 30 мБк/день, указывают на чрезмерное воздействие радионуклида. [133]
Полоний-210 широко распространен в биосфере , в том числе в тканях человека, из-за его положения в цепочке распада урана-238 . Природный уран-238 в земной коре распадается через ряд твердых радиоактивных промежуточных продуктов, включая радий-226, в радиоактивный благородный газ радон-222 , часть которого в течение своего 3,8-дневного периода полураспада диффундирует в атмосферу. Там он распадается через несколько стадий до полония-210, большая часть которого в течение своего 138-дневного периода полураспада смывается обратно на поверхность Земли, таким образом попадая в биосферу, прежде чем окончательно распасться до стабильного свинца-206 . [134] [135] [136]
Еще в 1920-х годах французский биолог Антуан Лакассань , используя полоний, предоставленный его коллегой Марией Кюри , показал, что этот элемент имеет специфическую схему поглощения в тканях кролика с высокими концентрациями, особенно в печени , почках и яичках . [137] Более поздние данные свидетельствуют о том, что это поведение является результатом замены полонием его родственной серы, также в группе 16 периодической таблицы, в серосодержащих аминокислотах или родственных молекулах [138] и что аналогичные схемы распределения наблюдаются в тканях человека. [139] Полоний действительно является элементом, естественным образом присутствующим во всех людях, внося заметный вклад в естественную фоновую дозу с широкими географическими и культурными вариациями и особенно высокими уровнями у жителей Арктики, например. [140]
Полоний-210 в табаке способствует многим случаям рака легких во всем мире. Большая часть этого полония получена из свинца-210, осажденного на листьях табака из атмосферы; свинец-210 является продуктом газа радона-222 , большая часть которого, по-видимому, возникает из-за распада радия-226 из удобрений, применяемых к табачным почвам. [55] [141] [142] [143] [144]
Присутствие полония в табачном дыме было известно с начала 1960-х годов. [145] [146] Некоторые из крупнейших табачных компаний мира исследовали способы удаления этого вещества — безрезультатно — в течение 40 лет. Результаты никогда не были опубликованы. [55]
Полоний содержится в пищевой цепи, особенно в морепродуктах. [147] [148]
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )Перевод на английский язык.{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )Сделан вывод, что 0,1–0,3 ГБк или более, поглощенные кровью взрослого мужчины, вероятно, будут смертельными в течение 1 месяца. Это соответствует приему 1–3 ГБк или более, предполагая 10% поглощения в кровь
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )