“最毒”元素之一!神秘的“毒王”,有多“毒”?

[来源:科普中国] 2022-11-18 08:29:10

2013年10月,著名医学期刊《柳叶刀》上发表了一篇堪比侦探小说的学术论文,主要作者来自瑞士,他们将一件尘封多年的国际公案旧事重提,那便是前巴勒斯坦领导人阿拉法特身故事件。

调查阿拉法特死因的论文。图片来源:THE LANCET杂志

文章发表后,国际社会展开了热议,各方观点争论不休。阿拉法特去世于2004年11月,当时定性是病故,为何10年后再掀波澜呢?

首先是因为阿拉法特身份非常特殊,他生前是巴勒斯坦解放运动领袖,对以色列较为强硬,是很多巴勒斯坦人心中的英雄,还得过诺贝尔和平奖。这种人物突然去世,背后的非议一定很大。

图 阿拉法特

(图片来源:Wikipedia)

另一个原因就是这篇论文对阿拉法特去世真实原因的大胆推测——钋中毒

钋是什么?

这时候大家不由得发问了:这个“钋”是什么毒药?我甚至连这个字都不会念呢!

钋(读“pō”),元素周期表里排84,很多人也许对这个元素不熟悉,但它可是由著名的居里夫人和丈夫皮埃尔共同发现的。居里夫人荣获1911年诺贝尔化学奖,就是表彰她发现了钋和镭这两种放射性元素。

钋。图片来源:Wikipedia

1898年,居里夫妇在研究铀矿发出的射线时,发现了奇怪的现象。铀矿的射线比提纯后的铀还强。这说明铀矿里除了铀,还藏着一种未知的,放射性比铀更强的元素。

进一步研究矿石的硫化物沉淀后,居里夫人得到了一些放射性比铀强400倍的物质。虽然还没有完全提纯,不过居里夫人已经得出了结论,他们发现了一种新的放射性元素。为了纪念自己的祖国波兰(拉丁文Polonia),居里夫人将这种放射性元素命名为Polonium,中文译为钋。

居里夫妇在实验室。图片来源:Wikipedia

钋放射性极强,会在短时间内释放出强烈的α粒子,自身衰变。因此它很难在环境中稳定存在。钋在自然界有七种天然同位素,只有钋-210半衰期超过3分钟,但也不过是138.4天。也因此,钋在地层中的含量极低。每吨铀矿仅含0.1毫克钋,约为镭含量的千分之二,足见居里夫人当年研究工作之艰辛。工业用途的钋基本来自人工合成。

“毒王”钋,到底“毒”在哪儿?

钋可不仅是这些科学小品的主角,它还被称为“最毒”的元素之一。氰化氢想必大家都不陌生,够毒的了,基本闻一小口,吞一小滴就必死无疑。钋-210的毒性是氰化氢的25万倍。一克钋-210理论上可以杀死1000万人。

而且刚刚也提到了,钋-210的半衰期不过一百多天,除非案发时马上检测,时间久了,便自动消失无踪。这无疑让案件调查难度又上了一个台阶。

历史上第一个钋中毒致死的记录发生在1954年的苏联。一名41岁的男子在工作环境中吸入了含钋-210的气溶胶,第二天便出现严重的呕吐和发烧症状,并于暴露后13天死亡。以色列也曾发生过实验室钋暴露事件。甚至有人怀疑居里夫人的女儿伊蕾娜罹患白血病的诱因也是1946年的一次钋气囊爆炸。

谜底揭开,钋是真凶吗?

不过以上案例都属于钋相关的意外,真正用钋完成谋杀的事件要到新世纪。2001年,一名叫利特维年科的前俄罗斯特工死于英国。经过5年的调查,这名前特工的死因最终被确定为致死量的钋-210中毒。

也许就是这个案件的结果给了瑞士洛桑的那些科学家灵感。阿拉法特当时健康状况突然恶化,呕吐、腹痛、腹泻,最终急性肾功能衰竭。这与此前的钋中毒确实有相似之处(但说实话,这些临床症状都没有太强的特异性)。

2012年,研究人员检查了阿拉法特生前衣物和个人物品,在一部分遗物上确实发现了异常高浓度的钋-210。也就产生了开头说道的那篇《柳叶刀》论文。不过随后来自法国、俄罗斯的团队分别检测,结论是阿拉法特遗物上高水平的钋-210不是故意下毒的结果,也不会导致他的死亡。

那么,这些钋-210哪来的呢?有人猜测这可能跟阿拉法特的烟瘾有关。阿拉法特和他的同事都是老烟枪。而烟草确实含有钋-210,虽然含量很低很低,不可能造成急性中毒,但长年累月的“吞云吐雾”,毒性也不可小觑。

1964年的权威学术期刊SCIENCE报道了烟草中含有钋-210。图片来源:SCIENCE

“杀手”只是副业,钋的主业是什么?

居里夫人千辛万苦发现的钋元素,除了杀人,就没别的作用了?

当然不是。

就像毒性一样,钋的应用也是围绕着强烈的α辐射。钋作为α粒子源,可用于探测工业涂层厚度;也可以制造防静电刷,以消除材料表面的静电,便于涂装。在军事上,钋也曾用于制造核武器的引爆器

在强烈辐射的同时,钋-210会释放大量热,一克钋-210能将自身加热到500℃,产生约140瓦功率。因此,许多航天器、人造卫星会用以钋-210为热源的放射性同位素热电机,其中比较著名的有苏联发射的月面步行者1号和2号。

月面步行者系列月球车的模型。图片来源:Wikipedia

最后友情提醒,作为一种毒性猛烈、有军事用途的稀有放射性元素,钋受到政府的严格管控,咱普通人学点有趣的知识就行啦。

参考文献:

[1]https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(13)61834-6/fulltext

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Polonium

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Yasser_Arafat

[4]https://www.science.org/doi/10.1126/science.143.3603.247

[5]https://web.archive.org/web/20090115130308/http://news.bbc.co.uk/1/hi/uk/6180432.stm

[6]https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0952-4746/27/1/001

[7]https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379073815004119?via%3Dihub

[8]https://web.archive.org/web/20220622210243/https://www.theguardian.com/world/2007/jun/05/russia.science

[9]https://web.archive.org/web/20220624104414/https://www.aljazeera.com/news/2013/11/6/polonium-a-silent-killer

出品:科普中国

作者:氘氘斋

监制:中国科普博览

责编:谭雨欣

来源:科普中国

[编辑:谭雨欣]

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