Polonium 210

Poloniu 210 , notat 210 Po , este izotopul de poloniu al cărui număr de masă este egal cu 210. Acesta este cel mai abundent dintre cei treizeci și trei izotopi ai poloniu. Timpul său de înjumătățire este de 138,376 zile. A fost descoperit în 1898 de Marie Curie . Acest radionuclid natural este prezent doar în aer și apă în cantități mici, dar este omniprezent în mediul terestru unde poate fi concentrat de anumite rețele alimentare . În general, se găsește împreună cu cei doi precursori direcți ai săi ( radon 222 , plumb 210 ).

Este un element foarte periculos datorită radiotoxicității sale extreme . Este într-adevăr foarte volatil și rapid asimilat de organismele vii datorită chimiei sale apropiate de cele ale telurului și bismutului . Este cancerigen . El explică parțial cel puțin cancerul pulmonar al fumătorului și cel al minerului expus la reziduuri de uraniu. Poate fi găsit în anumite ape potabile.

Proprietăți fizice

Este un radioelement foarte volatil: o probă pură își pierde 50% din masă în 45 de ore când este încălzită doar la 55 ° C (punctul său de topire este de 254 ° C ), poate prin dezintegrare la l. Scară atomică indusă de activitate α puternică , care are și efectul de a o menține la temperaturi ridicate.

Nucleul său atomic are 84 de protoni și 126 de neutroni cu un spin 0+ pentru o masă atomică de 209.982 873 7 g / mol . Se caracterizează printr-o defecțiune la sol de 15.968.230 ± 2909 eV / c 2 și o energie de legare nucleară de 1.645.228.334 ± 2922 eV .

Producția artificială

Poate fi obținut prin transmutație , bombardând bismutul 209 cu neutroni , care generează bismutul 210 , care se transformă în poloniu 210 cu un timp de înjumătățire de 5.012 zile.

Ciclul natural

Este prezent în urme în toate compartimentele mediului natural ( apă , aer , sol , ecosisteme ), de unde provine din degradarea radon-222 .

Împreună cu 210 Pb , este geografic destul de larg distribuit în mediul terestru ca parte a lanțului de dezintegrare 238 U (foarte prezent în manta și adânc în scoarța terestră).

În aer (troposfera inferioară), poate proveni din dezintegrarea a 222 Rn difuzând de pereții de granit, sol sau subsol (de unde se ridică prin galeriile de mină, defecte etc.). Gama sa de concentrații de activitate în aer la nivelul solului variază de la 0,03 la 0,3 Bq / m 3 (comparativ cu 0,2 la 1,5 Bq / m 3 pentru plumb 210 ( 210 Pb).
În apa de puț, concentrația sa de activitate este de aproximativ 7 până la 48 mBq / l (comparativ cu aproximativ 11 până la 40 mBq / l pentru 210 Pb). Cu toate acestea, apa potabilă distribuită de rețelele de distribuție este de aproximativ 3 mBq / l (aceeași pentru 210 Pb).
În soluri , provenind atât din decăderea radioactivă a radonului 222 prezent în sol, cât și din precipitațiile uscate de 210 Po în suspensie în aer, este adsorbit pe argilă, dar și pe coloizi organici în primul. Cm de la sol; concentrația sa de activitate variază în sol în funcție de natura substratului și a subsolului (în mod natural mai mult sau mai puțin bogat în uraniu, defect sau nu etc.). Toate celelalte lucruri fiind egale, conținutul de poloniu 210 al solului este, de asemenea, corelat cu cantitatea de precipitații atmosferice, apa meteoritică împingându-l în jos spre sol dacă nu a fost captată în trecere de plante. Nivelurile medii de activitate de 210 Po în soluri variază de la 20 la 240 Bq / kg (10 la 200 Bq / kg pe sol conform IRSN ). Vârfurile de concentrație sunt observate în solurile formate pe roci reziduale sau alte reziduuri miniere de uraniu (15.000 și până la 22.000 Bq / kg ).

Origini

Precursorul său fiind un gaz radioactiv (radon 222), poloniul 210 se formează în mare parte în suspensie în aer (concentrație atmosferică medie: în aer de ordinul a 50 Bq / m 3. O a doua sursă de „emisii - și este importantă - este vulcanism .

Cinetica mediului

Modelele biokinetice sunt încă în construcție, dar se știe că plantele se contaminează cu radionuclizi radioactivi atât prin absorbția rădăcinilor prin apa din sol, cât și prin elemente solubilizate de acizi organici produși de rădăcinile lor, precum și prin rețeaua lor de micorize . De asemenea, acestea sunt contaminate prin părțile lor aeriene (în principal frunze) din depozitele (uscate și / sau umede) de cădere radioactivă.

În frunzele proaspete ale plantelor terestre, nivelul de 210 Po este deosebit de ridicat (comparativ cu restul plantei) datorită acestor depuneri directe ale produselor de descompunere radioactivă a radonului ( 222 Rn).
Această contaminare este mai mare în contexte de granit și uraniu (în prezența deșeurilor industriale și miniere bogate în uraniu).
Se știe că tutunul absoarbe cantități deosebit de mari (echivalentul radioactivității în medie la 13 ± 2 Bq / kg ) și, din motive care nu sunt pe deplin înțelese, rata pare aproape constantă în timp și în originile geografice (un fenomen destul de similar este observat pentru 210 Pb, adesea asociat cu 210 Pb ).

Plantele din stratul mucinal ( briofitele (mușchii) și lichenii care cresc în contact direct cu solul sau pe roci, precum și în turbării ) pot captura în mod eficient atât 210 Po, cât și 210 Pb din căderea atmosferică din „pe de o parte și din emanațiile solului sau solului și scurgerile sau apele de suprafață pe de altă parte.

Covoarele de mușchi care acoperă solul conțin 0,5 până la 5 kBq / m 2 .
Lichenele conțin aproximativ 0,6 kBq / m 2 . Activitatea radioactivă medie a lichenilor (în greutate uscată) este de aproximativ 250 Bq / kg conform Persson și colab. în 2011.

Epifite licheni și mușchi sunt expuse în principal la depozitele aeriene.

În tundră și taigă , renii și cariboul sunt două specii care, pentru hrană, pășesc cantități mari de licheni și câteva briofite . Urmează carnea lor într-o concentrație de activitate de 210 Po și 210 Pb echivalentă cu 1 până la 15 Bq / kg .
Deoarece aceste animale produc lapte, diverse produse secundare și carne consumate de oameni (în principal în zona peri-arctică, dar renii au fost introduși în părți ale emisferei sudice; există o populație semnificativă în insulele Kerguelen ). Lanțul alimentar de licheni reni sau caribui → → ființa umană a făcut obiectul studiilor și a fost chiar văzut ca un model pentru a studia absorbția și reținerea a 210 Po (și 210 Pb) și riscurile asociate cu „omul”.

În mediile subacvatice ( apă dulce și mediul marin , animale ( alimentatoare filtru special) bioconcentrare 210 Po și 210 Pb, ceea ce explică fructele de mare conțin doze mai mari (și , prin urmare , o radioactivitate semnificativă) care alge sau terestre alimente vegetariene
consumatori regulate de fructe de mare sunt expuse o doză radioactivă eficientă care „ar putea fi de 5 până la 15 ori mai mare” decât dacă ar consuma doar produse vegetale.

În oameni

Expunerea umană are alte surse decât hrana ( inhalarea aerului contaminat cu poloniu sau radon, fumatul și inhalarea fumului sau a cenușii de lemn în special), dar anumite surse de hrană sunt mai preocupate; multe alimente vegetale conțin doze mici de 210 Po și 210 Pb, dar care pot fi concentrate prin lanțul trofic în erbivore, apoi în carnivore sau scutori : conform datelor disponibile la începutul anilor 2010 , pe lângă fructele de mare (vezi mai sus), un consumator obișnuit de carne de ren sau caribou ( carne de vânat din vânat vânat sau carne din agricultura extinsă, adică animale care au trăit în mediul lor natural și s-au hrănit cu alimente industriale) sunt expuși unei doze anuale eficiente de radioactivitate datorită 210 Po și 210 Pb de aproximativ 260 μSv pentru consumul de ren și 132 μSv pentru consumul de caribou.

Acest lucru are ca rezultat aportul mediu zilnic nutrițional (calculat pentru populația mondială adultă), care ar fi de aproximativ 160 mBq și respectiv 110 mBq . Aceasta corespunde dozelor anuale efective de 70 μSv pentru 210 Po și 28 μSv pentru 210 Pb care este adesea asociată cu acesta; întrucât aporturile de alimente strict vegetariene sunt de aproximativ 70 mBq / zi pentru 210 Po și 40 mBq / zi pentru 210 Pb (adică doze anuale eficiente de 30,6 μSv și respectiv 10 μSv ).

Radioactivitate

Un gram de poloniu 210 are radioactivitate ridicată: 166,4 T Bq (= 1,66 × 10 14 Bq pe gram de 210 Po).

El conduce 206 prin dezintegrare α cu o energie de descompunere de 5.304.330 eV , o putere specifică de 141,3 kW / kg și un timp de înjumătățire de 138,376 zile sunt depuse imediat și foarte local în materie (după câțiva microni de cale) și 0,001 % radiație gamma de energie la 0,80 MeV .

{\ displaystyle \ mathrm {^ {210} _ {\ 84} Po \ {\ xrightarrow [{138.376 \ days}] {\ alpha \ 5.407 \ MeV}} \ _ {\ 82} ^ {206} Pb}}

Prin urmare, este un emițător puternic de radiații α : un miligram de poloniu 210 emite atâtea particule α cât 4,5 grame de radiu 226 .

The poloniu-210 se dezintegrează lansând doar particule alfa la 5304330 eV , cu excepția statistic, într - un caz aproximativ o sută de mii, în cazul în care se eliberează o α particulă la 4516530 eV urmat de un foton γ de 803, 1 keV care rezultă din deexcitation din 206 Nucleul Pb produs tranzitor într-o stare metastabilă.
Energia redusă a acestei radiații γ , precum și cantitatea ei foarte mică, face destul de dificilă detectarea poloniului 210 prin spectroscopie γ ; spectroscopie α rămâne cel mai sigur mod de a caracteriza 210 Po. Cu toate acestea, prezența acestei radiații poate fi foarte valoros în cazul în care este imposibil de a testa contactul direct ( de exemplu, prezența poloniu numai într - un alt material care nu vrem să distrugă).

Se utilizează ca sursă radioactivă

Cele Particulele alfa sunt absorbite rapid de către materialul care înconjoară sursa care emite, energia lor fiind transformată în căldură, care utilizează efectiv poloniu-210 , în trecut , ca sursă de energie în generatoare de căldură și generatoare radioizotopi electrice de sonde spațiale și explorare planetară roboți precum Lunokhod Soviets, unde a servit pentru a-i menține la instrumente de temperatură suficientă în timpul nopții lunare. Cu toate acestea, scurta relativă a degradării sale îl face adecvat în special pentru aplicațiile care necesită multă energie pentru a fi eliberată într-un timp scurt, astfel încât un radioizotop cu un timp de înjumătățire mai lung , precum plutoniul 238 (aproape 88 de ani), răspunde mult mai bine. nevoile unei misiuni spațiale pe planete îndepărtate.

Pe lângă câmpul spațial, poloniul 210 este utilizat și în aplicații antistatice , cum ar fi anumite perii industriale pentru materiale sensibile la electricitatea statică ( poloniul 210 ionizează aerul, care suprimă electricitatea statică ).

Asociat cu beriliu , poate fi folosit și ca sursă de neutroni ( sursele β sunt totuși în general preferate, deoarece sunt mult mai puțin periculoase).

Radiotoxicitate

Radiotoxicitate de poloniu 210 este 0,51 μSv / Bq atunci când sunt ingerate și 2,5 μSv / Bq atunci când este inhalat.
Cinci micrograme sunt suficiente pentru a ucide un om adult (este de aproape un milion de ori mai toxic decât cianura de sodiu sau potasiu).

Doze letale

Doza medie letală (LD 50 ): în timpul unui sindrom de radiație acută , este de ordinul a 4,5 sieverte , moartea fiind practic sigură peste dublul acestei valori.
Deoarece 210 Po are o activitate specifică de 166 TBq / g (4.500 Ci / g ), o doză fatală de 50% poate fi obținută prin ingerarea a 8,8 MBq (238 microcuri, µCi), adică doar 50 nanograme (ng), sau prin inhalarea a 1,8 MBq (48 µCi ), de ordinul a 10 ng ; și o doză cu siguranță fatală este de două ori mai mare decât aceste doze.

Doza letală pentru contaminarea cronică este a priori scăzută, dar încă slab definită.

Cinetica în organismul uman

A fost studiat încă din anii 1950-1960 la oameni și animale de laborator : aproximativ 50% din poloniul 210 absorbit în doze neletale este eliminat în urină cu un timp de înjumătățire biologic de aproximativ 50 de zile (timpul necesar eliminării jumătății) a poloniului încorporat din corp). Cealaltă jumătate circulă în sânge și va fi fixată (prin anumite proteine numite metalotioneină , în special) la nivelul ficatului , splinei , rinichilor și măduvei osoase, unde poate continua să producă daune (în special în măduva osoasă, va distruge celulele stem care produc celule sanguine ( globule roșii , globule albe și trombocite ) provocând anemie și pierderi severe ale sistemului imunitar al persoanei.

Simptome

Nu există simptome specifice pentru otrăvirea cronică cu doze foarte mici, dar simptomele otrăvirii acute sunt cele ale sindromului acut de radiații ( greață , vărsături , căderea părului și imunosupresie ).

Exemple

Poloniu 210 este otrava care a fost folosit pentru crimă în 2006 , Alexander Litvinenko . De asemenea, este suspectat ca fiind cauza morții lui Yasser Arafat .

Acesta este absorbit de către organismele vii din cauza biochimie apropiate de cele ale telur și bismut : acesta a arătat că unele microorganisme sunt capabile să metilat poloniu folosind methylcobalamin , în același mod în care pot metilat de mercur , seleniu și telur .
Polonium 210 se găsește în țigări , bururi și fum de tutun. Prezența poloniului 210 pe frunzele de tutun este legată de absorbția radonului emanat din sol de către frunze și / sau de utilizarea anumitor îngrășăminte bogate în fosfat (îngrășăminte extrase din minele de apatită , o rocă care conține radiu și poloniu).

In fictiune

Polonium 210 , roman din seria SAS ( nr . 167), de Gérard de Villiers .
Polonium 210 este otrava folosită de asasin în episodul 13 al sezonului 1 din NCIS: New Orleans .

Note și referințe

IRSN Efecte asupra oamenilor Impactul poloniului 210 asupra oamenilor (accesat la 3 februarie 2017)
Yuile CL, Berke HL și Hull T (1967), cancer pulmonar în urma inhalării de poloniu-210 la șobolani , Radiation Research , 31 (4), 760-774.
Little JB, McGandy RB și Kennedy AR (1978), Interacțiuni între poloniu-210 α-radiații, benzo (a) piren și 0,9% soluții de NaCl instilații în inducerea cancerului pulmonar experimental , Cancer Research , 38 (7), 1929-1935.
Wagoner JK, Archer VE, Lundin Jr. FE, Holaday DA și Lloyd JW, Radiația ca cauză a cancerului pulmonar în rândul minerilor de uraniu , New England Journal of Medicine , 1965, 273 (4), 181-188.
Novak LJ și Panov D., Polonium-210 în sângele și urina lucrătorilor din minele de uraniu din Iugoslavia , Am. Ind. Hyg. Conf. Univ. J. , martie 1972, 33 (3): 192-6
Gerasimo P. și Laroche P., Monitorizarea radiologică a apei potabile , Revue française des Laboratoires , 2004 (364), 55-62.
„ Matpack - Tabelul periodic al elementelor ” ( Arhivă • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire? ) (Accesat la 8 aprilie 2013 ) Proprietăți ale nucleilor: 84-Po-210
Persson BR și Holm E (2011), Polonium-210 și plumb-210 în mediul terestru: o recenzie istorică , Journal of Environmental Radioactivity , 102 (5) ), 420-429.
Leggett RW și Eckerman KF, Un model biokinetic sistemic pentru poloniu , Sci. Total Aprox. 25 iulie 2001; 275 (1-3): 109-25.
(în) „ Polonium ” , Laboratorul Național Argonne (accesat la 22 septembrie 2009 )
(în) " Dezintegrarea a 210 Po " (accesat la 22 septembrie 2009 )
Hill CR, Polonium-210 in man , Nature , octombrie 1965, 30; 208 (9): 423-8.
Casarett LJ, Morrow PE (1964), Distribuția și excreția poloniului 210 , XI. Studii autoradiografice după administrarea intratraheală la iepure , Radiat. Rez. , 51: SUPPL 5: 175+.
Campbell JE și Talley LH, Asociația poloniului-210 cu sânge , Proc. Soc. Exp. Biol. Med. , 1954 oct. 87 (1): 221-3.
Aposhian HV și Bruce DC (1991), Legarea poloniului-210 la metalotioneina hepatică , Radiat. Rez. , Iunie, 126 (3): 379-82
Bruenger FW, Lloyd RD, Taylor GN, Miller SC și Mays CW (1990), boală renală la beagles injectați cu poloniu-210 , Radiat. Rez. , Iunie; 122 (3): 241-51
Concentrații Baratta EJ, Apidianakis JC și Ferri ES, Cesiu-167, concentrații de plumb-210 și poloniu-210 în țesuturi umane selectate din Statele Unite , Am. Ind. Hyg. Conf. Univ. J. , septembrie-octombrie 1969, 30 (5): 443-8.
Berke HL și Dipasqua AC (1964), Distribuția și excreția poloniului-210. VIII. După inhalarea de către șobolan , Radiat. Rez. ; 51: SUPPL 5: 133+
Casarett LJ, Distribuția și excreția poloniului 210. IX. Depunere, retenție și soartă după inhalare prin expunere „numai la nas”, cu note despre mecanica de depunere și degajare și compararea căilor de administrare , Radiat. Rez. , 1964; 51: SUPPL 5: 148+
Casarett LJ (1964), Distribuția și excreția poloniului-210. V. Studiu autoradiografic al efectelor căii de administrare asupra distribuției poloniului , Radiat. Rez. , 51: Supliment 5:93
Cohen BS, Eisenbud M, Wrenn ME, Harley NH. (1979), Distribuția poloniului-210 în plămânul uman , Radiat. Rez. , Iulie, 79 (1): 162-8.
Fellman A, Ralston L, Hickman D, Ayres L și Cohen N, metabolismul poloniului la babuini femele adulte , Radiat. Rez. , Februarie 1994, 137 (2): 238-50
Finkel MP, Norris WP, Kisieleski WE și Hirsch GM, Toxicitatea poloniului 210 la șoareci. I. LD50 de treizeci de zile, reținere și distribuție , Am. J. Roentgenol. Radium Ther. Nucl. Med. , 1953 septembrie, 70 (3): 477-85.
Lanzola EE, Allegrini ME, Taylor DM., Legarea poloniului-210 la țesuturile șobolanilor , Radiat. Rez. 1973 noiembrie 56 (2): 370-84.
Morrow PE, Smith FA, Dellarosa RJ, Casarett LJ și Stannard JN (1964), Distribuția și excreția poloniului-210. II. Soarta timpurie la pisici , Radiat. Rez. , 51: SUPPL 5: 60-6
Nathwani AC, Down JF, Goldstone J, Yassin J, Dargan PI, Virchis A, Gent N, Lloyd D, Harrison JD, otrăvirea cu Polonium-210: un cont de primă mână , Lancet, 2016; 388: 1075-1080
(în) " Arafat polonium: the imbroglio that passes through Lausanne " , Tribune de Genève (accesat la 12 iulie 2012 )
(în) Momoshima N., Song LX, Osaki S. și Maeda Y, " Formarea și emisia compusului volatil de poloniu prin activitate microbiană și metilare cu metilcobalamină poloniu " , Aprox. Știință. Tehnologie. , vol. 35, nr . 15, 2001, p. 2956–2960 ( DOI 10.1021 / es001730 + , citiți online )
(în) Momoshima N., Song LX, Osaki S. și Maeda Y, „ Emisie Po indusă biologic din apă dulce ” , J. Environ. Radioact. , vol. 63, 2002, p. 187 ( DOI 10.1016 / S0265-931X (02) 00028-0 )
Khater AE, Polonium-210 budget in țigări , Journal of Environmental Radioactivity , 2004, 71 (1), 33-41, citit online .

Vezi și tu

Articole similare

linkuri externe

Laboratorul Național Argonne , Polonium.

Bibliografie

Deus P., Petschat U. și Schmidt P. (1998), Transfer sol-lemn al radionuclizilor din seria de degradare a uraniului . În Radioactivitatea în om și mediu , Pt. 2, abstract .
D'Souza TJ și Mistry KB (1970), Absorbție comparativă de toriu-230, radiu-226, plumb-210 și poloniu-210 de către plante , Radiation Botany , 10 (3), 293-5, CV
Hill CR (1960), Lead-210 și polonium-210 în iarbă , Nature , 187, 211-212, abstract .
Holtzman RB și Ilcewicz FH (1976), Lead-210 și polonium-210 în lemn și circulația plumbului în copaci , ANL-7615, 38-43.
Howard BJ, Beresford NA, Copplestone D., Telleria D., Proehl G., Fesenko S. ... și Johansen MP (2013), Manualul AIEA privind transferul radionuclizilor la animale sălbatice , Journal of Environmental Radioactivity , 121, 55-74, rezumat .
Little JB, Radford Jr. EP și Holtzman RB (1967), Polonium-210 în epiteliul bronșic al fumătorilor de țigări , Science , Washington, 155, 606-7, rezumat
Persson BR și Holm E. (2011), Polonium-210 și plumb-210 în mediul terestru: o revizuire istorică , Journal of Environmental Radioactivity , 102 (5), 420-429.
Rajewsky B. și Stahlhofen W. (1966), Activitatea Polonium-210 în plămânii fumătorilor de țigări , Nature , 209, 1312-13.
Rowell JB, Stakman EC și Butler EE (1952), Acțiunea mutagenă a poloniului coloidal diluat asupra ciupercilor , abstract .
Sultzer M. și Hursh JB (1954), Polonium în urină a minerilor expuși la radon , Arh. Indust. Hyg. & Mediu ocupațional , 9 (2), 89-100, abstract .
Tóth A., Kovács T. și Szeglet P. (2009), Conținutul de poloniu-210 al unor macrofungi maghiari , Mikológiai Közlemények Clusiana , 48 (1), 63-67.

Hei

Născut

n / A

Aceasta

Vezi

Sr.

În

Acest

P.m

Citit

A.m

Este

Mt.

Tabel periodic al izotopilor <img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">