神秘的“毒王”，为什么钋元素如此之毒？

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。
出品：科普中国
制作：氘氘斋
监制：中国科普博览
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


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