1、發(fā)表期刊：中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考 2011年第6期釙-210一種中學(xué)生必須知道的放射性同位素但世輝 陳莉莉 （湖北襄陽市東風(fēng)中學(xué) 441004）摘要 文中介紹了釙-210在香煙中被發(fā)現(xiàn)的過程及其對人體的危害，并從釙-210進(jìn)入煙草的途徑入手闡述了香煙中消除釙-210的幾種方案。關(guān)鍵詞 釙-210 放射性 危害 控制措施2006年11月2日，在一次帶有濃烈冷戰(zhàn)色彩的暗殺行動中，原俄羅斯聯(lián)邦安全局中校利特維年科在倫敦的一家醫(yī)院死去，英國衛(wèi)生防護(hù)局宣布，導(dǎo)致利特維年科死亡的是一種名為釙-210的罕見放射性同位素，此次暗殺行動驚動了整個倫敦，同時釙-210也再次引起世界各國科學(xué)家的關(guān)注，實際上這種看似罕見的

2、放射性同位素就分布在我們周圍：全球煙民每年消費(fèi)6萬億支香煙，每只香煙都會有少量的釙-210送入煙民肺部，在他們吞云吐霧的過程中，這種劇毒的放射性物質(zhì)也在不斷地累積。更加震驚的是，今年5月31日公布的2008年中國控制吸煙報告指出，我國約有1500萬名青少年煙民，而嘗試吸煙的青少年中學(xué)生不少于4000萬，并且這一數(shù)字每年都在上升，遺憾的是這些受害者卻對釙-210引起的危害毫不知情，這種知識性的缺失也正是我們這些中學(xué)教師所必須彌補(bǔ)的。1 香煙中含釙-210的證實過程上世紀(jì)60年代上半葉，輻射，尤其是放射性塵埃對人體健康的影響，是科學(xué)家及其他大多數(shù)人關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)時，美國哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的放射化

3、學(xué)家亨特及其同事正在開發(fā)一種新技術(shù)，用于檢測極低濃度的鐳和釙。1964年的某一天，她在實驗室里瞎轉(zhuǎn)悠時，突然看到了一位同事留下的煙灰。一時興起，她決定用自己的新技術(shù)測試一下煙灰的放射性。結(jié)果出來后，亨特驚訝地發(fā)現(xiàn)，煙灰中連釙-210的影子都沒有，可問題是環(huán)境中痕量的放射性同位素是很常見的。最后經(jīng)過研究亨特發(fā)現(xiàn)：在香煙熏染的過程中，高溫的作用將釙變成氣體，隨后又進(jìn)入了香煙燃燒產(chǎn)生的煙霧里。這意味著，吸煙者會將釙直接吸入肺部。1965年，放射化學(xué)家兼物理學(xué)家利特爾檢測了吸煙者的肺部組織樣本，尋找其中釙的蹤跡。利特爾的研究證實，釙確實聚集在肺部的特定區(qū)域。由于呼吸道會分叉，形成支氣管、細(xì)支氣管和肺泡

4、，因此放射性同位素會停留并聚集在各個分叉處。它們成為放射性“熱點(diǎn)”，不斷發(fā)射出粒子。2 釙-210的毒性及其危害今天大多數(shù)的專家已經(jīng)認(rèn)定，香煙中最主要致癌物是多環(huán)芳香烴和亞硝胺之類的化合物。但是，根據(jù)輻射造成的危害所做的保守估計，在吸煙所致的肺癌患者中，2%都是由釙-210導(dǎo)致的。照此比例計算，單在美國每年因此死亡的吸煙者就有好幾千人。釙是法國居里夫婦1898年在處理鈾礦時發(fā)現(xiàn)的一種新化學(xué)元素，它的符號是Po，銀白色，密度9.4克/厘米3，熔點(diǎn)是254，沸點(diǎn)為962。釙-210屬于極毒的放射性核素，它發(fā)射的粒子在空氣中的射程很短，不能穿透紙或者皮膚，所以在人的體外不會構(gòu)成外照射危險。此外，釙是

5、最稀有的元素之一，在地殼中的含量大約只有一百萬億分之一。天然的釙存在于鈾礦石和釷礦石中，但含量極微。在自然環(huán)境中，例如大氣和人體內(nèi)都有極微量的釙-210存在，其半衰期為138天，也就是說每過138天它的放射性活度就會自動減少一半，約2.5年后其放射性基本消失，那時就更不會產(chǎn)生任何危害了。但煙民在吞云吐霧的過程中就沒那么幸運(yùn)了，此時釙-210不再滯留體外而是隨著呼吸進(jìn)入人體內(nèi)部，并且其在人體內(nèi)的存量不斷增多并且進(jìn)入人體內(nèi)各個不同組織。一般情況下，攝入體內(nèi)的釙-210主要聚集在肺部，另有30%沉積在脾、腎和肝臟，10%沉積在骨髓組織，少量沉積在包括淋巴結(jié)和呼吸道內(nèi)粘膜在內(nèi)的全身各器官或組織。滯留在

6、體內(nèi)的釙-210還會進(jìn)入全身血液循環(huán)，由于釙是放射性元素中最容易形成膠體的一種元素，它在人體內(nèi)水解生成的膠粒極易容易牢固地吸附在蛋白質(zhì)上，并與血漿結(jié)合生成不易擴(kuò)散的化合物，對人體的危害極大。更為驚訝的是，釙-210釋放的射線還可以破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，損傷DNA，假如細(xì)胞長期遭受釙-210所帶來的輻射，那么最終會引起細(xì)胞癌變，導(dǎo)致腫瘤。由于抽煙者吸入的釙-210大多集中在肺部，因此引發(fā)肺癌的機(jī)率最大。對于釙-210在體內(nèi)外的不同影響，哈佛大學(xué)利特爾教授及其同事在1974年便在倉鼠實驗中得以證實：他們把倉鼠分為兩組作為對比，再把劑量很少的釙-210注入倉鼠的氣管，一組倉鼠被注入的頻率較低，另

7、一組頻率較高。結(jié)果發(fā)現(xiàn)注入頻率較低的那組倉鼠體內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)任何炎癥，而在注入頻率較高的那組倉鼠中94%都出現(xiàn)了肺部腫瘤。通過倉鼠實驗再次證實：對于人體而言在某一時刻突然受到大劑量釙-210的輻射，其實并不會對他們造成傷害，反而是長期接觸小劑量的釙-210才會有相當(dāng)大的危害，而抽煙恰好屬于后者那種情況。盡管每支香煙中釙-210的含量相對較低，但抽煙者每吸一口煙，肺部的釙-210含量都會增加一點(diǎn)，長期下去，輻射劑量就會越來越高，患癌風(fēng)險也就隨之提高。3 釙-210進(jìn)入煙草的途徑及控制措施上世紀(jì)60年代，科學(xué)家們一直在研究釙-210這種放射性同位素是如何進(jìn)入煙草植株的，因為只有弄清楚進(jìn)入的途徑才能找出

8、出去它的最有效方式。實際上早在1964年，亨特和雷德福就在理論上進(jìn)行了推測：由于天然的釙-210只存在于鈾礦石和釷礦石中，他們的推測就是從這兩種礦石起步的，因為煙草植株生長所需要的化肥就是由含鈾的磷酸鹽為原料制成的。最終兩位科學(xué)家推測出了釙-210進(jìn)入煙草的兩種途徑（圖1）。其一，化肥中的鈾-238衰變時的產(chǎn)物之一氡-222進(jìn)入大氣層中，隨后繼續(xù)衰變產(chǎn)生鉛-210，由于煙葉表面長有不計其數(shù)、像茸毛一樣的毛狀體，于是鉛-210掉落在煙草植株上并被緊緊吸附，最終衰產(chǎn)生釙-210進(jìn)入煙葉；其二，鈾-238衰變的另一產(chǎn)物鉛-210進(jìn)入土壤被煙草植株根部吸收，在植株內(nèi)衰變產(chǎn)生釙-210并且進(jìn)入煙葉。圖1

9、 釙-210進(jìn)入煙草的兩種途徑示意圖 釙-210化肥中鈾-238鉛-210氡-222以上理論推測得到了美國農(nóng)業(yè)部（USDA）科學(xué)家的證實。1966年，USDA和美國原子能委員會開展了一項實驗用以追蹤釙-210的化肥來源，他們檢測了兩種不同的化肥：一種是商業(yè)“過磷酸肥”，另一種是由純度較高的磷酸鈣特制而成的混合化肥。結(jié)果顯示，兩種化肥差異非常明顯。商業(yè)化肥中，鐳-226的含量大概是混合化肥的13倍，導(dǎo)致煙葉中的釙含量升高近7倍。1974年，美國國家大氣研究中心的愛德華·馬特爾教授再次研究了這個問題。他提出，富含鈾的磷酸鹽化肥會把氡-222釋放到附近空氣中，使這種同位素在空氣中的濃度超出

10、正常水平，最終衰變產(chǎn)生釙-210進(jìn)入煙草中。在弄清楚了釙-210進(jìn)入煙草的途徑之后，許多科學(xué)家甚至包括許多煙草公司也提出了各種降低香煙煙霧中釙-210含量的方案（表1）。表1 降低香煙煙霧中釙-210含量的解決方案香煙生產(chǎn)環(huán)節(jié)降低釙-210含量的解決方案育苗階段引用基因技術(shù)，讓煙草生長出沒有毛狀體的煙葉，使其不再吸附鉛施肥階段生產(chǎn)化肥時降低化肥中鈾的含量煙葉收獲階段用稀釋過的過氧化氫溶液清洗收獲的煙葉煙葉加工階段向煙草中加入化學(xué)物質(zhì)，阻止釙-210氣化，使它不會被吸入呼吸道香煙使用階段開發(fā)一種具有離子交換功能的過濾嘴，阻止氣態(tài)釙進(jìn)入呼吸道以上各種方案的可行性已經(jīng)得到了科學(xué)家的證實，但指望利用某

11、一種方案來除去釙-210顯然是不可能的，因此只有聯(lián)合使用以上方案，從煙草種植到煙葉的收獲再到香煙的制成的每一步都采取措施來除去釙-210將會是十分有效的，這種聯(lián)合除釙的方案也得到了美國農(nóng)業(yè)部科學(xué)家的證實：30%50%的釙都可以輕易地從肥料中除去，清洗煙葉還能消除25%，再加上過濾嘴的作用，煙草中的釙幾乎能被全部清除。與香煙中的其它有害物質(zhì)（焦油、一氧化碳、多環(huán)芳香烴、亞硝胺等）相比，釙只是一種單同位素，將成為第一種被驅(qū)除出香煙的“毒藥”。雖然方案可行，但自從發(fā)現(xiàn)香煙中含有釙40多年以來沒有一家煙草公司愿意付出行動，理由很簡單，除去這些物質(zhì)不會帶來任何商業(yè)回報反而會增加成本。面對利益的驅(qū)使，煙草巨頭們選擇了逃避，逃避香煙中釙所帶來的危害：據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全球每年會有130萬人死于肺癌，其中90%由吸煙引起。對于這一觸目驚心的數(shù)字，除了譴責(zé)之外，作為一名化學(xué)教師，我們更應(yīng)該從化學(xué)的角度去宣傳煙草中釙-210及其它有害物質(zhì)所帶來的災(zāi)難，使廣大抽煙人群尤其是我們的中學(xué)生遠(yuǎn)離香煙，這種教育效果不僅更有說服力，而且絕對遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過學(xué)校針對禁煙而采取的某些不太合理的處分。參 考 文 獻(xiàn)1 曹文高，謝小東.釙-210的毒性與中毒急救.解放軍健康，2007，（6）：72 郭