Chemie, radiobiologie a toxikologie polonia

Jiří Patočka, Leoš Navrátil

Polonium (Po) je kovový prvek šesté hlavní podskupiny periodické soustavy s atomovým číslem 84. Nemá žádné stabilní izotopy, ale počet potencionálních radioaktivních izotopů dosahuje čísla 50. V přírodě se vyskytuje jen v minimálním množství v uranových rudách a v tabákovém kouři.

Dnes tolik diskutovaný isotop ²¹⁰Po se dá v menších množstvích vyrobit uměle a to bombardováním vizmutu neutrony a je tak nejdostupnějším isotopem Po.

²¹⁰Po je především alfa zářič (poločas rozpadu je 138,39 dní) a rozpadá se na isotop olova ²⁰⁶Pb. Při tom se uvolní energie 141 W/g, takže kovové polonium se samo ohřívá a vydává teplo. Tato vlastnost polonia nachází využití např. v kosmonautice. Kovové polonium má specifickou hustotu 9,4 g/cm3, b.t. 254 °C a b.v. 962 °C. Snadno se rozpouští v kyselinách a poskytuje ve vodě rozpustné soli, v kterých může být dvojmocné, čtyřmocné nebo šestimocné. Soli polonia podléhají snadno hydrolýze, proto ve vodě tvoří koloidní roztoky hydroxidu Po(OH)₂.
Biologické účinky ²¹⁰Po jsou vyvolány jednak účinkem jeho záření (radiotoxicita), jed-nak jeho chemickou toxicitou jako kovového prvku. Oba druhy toxicity je ale obtížné oddělit. Rozhodující pro jeho toxický účinek na organizmus savců a člověka je však zřejmě jeho radiotoxicita.
Protože isotop ²¹⁰Po je především alfa zářič, je nebezpečí poškození klíčových orgánů u člověka při vnějším ozáření minimální. Podstatně závažnější zdravotní důsledky nastávají po vnitřní kontaminaci (Harrison et al. 1991). Jeden miligram ²¹⁰Po vyzáří tolik alfa částic, jako 5 g radia. ²¹⁰Po je proto pro člověka významně nebezpečným radionuklidem.
Rozpustné soli polonia se vstřebávají z gastrointestinálního traktu v množství 7 až 13 % podaného množství a rychle pronikají do krve. Z experimentů na laboratorních zvířatech vyplývá, že polonium prochází též přes placentární bariéru v množství asi 8 % (Haines et al. 1995). Polonium vniká do organizmu především dýchacími cestami (6x více než zažívacím traktem). Ukládá se zejména v plicích, játrech, ledvinách, ve svalech a v kostní dřeni, přičemž se jeho koncentrace v jednotlivých tkáních liší. Vyvolává klasický akutní ra-diační syndrom. Hodnota subchronické letální dávky ²¹⁰Po pro laboratorního potkana je 1,45 MBq/kg (Renčová et al. 1997). U člověka známa není.
U makaka byla naměřena hodnota biologického poločasu ²¹⁰Po 15,6 dne (Fellman A et al 1994). U člověka literární zdroje uvádí hodnoty mezi 30 až 50 dny (IARC 2001a) podle jednotlivých orgánů. Polonium se vylučuje jak močí, tak stolicí. Poškození ledvin je dáno degeneraci tubulů a nekrózou ledvinných buněk, podobně jako v případě uranu (Patočka et al. 2004). U pracovníků pracujících s poloniem byl zaznamenán zvýšený výskyt rakoviny ledvin (IARC 2001c).
Urychleného vylučování polonia z organismu se dá dosáhnout podáváním některých chelatačních činidel, např. 2,3-dimerkaptopropan-1-olu, 2,3-dimerkaptopropan-1-sulfonátu, N,N'-di-(2-hydroxyethyl) ethylenediamin- N,N-biskarbodithioátu apod. (Renčová et al. 1993, 1997, 2000). V literatuře byla popsaná nahodilá intoxikace 10 dětí a 4 dospělých, u nichž byla naměřena aktivita polonia od 18,5 kBq do 370 kBq (norma je 1,1 kBq). Snížení počtu leukocytů a krevních destiček se normalizovalo až po několika měsících po expozici (IARC 2001b) a došlo též k výraznému postižení jaterních funkcí.

LITERATURA

Fellman A, Ralston L, Hickman D, Ayres L, Cohen N. Polonium metabolism on adult female baboons. Radiation res 137, 238-250, 1994.
Fellman A, Ralston L, Hickman D, Ayres L, Cohen N. Spitz H, Robinson B. The importance of acid digestion of urine prior to spontaneous deposition of 210Po. Health Physics 57: 615-621, 1989.
Haines JW, Harrison JD, Pottinger HE, Phipps AW. Transfer of polonium to the embryo and foetus of rat and guinea pig. Int J Radiat Biol. 67: 381-390, 1995.
Harrison JD, Morgan A, Haines JW, Stather JW. Fetal uptake of plutonium and polonium in animals and estimates of doses to humans. Int J Radiat Biol. 60: 555-559, 1991.
IARC 2001a. Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Man. Geneva: World Health Organization, International Agency for Research on Cancer, 1972-PRESENT. Part 2, 78: 346, 2001.
IARC 2001b. Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Man. Geneva: World Health Organization, International Agency for Research on Cancer, 1972-PRESENT. Part 2, 78: 396, 2001.
IARC 2001c. Monographs on the Evaluation of the Carcinogenic Risk of Chemicals to Man. Geneva: World Health Organization, International Agency for Research on Cancer, 1972-PRESENT. Part 2, 78: 222, 2001.
Patočka J, Kassa J, Štětina R, Šafr G, Havel J. Toxicological aspects of depleted uranium. J Appl Biomed. 2: 37-42, 2004.
Renčová J, Volf V;,Jones MM, Singh PK. Mobilization and detoxification of polonium-210 in rats by 2,3-dimercaptosuccinic acid and its derivatives. Int J Radiat Biol. 76: 1409-1415, 2000.
Renčová J, Volf V, Jones MM, Singh PK. Relative effectiveness of dithiol and dithiocarbamate chelating agents in reducing retention of polonium-210 in rats. Int J Radiat Biol. 63: 223-232, 1993.
Renčová J, Svoboda V, Holuša R, Volf V, Jones MM, Singh PK. Reduction of detoxification of polonium-210 in rats by chelating agents. Int J Radiat Biol. 72: 341-348, 1997.