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  • 1 # 量子科學論

    20世紀是一個基礎科學迅猛發展的時代,你睡一覺起來可能都會發現,又出了新成果,又發明出了新玩意,每天都不帶重樣的!但是整個社會相應的風險意識和對新事物的認識跟不上更新的節奏。我們現在知道鐳元素具有放射性,並且能治療癌症,但它剛出現的早期卻差點危機人類的生命。下面我們就先從鐳的發現說起。

    鐳元素的發現

    88號鐳元素是由瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾於1898年在研究瀝青鈾礦時發現的。而鐳的放射性比鈾高了900倍。1903年,皇家科學院授予瑪麗·居里和皮埃爾·居里以及亨利·貝克勒爾諾貝爾物理學獎,使瑪麗成為了第一位獲得該獎項的女性。後來,在1911年,她因為首次分離出了純鐳,還發現了另一種元素(釙),以及她對放射性新現象的研究而獲得了第二個諾貝爾獎。

    當時居里夫人和皮埃爾知道鐳具有放射性,但並不知這種放射性對人體的傷害。因為在1900年的時候,皮埃爾親自在自己胳膊上測試鐳的放射性,很快在面板上造成了燒傷 ,於是就發現鐳能破壞正常細胞,隨後居里夫婦在4年間發表了32篇論文上交給了科學院,並且證明了在鐳的強輻射下癌細胞比健康的細胞死的更快,這就是放射性治療腫瘤的應用,於是化療(當時稱為居里療法)就此誕生了。

    鐳被神化,人們對鐳的狂熱追捧誕生了一些“鐳人”的產品

    由於鐳對癌症治療的作用,還有其在黑暗的環境下會發出幽幽的綠光,並且不需要Sunny的照射,也不需要外在的能源,這讓人們覺得這玩意像是有源源不斷地能量,於是鐳就被神話了,受到了人們狂熱地追捧。當時人們也有這樣一種信念,跟我們華人一樣,吃啥補啥。任何疾病和身體上的不適都是因為缺乏能量,從普通的疲勞到男人那方面的問題。而且當時大眾的觀點是,少量的食用一點鐳,對身體是有好處的。

    上圖為鐳水的廣告

    因此鐳就以某種方式變成了一種全能的保健補藥,就像我們今天服用維生素一樣,人們完全被鐳發出的幽靈綠光迷惑了。並且成為許多日常生活用品的新增劑,從牙膏到化妝品,甚至食品和飲料。其中一種叫做Radithor的製劑,只是蒸餾水中溶解了少量的鐳。大膽地宣傳為“活死人的治療”和“永恆的Sunny”,還承諾這玩意能解決各種疾病,從關節炎到痛風。急功近利的商業行為,也促使了鐳走進了人們的生活。

    你以為這樣就結束了,人們對這綠精靈那真是愛的不要不要的,消費者愛什麼肯定來什麼,隨後相繼推出了多拉瑪牙膏,它含有少量的釷,但放射性水平很低;To-Radia公司生產了一套由香水、乳膏、面部粉劑、口紅和其他美容產品組成的系列,產品中含有氯代釷和鐳,美女們也是愛的緊;還有放射性巧克力棒、鐳香菸!

    治療男人那方面的放射性卡片,晚上可以揣內衣裡,有趣的是這位放射性卡片發明者於1949年死於膀胱癌;還有周末集體去泡溫泉,但裡面新增著鐳和氡,泡出來全身發著微弱的綠光。更重要的就是當時紅級一時的鐳手錶,錶盤晚上發著幽幽的綠光,你要是手上不戴個鐳公司生產的手邊,感覺都沒辦法和別人搭話!這就是20世紀初人們乾的傻事。

    鐳的放射性危害

    但不幸的是,這種看似明亮、神奇的元素有其黑暗的一面。鐳唯一穩定的同位素是鐳-226,它的半衰期為1600年。只要鐳存在,任何鐳樣本都會向各個方向發射α粒子,也就是氦原子核(兩個質子、兩個中子)。

    但是鐳在體內,會對身體組織造成嚴重的破壞。鐳能發光是因為在白天光子撞擊鐳原子,使其電子進入更高的軌道。當太陽落山時,這些電子會自發地墜入較低的軌道,同時釋放出一個粒子和一些光子。

    當鐳被放置在人體細胞旁或血液中,比如當它穿過牙齦等粘膜時,就會變成一個微型的機關槍,在非常近的距離發射出一個又一個粒子,最終會使其周圍的細胞發生突變並殺死細胞。

    鐳的原子核除了有放射性以外,它的化學性質還表現得非常像鈣,由於人體利用鈣來製造骨骼,攝入的鐳會被誤認為是鈣,並被吸收到骨骼中。因此,攝入鐳的主要健康風險是輻射導致的骨壞死和骨癌。

    鐳女孩事件,停止瘋狂的“鐳人”用品

    從1917年到1926年,在鐳的全盛時期,美國鐳公司僱傭了一百多名工人(大部分是女性),用發光專利漆給手錶和鐘面上漆。當時管理者告知這些女工,上色的漆是無害的,為了保證毛筆上色的均勻,工人們被教導用嘴來舔畫筆的筆尖。

    工作一整天后顏料很自然地塗滿了女孩們的全身,她們下班回家後,衣服和面板都會容光煥發。姑娘們覺得這很有趣。

    有些女孩甚至在週五穿上她們最好的舞會禮服去上班,這樣她們就能在週末的舞會上閃閃發光。女孩們在指甲上塗上鐳,在頭髮上撒上鐳片,甚至在牙齒上塗上鐳。

    1922年1月,鐳女孩莫麗·馬吉亞首次出現了“鐳顎”,就是下顎生長的完全不受控制。1922年9月,也就是她第一次發現牙痛的8個月後,莫麗·馬吉亞去世了。莫麗不是唯一發生這種情況的女孩。鐳很容易透過血液進入牙齦,所以莫麗生病的時候,工廠裡的女孩們出現了各種奇怪的症狀。其中一個人的脊椎骨完全塌陷。還有一些人患上面板癌、白內障、喉癌和其他長期輻射暴露的症狀,如牙齒鬆動和脫髮。

    這起事件也引起了社會對放射性的恐慌,隨後也證實了放射性塗料在攝入時確實是有害的。而鐳女孩案在1928年得到了解決。儘管鐳直到20世紀60年代還在鐘錶上使用,但在鐘面漆工身上出現急性輻射綜合症的新病例急剎車,不久,含鐳產品和玩具的流行也隨之停止。

  • 2 # 知趣瞭然

    鐳是一種具有很強放射性的元素,現在只要一聽到“放射性”這三個字,大家都會有種恐懼感,因為放射性元素會對人類以及人類所生存的環境帶來極大地危害,雖然這種危害可以逐漸慢慢消失(放射性元素不穩定,會發生衰變,直至失去放射性),但是確需要一個相當漫長的時間。

    鐳的發現者是瑪麗.居里和她的丈夫皮埃爾.居里。在1896年,貝克勒爾發現了鈾鹽的放射性現象,引起居里夫婦的極大興趣,居里夫人決心研究發生這一不尋常現象的原因。她先檢驗了當時已知的所有化學元素,發現了釷和釷的化合物也具放射性。她進一步檢驗了各種複雜的礦物的放射性,意外地發現瀝青鈾礦的放射性比純粹的氧化鈾強很多。因此,她斷定,鈾礦石除了鈾之外,肯定還包含有放射性更強的元素。

    居里夫婦在實驗室

    於是,她丈夫和她一起並肩作戰,一起投入到尋找新元素的工作中。在工作進行不久後,他們就發現了在鈾礦石中不僅只有一種元素,還有其他兩種未被發現的元素。在1898年7月,他們首先發現了釙元素。不久之後,在同年的12月,他們又發現了另一種新元素-鐳。為了得到這兩種純淨的元素,他們夫婦二人在一個破棚子裡,夜以繼日的熬廢棄的瀝青礦渣,經常要忍受瀝青在熬煮時所發出的難聞氣味,經過三年多的努力,才從幾噸重的瀝青礦渣中得到了十分之一克的鐳。

    鐳元素化學符號

    純淨的鐳元素

    其實夫婦二人還是費盡不少艱辛,當初生活拮据,根本無力支付購買瀝青鈾礦的高昂費用,經過多次的周折,奧地利政府決定給他們先捐一噸瀝青礦渣,並承諾後期如果需要還可以以優惠的價格提供給他們使用。正是因為他們夫婦二人在發現放射元素上所做出的卓越貢獻,在1903年居里夫婦雙雙獲得諾貝爾物理學獎。

    居里夫婦展示鐳元素的發光性

    居里夫人是放射性元素釙元素和鐳元素的發現者,卻也是放射性元素的受害者。由於長期從事放射性物質的研究工作,加上惡劣的實驗環境和對缺乏對放射性元素的防範意識(當時根本不知道放射性元素會有這麼大的危害),經常受到放射性元素的侵襲,使她的血液漸漸受到了破壞,患上白血病。她還患有肺病、眼病、腎病,甚至患過神經錯亂症。最終在1934年居里夫人被惡性貧血症奪去了生命。

    放射性元素向外輻射能量,發射出的射線物質會對人體的中樞神經系統、神經-內分泌系統及血液系統造成破壞。不同的照射劑量會給人帶來不同程度的損傷。大劑量會迅速引起病理反應;小劑量表現不明顯,但伴有長短不一的潛伏期,可能引起基因突變和染色體畸形,使後代受害。

    凡事有弊也必有利。放射性元素在工業上可用於探查機械內部是否有裂痕和損傷,用探測石油,利用其同位素可以尋找古河道的鈾;在醫療上,可用於癌症的治療;在軍事上,是製造原子彈的材料之一。

    但是還是奉勸大家,放射性物質這種東西還是專業人士來操作比較好,雖然我們沒有機會接觸到,但是並不代表它就離我們很遠。自放射性元素被發現以來,其讓人類致死致殘的訊息比比皆是。例如,二戰末期,美國在日本廣島和長崎投下的原子彈;前蘇聯的切爾諾貝利和日本福島的核電站洩漏;這些都造成了巨大的災難。

  • 3 # 軍機處留級大學士

    自然界中,鐳是鈾和釷礦的伴生微量礦石,每噸晶質鈾礦只有七分之一克鐳。鐳對活的生物體來說不是必需的,並且當鐳由於其放射性和化學反應性而被納入生化過程時,可能會對健康產生不利影響。目前,除了在核醫療學,鐳沒有商業應用。

    以前,它被用作放射發光裝置以及放射性騙術(因為它所謂的治療能力)。今天,這些以前的應用已經不再流行,因為鐳的毒性已經為人所知,而且不太危險的同位素被用於放射發光裝置。 鐳以前用於自發光的手錶、核面板、飛機開關、鐘錶和儀表盤用塗料。一個典型的使用鐳塗料的自發光手錶含有大約1微克鐳。

    20世紀20年代中期,美國鐘錶公司用含鐳的發光漆在鐘錶的錶盤上畫表盤。油漆工被指示舔刷每一個精確的點,從而攝取鐳。他們接觸鐳對健康造成了嚴重影響,包括疼痛,貧血症和骨癌。這是因為鐳沉澱在骨髓裡放射性降解的地方,並且會變異骨細胞。 在訴訟過程中,公司的科學家和管理層已經採取了相當多的預防措施來保護自己免受輻射的影響,但他們沒有保護自己的員工。此外,幾年來,這些公司一直試圖掩蓋這些影響,並堅持認為工人感染了梅毒,以此來逃避責任。這種完全無視員工福利的做法對以下職業病勞動法出臺產生了重大影響。

    訴訟的結果是,放射性的不良影響廣為人知,鐳刻度盤的油漆工接受了適當的安全預防措施的指導,並配備了防護裝備。特別是,錶盤畫家不再舔畫筆來塑造它們(這會導致鐳鹽的攝入)。鐳直到20世紀60年代仍被用於錶盤,但是錶盤畫家沒有進一步的傷害。這突出表明鐳對人類的傷害是可以輕易避免的。 從20世紀60年代起,鐳塗料的使用停止了。在許多情況下,發光刻度盤是用光激發的非放射性熒光材料實現的。這種裝置在曝光後會在黑暗中發光,但是發光會減弱。在需要黑暗中持久自我發光的地方,放射性鉕-147(半衰期2.6年)或氚使用了(半衰期為12年)油漆更安全,這兩種方法今天仍在使用。

    與鐳不同,它們還有一個優點,就是磷光體不會隨著時間的推移而降解。氚發射非常低的能量線輻射(甚至比鉕發射的β輻射能量還要低)不能穿透面板,鐳是穿透性伽馬射線,被認為更安全。 時鐘、手錶和儀器可以追溯到20世紀上半葉,通常在軍事應用中,可能被塗上了放射性發光塗料。它們通常不再發光。然而,這並不是由於鐳的放射性衰變(半衰期為1600年),而是由於硫化鋅熒光介質的熒光被鐳的輻射所破壞。

    從這一時期開始,裝置中出現了一層通常很厚的綠色或黃褐色油漆,這表明存在放射性危害。來自完整裝置的輻射劑量相對較低,通常不是急性風險;但是如果被釋放、吸入或攝入,油漆也是危險的。 鐳曾經是牙膏、髮乳甚至食品中的新增劑,因為它被認為具有治療作用。這種產品很快就不流行了,在被發現可能對健康造成嚴重不良影響後,許多國家禁止使用。在美國,從20世紀40年代末到70年代初,還對兒童進行鼻鐳照射,以防止中耳問題或扁桃體腫大。

    鐳(通常以氯化鐳或者溴化鐳)用於醫學以產生氡氣,而氡氣又被用作癌症治療。例如,加拿大在20世紀20年代和30年代使用了幾種氡源。然而,由於溴化鐳暴露造成的有害影響,20世紀初使用的許多治療方法已經不再使用。這些影響的一些例子有貧血癌症和基因突變。更安全的伽馬射線發射器,例如鈷60成本較低且可大量獲得,如今通常用於替代鐳在這一方面的用途。

    20世紀初,生物學家利用鐳來誘導突變和研究遺傳學。早在1904年,丹尼爾·麥克道戈爾就使用鐳來試圖確定它是否會引發突然的大規模突變,並導致重大的進化轉變。托馬斯·亨特·摩爾根用鐳誘發變化,導致果蠅白眼化。獲得諾貝爾獎的生物學家赫爾曼·穆勒在轉向更廉價的x射線實驗之前,簡要研究了鐳對果蠅突變的影響。

    霍華德·阿特伍德·凱利的創始人之一約翰·霍普金斯醫院是鐳在醫學上用於治療癌症的主要先驅。第一個病人是1904年他自己的姑姑,手術後不久去世。凱利被認為使用過量的鐳來治療各種癌症和腫瘤。結果,他的一些病人死於鐳暴露。他使用鐳的方法是在受影響區域附近插入一個鐳膠囊,然後將鐳“點”直接縫到腫瘤。這是用來治療海里埃塔·拉克絲宮頸癌的方法,就是著名的海拉細胞。目前,取而代之的是使用更安全和更易獲得的放射性同位素。

    鐳是高度放射性的,它的直系產物——氡也有放射性。攝入時,80%攝入的鐳被排出體外,而另外20%進入血液,大部分聚集在骨頭裡。無論是體內還是體外暴露於鐳輻射,都會導致癌症和其他疾病,因為鐳和氡會釋放出α和伽馬射線,它們會後殺死正常細胞並讓細胞變異。在1944年的曼哈頓專案只,工人的“耐受劑量”設定為攝入0.1微克鐳。 鐳的一些生物效應從一開始就很明顯。第一例所謂的“鐳皮炎”是在1900年報道的,僅在該元素被發現兩年後。法國物理學家安託萬·貝克勒爾他在背心口袋裡裝了一小瓶鐳,裝了6個小時,他的面板就形成潰瘍。

    鐳的大量危險來自它的女兒——氡:作為一種氣體,它比它的母體鐳更容易進入人體。 今天,鐳226被認為是放射性元素中毒性最大的一種,必須在氣流迴圈顯著的密閉手套箱中處理,然後進行處理以避免其產物鐳222逃逸對環境產生危害。含有鐳溶液的舊安瓿必須小心開啟,因為水的輻射分解會產生氫氣和氧氣。

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