Polonium 210

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Modèle:Infobox Isotope

Le polonium 210, noté Modèle:ExpPo, est l'isotope du polonium dont le nombre de masse est égal à 210. C'est le plus abondant des trente-trois isotopes du polonium[1]. Sa demi-vie est de Modèle:Unité. Il a été découvert en 1898 par Marie Curie[1]. Ce radionucléide naturel n'est présent dans l'air et l'eau qu'à l'état de traces, mais il est omniprésent dans l’environnement terrestre où il peut être concentré par certains réseaux trophiques. Il est généralement conjointement trouvé avec ses deux précurseurs directs (Modèle:Nobr, Modèle:Nobr).

C'est un élément très dangereux par son extrême radiotoxicité. Il est en effet très volatil, et rapidement assimilé par les organismes vivants en raison de sa chimie proche de celles du tellure et du bismuth. Il est cancérigène[2]Modèle:,[3]. C'est lui qui explique en partie au moins le cancer du poumon du fumeur et celui du mineur exposé à des résidus d'uranium[4]Modèle:,[5]. Il peut être retrouvé dans certaines eaux de boisson[6].

Propriétés physiques

C'est un radioélément très volatil : un échantillon pur perd 50 % de sa masse en Modèle:Unité en n'étant chauffé qu'à Modèle:Tmp (son point de fusion est de Modèle:Tmp), peut-être par désagrégation à l'échelle atomique induite par sa très forte Modèle:Nobr, laquelle a d'ailleurs pour effet de le maintenir à température élevée.

Son noyau atomique compte Modèle:Unité et Modèle:Unité avec un spin 0+ pour une masse atomique de Modèle:Unité. Il est caractérisé par un excès de masse de Modèle:Unité et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de Modèle:Unité[7].

Production artificielle

Il peut être obtenu par transmutation, en bombardant du Modèle:Nobr avec des neutrons, ce qui génère du Modèle:Nobr, lequel se transforme en Modèle:Nobr selon une demi-vie de Modèle:Unité[1].

Cycle naturel

Il est présent à l'état de traces dans tous les compartiments du milieu naturel (eau, air, sols, écosystèmes), où il provient de la désintégration du radon 222.

Avec le [[Plomb 210|Modèle:ExpPb]], il est géographiquement assez largement répandu dans l'environnent terrestre en tant qu'élément de la chaine de désintégration de [[Uranium 238|Modèle:ExpU]] (très présent dans le manteau et en profondeur dans la croûte terrestre)[8].

  • Dans l'air (basse troposphère), il peut provenir de la désintégration du [[Radon 222|Modèle:ExpRn]] diffusant depuis des murs de granit, le sol ou le sous-sol (d'où il remonte via les galeries de mines, les failles, etc.). Sa gamme des concentrations d'activité dans l'air au niveau du sol varie de Modèle:Unité (à comparer à Modèle:Unité pour le plomb 210 (Modèle:ExpPb)[8].
  • Dans l'eau de puits, sa concentration d'activité est d'environ Modèle:Unité (à comparer à environ Modèle:Unité pour le Modèle:ExpPb). Cependant l'eau potable distribuée par les réseaux de distribution est d'environ Modèle:Unité (de même pour le Modèle:ExpPb)[8].
  • Dans les sols, provenant à la fois de la décroissance radioactive du radon 222 présent dans le sol et des retombées sèches du Modèle:ExpPo en suspension dans l’air, il s'adsorbe sur l'argile mais aussi sur des colloïdes organiques dans les premiers cm du sol ; sa concentration d'activité varie dans le sol selon la nature du substrat et le sous-sol (naturellement plus ou moins riche en uranium, faillé ou non, etc.). Toutes choses égales par ailleurs, la teneur du sol en Modèle:Nobr est aussi corrélée avec la quantité de précipitations atmosphériques, les eaux météoriques le rabattant vers le sol s'il n'a pas été capté au passage par des végétaux. Les niveaux moyens de radioactivité du Modèle:ExpPo dans les sols varient de Modèle:Nb[8] (Modèle:Unité sur sol selon l'IRSN[1]). Des pics de concentration sont relevés dans les sols formés sur des stériles ou autres résidus d’exploitation de mines d’uranium (15 000 et jusqu'à Modèle:Unité)[1].

Origines

Son précurseur étant un gaz radioactif (le Modèle:Nobr), le Modèle:Nobr est formé en grande partie en suspension dans l'air (concentration atmosphérique moyenne : dans l’air de l’ordre de Modèle:Unité. Une seconde source d'émissions — elle est importante — est le volcanisme[1].

Cinétique environnementale

Les modèles de biocinétique sont encore en construction[9], mais on sait que les plantes se contaminent par des radionucléides radioactifs à la fois par absorption racinaire via l'eau du sol et via les éléments solubilisés par les acides organiques produits par leurs racines, ainsi que via leur réseau mycorhizien. Elles se contaminent aussi via leurs parties aériennes (feuilles principalement) à partir des dépôts (secs et/ou humides) de retombées radioactives[8].

Dans les feuilles fraîches de végétaux terrestres, le niveau de Modèle:ExpPo est particulièrement élevé (par rapport au reste de la plante) en raison de ces dépôts directs des produits de décomposition radioactive du radon (Modèle:ExpRn). Cette contamination est plus importante dans les contextes granitiques et uranifères (en présence de déchets industriels et miniers riches en uranium)[8]. Le tabac est connu pour en absorber des quantités particulièrement élevées (radioactivité équivalant en moyenne à Modèle:Unité), et, pour des raisons mal comprises, ce taux semble presque constant dans le temps et pour les origines géographiques (un phénomène assez similaire est constaté pour le Modèle:ExpPb, souvent associé au Modèle:ExpPo)[8].

Les végétaux de la strate muscinale (bryophytes (mousses) et lichens croissant en contact direct avec le sol ou sur les roches, ainsi que dans les tourbières) peuvent efficacement capter à la fois le Modèle:ExpPo et le Modèle:ExpPb à partir des retombées atmosphériques d'une part et à partir d’émanations du sol ou du sol et des eaux de ruissellement ou de la nappe superficielle d'autre part.

Les lichens et mousses épiphytes sont eux principalement exposés aux dépôts aériens[8].

Dans la toundra et la taïga, le renne et le caribou sont deux espèces qui, pour se nourrir, broutent de grandes quantités de lichen et un peu de bryophytes. Il s'ensuit dans leur chair une concentration d'activité de Modèle:ExpPo et de Modèle:ExpPb équivalent à Modèle:Unité.

Parce que ces animaux produisent du lait, divers sous-produits et de la viande consommée par l’homme (en zone périarctique principalement, mais le renne a été introduit dans certaines parties de l'hémisphère sud ; il en existe une population importante dans les îles Kerguelen). La chaine alimentaire lichen → renne ou caribou → être humain a fait l’objet d’études et a même été considérée comme un modèle pour étudier l'absorption et la rétention de Modèle:ExpPo (et du Modèle:ExpPb) et les risques associés chez l'homme[8].

Dans les milieux subaquatiques (eau douce et environnement marin), les animaux (filtreurs tout particulièrement) bioconcentrent le Modèle:ExpPo et de Modèle:ExpPb, ce qui explique que les fruits de mer en contiennent des doses plus élevées (et donc une radioactivité plus significative) que les algues ou aliments végétariens terrestres. Les consommateurs réguliers de fruits de mer sont exposés à une dose radioactive efficace qui Modèle:Citation que s’ils ne consommaient que des produits végétaux[8]. Une étude a montré qu'en zone arctique les oiseaux marins absorbent préférentiellement le polonium 210 par rapport à son ancêtre le plomb 210[10].

Chez l'Homme

L'exposition humaine a d'autres sources que l'alimentation (inhalation d'air contaminé par du polonium ou du radon, tabagisme et inhalation de fumée ou cendres de bois notamment), mais certaines sources alimentaires sont plus concernées ; beaucoup d'aliments végétaux contiennent de faibles doses de Modèle:ExpPo et Modèle:ExpPb, mais qui peuvent être concentrés via la chaine alimentaire chez les herbivores puis les carnivores ou nécrophages : selon les données disponibles au début des années 2010, outre les fruits de mer (voir plus haut), un consommateur régulier de viandes de renne ou de caribou (venaison issue de gibier chassé ou viande provenant d'élevage extensif, c'est-à-dire d'animaux ayant vécu dans leur milieu naturel et nourris avec des aliments industriels) sont exposés à une dose annuelle efficace de radioactivité due au Modèle:ExpPo et au Modèle:ExpPb d’environ Modèle:Unité pour la consommation de renne et de Modèle:Nb pour la consommation de caribou[8].

Il en résulte des apports nutritionnels journaliers moyens médians (calculés pour la population mondiale adulte) qui seraient environ de Modèle:Nb et Modèle:Nb respectivement[8]. Ceci correspond à des doses efficaces annuelles de Modèle:Unité pour le Modèle:ExpPo et Modèle:Unité pour le Modèle:ExpPb qui lui est souvent associé[8] ; alors que les apports alimentaires strictement végétariens ne sont que d’environ Modèle:Unité pour le Modèle:ExpPo et Modèle:Unité pour le Modèle:ExpPb (soit des doses annuelles efficaces de Modèle:Unité et Modèle:Unité, respectivement)[8].

Radioactivité

Un gramme de Modèle:Nobr présente une radioactivité élevée : Modèle:Unité (soit Modèle:Unité par gramme de Modèle:ExpPo)[11].

Il donne du [[Plomb 206|Modèle:Nobr]] par [[Radioactivité α|Modèle:Nobr]] avec une énergie de désintégration de Modèle:Unité, une puissance spécifique[12] de Modèle:Unité, et une période radioactive de Modèle:Unité[13] qui se déposent immédiatement et très localement dans la matière (après quelques microns de trajet) et à 0,001 % de rayonnements gamma d’énergie à Modèle:Unité[1].

Schéma de désintégration du Modèle:ExpPo.
210 84Po →138,376 joursα 5,407 MeV  82206Pb.

C'est donc un émetteur de [[Radioactivité α|Modèle:Nobr]] particulièrement puissant : un milligramme de Modèle:Nobr émet autant de [[Particule α|Modèle:Nobr]] que Modèle:Unité de Modèle:Nobr.

Le Modèle:Nobr se désintègre en n'émettant que des [[Particule α|Modèle:Nobr]] de Modèle:Unité, sauf statistiquement, dans un cas sur cent mille environ, où il libère une Modèle:Nobr de Modèle:Nb suivie d'un [[Rayon gamma|photon Modèle:Mvar]] de Modèle:Unité résultant de la désexcitation du noyau Modèle:ExpPb produit transitoirement dans un état métastable. La faible énergie de ce Modèle:Nobr, ainsi que sa très faible quantité, rend la détection du Modèle:Nobr par Modèle:Nobr plutôt délicate ; la Modèle:Nobr reste le plus sûr moyen pour caractériser le Modèle:ExpPo. Toutefois la présence de ce rayonnement peut être précieuse s'il est impossible de tester directement au contact (par exemple, présence de polonium uniquement à l'intérieur d'un autre matériau qu'on ne souhaite pas détruire).

Utilisation comme source radioactive

Les Modèle:Nobr sont rapidement absorbées par la matière environnant la source qui les émet, leur énergie étant convertie en chaleur, ce qui a fait utiliser le Modèle:Nobr par le passé comme source d'énergie dans les générateurs de chaleur et les générateurs électriques à radioisotopes de sondes spatiales et de robots d'exploration planétaires tels que les Lunokhod soviétiques, où il a servi pour maintenir les instruments à température suffisante pendant la nuit lunaire. Néanmoins, la relative brièveté de sa décroissance le rend surtout adapté aux applications nécessitant de libérer beaucoup d'énergie en peu de temps, de sorte qu'un radioisotope à plus longue période radioactive comme le plutonium 238 (près de Modèle:Nb) répond bien mieux aux besoins d'une mission spatiale à destination de planètes lointaines.

Outre le domaine spatial, le Modèle:Nobr est également utilisé dans les applications antistatiques, telles que certaines brosses industrielles pour matériels sensibles à l'électricité statique (le Modèle:Nobr ionise l'air, ce qui supprime l'électricité statique[1]).

Associé au béryllium, il peut également être utilisé comme source de neutrons (les Modèle:Nobr lui sont cependant généralement préférées car nettement moins dangereuses)[1].

Radiotoxicité

Les seuils de radiotoxicité du Modèle:Nobr sont de Modèle:Unité quand il est ingéré, et Modèle:Unité quand il est inhalé. Il est près d'un million de fois plus toxique que le cyanure de sodium ou de potassium[1].

Doses létales

Cinétique dans l'organisme humain

Elle est étudiée depuis les années 1950-1960 chez l'Homme[14] et l'animal de laboratoire : 50 % environ du polonium 210 absorbé à des doses non-mortelles est éliminé dans l'urine[15] avec une période biologique d'environ Modèle:Nombre (délai nécessaire pour éliminer de l'organisme la moitié du polonium incorporé). L’autre moitié circule dans le sang[16] et se fixera (via certaines protéines dites métallothionéines[17], notamment) au niveau du foie, de la rate, des reins[18] et de la moelle osseuse où il pourra continuer à faire des dégâts[1] (en particulier, dans la moelle osseuse, il va détruire les cellules souches qui produisent les cellules sanguines (globules rouges, globules blancs et plaquettes sanguines) en causant une anémie et une perte grave des défenses immunitaires de la personne[1]Modèle:,[19]Modèle:,[20]Modèle:,[21]Modèle:,[22]Modèle:,[23]Modèle:,[24]Modèle:,[25]Modèle:,[26]Modèle:,[27].

Symptômes

Il n'y a pas de symptômes spécifiques pour l'intoxication chronique à très faible dose, mais les symptômes de l'intoxication aiguë sont ceux du syndrome d'irradiation aiguë (nausées, vomissements, perte de cheveux et immunodépression)[1].

Exemples

Notes et références

Modèle:Références nombreuses

Voir aussi

Articles connexes

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Liens externes

Modèle:Liens

Bibliographie

Modèle:Début de colonnes

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Modèle:Fin de colonnes

Modèle:Tableau périodique des isotopes (navigation) Modèle:Portail

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