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鐳——救命又奪命的雙刃劍

時(shí)間：2023-02-10 來源： 瀏覽：

鐳——救命又奪命的雙刃劍

中國物理學(xué)會(huì)期刊網(wǎng)
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收錄于合集

以下文章來源于中科院近代物理所 ，作者李廣儒

中科院近代物理所 .

聚焦中科院近代物理所科研成果及動(dòng)態(tài)，傳播科學(xué)知識(shí)。

它曾被譽(yù)為“偉大的革命者”，它的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了科學(xué)的巨大變革；與此同時(shí)，它又曾被誤用與濫用，使人類付出了沉痛的代價(jià)。如今，當(dāng)我們翻開這段久遠(yuǎn)的歷史，仍可以得到深刻的啟示。它就是我們今天要談?wù)摰闹鹘恰D元素。

01

鐳的發(fā)現(xiàn)

1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾鹽的放射性現(xiàn)象，這引起了居里夫人和他的丈夫皮埃爾·居里的極大興趣。居里夫婦通過檢驗(yàn)各種復(fù)雜的礦物的放射性，發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦的放射性比純粹的氧化鈾強(qiáng)四倍多，這表明鈾礦石除了鈾之外，顯然還存在放射性更強(qiáng)的元素。不久，他們就確定在鈾礦石里含有兩種未被發(fā)現(xiàn)的元素，并把它們分別命名為“釙”和“鐳”。
圖 居里夫人和她的丈夫-皮埃爾?居里 圖源| histmed.collegeofphysicians.org
為了提取出純粹的鐳，居里夫婦進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。歷經(jīng)三年多的艱苦工作，直到1907年，他們才從數(shù)噸瀝青礦渣原料中提取到了0.1克鐳，并測定出了其準(zhǔn)確的原子量為226。
鐳的英文名稱（radium）來源于拉丁文radius，含義即為“射線”。這種銀白色天然放射性元素能放出α射線并衰變?yōu)殡?。它?huì)自發(fā)地發(fā)生衰變，因而它不用借助任何外力，就會(huì)發(fā)光發(fā)熱。
圖 發(fā)出綠色熒光的鐳 圖源| aisscience7elements.pbworks.com
鐳的發(fā)現(xiàn)無疑是科學(xué)史上一件影響深遠(yuǎn)的大事。 1909年，盧瑟福通過蓋革-馬士登實(shí)驗(yàn)，用鐳作為α射線源轟擊金箔，推翻了湯姆遜的“均勻原子模型”，為現(xiàn)代核物理學(xué)奠定了基礎(chǔ)。居里夫婦圍繞鐳開展了大量放射性的研究，并于1903年和貝克勒爾共同獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。居里夫人本人又于1911年被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以表彰其發(fā)現(xiàn)釙和鐳這兩種新元素，成為第一位兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家。

02

治病救人

發(fā)現(xiàn)鐳之后，皮埃爾·居里曾親身實(shí)驗(yàn)鐳對(duì)人體的作用。他發(fā)現(xiàn)手臂被鐳灼傷，“有6公分見方的皮膚發(fā)紅了，樣子像燙傷，不過皮膚并無痛楚”。貝克勒尓也有類似的經(jīng)歷：有一次，他把一個(gè)裝著鐳的玻璃管放在背心口袋里，并因此受傷。
圖 鐳灼傷皮膚的圖片 圖源| histmed.collegeofphysicians.org
鐳的驚人力量給皮埃爾留下深刻印象，他開始著手研究鐳在動(dòng)物身上的作用。他發(fā)現(xiàn)利用鐳的放射性可以殺死病變部位的細(xì)胞，從而治療狼瘡和其余幾種癌癥腫瘤。后來，人們將這種治療方法命名為：放射治療。
1901年，巴黎圣路易斯醫(yī)院的醫(yī)生從居里夫婦手里拿到了一支裝有0.398克硫酸鐳的小鐳管。他們用這只小管治療了一名狼瘡患者，產(chǎn)生了較好的效果。這是人類第一次進(jìn)行疾病的近距離放射治療。
鐳所具有的摧毀人體細(xì)胞組織的能力讓醫(yī)學(xué)界驚訝，越來越多的醫(yī)生使用含鐳化合物來治療疾病。1903年，紐約的瑪格麗特?A?克里夫斯實(shí)施了第一例婦科近距離放射治療，她將700毫克溴化鐳注入玻璃管，用于對(duì)不能手術(shù)的宮頸癌患者進(jìn)行治療。1905年，紐約圣盧克紀(jì)念醫(yī)院的羅伯特?阿貝在將病人的腫瘤切除后，用一個(gè)裝有鐳的管子對(duì)殘余腫瘤進(jìn)行照射。鐳的使用取得了令人矚目的效果，從而極大地促進(jìn)了放射治療的發(fā)展。
圖 正在使用鐳做治療的病人 圖源| science101.com

03

濫用謀利

幾乎從鐳問世之日起，這種新元素就被譽(yù)為“歷史上最偉大的發(fā)現(xiàn)”。人們普遍認(rèn)為鐳是一種可以拯救生命、給人類帶來健康的化學(xué)元素。因此，人們圍繞鐳進(jìn)行了各種開發(fā)利用。公眾的新奇、商家的吹噓和媒體的炒作掀起了風(fēng)靡一時(shí)的“鐳潮流”。
從上世紀(jì)二十年代開始，美國市場上出現(xiàn)了各種打著鐳旗號(hào)的“高科技”產(chǎn)品：鐳奶油、鐳化妝品、鐳牙膏、鐳保暖服……用“狂熱”這個(gè)詞來形容當(dāng)時(shí)的美國人對(duì)鐳的態(tài)度一點(diǎn)也不夸張。人們還給鐳水取了個(gè)“液體陽光”的外號(hào)。
圖 1910年，德國一家煙草公司推出的含“鐳”香煙，號(hào)稱可以提神醒腦 圖源|Museum of radiation and radioactivity
圖 加入鐳的護(hù)膚品 圖源| Museum of radiation and radioactivity
美國吉拉德鋼鐵公司總裁拜爾斯是鐳的鐵桿粉絲。1927年，拜爾斯摔傷手臂，醫(yī)生推薦他使用“鐳水”治療。拜爾斯對(duì)這種神奇的“液體陽光”愛不釋手，對(duì)其“神奇的療效”深信不疑，每天按時(shí)服用3瓶，2年內(nèi)總共吞下了1400瓶“鐳水”。
圖 內(nèi)壁含有鐳的水壺，文字宣稱喝壺里的水有益健康 圖源| museum of radiation and radioactivity
因?yàn)殍D具有強(qiáng)烈的放射性，它自身會(huì)放出綠光，也可以激發(fā)熒光材料使其發(fā)光。這在當(dāng)時(shí)人們的眼中不啻為一種奇跡。商人們利用鐳的這一特性，研發(fā)出夜光表、夜光儀表盤，乃至夜光門牌、兒童玩具等一系列商品。
1914年，創(chuàng)建了美國第一家鐳熒光材料公司的薩賓·馮·索科基曾躊躇滿志地說：“ 室內(nèi)照明完全用鐳，墻壁和天花板的涂料發(fā)出月亮的光輝，這一天必將到來 ”。索科基的公司后來改名為美國鐳業(yè)公司，成為軍方夜光表、飛機(jī)艦艇熒光儀表盤的主要供應(yīng)商。
居里夫人也十分喜歡這種熒光現(xiàn)象，她曾在懷念皮埃爾?居里的文中寫道：“ 我們的樂趣之一是夜間來到實(shí)驗(yàn)室?？吹剿奶幎际侨岷偷妮x光，勾勒出盛著我們產(chǎn)品的瓶子的輪廓。這的確是美妙的景觀，常常出現(xiàn)新的變幻。發(fā)光的試管像是隱現(xiàn)的圣誕樹彩燈。 ”
然而，她和當(dāng)時(shí)的人們并不知道，這種美麗的熒光背后，蘊(yùn)含著無聲無息的殺機(jī)。

03

深受其害

鐳的半衰期為1600年，只要鐳持續(xù)存在，它就會(huì)不斷地衰變并發(fā)射α粒子。通常，小劑量的α射線是無害的，它的穿透能力很差，用一張紙就可以擋住，也很難穿透人體的皮膚。然而若它們進(jìn)入了人體體內(nèi)，就會(huì)變成微型機(jī)關(guān)槍，無時(shí)無刻的釋放出大量的放射性粒子，對(duì)周圍的正常組織造成持續(xù)的傷害。
居里夫人生前經(jīng)常把釙鹽、鐳鹽放在口袋里和抽屜里，這使得她的健康遭受了嚴(yán)重的損害。1934年，因長期接觸放射性物質(zhì)，居里夫人死于白血病。不僅是她本人，就連她和丈夫使用過的書籍、筆記本等也都帶有強(qiáng)烈的輻射，只能保存在鉛皮包裹的盒子里。
前文提到的富豪拜爾斯，因大量服用鐳水身患多種病癥，下頜壞死，牙齒脫落，顱骨出現(xiàn)空洞，5年后去世。他的遺體被裝殮在鉛皮內(nèi)襯的棺木中下葬。華爾街日報(bào)報(bào)道了此事，文章的通欄標(biāo)題是“鐳水療效很好，直到下巴爛掉”。
至于美國鐳業(yè)公司，則引出了一則影響深遠(yuǎn)的“鐳女郎”事件。
圖 工作中的“鐳女郎” 圖源| cultofweird.com
在鐳被使用的鼎盛時(shí)期，美國鐳業(yè)公司雇用了數(shù)百名女工，用毛筆蘸取含有鐳的夜光漆涂制鐘表的鐘面。這些女工們很喜歡這份工作，覺得既輕松又體面，還可以隨時(shí)享受到鐳這種“高級(jí)用品”。然而，她們工作的環(huán)境中滿是輻射，空氣中充斥著放射性粒子。更致命的是，為了保持毛筆的尖銳，姑娘們常常會(huì)用嘴舔潤筆尖，從而無意中吞服了大量的鐳。日積月累，鐳在姑娘們的身體中越積越多，越來越多的女孩身患重病，甚至身體上長出巨大的腫瘤。
“鐳女郎”們在意識(shí)到罪魁禍?zhǔn)拙褪氰D之后，紛紛狀告美國鐳業(yè)公司，這就是著名的 “鐳女郎”案。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，當(dāng)年在北美先后有4000位“鐳女郎”在美國鐳業(yè)公司工作。雖然1928年秋，法院判決“鐳女郎們”勝訴，每位“鐳女郎”獲得大筆賠償，可她們中的大多數(shù)都在痛苦和折磨中默默無聞地離開了人世。美國鐳業(yè)公司的始作俑者索科基也因鐳輻射，于1928年11月病逝。
美國女作家斯旺森為悼念“鐳女郎”寫下這樣的詩句：“ 只有我們破碎的骨頭，永遠(yuǎn)在黑暗的地下發(fā)光 ”。這是“鐳女郎”沒有安息的靈魂，向人世間發(fā)出的殷切叮嚀和永恒告誡。

04

永恒警示

愛因斯坦曾在加利福尼亞理工學(xué)院的演講中談到：“ 關(guān)心人的本身，應(yīng)當(dāng)始終成為一切科學(xué)技術(shù)上奮斗的主要目標(biāo)，關(guān)心這樣一些至今尚未解決的重大問題，用以保證我們科學(xué)思想的成果會(huì)造福于人類，而不致成為禍害。 ”
隨著科技的迅猛發(fā)展，我們每個(gè)人都享受著科技帶來的便利。然而，在新科技的誕生和發(fā)展過程中，一些人因“濫用”和“誤用”科技的力量而深受其害，甚至付出了生命的代價(jià)。鐳的故事已經(jīng)過去近百年了，但它依舊警醒著我們——如何用好科技這把雙刃劍，或許是人類面臨的永恒考驗(yàn)。
本 文為近代物 理 所首屆“科學(xué)與藝術(shù)”科普作品創(chuàng)作大賽獲獎(jiǎng)作品，得到了“全國中小學(xué)生研學(xué)實(shí)踐教育基地”項(xiàng)目的支持（近代物理所于2018年入選全國中小學(xué)生研學(xué)實(shí) 踐教育基地）。

作者  |  李廣儒

         編輯  | 劉芳

# 參考文獻(xiàn)：

  1. 發(fā)光的骨頭，上海教育出版社，凱特·摩爾

  2. History of Brachytherapy, G?nül KEM?KLER, Turk J Oncol 2019;34(Supp 1):1–10.

  3. 居里夫人傳，艾弗?居里，商務(wù)印書館，2009年

  4. 記錄片《文明的代價(jià)》，北京衛(wèi)視，2015年

  5. “鐳姑娘”事件，魯超，知乎

  6. The Unbelievable True Story Of America’s Radium Girls, Richard Stockton, All that is interesting, 2021.10.28.

本文轉(zhuǎn)載自《 中科院近代物理所 》微信公眾號(hào)

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