锶-90
-90（英文：锶90），其元素符号为90Sr，是38号元素锶的16种同位素之一，也是唯一一种半衰期足以引起环境问题的放射性同位素，其半衰期为28.8年，衰变生成-90。锶-90是一种ß发射体，可连续通过ß衰变释放大量热量与电子。
锶-90并不存在于自然界中，而是人类活动的最直接结果。锶-90主要由-238、铀-235、-239通过核裂变产生。也可通过其短半衰期同位素锶-91至锶-102的裂变产生。锶-90在医学方面被广泛应用于靶向消灭癌细胞，在工业方面可用于制造测厚仪、在生物学方则被用作放射性示踪剂。锶-90在人体内的化学作用类似于钙，往往集中于骨骼和牙齿。锶-90会引发骨癌和其他癌症，因此在操作过程中需要严格的防护措施，如穿戴防辐射服等。
主要来源
人们首次发现放射性锶-90是在19世纪40年代。当时，锶-90作为钚元素和铀的核裂变产物第一次被人们发现。19世纪五六十年代，随着各国核技术发展，大量的锶-90在核反应堆及核弹测试中被产出。据统计，在一次核弹爆炸或者核反应堆中，约5.8%的铀-235会通过裂变生成锶-90。除核武器测试、核反应堆生产之外，实验室中锶-90的不当使用也会增加大气中锶-90的含量。其中，大气中锶-90的主要来源是核武器测试中产生的放射性坠尘。据统计，1945年至1980年进行的核武器测试中，总共向空气中输送了约622拍贝可（约1680万居里夫人的锶-90）
理化性质
物理性质
作为锶的放射性同位素，锶-90的化学符号为90Sr，其原子质量为89.908g/摩尔。锶-90的大部分物理性质都和无放射性的锶相同。例如其为柔软的、有韧性和延展性的银白色金属、带有金属光泽、在空气中会变成黄色金属、密度为2.54g/cm3、熔点为777℃（1050K）、沸点为1377℃（1650K）等。
化学性质
锶-90的化学性质与无放射性的锶相同，皆为强碱性活泼金属。其不溶于碱，溶于液氮。活泼性略大于钙，与空气反应时，若无加热则生成氧化物，遇热则剧烈反应生成氧化锶（SrO）和氮化锶（Sr3N2）。若与冷水反应，会将水氧化生成氢气，其自身则被还原生成氢氧化锶（Sr(OH)2）。同时，锶-90也可与酸和卤族元素发生剧烈反应。
锶-90的一大重要特性是能够发生衰变。锶-90的半衰期为28.79年，通常情况下，锶-90通过ß衰变释放一个电子与一个反中微子并形成钇-90（90Y）。钇-90仍不稳定，其半衰期为64.1小时，生成后会再次经历ß衰变形成更为稳定的锆-90（90Zr）
锶-90不发射γ射线，由于缺乏可表明其存在的特征性能量射线，因此很难识别锶-90的存在。
危害
人体健康危害
由于核弹测试等向大气中输送的锶-90通过空气、食物等方式进入人体，会对人体造成伤害。据统计，1945年至1985年，通过食品摄入的锶-90的全球平均有效剂量为97微西弗；而通过空气摄入的锶-90的全球平均有效剂量为9.2微西弗。由于锶-90与钙有相似的化学性质且半衰期较长，因此锶-90相较于其他器官更容易在牙齿、骨骼等地方沉积并长期对人体造成伤害。研究表明，锶-90对人体的影响包括但不限于引发骨癌、白血病、软化骨髓组织等，据统计，1968年，美国人民锶-90的日均摄入量达到1.1Bq/天，并在过去40 年中缓慢下降至低于 0.05 Bq/天。科学研究表明，人类暴露于锶-90的风险估计为每一万人一例骨肉瘤、三例白血病。
环境危害
进入土壤的锶-90更容易在含高钙的植物中积累，这些植物被牛、羊等动物摄入，极易在牛奶、羊奶中沉积；进入海洋的锶-90则更容易附着在贝壳、鱼骨等地方。这些食物一旦被人体摄入，便会沉积在人体中难以代谢。
应用领域
RTG热机
锶-90不稳定，会经历两次ß衰变最终形成较稳定的锆-90，反应过程中会释放大量能量。因此苏联将锶-90用于名为RTG的热电发电机，将锶-90衰变产生的热量转化为电力，为西伯利亚地区北部偏远地区的1000个信标和无人灯塔提供能源和电力。这种能量来源比美国航空航天局用于遥远太空任务的钚-238来源便宜得多。
医学与农学研究示踪
在医学与农学研究中，常常使用锶-90进行示踪，以标记某特定细胞。这是由于锶-90的化学性质与钙很像，易被某些动植物细胞吸收，因此，可以通过检测放射性的方法来追踪特定的细胞的位置。
医疗领域
利用锶-90易发生ß衰变释放电子的特点，锶-90常被用于制作电子管以获取稳定的电子来源。通过调整电子管的电子流大小与方向，由锶-90制成的电子管常被用于制作治疗眼部疾病的仪器。同时，这种电子管还可以用于靶向消灭癌细胞以治疗癌症。除此之外，锶-90植入物还可为垂体、乳房神和经组织和提供放射治疗。最近，通过磷32胶体联合锶90敷贴，还可以治疗海绵状血管瘤
工业领域
利用锶-90易发生ß衰变释放电子的特点，锶-90常被用于制作工业厚度计。通过测量穿过样本的锶-90粒子数目，可以准确测量样本的厚度与密度。除此之外，锶-90还被广泛应用于电池、放射源、照明材料、液位测量、自动控制过程、海水扩散研究以及电力来源等领域。
生产方法
锶-90一般通过从铀和钚的高放射性废液中分离得到。其提取原理主要基于其化学性质。在工业上一般有三种分离方法。
树脂吸附分离技术
树脂一般具有特定吸附性能，通过对树脂的改良，可以使树脂选择性地吸附目标物质。在锶-90地提取过程中，一般通过对树脂的化学结构和功能基团的改良使其对锶-90的吸附能力大大提升。树脂吸附分离技术可以分为吸附、洗脱和再生三个步骤。首先，将含有锶-90的废液与用氢氧化物预处理的阴离子交换树脂接触，使得树脂选择性吸附锶-90；之后，用水将吸附在树脂上的锶-90洗脱，用盐酸将钇从树脂上洗脱下来；最后，通过用系柠檬酸铵对没药树进行再生处理，分离碱土金属并洗去树脂表面的杂质，使得树脂可以再一次循环利用。在环境检测中，也常用这种方法检测水质中锶-90的含量。
溶剂萃取法
溶剂萃取法是另一种常见的锶-90提取方法，该方法利用锶的化合物在有机溶剂和水相之间的分配系数差异，通过多次萃取和分离得到高纯度锶-90。近年来，科学家发明了锶阳离子与冠醚在1-正辛醇中络合的萃取方法，可有效实现锶的萃取提纯
离子交换法
利用树脂或其他材料的离子交换特性，将含有锶-90的溶液中的锶与其他离子进行交换，实现锶-90的分离纯化。例如通过硝酸锶在80%浓度的硝酸中生成沉淀的特性，将硝酸锶从钇-90的可溶性硝酸盐溶液中分离。
安全事宜
相关事件
人类历史上共有两次较大规模的锶-90泄漏事件。
切尔诺贝利事件
1986年4月26日，位于切尔诺贝利核事故（切尔诺贝利巨鼠）的切尔诺贝利核电站发生爆炸，爆炸造成如锶-90、-137等放射性核素的大规模泄露，约155000平方千米的土地被污染。据统计，切尔诺贝利反应堆4号机组共释放了8.1拍贝可的锶-90，切尔诺贝利附近水域中的锶-90含量甚至达到10000贝可每升。切尔诺贝利事件发生14年后，当时接触辐射的儿童的甲状腺癌的发病率显著升高。
福岛第一核电站事故
2011年11月15日，一场海啸使福岛第一核电厂的三座反应堆的供电和冷却瘫痪，导致核事故。所有反应堆核心在前三天基本融化。由于第4至7天的高放射性释放，该事故在国际核和辐射事件量表上被评为6级。本次事故导致大量放射性核素进入大气和海洋。据统计，福岛第一核电站事故后，每千克海水中约含有3Bq的锶-90。
预防措施
在防止锶-90感染方面，可以通过佩戴呼吸防护装置来防止锶-90的吸入，如佩戴高效微粒空气过滤面罩。除此之外，还可以通过采取屏蔽措施以减少工作人员、民众与锶-90接触的可能性。《弗德格兰科毒理学紧急情况》中指出，对于如锶-90这样的ß发射体，应当采用原子序数小于13的金属元素来搭建屏蔽装置，以减少轫致辐射的产生。工厂及实验室应当使用工程级密闭和通风系统，利用压差来控制污染物的流动。在系统设计中，应当建立压力梯度，使得污染物始终从清洁区域流向污染区域。
测定方法
目前实验室最常用的锶-90测定方法是液体闪烁计数法。首先，通过与磷酸钙共沉淀法从样本中浓缩放射性锶，然后用硝酸湿法灰化沉淀物，并将所得残余物置于硝酸和硝酸铝混合溶液中，通过含有优先保留锶的负载型冠醚进行萃取以获取色谱柱。然后可以用稀硝酸或水从柱中洗脱吸附的锶，并通过液体闪烁进行计数。即先将锶-90溶于闪烁液中，锶-90会发生衰变产生β射线，这种射线会与溶剂分子相互作用，形成激发态的有机溶剂分子，这些激发态的有机溶剂分子会将能量转换到闪烁液中的闪烁体中形成受激荧光源，这些受激荧光源不稳定，会快速损失能量并返回基态，同时发射一定波长的光子。这些光子被探测器探测后被转化为电子流并输出到计数器上，就可以测定样本中锶-90的浓度了。
补救措施
核能研究所（NEI）建议，当发生锶-泄漏时，可通过净化手段净化大型设备、工具、金属、玻璃器皿和衣物等并重新利用或回收它们。
若锶-90不慎沾到皮肤，及时清洗掉污染物也可以有效防止锶-90衰变产生的β射线对皮肤的损伤。
全国辐射防护与测量委员会（NCRP）建议，若发生锶-90泄漏，在大多数情况下，应控制污染并尽快消除。应立即标记污染区域或设备并张贴公告。无关人员应撤离该区域，直至净化完成。溢出物和污染区域应由外向内清洁，以减少污染进一步扩散的可能性。清洁后，应对该区域或设备进行调查，以确保所有污染物均已清除。同时应及时进行事件和事故调查，其中包括彻底检查现场、采访相关人员、审查相关记录以及完整、准确地报告事件以及后续调查。应根据需要使用适当的仪器对事件发生的地点进行全面调查，以确定并记录辐射水平和放射性污染的程度。应收集和评估个人监测设备，并根据需要进行生物测定。应编制所有放射性材料和废物的清单。应检查已保存的任何记录或日志。应在调查早期采访该地区的工人和其他人。
法律法规
2012年，世界卫生组织国际癌症研究机构将锶-90列入1类致癌物清单。在EPA标准饮用水标准中规定，饮用水中的90Sr含量不得超过8pCi/L 。同时，CERCLA规定锶-90的释放量需小于100居里或3.7TBq。
参考资料
Sr90.PubChem.2023-08-27
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