来源：环球科学ScientificAmerican
烟草植株会聚集低浓度的钋210，这种放射性同位素基本上来源于化肥中的天然放射性物质。钋被吸烟者吸入后会聚集在肺部的特定区域，能够引发癌症。单在美国，每年因此死亡的人数就多达数千人。
几十年前，烟草行业就已知道香烟中含有能致癌的放射性同位素钋210，也知道如何除去这种物质，但基于商业利益，他们从未采取过任何改良措施……
2006年11月，在一次带有浓烈冷战色彩的暗杀行动中，苏联特工亚历山大·利特维年科（Alexander Litvinenko）在英国伦敦的一家医院死去。尽管利特维年科之死还笼罩着层层迷雾，但直接置他于死地的剧毒物质——一种名为钋210的罕见放射性同位素，分布范围之广远远超过大多数人的认识：全球烟民每年约消费6万亿支香烟，每只香烟都会将少量的钋210送入烟民肺部。在他们吞云吐雾的过程中，这种放射性物质也在不断累积。对于每天抽一包半香烟的烟民来说，他们每年受到的辐射量相当于做了300次X光胸透。
钋或许不是香烟中的主要致癌物，但单在美国，每年它就会夺走成千上万条人命。与其他致癌物质不同的是，通过一些简单措施，由钋导致的死亡是可以避免的。50多年前，烟草行业就已经知道香烟中含有钋。查阅烟草业内部资料时，我发现香烟制造商甚至设计过一些生产工艺，能显著降低香烟中该同位素的含量。但烟草巨头们有意采取不作为政策，并对这些工艺研究进行保密。结果，半个世纪过去了，香烟中的钋含量没有发生丝毫改变。
2009年，美国总统奥巴马签署了《家庭吸烟预防及烟草控制法》（Family Smoking Prevention and Tobacco Control Act），头一次将香烟纳入美国食品及药品管理局（FDA）的管辖范围，赋予了该机构控制香烟中特定成分含量的权力。强制烟草行业清除香烟中的钋，将是降低香烟危害性最直接的措施之一。不过直到现在，相应的法规仍尚未发布。
除了那些为人熟知的危害，香烟中的放射性同位素给吸烟者带去额外的患癌风险。（图片来源：pixabay）
肺部中的辐射热点
科学家是在一次偶然情况下，发现钋210会进入吸烟者肺部的。上世纪60年代上半叶，辐射，尤其是放射性尘埃，对人体健康的影响，是科学家及其他大多数人关注的焦点。当时，美国哈佛大学公共卫生学院的放射化学家维尔马·R·亨特（Vilma R。 Hunt）及其同事正在开发一种新技术，用于检测极低浓度的镭和钋，这两种物质均是居里夫妇在1898年发现的。据亨特回忆，1964年的某一天，她在试验室里瞎转悠时，突然看到了一位同事留下的烟灰。一时兴起，她决定用自己的新技术测试一下烟灰的放射性。
结果出来后，亨特惊讶地发现，烟灰中连钋的影子都没有。环境中，痕量的放射性同位素是很常见的，这也是天然本底辐射的来源之一。在亨特研究过的包括植物在内的其他有机物中，只要有镭存在，钋的检测结果从来不会呈阴性（即不含钋）。只不过，在香烟熏燃的过程中，高温的作用会将钋变成气体。因此，她立即意识到，消失的钋必然进入了香烟燃烧产生的烟雾里！这意味着，吸烟者会将钋直接吸入肺部。
亨特和同事爱德华·P·雷德福 （Edward P。 Radford）在《科学》杂志上发表了这一发现，还公布了香烟烟雾中钋含量的直接检测结果。不久后，哈佛大学的其他科学家开始研究香烟和吸烟者肺部中的钋。1965年，放射化学家兼物理学家约翰·B·利特尔（John B。 Little）检测了吸烟者的肺部组织样本，寻找其中钋的踪迹。这不是一个简单的任务。显然，从活着的吸烟者体内提取组织样本会对人体造成极大伤害，利特尔只得在尸体上想办法。“问题在于，人死后2~3个小时，肺部的内壁黏膜就会降解，”他说。他不得不在人死之后尽快提取肺部组织，经常使他不分昼夜地百米冲刺，赶往医院。利特尔的研究证实，钋确实聚集在肺部的特定区域。由于我们的呼吸道会分叉，形成支气管、细支气管和肺泡，因此放射性同位素会停留并聚集在各个分叉处。它们成为放射性“热点”，不断发射出α粒子。
接下来的10年里，科学家继续研究香烟烟雾中的钋，以及这种同位素如何进入烟草植株——这样就能清楚，在香烟生产的哪一个环节能最有效地除去它。钋210是铅210的一种衰变产物，在1964年的文章中，雷德福和亨特已经推测出了钋210进入烟草的两种可能途径：一是大气层中天然氡222的子同位素（即衰变产物，包括铅210）落在了烟草叶上，二是化肥中的铅210进入土壤，被植物根部吸收。事实证明，这两种推测都是正确的。
美国农业部（U.S。 Department of Agriculture ，USDA）的科学家追踪研究了钋的化肥来源。1966年，USDA和美国原子能委员会开展了一项实验，检测了两种不同的化肥：一种是商业“过磷酸盐”（superphosphate），另一种是由纯度较高的磷酸钙特制而成的混合化肥。结果显示，两种化肥差异非常明显。商业化肥中，镭226的含量大概是混合化肥的13倍，导致烟叶中的钋含量升高近7倍。1974年，美国国家大气研究中心的爱德华·马特尔（Edward Martell）再次研究了这个问题。他提出，富含铀的磷酸盐化肥会把氡222释放到附近空气中，使这种同位素在空气中的浓度超出正常水平。氡随后会衰变成铅210，掉落到生长中的烟草植株上，然后紧紧附着在烟叶表面不计其数的、像茸毛一样的毛状体上。
与哈佛大学的研究团队一样，马特尔也很关注钋210会在肺部特定部位沉积的现象。氡的衰变产物是致使铀矿矿工癌症发生率升高的主要原因，当时科学界在这一问题上已经达成共识。马特尔因此推测，由于吸烟者长期受到低剂量的、不断累积的钋 210的辐射，这种同位素很可能是导致肺癌的“元凶”——马特尔后来的研究暗示，钋 210或许还能引发其他癌症。
对于铀矿矿工来说，在某一时刻突然受到大剂量钋 210的辐射，其实并不会对他们造成伤害，反而是长期接触小剂量的钋会有相当大的危害。尽管每支香烟中钋210的含量相对较低，但吸烟者每吸一口烟，肺部的钋都会增加一点，长期下去，辐射剂量就会越来越高，患癌风险也就随之提高。这一假设在1974年得到了利特尔及其哈佛大学同事威廉·奥图尔（William O’Toole）的证实：他们把钋注入仓鼠的气管，尽管注入剂量非常少，没在它们的体内引发任何炎症，但在注入频率最高的那一组仓鼠中，94%都出现了肺部肿瘤。
当然，香烟烟雾中的其他成分后来也被发现是强致癌物，今天的大多数专家或许会说，香烟中最主要致癌物是多环芳香烃（polycyclic aromatic hydrocarbon）和亚硝胺（nitrosamine）之类的化合物。但是，根据辐射造成的危害所做的保守估计，在吸烟所致的肺癌患者中，2%都是由钋210导致的。按照这一比例，单在美国，每年因此死亡的吸烟者就有好几千人。有些专家还指出，辐射效应会与其他致癌物产生某种相互作用，加强各自的致癌能力。对于烟草巨头们来说，钋带来的危害似乎足以引起他们的重视，要求对此展开全面研究。
致命的决定
与外界科学家不同，烟草行业的科学家从来没有公开或发表过他们对钋的研究。不过，在上世纪90年代一系列具有历史意义的诉讼案中，美国46个州控诉烟草行业，迫使生产商承认吸烟有害健康，具有成瘾性，还让他们公开了数百万份内部文件。其中好几千份文件都显示，在烟草行业内部，关于钋的讨论一直没有停过，而且参与者甚众，讨论的激烈程度始终是最高的。
1964年1月11日，美国公共卫生部部长发出具有标志性意义的警告，提醒公众注意香烟的危害；仅仅几天后，雷德福和亨特又在《科学》上发表了那篇重要论文。接连而来的两记闷棍让烟草行业立即紧张起来。一些内部备忘录显示，烟草生产商担心，如果他们掌握的与钋相关的资料曝光，就可能遭到公众的强烈谴责。面对这种风险，烟草行业迅速投入大量人力财力，开展了多项针对钋的内部研究——当然，这些研究都是见不得光的。
美国菲利普·莫里斯公司（Phillip Morris，美国三大烟草集团之一）在上世纪70年末到80年初的很多资料都显示，对于到底该不该公开发表关于钋的研究，该公司的科学家和高管们曾发生过争论。这一争论发生在外界科学家对香烟中的钋已不那么感兴趣，相关论文也少有发表的那段时间。烟草行业的人担心，他们的研究一旦发表，就可能使已经平静的局面再起波澜。
1977年，菲利普·莫里斯公司的科学家完成了一篇论文的初稿，名为《烟草和烟雾冷凝物中自然形成的氡-222的子同位素》，这篇文章的作者打算向 《科学》 杂志投稿。1978年，该公司的产品研发主管在一份备忘录中向公司另一位科学家再三强调，他很担心这篇文章的发表会引起严重后果。那位科学家回复：“它能唤醒沉睡中的巨人。这篇文章会引起很多人注意，我认为我们不应该公开这些事实。”尽管论文中含有会引发争议的数据，但真正让菲利普·莫里斯公司法律事务部担心的是，这篇论文实质上认同了已公开发表的研究：香烟中含有钋，对人体有害。1978年7月中旬，在法律事务部的建议下，菲利普·莫里斯公司决定不发表这篇论文。
然而，烟草生产商一直关注着外界在这一方面的研究，也在探索解决钋问题的可行方案。烟草行业提出了各种降低香烟烟雾中钋含量的方案，并对每种方案的优缺点进行了讨论。其中一种方案是，在香烟中加入一些材料，让它们与铅和钋反应，从而阻止这两种放射性物质进入香烟烟雾中；另一种方案则是，开发一种过滤嘴，阻止气态钋进入吸烟者的呼吸道。
根据马特尔在上世纪70年代的研究，另一种更为简单的方案是，直接用稀释过的过氧化氢溶液清洗烟叶。其他的方案还包括，对施用化肥中的铀238子同位素含量加以限制，或者在加工烟叶时除去容易吸附铅的毛状体。菲利普·莫里斯公司应用研究部前任主管、后来“弃暗投明”揭发烟草行业潜规则，担任FDA科学顾问的威廉·A·法龙（William A。 Farone）说，“我们想了很多方案，甚至试过用基因技术改造烟草植物”，以便让烟叶变得光滑。1975年，美国农业部的华裔科学家左天觉（T.C.Tso）估计，30%~50%的钋都可以轻易地从肥料中除去，清洗烟叶还能消除25%的钋。再加上过滤嘴的作用，烟草中的钋几乎能被全部清除。但就像R·J·雷诺兹（R.J Reynolds）在一份备忘录中提到的，“除去这些物质不会带来任何商业回报”。
然而，正如历史上一再上演的剧情那样，逃避解决不了问题，烟草行业终究要面对钋问题。2009年6月，美国《家庭吸烟预防及烟草控制法》通过之后，对于该法案要求烟草业公开“香烟中含有哪些有毒物质”，美国癌症协会对此大加赞赏。这次立法第一次向烟草业发起了挑战，迫使他们将多年的研究成果付诸实施。
钋是一种单同位素，而非香烟烟雾中的某种复杂成分。焦油或一氧化碳之类的其他有毒物质是很难从香烟中除去的，但钋不同。烟草行业对此已做了40多年的研究，这为FDA得出实质性的结果开了一个好头。而且，降低香烟中钋含量的一些方法，比如清洗烟叶，可能也有助于除去铅、砷、钙等有毒金属。这些措施正是FDA有权对烟草行业作出的调控、强制他们做出的改变。
世界卫生组织已经明确表示，吸烟是最容易避免的致死因素。据估计，全球每年有130万人死于肺癌，其中90%由吸烟引起。如果通过烟草行业掌握的方法能将钋除去，成千上万的人将幸免于难。故意作出决定，拒绝将业内科学家的研究成果付诸实施的人，是烟草行业的律师们，但受到这个决定的影响，甚至为此付出生命代价的人，却是广大的烟民。
