Toxicological Profile for Plutonium

xxii 
PLUTONIUM 
This page is intentionally blank. 

---

1 
PLUTONIUM 
1.  PUBLIC HEALTH STATEMENT 
This public health statement tells you about plutonium and the effects of exposure to it. 
The Environmental Protection Agency (EPA) identifies the most serious hazardous waste sites in the 
nation.  These sites are then placed on the National Priorities List (NPL) and are targeted for long-term 
federal clean-up activities.  Plutonium has been found in at least 16 of the 1,689 current or former NPL 
sites.  Although the total number of NPL sites evaluated for this substance is not known, strict regulations 
make it unlikely that the number of sites at which plutonium is found would increase in the future as more 
sites are evaluated.  This information is important because these sites may be sources of exposure and 
exposure to this substance may be harmful. 
When a substance is released from a large area, such as an industrial plant, or from a container, such as a 
drum or bottle, it enters the environment.  This release does not always lead to exposure.  You are 
normally exposed to a substance only when you come in contact with it.  You may be exposed by 
breathing, eating, or drinking the substance, or by skin contact.  However, since plutonium is radioactive, 
you can also be exposed to its radiation if you are near it. 
External exposure to radiation may occur from natural or man-made sources.  Naturally occurring sources 
of radiation are cosmic radiation from space or radioactive materials in soil or building materials.  Man-
made sources of radioactive materials are found in consumer products, industrial equipment, atom bomb 
fallout, and to a smaller extent from hospital waste and nuclear reactors. 
When you are exposed to plutonium, many factors will determine whether you will be harmed.  These 
factors include the dose (how much), the duration (how long), and how you come in contact with it.  You 
must also consider any other chemicals you are exposed to and your age, sex, diet, family traits, lifestyle, 
and state of health. 

---

PLUTONIUM 
2 
1.  PUBLIC HEALTH STATEMENT 
1.1   WHAT IS PLUTONIUM? 
Radioactive metal 
Plutonium is a radioactive element.  Pure plutonium is a silvery-white metal. 
Most plutonium is found combined with other substances, for example, 
plutonium dioxide (plutonium with oxygen) or plutonium nitrate (plutonium 
with nitrogen and oxygen). 
Plutonium is usually measured in terms of its radioactivity (curies or 
becquerels).  Both the curie (Ci) and the becquerel (Bq) tell us how much a 
radioactive material decays every second. 
Exists in various 
forms called 
isotopes 
The most common plutonium isotope is plutonium-239. 
Plutonium is not 
stable 
Each radioactive isotope of an element constantly gives off radiation, which 
changes it into an isotope of a different element or a different isotope of the 
same element.  This process is called radioactive decay. 
Plutonium-238 and plutonium-239 give off alpha particles (sometimes 
referred to as alpha radiation) and transform into uranium-234 and 
uranium-235, respectively. 
The half-life is the time it takes for half of the atoms of a radionuclide to 
undergo radioactive decay and change it into a different isotope.  The half-
life of plutonium-238 is 87.7 years.  The half-life of plutonium-239 is 
24,100 years.  The half-life of plutonium-240 is 6,560 years. 
Produced in 
Very small amounts of plutonium occur naturally.  Plutonium-239 and 
nuclear power 
plutonium-240 are formed in nuclear power plants when uranium-238 
plants and used 
captures neutrons.  Plutonium is used to produce nuclear weapons. 
in nuclear 
weapons and 
Plutonium-238 is used as a heat source in nuclear batteries to produce 
batteries 
electricity in devices such as unmanned spacecraft and interplanetary 
probes. 
More information about the properties and uses of plutonium can be found in Chapters 4, 5, and 6. 
1.2   WHAT HAPPENS TO PLUTONIUM WHEN IT ENTERS THE ENVIRONMENT? 
Released during 
testing of 
nuclear weapons 
Plutonium released during atmospheric testing of nuclear weapons, which 
ended in 1980, is the source of most of the plutonium in the environment 
worldwide.  The plutonium released during these tests was deposited on land 
and water.  The small amount that remains in the atmosphere continues to be 
deposited as it slowly settles out. 
Plutonium is also released to the environment from research facilities, waste 
disposal, nuclear fuel reprocessing facilities, nuclear weapons production 
facilities, and accidents at facilities where plutonium is used. 

---

3 
PLUTONIUM 
1.  PUBLIC HEALTH STATEMENT 
Deposited in 
water or soil 
Plutonium can be transported in the atmosphere usually when it is attached to 
particles in the air.  It can be deposited on land or water by settling or by rain. 
Plutonium can stick to particles in soil, sediment, and water. 
Plutonium isotopes will undergo radioactive decay in the environment. 
For more information on plutonium in the environment, see Chapter 6. 
1.3   HOW MIGHT I BE EXPOSED TO PLUTONIUM? 
You may be exposed to plutonium by breathing air, drinking water, or eating food containing plutonium; 
however, the levels of plutonium in air, water, soil, and food are very low.  
Soil 
Average plutonium levels in surface soil from fallout range from 0.01 to 
0.1 picocuries (pCi) per gram of soil (1 picocurie equals one-trillionth [10
-12
] 
of a curie). 
Air 
Plutonium concentrations in air are generally low.  Baseline plutonium-239 
concentrations in air ranging from 1.6x10
-6 
to 3.8x10
-6 
pCi per cubic meter of 
air (pCi/m
3
) have been reported. 
Workplace 
Persons who work at nuclear fuel and weapons production facilities have a 
greater chance of being exposed than individuals in the general population. 
Accident 
You could be exposed to plutonium if there was an accidental release of 
plutonium during use.  It is very unlikely you would be exposed as the result 
of a traffic accident or disposal.  Plutonium transport containers are virtually 
indestructible by accident or fire.  The disposal site is deep underground and 
away from the public. 
Further information on how you might be exposed to plutonium is given in Chapter 6. 

---