Le ²¹⁰Po, de période physique 138,38 jours, est un émetteur alpha "pur", d’activité spécifique très élevée (1,66 10¹⁴ Bq/g) dont le descendant est le ²⁰⁶Pb, stable. C’est le dernier élément radioactif de la chaîne de ²³⁸U, qui passe par le ²²²Rn, gazeux. Il est donc présent en très faibles quantités dans l’environnement (croûte terrestre) et est fixé sur la phase particulaire de l’air ambiant. C’est également un des produits de la fumée de tabac. En fonction des régions du monde, on estime entre 20 et 200 Bq l'apport annuel en ²¹⁰Po, la concentration moyenne chez l’adulte est autour de 30-40 Bq. Le ²¹⁰Po est rejeté par différentes industries dont celle des engrais et est utilisé industriellement pour ses propriétés anti-statiques et dans la fabrication de sources de neutrons. Il est peu mobile dans les sols, s’adsorbe rapidement sur les sédiments et est très peu remis en suspension. Les concentrations les plus élevées de la chaîne alimentaire sont trouvées d’une part dans les espèces animales marines, et d’autre part dans les régions arctiques.

Les rayonnements alpha du polonium n’entraînent pas d’exposition externe significative. Les voies prépondérantes d’exposition au ²¹⁰Po sont l’inhalation et l’ingestion. Le ²¹⁰Po est absorbé par voie digestive, les estimations variant d’environ 10% pour certaines formes inorganiques à 50% ou plus pour le ²¹⁰Po incorporé dans la chaîne alimentaire.

Quelle que soit la voie d’entrée et la forme physico-chimique, une partie significative du ²¹⁰Po passe dans le sang et se répartit dans les tissus mous, notamment : foie, rein, tissu hémato-formateur, rate et ganglions, parois vasculaires. Le ²¹⁰Po est éliminé par voie digestive et urinaire selon une période effective d’environ 50 jours.

Les données expérimentales soulignent la toxicité aiguë et subaiguë du ²¹⁰Po, la dose entraînant le décès de la moitié des animaux exposés (DL50) après 20 ou 30 jours étant atteinte pour des quantités incorporées de l’ordre de 10 ng/kg. Rapporté à la toxicité chez l’homme, et compte tenu de la relative bonne incorporation digestive, ceci signifie que des quantités très faibles, de l’ordre du µg ou de la dizaine de µg auraient une forte toxicité dans les semaines suivant l’incorporation, se traduisant par une hypoplasie ou aplasie médullaire avec concomitamment atteinte hépatique, rénale, vasculaire, ou plus généralement des tissus mous. Il y a un exemple d’exposition accidentelle de 10 enfants et adolescents à des quantités comprises entre 0,l2 ng et 2,2 ng de²¹⁰Po : des altérations transitoires des fonctions hépatiques ainsi qu’une diminution du nombre des cellules sanguines ont été observées dans les mois suivant la contamination. A partir de données expérimentales, à quantité massique incorporée égale, le polonium 210 a une toxicité aiguë mille fois supérieure à celle du plutonium 239.

Expérimentalement, la toxicité subaiguë se traduit par une atteinte rénale s’accompagnant d’hypertension artérielle, une cirrhose hépatique.

Il n’y a pas de preuve (« inadequate evidence ») du pouvoir cancérogène du ²¹⁰Po chez l'homme, bien que la cancérogénicité soit attestée expérimentalement (« sufficient evidence») (conclusions du CIRC en 2001).

Il existe des traitements chélatants dont l’efficacité expérimentale a surtout été évaluée après des intoxications aiguës et la mise en oeuvre rapide du traitement. Différentes molécules ont été testées, et en France le traitement de référence est le BAL (dimercaprol = dimercapto-2,3propanol).