Токсическое действие никеля и его неорганических соединений
Nbsp; УГТУ-УПИ Кафедра общей и неорганической химии РЕФЕРАТ Тема: Токсическое действие никеля и его соединений. Выполнила: Юревич Е. А. Группа: Х-410 Преподаватель: Перельман Е. Б. Г. Екатеринбург 1999 г.
Содержание
Никель и его соединения…………………………….………………………….2
Физические и химические свойства……………………………………………2
Нахождение в природе…………………………………………………………..3
Применение……………………………………………………….……………...4
Источники………………………………………………………………………...5
Средние концентрации никеля в городах России……………………………...5
Токсичное действие никеля и его неорганических соединений……………...7
Общий характер действия……………………………………………………….7
Острое отравление……………………………………………………………….8
Хроническое отравление………………………………………….……………..9
Канцерогенное действие………………………………………….……………12
Действие на кожу……………………………………………………………….14
Поступление в организм, распределение и выделение………………………15
ПДК……………………………………………………………………………...15
Индивидуальная защита. Меры предупреждения……………………………15
|
|
|
Тетракарбонил никеля………………………………………………………….17
Общий характер действия……………………………………………………...17
Острое отравление……………………………………………………………...18
Хроническое отравление……………………………………………………….19
Поступление в организм и выделение………………………………………...21
ПДК……………………………………………………………………………...21
Индивидуальная защита и меры предупреждения…………………………...21
Список литературы……………..………………………………………………23
НИКЕЛЬ
И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ
Никель входит в состав многих сплавов, которые широко используются в сотнях промышленных отраслей. Это один из самых полезных металлов, известных человеку. Но в старину, когда с ним пытались работать химики, он доставлял им немало хлопот. Ведь недаром название "никель" происходит от немецкого слова, означающего "чертенок"!
Физические и химические свойства.
Серебристый металл. Т. плавл. 1453"; кип. 2140°; плоти. 8,90; раств. в воде за сутки 0,15 мг%, за месяц 1 мг%; в 3% растворе НС1 в те же сроки 150 и 200 мг%; в желудочном соке за 1-и 12,5 мг%, за 3 суток-30 мг% . Растворяется в разбавленных минеральных кислотах. В компактном состоянии устойчив. Образует комплексные соединения.
|
|
|
Никель относится к разряду тяжелых металлов.
Тяжелые металлы - это приоритетные загрязняющие вещества, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В качестве критериев принадлежности к тяжелым металлам используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк).
В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др.
При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов.
|
|
|
Биогеохимические свойства тяжелых металлов :
Свойство Cd Co Cu Hg Ni Pb Zn
Биохимическая активность В В В В В В В
Токсичность В У У В У В У
Канцерогенность - B - - B - -
Обогащение аэрозолей B H B B H B B
Минеральная форма распространения B B H B H B H
Органическая форма распространения B B B B B B B
Подвижность B H У В Н В У
Тенденция к биоконцентрированию В В У В В В У
Эффективность накопления В У В В У В В
Комплексообразующая способность У Н В У Н Н В
Склонность к гидролизу У Н В У У У В
Растворимость соединений В Н В В Н В В
|
|
|
Время жизни В В В Н В Н В
В- высокая, У - умеренная, Н - низкая
Нахождение в природе
Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.
В природе никель находится преимущественно в виде соединений с S, Аs, SЬ. Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и железо-никелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении значений рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции.
В поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины. Растворенные формы представляют собой главным образом комплексные ионы, наиболее часто с аминокислотами, гуминовыми и фульвокислотами, а также в виде прочного цианидного комплекса. Наиболее распространены в природных водах соединения никеля, в которых он находится в степени окисления +2. Соединения Ni3+ образуются обычно в щелочной среде.
<big>
Применение
Как легирующий компонент многих сортов стали и специальных сплавов; как катализатор при гидрогенизации, конверсии метана водяным паром и др.; в производстве щелочных аккумуляторов; в гальванотехнике; в химическом машиностроении.
Источники
Источников никеля очень много, он проникает в организм как с пищей, так и через кожу и слизистые оболочки: никелированная посуда, столовые приборы и приборы для приготовления пищи, пастеризованное молоко и другие продукты, загрязненные овощи и фрукты, коронки, табакокурение, а также профессиональный контакт в машиностроении, металлургии, угледобыче, гальванике и других отраслях промышленности. Наибольшие выбросы никеля в атмосферу отмечены при сжигании каменного угля. По данным ВОЗ, никель - один из наиболее опасных загрязнителей окружающей среды.
Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Огромные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива.
Средние концентрации (мкг/м3) никеля в городах России.
Никель поступает в атмосферу от предприятий цветной металлургии, на долю которых приходится 97% всех выбросов никеля, из них 89% на долю предприятий концерна “Норильский никель”, расположенных в Заполярном и Никеле, Мончегорске и Норильске.
На карте видно несколько точек с высокими средними концентрациями никеля в местах расположения концерна Норильский никель: Апатиты, Кандалакша, Мончегорск, Оленегорск.
В последнее время выбросы никеля от промышленных предприятий снизились на 28%, средние концентрации - на 35%.
Токсическое действие никеля и его неорганических соединений
Общий характер действия.
Никель - необходимый микроэлемент, в частности для регуляции обмена ДНК. Однако, его поступление в избыточных количествах может представлять опасность для здоровья. Здесь особенно отчетливо видна справедливость слов Парацельса о том, что “нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы”.
Никель в сочетании с кобальтом, железом, медью также участвует в процессах кроветворения, а самостоятельно - в обмене жиров, обеспечении клеток кислородом. В определенных дозах никель активизирует действие инсулина. Потребность в никеле вполне обеспечивается рациональным питанием, содержащим, в частности, мясо, овощи, рыбу, хлебобулочные изделия, молоко, фрукты и ягоды.
При повышенных концентрациях обычно может проявляться в виде аллергических реакций (дерматит, ринит и пр.), анемии, повышенной возбудимости центральной и вегетативной нервной системы. Хроническая интоксикация никелем повышает риск развития новообразований (легкие, почки, кожа) - никель влияет на ДНК и РНК.
Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения.
Повышенное содержание никеля в окружающей среде приводит к появлению эндемических заболеваний, бронхиального рака. Соединения никеля относят к 1 группе канцерогенов.
Ni активирует или угнетает ряд ферментов (аргиназу, карбоксилазу, 5-нуклеозидфосфатазы и др.); влияет на дефосфорилирование аминотрифосфата. В крови человека Ni связывается преимущественно с гамма-глобулином сыворотки. После введения NiCI2 кроликам в сыворотке крови обнаружен бе-лок-никелоплазмин, идентифицированный как a1-микроглобулин (Nomoto ев al.; Cotton). Однако, 90% Ni в крови кроликов через 24 ч связываются с альбуминами, лишь незначительная часть поступившего NiCI2 выявлена во фракциях а2-глобулина. В организме Ni образует комплексы с биокомплексонами. Ni имеет особое сродство к легочной ткани, в эксперименте при любом пути введения | поражает ее. Оказывает влияние на кроветворение, углеводный обмен. Металлический Ni и его соединения вызывают образование опухолей у животных, а также профессиональный рак. Канцерогенное действие Ni связывают с нарушением метаболизма клеток. Соли Ni вызывают поражение кожи человека с развитием повышенной чувствнтель-ности к металлу.
Острое отравление.
При однократном введении в желудок белых крыс NiCl2-возбуждение, затем угнетение; покраснение слизистых и кожи; понос. Комплексные соли Ni с ЭДТА менее токсичны, чем соли неорганических кислот. Введение в трахею мелкодисперсного Ni в дозах 5 и 100 мг вызывает гибель белых крыс в короткие сроки от воспаления легких с периваскулярным отеком, кровоизлияниями во всех внутренних органах. У выживших животных в отдаленные сроки-гиперплазия лимфоидной ткани вокруг сосудов и бронхов.
У кроликов, кроме того, исхудание, повышение проницаемости сосудов, изменения на ЭКГ, нарушение функций печени и почек. Аналогичную картину вызывает Ni2Oз в несколько больших дозах . После введения в трахею крыс 50 мг Ni(OH)2 или Ni(OH)3 животные погибают в 1-2 сутки при резких кровоизлияниях и отеке легких; такая же доза Ni203 переносится без видимых признаков отравления, кроме похудания и увеличения массы легких . Однократное введение в трахею крыв. 60 мг пыли, содержащей 95% NiO, через 3 месяца вызвало развитие мелких пылевых очажков, позднее узелки, состоящие почти, исключительно из макрофагов. Пыль, содержавшая 64% NiO и NiS, в тех же условиях опыта привела к гибели 2/3 животных в первые 5 суток. У выживших крыс через 9-12 месяцев - диффузный умеренный перибронхнальный и периваскулярный склероз .
Хроническое отравление.
Животные.
Длительное поступление NiSO4 с водой при суточной дозе 0,54 мг/кг вызывало у кроликов резкие дегенеративные из-менения в печени, почках, сердечной мышце и гиперплазию селезенки. У крыс, получавших в течение 13 недель NiCI по 0,3 мг/кг (по Ni),-снижение числа эритроцитов, каталазной активности крови, массы тела. Введение через рот по 4-12 мг/кг Ni(С2H3O2) и NiС12 в течение 200 дней переносится кошками и собаками без видимых проявлений токсического действия . Исхудание, снижение содержания аскорбиновой . кислоты и щелочной фосфатазы во внутренних органах и слизистой кишечника отмечали у крыс при ежедневной дозе NiCI2 0,5-5 мг/кг (по Ni) в течение 7 месяцев . При добавлении к корму 0,01% NiSО4 (по Ni) у молодых бурых крыс - нарушение активности ряда ферментов в крови и внутренних органах, повышение активности церулоплазмнна в печени . Указывают также на повреждение семенников у крыс при длитель-ном введении NiSO4.
Круглосуточное вдыхание в течение 3 месяцев аэрозоля металлического NI в концентрации 0,02-0,5 мг/м3 сказалось у крыс повышением артериального давления, эритроцитозом, .сдвигом в активности аргиназы, каталазы, наруше-нием выделительной функции печени, повышением копропорфирина в моче. Аэрозоль NiCl2 в концентрации 0,1 мг/м3 при вдыхании кры-сами по 12 ч в день 6 раз в неделю уже через 2 недели вызвал разрастание бронхиального эпителия, клеточную инфильтрацию альвеолярных перегородок. Круглосуточное воздействие концентраций 0,005-0,5 мг/м3 (по Ni) сопровож-далось также угнетением иодфиксирующей функпии щитовидной железы . Вдыхание NiO в концентрации 120 мг/м3 по 12 ч в день уже через 2- недели вызвало макрофагальную реакцию и кле-точную инфильтрацию альвеолярных перегородок у крыс, а при 80-100 мг/м* по 5 ч в день в течение 9-12 месяцев развивался умеренный склероз легких с, образованием клеточных узелков в лимфатических железах и слущиванием бронхиального эпителия . У молодых хомяков вдыха-ние 39-170 мг/м3 по 6 ч в день в течение 3 недель и 61,6 мг/м3 в течение 3 ме-сяцев не вызывало заметных сдвигов. В легких задержалось ~20% вдыхаемой NiO, которая удалялась довольно медленно . Аэрозоль Ni2O3 в концентрации 340-360мг/м3 по 1,5 ч в день в течение 4 месяцев сначала уве-личил число эритроцитов и содержание гемоглобина, а затем эта показатели вернулись к норме. Из 20 крыс 7 пали в первый период затравки. При микро-скопическом изучении погибших и убитых после 4 месяцев отравления-воспа-лительные изменения слизистой верхних дыхательных путей, очаговая десквамативная или катарально-геморрагическая пневмония.
Вдыхание пыли файнштейна (11,3% металлического Ni, 58,3% Си) или пыли из электрофильтров (52,3% NiO) по 5 ч в день 5 раз в неделю в течение 6 месяцев в концентрации 70 мг/м3 привело к гибели 24 крыс в первом случае и 6 во втором. В обоих случаях - фазное изменение уровня сахара в крови, на-рушение соотношения белковых фракций в сыворотке крови и снижение в ней содержания холестерина. Несколько повысилось число эритроцитов и уровень гемоглобина, число ретикулоцитов и эритробластическая реакция костного мозга. Патологоанатомически-бронхит, пневмонии и фиброзные изменения. В печени - обеднение гликогеном и дистрофические изменения; в почках - повреждения эпителия канальцев и атрофия клубочков. При концентрации обоих аэрозолей 7 мг/м3 и той же длительности воздействия уловимых изменений не отме-чено . При вдыхания пыли цинк-никелевых ферритов (FeO, ZnO и NiO) в концентрации 100-120 мг/м у крыс картина отравления, сходная с полученной при ингаляции одной NiO .
Человек.
В производстве аккумуляторных батарей при содержании в исходном продукте 72% Ni выявлено отсутствие или снижение обоняния при концентрации N1 в воздухе 16-560 мг/м3. При 10-70 мг/м3 (в воздухе еще и Cd) и стаже 8 лет и более-белок в моче. При стаже 5-10 лет 84% рабочих жаловались на головные боли, головокружение, раздражительность, понижение аппетита, эпигастральные боли, одышку. Часто наблю-дались снижение кровяного давления, функциональные нарушения центральное нервной системы, гипо- и анацидные гастриты, нарушения антитоксической и протромбннообразовательной функции печени, тенденция к лейкопении, лимфо- к моноцитозу. Сходные изменения обнаружены у рабочих производства щелочных аккумуляторов при получении массы, содержащей Ni(OH)2 и NiSO4 . При электролитическом получении Ni у рабочих основных специальностей частые носовые кровотечения, полнокровие зева и бронхов, рез-кие изменения слизистой носа и даже прободение носовой перегородки, трудно снимаемый серый налет на краю десен, темные налеты на языке. Концентрация NiSO4 обычно не превышала 0,2-8 мг/м3, но иногда доходила до 70 мг/м'. Но одновременно в воздухе был туман H2S04 в концентрациях 25-195 мг/м3.
Из обследованных 458 рабочих цехов электролитического рафинирования Ni
при концентрации Ni в воздухе 0,02-4,53 мг/м3 (дополнительно в воздухе H2S04; стаж 10 лет и выше) у 357 человек-носовые кровотечения, частый насморк, нарушение обоняния, хронические синуситы. Изменения придаточных полостей носа обнаружены у 302 человек. Поражения лобных пазух протекают довольно скрытно и выявляются рентгенологически . При получении Ni гидрометаллургическим способом из сульфидных руд при концентрации гид-розоля солей никеля.0,021-2,6 мг/м3 (в воздухе также пары H2SO4)-пораже-ния слизистой носоглотки в 4-7 раз чаще, чем у рабочих других цехов . Описаны случаи бронхиальной астмы у работающих с Ni . При повышенном содержании Ni в атмосферном воздухе- сдвиги в периферической крови, анемия, ретикулоцитоз, а также снижение кис-лотности желудочного сока . В производстве никелевых ферритов (концентрация пыли в воздухе 11 -180 мг/м3) среди 145 рабочих при среднем стаже до 4 лет у 88 человек - умеренная анемия, лейкоцитоз или лейкопения,нарушение стойкости эритроцитов .
Канцерогенное действие.
Предполагают, что канцерогенное действие Ni связано с внедрением его в клетки, где он вызывает нарушения ферментных и обменных процессов, в результате которых, возможно, образуются канцерогенные продукты. Никель связывается с РНК, значительно меньше с ДНК, вызы-вая нарушения структуры и функции нуклеиновых кислот , и с гистамином . Опас-ность бронхогенного рака при вдыхании Ni, возможно, зависит и от задержки его в легких.
Животные.
В эксперименте опухоли получены от металлического Ni, NiO,сульфидов, но не от растворимых солей . Бластомогенный эффект по-видимому, не зависит от степени растворимости, а возможно, от проникания Ni в клетку и изменений, вызываемых в клеточных мембранах. Металлический Ni, введенный в носовую полость, в плевру и бедренную кость, вызвал злока-чественные опухоли (частично-остеогенные саркомы) у 30% белых крыс, по-гибших в течение 7-16 месяцев после введения. В результате вдыхания пыли чистого Ni, полученного из Ni(CO)4, с дисперсностью до 4 мкм (6 ч в день 4-5 раз в неделю в течение 21 месяца) белые мыши, белые крысы и морские, свинки погибали чаще всего в течение первых 12-15 месяцев. У морских свинок и большинства крыс-множественные аденоматозные разрастания в альвеолах легких и гиперпластическая пролиферация эпителия конечных бронхов. У 6 мор-ских свинок-раковые опухоли. У крыс и хомяков, вдыхавших пыль металли-ческого Ni вместе с SOi, развивались воспалительные изменения, бронхоэктазы, метаплазия легочного эпителия, но не выявлено раковых опухолей в легких. По-видимому, раздражающее действие SO2 не стимулировало бластомогенноё действие Ni. На месте имплантации NiS в мышцах крыс возникали фибромио- саркомы, дающие метастазы в легкие .
Человек.
Рак носа, придаточных полостей и легких в Англии давно отнесен к профессиональным заболеваниям. Показано, что у работающих с Ni и его со-единениями риск заболевания раком легких в 5 раз, а раком носа и его придаточных полостей в 150 раз превышает нормальную частоту этих заболеваний . На повышенную опасность рака легких среди рабочих, занятых рафинированием Ni и производством его солей. К t974 г. , было известно 253 случая профессионального рака верхних дыхательных путей и легких у рабочих производства Ni . У рабочих, занятых электролитическим получением Ni, при вдыхании паров электролита, содержащего NiSO4 через 6-7 лет на фоне аносмии, перфорации носовой пере-городки развивался рак носа и его придаточных полостей . Известен случай развития ретикулосаркомы носовой полости у работницы, занимавшейся 5 лет никелированнем и вдыхавшей туман (аэрозоль) солей Ni. Возможно, усугубляющим было раздражающее действие других ингредиентов ванн . Описаны случаи рака легких среди работающих, по добыче, обо-гащению н переработке медно-никелевых руд .
По некоторым данным, смертность от рака легких, полости носа и его па-зух составляет 35,5% всех смертей рабочих, занятых электролизом и рафиниро-ванием Ni . Среди работающих на никелевых производ-ствах выявлена повышенная смертность от рака по сравнению с контрольными данными. На первом месте был рак легких, на втором - желудка. Наиболее часто страдали работавшие при пирометаллургических процессах в обжиго-восстановительных цехах (стаж 12-23 года, концентрации пыли колебались в пре-делах порядка 10-103 мг/м3; в ней содержалось 7й% Ni в виде сульфидов, NiO или металлического Ni). Высока смертность от рака в цехах электролиза при наличии в воэдухе аэрозолей NiCl2 и NiSO4. Средний стаж работы у умер-ших от рака легких 7-13 лет, от рака желудка-10-14 .
Действие на кожу.
Считают , что Ni не обладает прямым раздражающим действием на кожу. Однако у никелировщи-ков, у работающих на производстве Ni электролизом и имеющих контакт с его солями наблюдаются никелевая экзема, “никелевая чесотка”: фолликулярно расположенные папулы, отек, эритема, пузырьки, мокнутие. Профессиональные никелевые дерматиты составляют 11% всех профессиональных заболеваний кожи, а в электролитическом производстве Ni-15%. У работающих в гидрометаллургическом производстве Ni заболевания кожи в 2- 4 раза чаще, чем в других цехах, и обнаружены у 5,5% среди 651 осмотренных рабочих .
Ni и его соединения-сильные сенсибилизаторы. У морских свинок сенсибилизация вызывается внутрикожным введением NiSO4. Соеди-няясь с белками эпидермиса, Ni образует истинный антиген. У больных никелевыми дерматозами определяли циркулирующие в крови антитела . Связывание Ni в комплексные соединения снижаетего сенсибилизирующее, но не раздражающее действие. В опытах на морских свин-ках лаурилсульфат натрия предотвращал развитие сенсибилизации к Ni. Диметилдитиокарбамат натрия и диметилглиоксим ослабляют кожные реакции у чувствительных к Ni лиц, по-видимому, при этом образуются и соответствую-щие комплексные соединения .
Чувствительность человека к сенсибилизирующему действию Ni очень велика. Описаны случаи аллергических поражений у кассирш банков, имевших дело с металлическими монетами . Источником аллергии могут быть даже инъекционные иглы . У кроликов аппликация Ni на кожу вызвала картину отравления и гибель. Металл обнаруживался в мальпигиевом слое кожи, в сальных и потовых железах. Через изолированную кожу трупа человека
проходит 1,45 мкг Ni/см3 , Применение растворителей вместе с соединениями Ni способствует, их прониканию в кожу.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 237; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!