F.William Sunderman, Jr.
I composti di nichel (Ni) di interesse includono ossido di nichel (NiO), idrossido di nichel (Ni(OH)2), subsolfuro di nichel (Ni3S2), solfato di nichel (NiSO4) e cloruro di nichel (NiCl2). Nichel carbonile (Ni(CO)4) è considerato in un articolo separato sui carbonili metallici.
Evento e usi
Il nichel (Ni) comprende dal 5 al 50% del peso dei meteoriti e si trova nei minerali in combinazione con zolfo, ossigeno, antimonio, arsenico e/o silice. I giacimenti minerari di importanza commerciale sono principalmente ossidi (ad esempio minerali di laterite contenenti ossidi misti di nichel/ferro) e solfuri. Pentlandite ((NiFe)9S8), il principale minerale solfuro, è comunemente depositato in associazione con pirrotite (Fe7S6), calcopirite (CuFeS2) e piccole quantità di cobalto, selenio, tellurio, argento, oro e platino. Depositi sostanziali di minerali di nichel si trovano in Canada, Russia, Australia, Nuova Caledonia, Indonesia e Cuba.
Poiché il nichel, il rame e il ferro si trovano come minerali distinti nei minerali di solfuro, dopo che il minerale è stato frantumato e macinato vengono applicati metodi meccanici di concentrazione, come la flottazione e la separazione magnetica. Il concentrato di nichel viene convertito in solfuro di nichel opaco mediante arrostimento o sinterizzazione. L'opaco viene rifinito mediante estrazione elettrolitica o processo Mond. Nel processo Mond, il matte viene macinato, calcinato e trattato con monossido di carbonio a 50 °C per formare nichel carbonile gassoso (Ni(CO)4), che viene poi decomposto a 200-250 °C per depositare polvere di nichel puro. La produzione mondiale di nichel è di circa 70 milioni di kg/anno.
Più di 3,000 leghe e composti di nichel sono prodotti commercialmente. L'acciaio inossidabile e altre leghe Ni-Cr-Fe sono ampiamente utilizzate per apparecchiature resistenti alla corrosione, applicazioni architettoniche e utensili da cucina. Il metallo Monel e altre leghe Ni-Cu sono utilizzate nella monetazione, nei macchinari per la lavorazione degli alimenti e nelle attrezzature casearie. Le leghe Ni-Al sono utilizzate per la produzione di magneti e catalizzatori (ad es. Raney nickel). Le leghe Ni-Cr sono utilizzate per elementi riscaldanti, turbine a gas e motori a reazione. Le leghe di nichel con metalli preziosi sono utilizzate in gioielleria. Il nichel metallico, i suoi composti e le sue leghe hanno molti altri usi, tra cui galvanica, nastri magnetici e componenti per computer, bacchette per saldatura ad arco, protesi chirurgiche e dentarie, batterie al nichel-cadmio, pigmenti per vernici (ad esempio, titanato di nichel giallo), stampi per ceramica e contenitori di vetro e catalizzatori per reazioni di idrogenazione, sintesi organiche e fase finale di metanazione della gassificazione del carbone. Le esposizioni professionali al nichel si verificano anche nelle operazioni di riciclaggio, poiché i materiali contenenti nichel, in particolare dall'industria siderurgica, sono comunemente fusi, raffinati e utilizzati per preparare leghe simili nella composizione a quelle che sono entrate nel processo di riciclaggio.
Pericoli
I rischi per la salute umana derivanti dall'esposizione professionale ai composti del nichel generalmente rientrano in tre categorie principali:
- allergia
- riniti, sinusiti e malattie respiratorie
- tumori delle cavità nasali, dei polmoni e di altri organi.
I rischi per la salute del nichel carbonile sono considerati separatamente, nell'articolo sui carbonili metallici.
Allergia. Il nichel e i suoi composti sono tra le cause più comuni di dermatite allergica da contatto. Questo problema non è limitato alle persone con esposizione professionale ai composti del nichel; la sensibilizzazione cutanea si verifica nella popolazione generale a causa dell'esposizione a monete, gioielli, casse di orologi e chiusure di indumenti contenenti nichel. Nelle persone esposte al nichel, la dermatite da nichel di solito inizia come un eritema papulare delle mani. La pelle diventa gradualmente eczematosa e, nella fase cronica, si sviluppa frequentemente la lichenificazione. La sensibilizzazione al nichel a volte causa congiuntivite, polmonite eosinofila e reazioni locali o sistemiche agli impianti contenenti nichel (p. es., chiodi intraossei, inserti dentali, protesi valvolari cardiache e fili di pacemaker). L'ingestione di acqua di rubinetto contaminata da nichel o cibi ricchi di nichel può esacerbare l'eczema alle mani nelle persone sensibili al nichel.
Riniti, sinusiti e malattie respiratorie. I lavoratori delle raffinerie di nichel e delle officine di galvanica di nichel, che sono fortemente esposti all'inalazione di polveri di nichel o aerosol di composti di nichel solubili, possono sviluppare malattie croniche del tratto respiratorio superiore, tra cui rinite ipertrofica, sinusite nasale, anosmia, poliposi nasale e perforazione del Setto nasale. Sono state segnalate anche malattie croniche del tratto respiratorio inferiore (p. es., bronchite, fibrosi polmonare), ma tali condizioni sono infrequenti. Rendell et al. (1994) hanno riportato l'esposizione acuta fatale di un lavoratore all'inalazione di particelle di nichel da un processo ad arco metallico; gli autori hanno sottolineato l'importanza di indossare dispositivi di protezione durante l'utilizzo di processi ad arco metallico con elettrodi a filo di nichel.
Cancro. Studi epidemiologici sui lavoratori delle raffinerie di nichel in Canada, Galles, Germania, Norvegia e Russia hanno documentato un aumento dei tassi di mortalità per tumori del polmone e delle cavità nasali. Alcuni gruppi di lavoratori delle raffinerie di nichel hanno anche riportato un aumento dell'incidenza di altri tumori maligni, inclusi carcinomi della laringe, del rene, della prostata o dello stomaco e sarcomi dei tessuti molli, ma il significato statistico di queste osservazioni è discutibile. L'aumento dei rischi di cancro ai polmoni e alle cavità nasali si è verificato principalmente tra i lavoratori nelle operazioni di raffinazione che comportano un'elevata esposizione al nichel, tra cui torrefazione, fusione ed elettrolisi. Sebbene questi rischi di cancro siano stati generalmente associati all'esposizione a composti di nichel insolubili, come il subsolfuro di nichel e l'ossido di nichel, le esposizioni a composti di nichel solubili sono state implicate nei lavoratori dell'elettrolisi.
Gli studi epidemiologici sui rischi di cancro tra i lavoratori delle industrie che utilizzano nichel sono stati generalmente negativi, ma prove recenti suggeriscono un lieve aumento del rischio di cancro ai polmoni tra saldatori, smerigliatrici, elettroplaccatrici e produttori di batterie. Tali lavoratori sono spesso esposti a polveri e fumi che contengono miscele di metalli cancerogeni (ad es. nichel e cromo o nichel e cadmio). Sulla base di una valutazione di studi epidemiologici, l'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) ha concluso nel 1990: "Esistono prove sufficienti negli esseri umani per la cancerogenicità del solfato di nichel e delle combinazioni di solfuri e ossidi di nichel riscontrati nell'industria della raffinazione del nichel . Ci sono prove inadeguate negli esseri umani per la cancerogenicità del nichel e delle leghe di nichel. I composti del nichel sono stati classificati come cancerogeni per l'uomo (Gruppo 1) e il nichel metallico come possibilmente cancerogeno per l'uomo (Gruppo 2B).
Effetti renali. I lavoratori con elevate esposizioni a composti di nichel solubili possono sviluppare disfunzione tubulare renale, evidenziata da un'aumentata escrezione renale di β2-microglobulina (β2M) e N-acetil-glucosaminidasi (NAG).
Misure di sicurezza e salute
Un protocollo generale per la sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti al nichel è stato proposto nel 1994 dalla Nickel Producers Evironmental Research Association (NiPERA) e dal Nickel Development Institute (NiDI). Gli elementi chiave sono i seguenti:
Valutazione pre-collocamento. Gli obiettivi di questo esame sono identificare le condizioni mediche preesistenti che possono influenzare l'assunzione e l'inserimento lavorativo e fornire dati di base per i successivi cambiamenti funzionali, fisiologici o patologici. La valutazione include (i) anamnesi medica e lavorativa dettagliata, concentrandosi su problemi polmonari, esposizioni a tossine polmonari, allergie passate o presenti (in particolare al nichel), asma e abitudini personali (ad es. fumo, consumo di alcol), (ii) completa attività fisica esame, con attenzione ai problemi respiratori e cutanei e (iii) determinazione dei dispositivi di protezione delle vie respiratorie che possono essere indossati.
Possono essere inclusi radiografia del torace, test di funzionalità polmonare, test audiometrici e test della vista. Il patch test cutaneo per la sensibilità al nichel non viene eseguito di routine, poiché tali test potrebbero sensibilizzare il soggetto. Se l'organizzazione conduce un programma di monitoraggio biologico per i lavoratori esposti al nichel (vedi sotto), le concentrazioni basali di nichel nelle urine o nel siero vengono ottenute durante la valutazione pre-collocamento.
Valutazione periodica. Gli obiettivi degli esami medici periodici, generalmente eseguiti annualmente, sono di monitorare la salute generale del lavoratore e di affrontare le preoccupazioni associate al nichel. L'esame comprende l'anamnesi delle malattie recenti, l'esame dei sintomi, l'esame obiettivo e la rivalutazione della capacità del lavoratore di utilizzare i dispositivi di protezione delle vie respiratorie richiesti per compiti particolari. I sintomi polmonari sono valutati da un questionario standard per la bronchite cronica. La radiografia del torace può essere richiesta per legge in alcuni paesi; test di funzionalità polmonare (p. es., capacità vitale forzata (FVC) e volume espiratorio forzato in 1 secondo (FEVXNUMX)1) sono generalmente lasciati alla discrezione del medico. Procedure periodiche di rilevazione del cancro (p. es., rinoscopia, radiografie del seno nasale, biopsia della mucosa nasale, studi citologici esfoliativi) possono essere indicate nei lavoratori con esposizioni ad alto rischio nella raffinazione del nichel.
Monitoraggio biologico. Le analisi delle concentrazioni di nichel nelle urine e nei campioni di siero possono riflettere le recenti esposizioni dei lavoratori al nichel metallico e ai composti solubili del nichel, ma queste analisi non forniscono misure affidabili del carico totale di nichel corporeo. Gli usi ei limiti del monitoraggio biologico dei lavoratori esposti al nichel sono stati riassunti da Sunderman et al. (1986). Un rapporto tecnico sull'analisi del nichel nei fluidi corporei è stato pubblicato nel 1994 dalla Commissione sulla tossicologia dell'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC). Il National Maximum Workplace Concentration Committee (NMWCC) dei Paesi Bassi ha proposto che la concentrazione di nichel nelle urine di 40 µg/g di creatinina o la concentrazione di nichel nel siero di 5 µg/l (entrambe misurate in campioni ottenuti alla fine di una settimana lavorativa o di un turno di lavoro) siano ha considerato i limiti di avvertimento per ulteriori indagini sui lavoratori esposti al nichel metallico o ai composti solubili del nichel. Se viene implementato un programma di monitoraggio biologico, dovrebbe integrare un programma di monitoraggio ambientale, in modo che i dati biologici non vengano utilizzati come surrogato per le stime dell'esposizione. Un metodo standard per l'analisi del nichel nell'aria sul posto di lavoro è stato sviluppato nel 1995 dall'Health and Safety Executive del Regno Unito.
Trattamento. Quando un gruppo di lavoratori ha accidentalmente bevuto acqua fortemente contaminata da cloruro di nichel e solfato di nichel, il trattamento conservativo con fluidi per via endovenosa per indurre la diuresi è risultato efficace (Sunderman et al. 1988). La migliore terapia per la dermatite da nichel è evitare l'esposizione, con particolare attenzione alle pratiche igieniche sul lavoro. La terapia dell'avvelenamento acuto da nichel carbonile è discussa nell'articolo sui carbonili metallici.