Ф. Уильям Сандерман-младший.

Представляющие интерес соединения никеля (Ni) включают оксид никеля (НиО), гидроксид никеля (Ни (ОН)₂), субсульфид никеля (Ни₃S₂), сульфат никеля (НиСО₄) и расширение хлорид никеля (NiCl₂). карбонил никеля (Ни(СО)₄) рассматривается в отдельной статье о карбонилах металлов.

Возникновение и использование

Никель (Ni) составляет от 5 до 50% веса метеоритов и встречается в рудах в сочетании с серой, кислородом, сурьмой, мышьяком и/или кремнеземом. Рудные месторождения, имеющие промышленное значение, представляют собой в основном оксиды (например, латеритные руды, содержащие смешанные оксиды никеля и железа) и сульфиды. Пентландит ((NiFe)₉S₈), основной сульфидный минерал, обычно откладывается в ассоциации с пирротином ( Fe₇S₆), халькопирит (CuFeS₂) и небольшое количество кобальта, селена, теллура, серебра, золота и платины. Крупные месторождения никелевых руд находятся в Канаде, России, Австралии, Новой Каледонии, Индонезии и на Кубе.

Поскольку никель, медь и железо встречаются в сульфидных рудах как отдельные минералы, механические методы обогащения, такие как флотация и магнитная сепарация, применяются после дробления и измельчения руды. Никелевый концентрат перерабатывают в сульфидникелевый штейн путем обжига или агломерации. Штейн очищается электролизом или процессом Монда. В процессе Монда штейн измельчают, прокаливают и обрабатывают монооксидом углерода при 50 ° C с образованием газообразного карбонила никеля (Ni (CO)).₄), который затем разлагается при температуре от 200 до 250 ° C с образованием порошка чистого никеля. Мировое производство никеля составляет примерно 70 млн кг/год.

Промышленно производится более 3,000 никелевых сплавов и соединений. Нержавеющая сталь и другие сплавы Ni-Cr-Fe широко используются для изготовления коррозионно-стойкого оборудования, архитектурных приложений и кухонной утвари. Металлический монель и другие сплавы Ni-Cu используются в чеканке монет, оборудовании для пищевой и молочной промышленности. Сплавы Ni-Al используются для производства магнитов и катализаторов (например, никель Ренея). Сплавы Ni-Cr используются для нагревательных элементов, газовых турбин и реактивных двигателей. Сплавы никеля с драгоценными металлами используются в ювелирном деле. Металлический никель, его соединения и сплавы имеют множество других применений, включая гальваническое покрытие, магнитные ленты и компьютерные компоненты, стержни для дуговой сварки, хирургические и стоматологические протезы, никель-кадмиевые батареи, красящие пигменты (например, желтый титанат никеля), формы для керамических и стеклянные контейнеры и катализаторы для реакций гидрирования, органического синтеза и конечной стадии метанирования газификации угля. Профессиональное воздействие никеля также происходит при переработке, поскольку никельсодержащие материалы, особенно в сталелитейной промышленности, обычно плавятся, очищаются и используются для получения сплавов, аналогичных по составу тем, которые поступают в процесс переработки.

опасности

Опасности для здоровья человека, связанные с профессиональным воздействием соединений никеля, обычно делятся на три основные категории:

1. аллергия
2. ринит, синусит и респираторные заболевания
3. рак носовой полости, легких и других органов.

Вред для здоровья от карбонила никеля рассмотрен отдельно, в статье о карбонилах металлов.

Аллергия. Никель и соединения никеля являются одними из наиболее частых причин аллергического контактного дерматита. Эта проблема не ограничивается людьми, подвергающимися профессиональному воздействию соединений никеля; кожная сенсибилизация происходит у населения в целом в результате контакта с никельсодержащими монетами, ювелирными изделиями, корпусами часов и застежками одежды. У лиц, подвергшихся воздействию никеля, никелевый дерматит обычно начинается с папулезной эритемы рук. Кожа постепенно становится экзематозной, а в хронической стадии часто развивается лихенификация. Сенсибилизация никелем иногда вызывает конъюнктивит, эозинофильный пневмонит и местные или системные реакции на никельсодержащие имплантаты (например, внутрикостные штифты, зубные вкладки, протезы сердечных клапанов и провода кардиостимулятора). Употребление загрязненной никелем водопроводной воды или продуктов, богатых никелем, может усугубить экзему рук у людей, чувствительных к никелю.

Ринит, синусит и респираторные заболевания. У рабочих никелевых заводов и никелевых гальванических цехов, подвергающихся интенсивному вдыханию никелевой пыли или аэрозолей растворимых соединений никеля, могут развиться хронические заболевания верхних дыхательных путей, в том числе гипертрофический ринит, назальный синусит, аносмия, полипоз носа и перфорация носа. носовая перегородка. Сообщалось также о хронических заболеваниях нижних дыхательных путей (например, бронхите, легочном фиброзе), но такие состояния встречаются нечасто. Рендалл и др. (1994) сообщили о смертельном остром воздействии на рабочего в результате вдыхания частиц никеля в процессе дуговой сварки; авторы подчеркнули важность ношения защитного снаряжения при использовании электродуговых процессов с электродами из никелевой проволоки.

Рак. Эпидемиологические исследования рабочих никелевых заводов в Канаде, Уэльсе, Германии, Норвегии и России зафиксировали повышенный уровень смертности от рака легких и носовой полости. Сообщается также, что у некоторых групп рабочих никелевых заводов повышена заболеваемость другими злокачественными опухолями, включая карциному гортани, почки, предстательной железы или желудка и саркому мягких тканей, но статистическая значимость этих наблюдений сомнительна. Повышенный риск развития рака легких и носовой полости в первую очередь наблюдается среди рабочих нефтеперерабатывающих заводов, которые связаны с высоким воздействием никеля, включая обжиг, плавку и электролиз. Хотя эти риски рака, как правило, были связаны с воздействием нерастворимых соединений никеля, таких как субсульфид никеля и оксид никеля, воздействие растворимых соединений никеля было связано с рабочими, работающими на электролизе.

Эпидемиологические исследования риска рака среди рабочих в отраслях, использующих никель, в целом были отрицательными, но последние данные свидетельствуют о незначительном повышении риска рака легких среди сварщиков, шлифовщиков, гальванотехников и производителей аккумуляторов. Такие работники часто подвергаются воздействию пыли и паров, содержащих смеси канцерогенных металлов (например, никеля и хрома или никеля и кадмия). Основываясь на оценке эпидемиологических исследований, Международное агентство по изучению рака (IARC) в 1990 году пришло к выводу: «Существует достаточно доказательств канцерогенности сульфата никеля и комбинаций сульфидов и оксидов никеля, встречающихся в никелевой промышленности. . Данных о канцерогенности никеля и никелевых сплавов у людей недостаточно». Соединения никеля были классифицированы как канцерогенные для человека (группа 1), а металлический никель — как возможно канцерогенный для человека (группа 2В).

Почечные эффекты. У рабочих с высоким воздействием растворимых соединений никеля может развиться дисфункция почечных канальцев, о чем свидетельствует увеличение почечной экскреции β₂-микроглобулин (β₂М) и N-ацетилглюкозаминидаза (НАГ).

Меры безопасности и охраны здоровья

Общий протокол наблюдения за состоянием здоровья рабочих, подвергшихся воздействию никеля, был предложен в 1994 г. Ассоциацией экологических исследований производителей никеля (NiPERA) и Институтом развития никеля (NiDI). Ключевые элементы следующие:

Оценка перед размещением. Целью этого обследования является выявление ранее существовавших заболеваний, которые могут повлиять на прием на работу и трудоустройство, а также предоставление исходных данных для последующих функциональных, физиологических или патологических изменений. Оценка включает (i) подробный медицинский и профессиональный анамнез с упором на проблемы с легкими, воздействие легочных токсинов, прошлые или настоящие аллергии (особенно на никель), астму и личные привычки (например, курение, употребление алкоголя), (ii) полное физическое состояние. осмотр, обращая внимание на респираторные и кожные проблемы и (iii) определение средств защиты органов дыхания, которые можно носить.

Могут быть включены рентгенография грудной клетки, тесты функции легких, аудиометрические тесты и тесты на зрение. Кожный кожный тест на чувствительность к никелю обычно не проводится, потому что такие тесты могут повысить чувствительность субъекта. Если организация проводит программу биологического мониторинга рабочих, подвергшихся воздействию никеля (см. ниже), исходные концентрации никеля в моче или сыворотке получают во время оценки перед размещением.

Периодическая оценка. Целями периодических медицинских осмотров, которые обычно проводятся ежегодно, является контроль общего состояния здоровья рабочего и решение проблем, связанных с никелем. Обследование включает сбор анамнеза недавних заболеваний, обзор симптомов, медицинский осмотр и повторную оценку способности работника использовать средства защиты органов дыхания, необходимые для выполнения конкретных задач. Легочные симптомы оценивают по стандартной анкете для хронического бронхита. Рентген грудной клетки может потребоваться по закону в некоторых странах; тесты функции легких (например, форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) и объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ₁) обычно оставляют на усмотрение врача. Рабочим с высоким риском воздействия при рафинировании никеля могут быть показаны периодические процедуры выявления рака (например, риноскопия, рентгенография придаточных пазух носа, биопсия слизистой оболочки носа, эксфолиативные цитологические исследования).

Биологический мониторинг. Анализы концентрации никеля в образцах мочи и сыворотки могут отражать недавнее воздействие на рабочих металлического никеля и растворимых соединений никеля, но эти анализы не дают надежных показателей общего содержания никеля в организме. Использование и ограничения биологического мониторинга рабочих, подвергающихся воздействию никеля, были обобщены Sunderman et al. (1986). Технический отчет об анализе никеля в жидкостях организма был выпущен в 1994 году Комиссией по токсикологии Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC). Национальный комитет по максимальной концентрации на рабочем месте (NMWCC) Нидерландов предложил, чтобы концентрация никеля в моче составляла 40 мкг/г креатинина или концентрация никеля в сыворотке – 5 мкг/л (оба значения измерялись в пробах, взятых в конце рабочей недели или рабочей смены). считается предупредительным пределом для дальнейшего обследования рабочих, подвергшихся воздействию металлического никеля или растворимых соединений никеля. Если реализуется программа биологического мониторинга, она должна дополнять программу мониторинга окружающей среды, чтобы биологические данные не использовались в качестве суррогатной оценки воздействия. Стандартный метод анализа никеля в воздухе на рабочем месте был разработан в 1995 году Управлением по охране труда и технике безопасности Великобритании.

Лечение. Когда группа рабочих случайно выпила воду, сильно загрязненную хлоридом и сульфатом никеля, эффективным было консервативное лечение внутривенным введением жидкостей для индукции диуреза (Sunderman et al., 1988). Наилучшей терапией никелевого дерматита является избегание воздействия с особым вниманием к гигиене труда. Терапия острых отравлений карбонилами никеля обсуждается в статье о карбонилах металлов.

Назад