岡納·諾德伯格
發生和使用
據估計，鋯 (Zr) 約佔岩石圈的 0.017%。 由於其在僅略高於正常大氣溫度的溫度下具有非常高的化學活性，因此該元素僅以化合狀態出現。 最常見的礦石是鋯石（ZrO2) 和斜鋯石 (ZrSiO4). 鋯存在於所有動物組織中。
鉿 (Hf) 被發現與所有陸生鋯相關。 鉿的量各不相同，但平均約為鋯加鉿總量的 2%。 只有一種礦石中兩種元素含量都很低，發現鉿的含量高於鋯。 光譜證據表明，在宇宙中的鋯加鉿總量中，鉿的分佈也約為 2%。 這兩種元素的化學性質比元素週期表中的任何其他元素更接近。 相似性是如此之大，以至於尚未發現可以將它們分開的質量差異。 出於這個原因，可以假設大多數已使用的鋯，以及據報導的生理效應，都含有 0.5% 至 2% 的鉿。
鋯石自古以來就作為寶石受到重視，因為它常見於大的單晶中； 然而，大多數具有商業用途的鋯礦床位於海灘沙地或其他地方，在這些地方沉積了相對較重且化學惰性的鋯礦物，而它們所在的岩石較輕的部分已被分解並被沖走水。 在印度、馬來亞、澳大利亞和美國，這種海灘沙子的大量沉積是眾所周知的。 具有商業用途的礦床中的斜鋯石首先在巴西被發現，此後在瑞典、印度和意大利等許多其他地方也有發現。 一些鋯礦石也在馬達加斯加、尼日利亞、塞內加爾和南非進行了商業開採。
鋯石用作鑄造用砂、磨料，以及用作實驗室坩堝的鋯石和氧化鋯耐火組合物的組分。 它存在於陶瓷組合物中，用作釉料和搪瓷中的遮光劑。 鋯英石和氧化鋯磚用作玻璃窯爐的內襯。 氧化鋯模具也用作黑色金屬和有色金屬的擠壓模具以及澆注金屬的噴口襯裡，特別是用於連續鑄造。
現在超過 90% 的鋯金屬用於核能發電，因為鋯對中子的吸收截面很低，並且在不含鉿的情況下對原子反應堆內部的腐蝕具有很高的抵抗力。 鋯還用於製造鑄鐵、鋼和外科器械。 它用於弧光燈、煙火、特殊焊接助焊劑以及塑料中的顏料。
粉末狀金屬鋯在熱電子管中用作“吸氣劑”，以吸收管元件抽氣和除氣後的最後痕量氣體。 以細絲帶或羊毛的形式，這種金屬也被用作攝影閃光燈的濾光片。 大塊金屬以純金屬或合金形式用於反應容器的內襯。 它還用作化學過程中泵和管道系統的內襯。 一種優良的鋯和鈳超導合金已被用於磁場為 6.7 T 的磁鐵中。
碳化鋯 和 二硼化鋯 都是堅硬、難熔的金屬化合物，已用於金屬切削工具。 二硼化物也被用作平爐的熱電偶夾套，提供 非常長壽命的熱電偶。 四氯化鋯 用於有機合成和紡織品防水劑。 它也可用作鞣劑。
鉿金屬 已被用作火箭發動機部件的鉭包層，這些部件必須在非常高的溫度、腐蝕性條件下運行。 由於其高熱中子截面，它也被用作核反應堆的控制棒材料。 此外，鉿還用於製造電極和燈泡燈絲。
危害性
說鋯化合物具有生理惰性是不准確的，但與對大多數重金屬的耐受性相比，大多數生物對鋯的耐受性似乎更高。 鋯鹽已被用於治療钚中毒，以取代钚（和釔）在骨骼中的沉積，並在早期開始治療時防止沉積。 在這項研究過程中，確定老鼠的飲食中含有多達 20% 的氧化鋯，可以在相當長的時間內保持無有害影響，並且靜脈注射 LD50 大鼠的檸檬酸鋯鈉約為 171 mg/kg 體重。 其他研究者發現腹膜內 LD50 在大鼠中乳酸鋯為 0.67 g/kg，鋯酸鋇為 0.42 g/kg，在小鼠中乳酸鈉鋯為 51 mg/kg。
鋯化合物已被推薦用於漆樹（毒藤）皮炎的局部治療和身體除臭劑。 已經使用的一些化合物是碳酸水合氧化鋯、水合氧化鋯和乳酸鈉鋯。 由於這些應用，已經有許多關於皮膚產生持久性肉芽腫病症的報導。
與職業暴露有關的更直接的興趣是吸入鋯化合物的影響，與其他給藥途徑相比，這方面的研究較少。 然而，已經進行了幾項實驗和至少一份關於人類接觸的報告。 在這種情況下，一位在鋯鉿加工廠工作了七年的化學工程師被發現患有肉芽腫性肺部疾病。 由於對所有其他員工的檢查未發現類似的病變，因此得出的結論是，這種情況很可能是由於在接觸鋯之前接觸了相對較重的鈹。
實驗動物暴露於鋯化合物表明，在大氣中鋯濃度約為 5 mg/m 時，乳酸鋯和鋯酸鋇都會產生嚴重、持續的慢性間質性肺炎3. 0.049 mg/cmXNUMX 的大氣中高得多的鈉鋯乳酸鹽濃度3 已發現較短時間的接觸會產生支氣管周圍膿腫、細支氣管周圍肉芽腫和小葉性肺炎。 儘管缺乏關於人類肺塵埃沉著病的記錄，但一項研究的作者得出結論，應將鋯視為肺塵埃沉著病的可能原因，並建議在工作場所採取適當的預防措施。
少數關於鉿化合物毒性的研究表明其急性毒性略高於鋯鹽。 鉿及其化合物會導致肝損傷。 10 mg/kg 的鉿基氯會導致貓出現心血管衰竭和呼吸停止，其方式與可溶性鋯鹽相同； 腹膜內LD50 鉿的 112 mg/kg 並不比鋯小很多。
安全衛生措施
火災和爆炸. 細粉末形式的金屬鋯在空氣、氮氣或二氧化碳中燃燒。 這些粉末在濃度為 45 至 300 毫克/升的空氣中具有爆炸性，如果受到干擾會自燃，這可能是由於顆粒分離產生的靜電。
金屬粉末應在濕態下運輸和裝卸； 通常用水潤濕。 當粉末在使用前乾燥時，使用的數量應盡可能少，操作應在單獨的隔間內進行，以防止在發生爆炸時傳播。 處理粉末的區域應消除所有火源，包括靜電荷。
該區域的所有表面都應是不透水和無縫的，以便可以用水沖洗並保持完全無塵。 任何溢出的粉末都應立即用水清洗，以免原地干燥。 被粉末污染的用過的紙和布應在有蓋的容器中保持濕潤，直到將它們取出進行焚燒，至少每天應進行一次。 乾燥的粉末應盡可能少地攪動和處理，然後只能使用不產生火花的工具。 橡膠或塑料圍裙，如果穿在工作服上，應該用抗靜電化合物處理。 除非用抗靜電材料有效處理，否則工作服應由非合成纖維製成。
所有使用鋯和/或鉿的工藝都應進行設計和通風，以將空氣污染物保持在暴露限值以下。