奉献爱心,呵护环境揭开“镉”的神秘面纱

头像
星星草
高级军士长
Posts in topic: 1
帖子: 142
注册: 周日 10月 08, 2017 8:08 am
联系:

揭开“镉”的神秘面纱

#1

未读文章 星星草 » 周三 11月 15, 2017 10:19 am

https://baike.baidu.com/item/%E6%B5%8F% ... fr=aladdin

化学性质————————
镉是银白色有光泽的金属,熔点320.9℃,沸点765℃,相对密度8.642。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽,加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈,形成卤化镉。也可与硫直接化合,生成硫化镉。镉可溶于酸,但不溶于碱。镉的氧化态为+1、+2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小,它们溶于酸,但不溶于碱。镉可形成多种配离子,如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。镉的毒性较大,被镉污染的空气和食物对人体危害严重,日本因镉中毒曾出现“痛痛病”。
可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣(如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换)中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀,对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。

燃烧 加热
2Cd+O2==2CdO Cd+S==CdS
加热
Cd+X2==CdX2 (X=F、Cl、Br、I)
加热 加热
3Cd+2P==Cd3P2 Cd+Se==CdSe
Cd+2ClH(dil)==CdCl2+H2
加热
2Cd+2SO2==CdSO4+CdS
加热 加热
2Cd+Na==NaCd2 6Cd+Na==NaCd6
2、氢氧化镉和氧化镉
Cd2++2NaOH=Cd(OH)2+2Na+
Cd(OH)2+H+=Cd2++2H2O
加热
Cd(OH)2==CdO+H2O
加热
[Cd(NH3)4]2++2OH-==Cd(OH)2+4NH3
2Cd2++3CO32-+2H2O=Cd2(OH)2CO3+2HCO3-
3、硫化镉和镉的配合物
(1)硫化镉
Cd2++H2S=CdS+2H+
3CdS+8HNO3==3Cd(NO3)2+2NO+3S+4H2O
(2)镉的配合物
[Cd(NH3)6]2+
[Cd(CN)4]2-
4、含镉废水的处理
(1)中和沉淀法
Cd2++2NaOH=Cd(OH)2+2Na+
(2)离子交换法
(3)其它:气浮法、碱性氯化法
发现人:斯特罗迈厄 发现年代:1817年
发现过程:1817年,德国的斯特罗迈厄,从不纯的氧化锌中分离出褐色粉,使它与木炭共热,制得镉。
元素描述:银白色或铅灰色有光泽的软质金属,具延展性,密度:8.642克/厘米3。熔点:320.9℃。沸点765℃。化合价为+2。电离能8.993电子伏特。有八种天然的稳定同位素,还有十一种不稳定的人工放射性同位素。于空气中迅速失去光泽,并覆上一层氧化物薄膜,可防止进一步氧化。不溶于水,溶于大多数酸中。镉在所有的稳定化合物中都呈+2价,其离子无色。镉可形成络离子Cd(NH3)42+、Cd(CN)42-和CdI42-。
元素来源:在自然界中主要成硫镉矿而存在;也有小量存在于锌矿中,所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿(CdS),赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为 900万吨。
元素用途: 镉作为合金组土元能配成很多合金,如含镉0.5%~1.0%的硬铜合金,有较高的抗拉强度和耐磨性。镉(98.65%)镍(1.35%)合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉,著名的伍德易熔合金中含有镉达12.5%。镍—镉和银—镉电池具有体积小、容量大等优点。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银(80%)铟(15%)镉(5%)的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐,但因其毒性大,这项用途有减缩趋势。
用于电底、制造合金等;并可做成原子反应堆中的中子吸收棒。镉氧化电位高,故可用作铁、钢、铜之保护膜,广用于电镀上,并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安定剂。镉化合物可用于杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆等之制造业。
元素辅助资料:镉与它的同族元素汞和锌相比,被发现的晚的多。它在地壳中含量比汞还多一些,但是汞一经出现就以强烈的金属光泽、较大的比重、特殊的流动性和能够溶解多种金属的姿态吸引了人们的注意。镉在地壳中的含量比锌少得多,常常以少量包含于锌矿中,很少单独成矿。金属镉比锌更易挥发,因此在用高温炼锌时,它比锌更早逸出,逃避了人们的觉察。这就注定了镉不可能先于锌而被人们发现。
生物毒性:镉会对呼吸道产生刺激,长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈,镉化合物不易被肠道吸收,但可经呼吸被体内吸收,积存于肝或肾脏造成危害,尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。
首先发现镉的是德国哥廷根大学化学和医药学教授斯特罗迈尔。他兼任政府委托的药商视察专员。正是他在视察药商的过程中,观察到含锌药物中出现的问题,促使他在1817年发现了镉。由于发现的新金属存在于锌中,就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium,元素符号定为Cd。
绝大多数淡水的含镉量低于1微克/升,海水中镉的平均溶度为0.15微克/升。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。
环境监测中测定镉的方法有:原子吸收分光光度法、双流腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法等。


镉和镉化合物引起的中毒————————
有急性﹑慢性中毒之分。吸入含镉气体可致呼吸道症状﹐经口摄入镉可致肝﹑肾症状。
镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的﹐主要通过食物﹑水和空气而进入体内蓄积下来。
镉的吸收和代谢 镉的烟雾和灰尘可经呼吸道吸入。肺内镉的吸收量约占总进入量的25~40%。每日吸20支香烟﹐可吸入镉2~4ug。镉经消化道的吸收率﹐与镉化合物的种类﹑摄入量及是否共同摄入其它金属有关。例如钙﹑铁摄入量低时﹐镉吸收可明显增加﹐而摄入锌时﹐镉的吸收可被抑制。吸收入血液的镉﹐主要与红细胞结合。肝脏和肾脏是体内贮存镉的两大器官﹐两者所含的镉约占体内镉总量的60%。据估计﹐40~60岁的正常人﹐体内含镉总量约30mg﹐其中10mg存于肾﹐4mg存于肝﹐其余分布于肺﹑胰﹑甲状腺﹑睾丸﹑毛发等处。器官组织中镉的含量﹐可因地区﹑环境污染情况的不同而有很大差异﹐并随年龄的增加而增加。
进入体内的镉主要通过肾脏经尿排出﹐但也有相当数量由肝脏经胆汁随粪便排出。镉的排出速度很慢﹐人肾皮质镉的生物学半衰期是10~30年。
镉中毒的临床 镉及其化合物均有一定的毒性。吸入氧化镉的烟雾可产生急性中毒。中毒早期表现咽痛﹑咳嗽﹑胸闷﹑气短﹑头晕﹑恶心﹑全身酸痛﹑无力﹑发热等症状﹐严重者可出现中毒性肺水肿或化学性肺炎﹐有明显的呼吸困难﹑胸痛﹑咯大量泡沫血色痰﹐可因急性呼吸衰竭而死亡。用镀镉的器皿调制或存放酸性食物或饮料﹐饮食中可以含镉﹐误食后也可引起急性镉中毒。潜伏期短﹐通常经10~20分钟后﹐即可发生恶心﹑呕吐﹑腹痛﹑腹泻等症状。严重者伴有眩晕﹑大汗﹑虚脱﹑上肢感觉迟钝﹑甚至出现抽搐﹑休克。一般需经3~5天才可恢复。
长期吸入镉可产生慢性中毒﹐引起肾脏损害﹐主要表现为尿中含大量低分子量蛋白质﹐肾小球的滤过功能虽多属正常﹐但肾小管的回收功能却减退﹐并且尿镉的排出增加。
镉作业工人的肺气肿﹑贫血及骨骼改变也有报导﹐但这些改变与镉接触的确切关系尚不能肯定。国外也有报导接触氧化镉的工人前列腺癌发病率较高。


镉中毒的防治————————
吸入大量氧化镉烟雾所致的急性中毒﹐其治疗与一般刺激性气体中毒的处理相同。关键在于防止肺水肿。
应及早撤离出事现场﹑保持安静﹐卧床休息﹐吸入氧气﹐保持呼吸道畅通﹐可用10%硅酮雾化吸入﹐以消除泡沫﹐肾上腺皮质激素能降低毛细血管通透性﹐宜早期定量使用。限制液体入量﹐给予抗生素防止继发感染﹐急性食入性镉中毒时主要采用对症治疗﹐给予大量补液﹑注射阿托品用来止吐和消除腹痛。
慢性镉中毒引起肾脏损害者﹐膳食中应增加钙和磷酸盐的摄入﹐供给充足的锌和蛋白质﹐金属络合剂依地酸二钠钙(caNa2EDTA)可增加镉的排出﹐但可加重肾脏的损害﹐目前在急﹑慢性中毒时均不主张使用。有报导口服氮川三乙酸(NTA)能促使镉排出(主要经由粪便)﹐从而降低在体内的蓄积﹐而不损害肾脏功能。
为了预防镉中毒﹐熔炼﹑使用镉及其化合物的场所﹐应具有良好的通风和密闭装置。焊接和电镀工艺除应有必要的排风设备外﹐操作时应戴个人防毒面具。不应在生产场所进食和吸烟。中国规定的生产场所氧化镉最高容许浓度为0.1mg/m3。
镀镉器皿不能存放食品﹐特别是醋类等酸性食品。
镉污染土壤﹐可造成公害病痛痛病。镉对土壤的污染﹐主要通过两种形式﹐一是工业废气中的镉随风向四周扩散﹐经自然沉降﹐蓄积于工厂周围土壤中﹐另一种方式是含镉工业废水灌溉农田﹐使土壤受到镉的污染。因此为了防止镉对环境的污染﹐必须做好环境保护工作﹐严格执行镉的环境卫生标准。
镉不像汞、铅那样为人熟知。镉是对人体有害的元素,在自然界中多以化合态存在,含量很低,大气中含镉量一般不超过0.003微克/米3,水中不超过 10微克/升,每公斤土壤中不超过0.5毫克。这样低的浓度,不会影响人体健康。镉常与锌、铅等共生。环保专家介绍,从天上到地下,镉广泛地存在于环境中。环境受到镉污染后,镉可在生物体内富集,通过食物链富集在其它生物休内,进而通过食物、水、吸烟或其他途径,进入人体,当镉的浓度达到一定程度时,就会发生镉中毒。同时,镉又是一种有益于人类的重金属,广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。


污染来源————————
20世纪初发现镉以来,镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品,主要用在电池、染料或塑胶稳定剂,它比其它重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境,造成污染。污染源主要是铅锌矿,以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。
镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要由含镉工业废气扩散并自然沉降,蓄集于工厂周围的土壤中,可使土壤中的镉浓度达到40ppm。污染范围有的可达数公里。水型污染主要是铅锌矿的选矿废水和有关工业(电镀、碱性电池等)废水排入地面水或渗入地下水引起的。
水体中镉的污染主要来自地表径流和工业废水。硫铁矿石制取硫酸和由磷矿石制取磷肥时排出的废水中含镉较高,每升废水含镉可达数十至数百微克,大气中的铅锌矿以及有色金属冶炼、燃烧、塑料制品的焚烧形成的镉颗粒都可能进入水中;用锅作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、合成橡胶硫化剂、杀菌剂等排放的镉也会对水体造成污染,在城市用水过程中,往往由于容器和管道的污染也可使饮用水中镉含量增加。


危害和机理————————
长期食用遭到镉污染的食品,可能导致“痛痛病”,即身体积聚过量的镉损坏肾小管功能,造成体内蛋白质从尿中流失,久而久之形成软骨症和自发性骨折。长期饮用受镉污染的自来水或地表水,并用受镉污染的水进行灌溉(特别是稻谷),会致使镉在体内蓄积,造成肾损伤,进而导致骨软化症,周身疼痛,称为“痛痛病”。此外,慢性镉中毒对人体生育能力也有所影响,它会严重损伤Y因子,使出生的婴儿多为女性。
进入人体的镉,在体内形成镉硫蛋白,通过血液到达全身,并有选择性地蓄积于肾、肝中。肾脏可蓄积吸收量的1/3,是镉中毒的靶器官。此外,在脾、胰、甲状腺、睾丸和毛发也有一定的蓄积。镉的排泄途径主要通过粪便,也有少量从尿中排出。在正常人的血中,镉含量很低,接触镉后会增高,但停止接触后可迅速恢复正常。镉与含羟基、氨基、巯基的蛋白质分子结合,能使许多酶系统受到抑制,从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。镉还会损伤肾小管,使人出现糖尿、蛋白尿和氨基酸尿等症状,并使尿钙和尿酸的排出量增加。肾功能不全又会影响维生素D3的活性,使骨骼的生长代谢受阻碍,从而造成骨骼疏松、萎缩、变形等。慢性镉中毒主要影响肾脏,最典型的例子是日本著名的公害病──痛痛病,但日本的痛痛病有明显的地区性,其中某些症状(如骨软化)在其他发生慢性镉中毒地区比较少见。慢性镉中毒还可引起贫血。急性镉中毒,大多是由于在生产环境中一次吸入或摄入大量镉化物引起的。大剂量的镉是一种强的局部刺激剂。含镉气体通过呼吸道会引起呼吸道刺激症状,如出现肺炎、肺水肿、呼吸困难等。镉从消化道进入人体,则会出现呕吐、胃肠痉挛、腹疼、腹泻等症状,甚至可因肝肾综合症死亡。
从动物实验和人群的流行病学调查中发现,镉还可使温血动物和人的染色体发生畸变。镉的致畸作用和致癌作用(主要致前列腺癌),也经动物实验得到证实,但尚未得到人群流行病学调查材料的证实。
浙江省医学科学院孔庆瑚等,完成的一项环境镉污染对人体健康影响的研究认为,镉污染主要累及肾小管,并可引起骨质疏松和损害男性泌尿、生殖系统,锌对镉的损伤有保护作用。该项研究最近获得了浙江省医药卫生科技创新一等奖。
该项研究从1979年开始,涉及外环境污染源、污染途径、污染范围、污染程度、人群的镉摄入量以及对人体健康危害等。研究显示,镉污染途径以水型污染为主(废水→土壤→稻米→人体),米镉含量、人体镉摄入量可反映环境污染程度。


奇特植物净化土壤镉污染————————
最近,日本农村工学研究所的研究小组称,在受到重金属镉污染的土壤中栽种科植物蔓田芥,能够减少土壤中镉的含量。利用这种方法可以使大范围受到镉的轻度污染的土壤得到净化,这一发现使得低成本、大范围净化被镉污染的土壤成为可能。
叶芽南芥又称蔓田芥(Arabis gemmifera),属十字花科(Aburana)多年生草本植物。 这种植物在日本分布很广,原产于我国吉林省长白山地区,分布在山地等阳光充足的地方。
研究小组在室外利用厚度为15厘米、每公斤含镉47毫克的土壤来栽种这种植物。一年后,土壤里的含镉量减少到每千克2.6毫克。土壤被利用5次以后,土壤中的镉含量只有原来的1/5。而且,收获以后的叶芽南芥在干燥并经400~500摄氏度高温燃烧后,其中所含的镉不会挥发,可以回收起来再利用。
此前,常用的净化方法是利用被称为“客土”的土壤来代替被污染的土壤。研究小组介绍说,净化被镉污染的土壤常用方法是用其他地方的净土改善污染区的土质,这一方法有很大局限性,难以大范围推广。而利用叶芽南芥对受到轻度污染的农田和水池等进行净化,所需成本是旧办法的一半。



Link:
HTML:
Hide post links
Show post links

回到 “奉献爱心,呵护环境”

在线用户

用户浏览此论坛: 没有注册用户 和 1 访客