Токсичен ли е волфрамов карбид?

Меню за съдържание

● Какво е волфрамов карбид?

● Здравни рискове от излагане на волфрамов карбид

>> 1. Белодробна токсичност

>> 2. Дразнене на кожата и очите

>> 3. Системни ефекти

● Мерки за безопасност на труда

● Въздействие върху околната среда

>> Оценка и смекчаване на жизнения цикъл

● Токсичност в специфични сценарии

>> 1. Военни приложения

>> 2. Медицински импланти

>> 3. Излагане на наночастици

● Изследвания и изследвания

>> 1. Проучвания на белодробни заболявания на твърдия метал

>> 2. Сърдечно -съдови ефекти

>> 3. Риск от рак

>> 4. Изследвания върху животни

● Регулаторни и стандарти за безопасност

>> 1. Ограничения на професионалната експозиция

>> 2. Препоръки на NIOSH

>> 3. Отговорна грижа и устойчиво развитие

● Ролята на кобалта

>> Алтернативни свързващи вещества

● Рециклиране и устойчивост

>> Процес на рециклиране

● Заключение

● Често задавани въпроси

>> 1. Безопасно ли е бижутата с волфрамов карбид?

>> 2. Може ли волфрамовият карбид да причини рак?

>> 3. Как да се справя безопасно с волфрамов карбид?

>> 4. Какви са симптомите на отравяне с волфрамов?

>> 5. Волфрамовият карбид ли е екологичен?

● Цитати:

Волфрамовият карбид (WC) е широко използван индустриален материал, ценен за изключителната си твърдост, устойчивост на износване и висока точка на топене. Той образува гръбнака на режещите инструменти, свредлото и дори бижутата. Профилът му за токсичност обаче предизвика дебати сред учени, производители и здравни организации. Тази статия разглежда потенциалните рискове за здравето и околната среда Волфрамов карбид , подкрепен от резултатите от изследванията, насоки за безопасност и казуси в реалния свят.

Какво е волфрамов карбид?

Волфрамов карбид е керамично съединение, съставено от волфрамов (W) и въглерод (С) атоми в съотношение 1: 1. Обикновено се синхронизира с метално свързващо вещество, като кобалт (5–15%) или никел, за да подобри здравината. Тази комбинация създава 'твърд метал ', използван в приложения с висок стрес като минно, аерокосмическо и медицински изделия.

Здравни рискове от излагане на волфрамов карбид

1. Белодробна токсичност

Вдишването на волфрамов карбиден прах представлява най -значимия риск, особено когато се комбинира с кобалт. Основните констатации включват:

- Белодробна болест на твърдия метал (HMLD): рядко интерстициално белодробно заболяване, характеризиращо се с фиброза и възпаление, свързано с продължително вдишване на WC-CO прах [4, 7].

- Рак на белия дроб: Епидемиологичните проучвания показват повишен риск от рак на белия дроб сред работници, изложени на WC-CO частици [1, 4].

- Остри респираторни ефекти: Краткосрочната експозиция може да причини кашлица, хрипове и задух [3].

Механизъм: Кобалтът в WC-CO сплави генерира реактивни видове кислород (ROS), увреждайки белодробната тъкан и ДНК [4]. Чистият волфрамов карбид проявява минимална токсичност, но кобалтът действа като катализатор за оксидативен стрес.

2. Дразнене на кожата и очите

Директен контакт с WC прах или разтвори може да причини:

- Дерматит: алергични реакции, включително обриви и сърбеж, особено при работници, които обработват WC-CO инструменти [3, 18].

- Химически изгаряния: Концентрираните разтвори или продължителният контакт на кожата могат да доведат до изгаряния [18].

- Очни увреждания: Праховите частици могат да дразнят очите, което води до зачервяване или ожулване на роговицата [3].

3. Системни ефекти

Възникващите изследвания подчертават по -широките въздействия върху здравето:

- Сърдечно -съдово заболяване: Повишеният волфрам на урината корелира с хипертонията и риска от инсулт [1].

- Костна токсичност: Волфрам се натрупва в костите, потенциално увеличава риска от счупване [1, 4].

- Увреждане на бъбреците: Остро отравяне с волфрамов (рядко) може да причини тубуларна некроза и бъбречна недостатъчност [1, 5].

-Неврологично увреждане: Твърдите метални работници са показали доказателства за леко до умерено невропсихологично увреждане, особено по отношение на функцията на паметта [5].

Мерки за безопасност на труда

Националният институт за безопасност и здраве на труда (NIOSH) препоръчва [3, 15]:

Въздействие върху околната среда

Волфрамовият карбид е химически стабилен в своята твърда форма, представлява минимален риск от околната среда [6]. Обаче:

- Замърсяване на почвата/водата: Неправилното изхвърляне на отпадъците от WC-CO може да извлича кобалт в екосистеми [2].

- Биоакумулация: Водните организми могат да абсорбират волфрам, въпреки че токсичността остава ниска в сравнение с тежките метали [2].

- Прекъснение на екосистемата: Извличането на волфрам може да доведе до нарушаване на местообитанията и загуба на биоразнообразие [2].

Регулаторните органи като EPA сега класифицират волфрама като нововъзникващ замърсител, призовавайки по -строги протоколи за изхвърляне [2].

Оценка и смекчаване на жизнения цикъл

За да се разберат напълно последиците за околната среда, е от съществено значение оценката на жизнения цикъл на уплътненията на калбидния карбид. Това включва извличане на суровини, производство, използване и изхвърляне [2].

1. Извличане на суровини: Добивът на волфрамов може да доведе до унищожаване на местообитанията, ерозия на почвата и замърсяване на водата [2].

2. Процес на производство: Производството на волфрамов карбид е енергийно интензивно и допринася за емисиите на парникови газове [2, 11, 14].

3. Използване: Износване по време на работа може да доведе до освобождаване на деградиран уплътнителен материал, причинявайки замърсяване [2].

4. Изхвърляне: Неправилното изхвърляне може да освободи волфрамов и други вредни вещества в околната среда [2].

Стратегиите за смекчаване включват инвестиране в изследвания и разработване на алтернативни материали, насърчаване на рециклирането и повторното използване и прилагане на по -строги разпоредби [2, 17].

Токсичност в специфични сценарии

1. Военни приложения

Tungsten се използва като заместител на олово в куршуми. Проучванията предполагат, че при определени условия на околната среда (ниско pH, нисък кислород) волфрамът може да се разтвори, потенциално замърсяващ почвата и водата [5]. Дългосрочният риск от експозиция от вграден шрапнел, съдържащ волфрам, е причина за безпокойство [5].

2. Медицински импланти

Волфрам се използва в медицински изделия, като например волфрамови щитове по време на лъчетерапия и намотки за емболизация [1]. Тези устройства могат да се влошат с течение на времето, което води до повишена системна експозиция на волфрам [1]. Проучванията са открили повишени нива на волфрамове в урината и кръвта на пациенти с тези импланти [1].

3. Излагане на наночастици

Ефектът на волфрамовите карбидни наночастици върху белодробната токсичност е област на нарастваща загриженост [12]. Остър или хроничен контакт на наночастиците е първичен риск за здравето, особено в професионални условия. Проучванията показват, че излагането на метална сплав от волфрамов, волфрамов карбид-кобалт или волфрамов триоксид наночастици може да доведе до белодробно възпаление, увреждане на ДНК и оксидативен стрес [4].

Изследвания и изследвания

1. Проучвания на белодробни заболявания на твърдия метал

Изследванията върху белодробното заболяване на твърдия метал показват, че хроничните вдишване на прахови частици от волфрамов карбид-кобалт води до интерстициално белодробно заболяване, характеризиращо се с гигантска клетъчна интерстициална пневмония и фиброза [4, 7]. Проучване на бивши работници в фабрика за твърди метали установи, че лошо регулираните концентрации на прах причиняват белодробни аномалии и тежки заболявания [7].

2. Сърдечно -съдови ефекти

Проучванията свързват концентрациите на волфрамови урина с повишен риск от хипертония, периферна артериална болест и инсулт [1]. Установено е, че индивидите с по -високи концентрации на волфрамови урина имат двойно коефициенти на отчетения инсулт [5].

3. Риск от рак

WC-CO смесите се класифицират като вероятни канцерогени на човека поради повишения риск от рак на белия дроб в професионални условия [1, 4]. Проучванията също така предполагат потенциална връзка между експозицията на волфрамовете и рака на щитовидната жлеза и педиатричната левкемия [1].

4. Изследвания върху животни

Проучванията върху животни показват, че високите дози от волфрамови съединения могат да причинят проблеми с дишането и промени в поведението [16]. Продължават изследванията за определяне на значимостта на тези констатации за хората [5].

Регулаторни и стандарти за безопасност

1. Ограничения на професионалната експозиция

Различни организации са установили ограничения за професионална експозиция за волфрам и волфрамов карбид за защита на работниците [3, 15]. Тези граници са проектирани да сведат до минимум риска от неблагоприятни ефекти върху здравето, свързани с вдишването на прах и изпарения [3, 15].

2. Препоръки на NIOSH

NIOSH препоръчва инженерни контроли, като вентилационни системи, и използването на лично защитно оборудване (PPE) за намаляване на експозицията на работниците на волфрамов карбид [3]. Те също така подчертават значението на хигиената на работното място и медицинското наблюдение [3].

3. Отговорна грижа и устойчиво развитие

Компаниите, които произвеждат волфрамов карбид, се насърчават да следват принципите на отговорната грижа и устойчивото развитие, за да се сведе до минимум въздействието върху околната среда на техните операции [15]. Това включва прилагане на мерки за намаляване на консумацията на енергия, минимизиране на генерирането на отпадъци и предотвратяване на замърсяването [2, 15].

Ролята на кобалта

Кобалтът често се използва като свързващо вещество в материалите на волфрамовия карбид и играе значителна роля в токсичността на WC-CO смесите. Кобалтът може да генерира реактивни видове кислород (ROS), което води до оксидативен стрес, увреждане на ДНК и възпаление в белодробната тъкан [4]. Някои проучвания предполагат, че по -голямата част от токсичността, свързана с експозицията на твърди метали, се дължи на ефектите на кобалта върху респираторните тъкани [5].

Алтернативни свързващи вещества

Продължават изследванията, за да се намерят алтернативни материали за свързване, които са по -малко токсични от кобалта [2]. Тези алтернативи биха могли да помогнат за намаляване на рисковете за здравето, свързани с експозицията на волфрамов карбид в професионални условия.

Рециклиране и устойчивост

Рециклирането на волфрамов карбид е важен начин за намаляване на въздействието върху околната среда от неговото производство и употреба [11, 17, 20]. Рециклирането изисква много по -малко енергия от извличането и обработката на суровия волфрам, което съхранява ресурси и намалява въглеродния отпечатък [20]. Международната асоциация на волфрамовата индустрия изчислява, че 30 до 35 процента от волфрам се рециклират поради голямото си търсене и способността на преработващата индустрия да лекува повечето скрап метали, базирани на волфрам [6].

Процес на рециклиране

Процесът на рециклиране включва събиране и обработка на метален скрап от волфрамов карбид за възстановяване на волфрам и други ценни материали [17]. Това помага за затваряне на цикъла и насърчаване на кръгова икономика [14].

Заключение

Самият волфрамов карбид не е силно токсичен, но комбинацията му с кобалт или никел създава значителни опасности за здравето, особено за професионалните работници [1, 3, 4]. Хроничното вдишване на WC-CO прах води до тежки белодробни и системни заболявания, докато неправилното боравене рискува увреждане на кожата и очите [3, 4, 18]. Смекчаването изисква стабилни инженерни контроли, ЛПС и текущ медицински мониторинг [3, 15]. ЕКОЛОГИЯ, стабилността на волфрамовете ограничава екологичните вреди, въпреки че извличането на кобалт гарантира предпазливост [2, 6]. Продължаващите изследвания, строгото спазване на регулаторните регулатори и устойчивите практики са от съществено значение за минимизиране на потенциалните рискове, свързани с волфрамовия карбид [2, 15].

Често задавани въпроси

1. Безопасно ли е бижутата с волфрамов карбид?

Чистият волфрамов карбиден пръстени са инертни и безопасни [6]. Въпреки това, свързаната с никел WC може да предизвика алергии при чувствителни индивиди [3].

2. Може ли волфрамовият карбид да причини рак?

WC-CO смесите се класифицират като * вероятни канцерогени на човека * (IARC Group 2A) поради рисковете за рак на белия дроб в професионални условия [1, 4].

3. Как да се справя безопасно с волфрамов карбид?

Използвайте мокро методи за смилане, носете ЛПС и гарантирайте вентилация на работното пространство [3, 15].

4. Какви са симптомите на отравяне с волфрамов?

Острите случаи включват гадене, припадъци и бъбречна недостатъчност [5]. Хроничната експозиция може да причини дихателни или сърдечно -съдови проблеми [1, 5].

5. Волфрамовият карбид ли е екологичен?

Да, поради своята химическа инертност [6]. Въпреки това, WC, съдържащ кобалт, изисква внимателно изхвърляне [2].

Цитати:

[1] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc11003356/

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-environmental-impact-of-nungsten-carbide-seals-in-industrial-processes.html

[3] https://www.safetyandhealthmagazine.com/articles/work-safely-with-tungsten-carbide-2

[4] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/pmc8633919/

[5] https://patient.info/doctor/tungsten-poisoning

[6] https://tungstencarbide42.wordpress.com/environmental-impact-and-sustainability/

[7] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1472440/

[8] https://stacks.cdc.gov/view/cdc/19383/cdc_19383_ds1.pdf

[9] https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0748233707076767?icid=int.sj-full-text.similar-articles.7

[10] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/nbk598735/

[11] https://www.tungstenlesgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling

[12] https://www.researchgate.net/publication/375584217_effect_of_tungsten_carbide_nanoparticles_on_pulmonary_toxicity_a_systemic_review

[13] https://academic.oup.com/milmed/article-abstract/172/9/1002/4283401?redirectedfrom=fullText&login=false

[14] https://www.mdpi.com/2071-1050/15/16/12249

[15] https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=ed1c76bf-dad9-4baa-8d1b-70fed7f92862

[16] https://wwwn.cdc.gov/tsp/phs/phs.aspx?phsid=804&toxid=157

[17] https://www.itia.info/wp-content/uploads/2023/07/itia_newsletter_2019_08.pdf

[18] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1960.pdf

[19] https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp186.pdf

[20] https://www.linkedin.com/pulse/carbide-recycling-more-sustainable-business-sandvik-coromant-6m58f