Είναι το καρβίδιο του βολφραμίου τοξικό;

Μενού περιεχομένου

● Τι είναι το καρβίδιο βολφραμίου;

● Κίνδυνοι για την υγεία της έκθεσης σε καρβίδιο βολφραμίου

>> 1. Πνευμονική τοξικότητα

>> 2. Ερεθισμός του δέρματος και των ματιών

>> 3. Συστηματικά εφέ

● Μέτρα επαγγελματικής ασφάλειας

● Περιβαλλοντικές επιπτώσεις

>> Αξιολόγηση και μετριασμός του κύκλου ζωής

● Τοξικότητα σε συγκεκριμένα σενάρια

>> 1. Στρατιωτικές εφαρμογές

>> 2. Ιατρικά εμφυτεύματα

>> 3. Έκθεση νανοσωματιδίων

● Έρευνα και μελέτες

>> 1. Μελέτες νόσου σκληρού μετάλλου

>> 2. Καρδιαγγειακά εφέ

>> 3. Κίνδυνος καρκίνου

>> 4. Μελέτες ζώων

● Πρότυπα κανονιστικής και ασφάλειας

>> 1. Όρια επαγγελματικής έκθεσης

>> 2 Συστάσεις NIOSH

>> 3. Υπεύθυνος και βιώσιμη ανάπτυξη

● Ο ρόλος του κοβαλτίου

>> Εναλλακτικά συνδετικά

● Ανακύκλωση και βιωσιμότητα

>> Διαδικασία ανακύκλωσης

● Σύναψη

● Συχνές ερωτήσεις

>> 1 Είναι ασφαλές να φορούν κοσμήματα καρβιδίου βολφραμίου;

>> 2 Μπορεί το καρβίδιο του βολφραμίου να προκαλέσει καρκίνο;

>> 3. Πώς μπορώ να χειριστεί με ασφάλεια το καρβίδιο βολφραμίου;

>> 4. Ποια είναι τα συμπτώματα της δηλητηρίασης από το βολφράμιο;

>> 5. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον φιλικό προς το περιβάλλον;

● Αναφορές:

Το Carbide Tungsten (WC) είναι ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο βιομηχανικό υλικό που είναι βραβευμένο για την ακραία σκληρότητα, την αντίσταση στη φθορά και το υψηλό σημείο τήξης. Δημιουργεί τη ραχοκοκαλιά των εργαλείων κοπής, των τρυπανιών και ακόμη και των κοσμημάτων. Ωστόσο, το προφίλ του τοξικότητας έχει προκαλέσει συζητήσεις μεταξύ των επιστημόνων, των κατασκευαστών και των οργανώσεων υγείας. Αυτό το άρθρο εξετάζει τους πιθανούς κινδύνους υγείας και περιβαλλοντικού Carbide βολφραμίου , υποστηριζόμενο από ερευνητικά ευρήματα, οδηγίες ασφαλείας και μελέτες περιπτώσεων πραγματικού κόσμου.

Τι είναι το καρβίδιο βολφραμίου;

Το καρβίδιο βολφραμίου είναι μια κεραμική ένωση που αποτελείται από βολφραμικά (W) και άτομα άνθρακα (C) σε αναλογία 1: 1. Είναι συνήθως πυροσυσσωμάτω με μεταλλικό συνδετικό υλικό, όπως κοβάλτιο (5-15%) ή νικέλιο, για να ενισχύσει την ανθεκτικότητα. Αυτός ο συνδυασμός δημιουργεί ένα 'Hard Metal ' που χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλής πίεσης όπως η εξόρυξη, η αεροδιαστημική και τα ιατρικά προϊόντα.

Κίνδυνοι για την υγεία της έκθεσης σε καρβίδιο βολφραμίου

1. Πνευμονική τοξικότητα

Η εισπνοή της σκόνης καρβιδίου βολφραμίου δημιουργεί τον σημαντικότερο κίνδυνο, ιδιαίτερα όταν συνδυάζεται με το κοβάλτιο. Τα βασικά ευρήματα περιλαμβάνουν:

- Νόσος σκληρού μετάλλου (HMLD): Μια σπάνια διάμεση πνευμονική νόσο που χαρακτηρίζεται από ίνωση και φλεγμονή, που συνδέεται με την παρατεταμένη εισπνοή της σκόνης WC-CO [4, 7].

- Καρκίνος του πνεύμονα: Επιδημιολογικές μελέτες δείχνουν αυξημένο κίνδυνο καρκίνου του πνεύμονα μεταξύ των εργαζομένων που εκτίθενται σε σωματίδια WC-CO [1, 4].

- Οξεία αναπνευστική επίδραση: Η βραχυπρόθεσμη έκθεση μπορεί να προκαλέσει βήχα, συριγμό και δύσπνοια [3].

Μηχανισμός: Το κοβάλτιο σε κράματα WC-CO δημιουργεί αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS), καταστρεπτικό πνευμονικό ιστό και DNA [4]. Το καθαρό καρβίδιο βολφραμίου παρουσιάζει ελάχιστη τοξικότητα, αλλά το κοβάλτιο δρα ως καταλύτης για οξειδωτικό στρες.

2. Ερεθισμός του δέρματος και των ματιών

Η άμεση επαφή με τη σκόνη ή τις λύσεις WC μπορεί να προκαλέσει:

- δερματίτιδα: αλλεργικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένων εξανθημάτων και κνησμού, ιδιαίτερα στους εργαζόμενους που χειρίζονται εργαλεία WC-Co [3, 18].

- Χημικά εγκαύματα: συμπυκνωμένα διαλύματα ή παρατεταμένη επαφή με το δέρμα μπορεί να οδηγήσει σε εγκαύματα [18].

- οφθαλμική βλάβη: Τα σωματίδια σκόνης μπορεί να ερεθίσουν τα μάτια, οδηγώντας σε ερυθρότητα ή εκδορές κερατοειδούς [3].

3. Συστηματικά εφέ

Οι αναδυόμενες έρευνες υπογραμμίζουν ευρύτερες επιπτώσεις στην υγεία:

- Καρδιαγγειακή νόσο: Η αυξημένη βολφράμιο των ούρων συσχετίζεται με την υπέρταση και τον κίνδυνο εγκεφαλικού επεισοδίου [1].

- Τοξικότητα των οστών: Η βολφράμιο συσσωρεύεται σε οστά, ενδεχομένως αυξανόμενος κίνδυνος κατάγματος [1, 4].

- Βλάβη νεφρών: Η οξεία δηλητηρίαση βολφραμίου (σπάνια) μπορεί να προκαλέσει σωληνοειδή νέκρωση και νεφρική ανεπάρκεια [1, 5].

-Νευρολογική εξασθένηση: Οι εργαζόμενοι σκληρού μετάλλου έχουν δείξει στοιχεία για ήπια έως μέτρια νευροψυχολογική εξασθένηση, ιδιαίτερα όσον αφορά τη λειτουργία μνήμης [5].

Μέτρα επαγγελματικής ασφάλειας

Το Εθνικό Ινστιτούτο για την Ασφάλεια και την Υγεία της Εργασίας (NIOSH) συνιστά [3, 15]:

Περιβαλλοντικές επιπτώσεις

Το καρβίδιο του βολφραμίου είναι χημικά σταθερό στη στερεά του μορφή, δημιουργώντας ελάχιστο περιβαλλοντικό κίνδυνο [6]. Ωστόσο:

- μόλυνση εδάφους/νερού: Η ακατάλληλη διάθεση των αποβλήτων WC-CO μπορεί να εκμεταλλευτεί το κοβάλτιο σε οικοσυστήματα [2].

- Βιοαφρασία: Οι υδρόβιοι οργανισμοί μπορούν να απορροφήσουν το βολφράμιο, αν και η τοξικότητα παραμένει χαμηλή σε σύγκριση με τα βαρέα μέταλλα [2].

- Διαταραχή του οικοσυστήματος: Η εξαγωγή του βολφραμίου μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχή των οικοτόπων και απώλεια βιοποικιλότητας [2].

Ρυθμιστικοί οργανισμοί όπως το EPA ταξινομούν τώρα το βολφραμικό ως αναδυόμενο μολυσματικό παράγοντα, προτρέποντας αυστηρότερα πρωτόκολλα διάθεσης [2].

Αξιολόγηση και μετριασμός του κύκλου ζωής

Για να κατανοήσουμε πλήρως τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, είναι απαραίτητη η αξιολόγηση του κύκλου ζωής των σφραγίδων καρβιδίου βολφραμίου. Αυτό περιλαμβάνει την εξαγωγή πρώτων υλών, την κατασκευή, τη χρήση και τη διάθεση [2].

1. Εξαγωγή πρώτων υλών: Η εξόρυξη βολφραμίου μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφή των οικοτόπων, διάβρωση του εδάφους και ρύπανση των υδάτων [2].

2. Διαδικασία κατασκευής: Η παραγωγή καρβιδίου βολφραμίου είναι ενεργειακά εντατική, συμβάλλοντας στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου [2, 11, 14].

3. Χρήση: Η φθορά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας μπορεί να οδηγήσει στην απελευθέρωση υποβαθμισμένου υλικού σφραγίδας, προκαλώντας μόλυνση [2].

4. διάθεση: Η ακατάλληλη διάθεση μπορεί να απελευθερώσει το βολφράμιο και άλλες επιβλαβείς ουσίες στο περιβάλλον [2].

Οι στρατηγικές μετριασμού περιλαμβάνουν την επένδυση στην έρευνα και την ανάπτυξη εναλλακτικών υλικών, την προώθηση της ανακύκλωσης και την επαναχρησιμοποίηση και την εφαρμογή αυστηρότερων κανονισμών [2, 17].

Τοξικότητα σε συγκεκριμένα σενάρια

1. Στρατιωτικές εφαρμογές

Το Tungsten έχει χρησιμοποιηθεί ως αντικαταστάτης για μόλυβδο σε σφαίρες. Μελέτες υποδεικνύουν ότι υπό ορισμένες περιβαλλοντικές συνθήκες (χαμηλό pH, χαμηλό οξυγόνο), το βολφραμσί μπορεί να διαλύσει, ενδεχομένως μολυσματικό έδαφος και νερό [5]. Ο μακροπρόθεσμος κίνδυνος έκθεσης του ενσωματωμένου σκελλίου που περιέχει βολφράμιο είναι αιτία ανησυχίας [5].

2. Ιατρικά εμφυτεύματα

Το TungSten χρησιμοποιείται σε ιατρικές συσκευές, όπως ασπίδες που βασίζονται σε βολφράμιο κατά τη διάρκεια της ακτινοθεραπείας και των πηνίων για εμβολισμό [1]. Αυτές οι συσκευές μπορούν να υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας σε αυξημένη συστηματική έκθεση στο βολφραμικό [1]. Μελέτες έχουν εντοπίσει αυξημένα επίπεδα βολφραμίου στα ούρα και αίμα ασθενών με αυτά τα εμφυτεύματα [1].

3. Έκθεση νανοσωματιδίων

Η επίδραση των νανοσωματιδίων καρβιδίου βολφραμίου στην πνευμονική τοξικότητα είναι μια περιοχή αυξανόμενης ανησυχίας [12]. Η οξεία ή χρόνια επαφή νανοσωματιδίων είναι ένας πρωταρχικός κίνδυνος για την υγεία, ειδικά σε επαγγελματικά περιβάλλοντα. Μελέτες δείχνουν ότι η έκθεση σε κράμα μετάλλου βολφραμίου, νανοσωματίδια καρβιδίου βολφραμίου ή νανοσωματιδίων τριαξειδίου του βολφραμίου μπορεί να οδηγήσει σε πνευμονική φλεγμονή, βλάβη του DNA και οξειδωτικό στρες [4].

Έρευνα και μελέτες

1. Μελέτες νόσου σκληρού μετάλλου

Η έρευνα για την πνευμονική νόσο σκληρού μετάλλου έχει δείξει ότι η χρόνια εισπνοή των σωματιδίων καρβιδίου-καβουζιού βολφραμίου οδηγεί σε διάμεση πνευμονική νόσο, που χαρακτηρίζεται από γιγαντιαία κυτταρική διάμεση πνευμονία και ίνωση [4, 7]. Μια μελέτη των πρώην εργαζομένων σε ένα εργοστάσιο σκληρού μετάλλου διαπίστωσε ότι οι κακώς ρυθμισμένες συγκεντρώσεις σκόνης προκάλεσαν πνευμονικές ανωμαλίες και σοβαρή ασθένεια [7].

2. Καρδιαγγειακά εφέ

Μελέτες έχουν συνδέσει τις συγκεντρώσεις βολφραμίου των ούρων με αυξημένο κίνδυνο υπέρτασης, περιφερικής αρτηριακής νόσου και εγκεφαλικού επεισοδίου [1]. Άτομα με υψηλότερες συγκεντρώσεις βολφραμίου έχουν βρεθεί ότι έχουν διπλά τις πιθανότητες αναφερόμενης διαδρομής [5].

3. Κίνδυνος καρκίνου

Τα μίγματα WC-CO ταξινομούνται ως πιθανά ανθρώπινα καρκινογόνα λόγω του αυξημένου κινδύνου καρκίνου του πνεύμονα σε επαγγελματικά περιβάλλοντα [1, 4]. Μελέτες έχουν επίσης προτείνει μια πιθανή σχέση μεταξύ της έκθεσης βολφραμίου και του καρκίνου του θυρεοειδούς και της παιδιατρικής λευχαιμίας [1].

4. Μελέτες ζώων

Οι μελέτες σε ζώα έχουν δείξει ότι οι υψηλές δόσεις των ενώσεων βολφραμίου μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα αναπνοής και αλλαγές συμπεριφοράς [16]. Η έρευνα συνεχίζεται για τον προσδιορισμό της συνάφειας αυτών των ευρημάτων στον άνθρωπο [5].

Πρότυπα κανονιστικής και ασφάλειας

1. Όρια επαγγελματικής έκθεσης

Διάφοροι οργανισμοί έχουν δημιουργήσει όρια επαγγελματικής έκθεσης για καρβίδιο βολφραμίου και βολφραμίου για την προστασία των εργαζομένων [3, 15]. Αυτά τα όρια έχουν σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιούν τον κίνδυνο ανεπιθύμητων επιπτώσεων στην υγεία που σχετίζονται με την εισπνοή σκόνης και καπνών [3, 15].

2 Συστάσεις NIOSH

Η NIOSH συνιστά μηχανικούς ελέγχους, όπως συστήματα εξαερισμού, και τη χρήση του προσωπικού προστατευτικού εξοπλισμού (PPE) για τη μείωση της έκθεσης των εργαζομένων στο καρβίδιο βολφραμίου [3]. Τονίζουν επίσης τη σημασία της υγιεινής στο χώρο εργασίας και της ιατρικής παρακολούθησης [3].

3. Υπεύθυνος και βιώσιμη ανάπτυξη

Οι εταιρείες που κατασκευάζουν καρβίδιο βολφραμίου ενθαρρύνονται να ακολουθούν τις αρχές της υπεύθυνης φροντίδας και της βιώσιμης ανάπτυξης για να ελαχιστοποιήσουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των δραστηριοτήτων τους [15]. Αυτό περιλαμβάνει τα μέτρα εφαρμογής για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας, την ελαχιστοποίηση της παραγωγής αποβλήτων και την πρόληψη της ρύπανσης [2, 15].

Ο ρόλος του κοβαλτίου

Το κοβάλτιο χρησιμοποιείται συχνά ως συνδετικό υλικό σε υλικά καρβιδίου βολφραμίου και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην τοξικότητα των μιγμάτων WC-CO. Το κοβάλτιο μπορεί να δημιουργήσει αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS), οδηγώντας σε οξειδωτικό στρες, βλάβη του DNA και φλεγμονή στον πνευμονικό ιστό [4]. Μερικές μελέτες υποδεικνύουν ότι η πλειονότητα της τοξικότητας που σχετίζεται με την έκθεση σε σκληρό μέταλλο οφείλεται στις επιδράσεις του κοβαλτίου στους αναπνευστικούς ιστούς [5].

Εναλλακτικά συνδετικά

Η έρευνα συνεχίζεται για να βρεθούν εναλλακτικά υλικά συνδετικού υλικού που είναι λιγότερο τοξικά από το κοβάλτιο [2]. Αυτές οι εναλλακτικές λύσεις θα μπορούσαν να συμβάλουν στη μείωση των κινδύνων για την υγεία που σχετίζονται με την έκθεση σε καρβίδιο βολφραμίου σε επαγγελματικά περιβάλλοντα.

Ανακύκλωση και βιωσιμότητα

Η ανακύκλωση καρβιδίου βολφραμίου είναι ένας σημαντικός τρόπος για να μειωθεί η περιβαλλοντική επίδραση της παραγωγής και της χρήσης του [11, 17, 20]. Η ανακύκλωση απαιτεί πολύ λιγότερη ενέργεια από την εξαγωγή και την επεξεργασία του ακατέργαστου βολφραμίου, η οποία διατηρεί τους πόρους και μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα [20]. Η Διεθνής Ένωση Βιομηχανιών Βολφών εκτιμά ότι το 30 έως 35 τοις εκατό του βολφραμίου ανακυκλώνεται λόγω της υψηλής ζήτησης και της ικανότητας της βιομηχανίας επεξεργασίας να αντιμετωπίζει τα περισσότερα παλιοσίδερα με βάση το βολφραμίου [6].

Διαδικασία ανακύκλωσης

Η διαδικασία ανακύκλωσης περιλαμβάνει τη συλλογή και την επεξεργασία του βολφραμίου καρβιδίου για την ανάκτηση βολφραμίου και άλλων πολύτιμων υλικών [17]. Αυτό βοηθά στο κλείσιμο του βρόχου και στην προώθηση μιας κυκλικής οικονομίας [14].

Σύναψη

Το ίδιο το καρβίδιο βολφραμίου δεν είναι εξαιρετικά τοξικό, αλλά ο συνδυασμός του με κοβάλτιο ή νικέλιο δημιουργεί σημαντικούς κινδύνους για την υγεία, ιδιαίτερα για τους επαγγελματίες [1, 3, 4]. Η χρόνια εισπνοή της σκόνης WC-CO οδηγεί σε σοβαρές πνευμονικές και συστηματικές ασθένειες, ενώ ο ακατάλληλος χειρισμός κινδυνεύει από τη βλάβη του δέρματος και των ματιών [3, 4, 18]. Ο μετριασμός απαιτεί ισχυρούς μηχανικούς ελέγχους, ΜΑΠ και συνεχή ιατρική παρακολούθηση [3, 15]. Περιβαλλοντικά, η σταθερότητα του βολφραμίου περιορίζει την οικολογική βλάβη, αν και η έκπλυση κοβαλτίου δικαιολογεί την προσοχή [2, 6]. Η συνεχιζόμενη έρευνα, η αυστηρή κανονιστική συμμόρφωση και οι βιώσιμες πρακτικές είναι απαραίτητες για την ελαχιστοποίηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με το καρβίδιο βολφραμίου [2, 15].

Συχνές ερωτήσεις

1 Είναι ασφαλές να φορούν κοσμήματα καρβιδίου βολφραμίου;

Τα καθαρά δαχτυλίδια καρβιδίου βολφραμίου είναι αδρανείς και ασφαλείς [6]. Ωστόσο, το νικέλιο WC μπορεί να προκαλέσει αλλεργίες σε ευαίσθητα άτομα [3].

2 Μπορεί το καρβίδιο του βολφραμίου να προκαλέσει καρκίνο;

Τα μίγματα WC-CO ταξινομούνται ως * πιθανές ανθρώπινες καρκινογόνοι παράγοντες * (ομάδα IARC 2Α) λόγω κινδύνων καρκίνου του πνεύμονα σε επαγγελματικά περιβάλλοντα [1, 4].

3. Πώς μπορώ να χειριστεί με ασφάλεια το καρβίδιο βολφραμίου;

Χρησιμοποιήστε μεθόδους υγρής λείανσης, φορέστε PPE και βεβαιωθείτε ότι ο εξαερισμός του χώρου εργασίας [3, 15].

4. Ποια είναι τα συμπτώματα της δηλητηρίασης από το βολφράμιο;

Οι οξείες περιπτώσεις περιλαμβάνουν ναυτία, επιληπτικές κρίσεις και νεφρική ανεπάρκεια [5]. Η χρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικά ή καρδιαγγειακά προβλήματα [1, 5].

5. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον φιλικό προς το περιβάλλον;

Ναι, λόγω της χημικής αδράνειας του [6]. Ωστόσο, το WC που περιέχει κοβάλτιο απαιτεί προσεκτική διάθεση [2].

Αναφορές:

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

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-environmental-impact-of-tungsten-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-plactact-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.tungstenmetalsgroup.com/blog-blog/tungsten-scrap-metal-recycling

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