Чи токсичний карбід вольфраму?

Меню вмісту

● Що таке карбід вольфраму?

● Ризики для здоров'я в опроміненні вольфраму

>> 1. Легенева токсичність

>> 2. Шкіра та подразнення очей

>> 3. Системні ефекти

● Заходи професійної безпеки

● Вплив на навколишнє середовище

>> Оцінка життєвого циклу та пом'якшення

● Токсичність у конкретних сценаріях

>> 1. Військові заяви

>> 2. Медичні імплантати

>> 3. Вплив наночастинок

● Дослідження та дослідження

>> 1. Дослідження захворювань жорсткого металу легенів

>> 2. Серцево -судинні ефекти

>> 3. Ризик раку

>> 4. Дослідження на тваринах

● Стандарти регуляторних та безпеки

>> 1. Обмеження професійної експозиції

>> 2. Рекомендації NIOSH

>> 3. Відповідальна допомога та сталий розвиток

● Роль кобальту

>> Альтернативні в'яжучі

● Переробка та стійкість

>> Процес переробки

● Висновок

● Поширені запитання

>> 1. Чи безпечно носити ювелірні вироби з вольфраму?

>> 2. Чи може вольфрамовий карбід спричинити рак?

>> 3. Як безпечно обробляти карбід вольфраму?

>> 4. Які симптоми отруєння вольфраму?

>> 5. Чи є вольфрамовий карбід екологічно чистий?

● Цитати:

Карбід вольфраму (WC) - це широко використаний промисловий матеріал, який цінується за його надзвичайну твердість, стійкість до зносу та високу температуру плавлення. Він утворює основу ріжучих інструментів, шматочків і навіть ювелірних виробів. Однак його профіль токсичності викликав дебати серед вчених, виробників та медичних організацій. Ця стаття вивчає потенційні ризики для здоров'я та навколишнього середовища Карбід вольфраму , що підтримується результатами досліджень, вказівками щодо безпеки та реальними тематичними дослідженнями.

Що таке карбід вольфраму?

Карбід вольфраму - це керамічна сполука, що складається з вольфраму (W) та атомів вуглецю (c) у співвідношенні 1: 1. Він, як правило, спікають металевим сполучним, таким як кобальт (5–15%) або нікель, для підвищення міцності. Ця комбінація створює 'жорсткий метал ', що використовується в таких додатках, як видобуток, аерокосмічні та медичні пристрої.

Ризики для здоров'я в опроміненні вольфраму

1. Легенева токсичність

Вдихання карбідного пилу вольфраму становить найбільш значний ризик, особливо в поєднанні з кобальтом. Ключові висновки включають:

- Хвороба легенів жорсткого металу (HMLD): рідкісне інтерстиціальне захворювання легенів, що характеризується фіброзом та запаленням, пов'язаним з тривалим інгаляцією пилу WC-CO [4, 7].

- Рак легенів: Епідеміологічні дослідження показують підвищений ризик раку легенів серед працівників, які піддаються впливу частинок WC-CO [1, 4].

- Гострі дихальні ефекти: короткочасне опромінення може спричинити кашлю, хрипи та задишку [3].

Механізм: кобальт у сплавах WC-CO генерує реактивні види кисню (ROS), пошкоджуючи легеневу тканину та ДНК [4]. Чистий вольфрамовий карбід виявляє мінімальну токсичність, але кобальт діє як каталізатор окисного стресу.

2. Шкіра та подразнення очей

Прямий контакт з пилом або рішеннями WC може спричинити:

- Дерматит: Алергічні реакції, включаючи висипання та свербіж, особливо в працівниках, які займаються інструментами WC-CO [3, 18].

- Хімічні опіки: концентровані розчини або тривалий контакт шкіри можуть призвести до опіків [18].

- Пошкодження очей: Частинки пилу можуть дратувати очі, що призводить до почервоніння або потертості рогівки [3].

3. Системні ефекти

Нові дослідження підкреслюють більш широкі наслідки для здоров'я:

- Серцево -судинні захворювання: підвищений вольфрамовий вольфрам корелює з гіпертонією та ризиком інсульту [1].

- Токсичність кісток: вольфрам накопичується в кістках, потенційно збільшуючи ризик руйнування [1, 4].

- Пошкодження нирок: гостре отруєння вольфрамом (рідкісне) може спричинити некроз трубчастого та ниркової недостатності [1, 5].

-неврологічні порушення: працівники жорстких металів показали докази легкого до помірного нейропсихологічного порушення, особливо щодо функції пам’яті [5].

Заходи професійної безпеки

Національний інститут безпеки та охорони праці (NIOSH) рекомендує [3, 15]:

Вплив на навколишнє середовище

Карбід вольфраму є хімічно стабільним у своєму твердій формі, створюючи мінімальний ризик навколишнього середовища [6]. Однак:

- Забруднення ґрунту/води: Неправильне утилізація відходів WC-CO може вилучити кобальт в екосистеми [2].

- Біоакумуляція: Водні організми можуть поглинати вольфраму, хоча токсичність залишається низькою порівняно з важкими металами [2].

- Порушення екосистеми: Вилучення вольфраму може призвести до порушення середовища проживання та втрати біорізноманіття [2].

Регулюючі органи, такі як EPA, класифікують вольфрам як виникаючого забруднювача, закликаючи більш жорсткі протоколи утилізації [2].

Оцінка життєвого циклу та пом'якшення

Для повного розуміння наслідків для навколишнього середовища важлива оцінка життєвого циклу вольфрамових карбідів. Сюди входять вилучення сировини, виробництво, використання та утилізація [2].

1. Екстракція сировини: видобуток вольфраму може призвести до руйнування середовища проживання, ерозії ґрунту та забруднення води [2].

2. Виробничий процес: Виробництво карбіду вольфраму є енергоємним, сприяючи викидам парникових газів [2, 11, 14].

3. Використання: знос під час роботи може призвести до вивільнення деградованого матеріалу ущільнення, що спричиняє забруднення [2].

4. Утилізація: Неправильне утилізація може вивільнити вольфраму та інші шкідливі речовини в навколишнє середовище [2].

Стратегії пом’якшення включають інвестиції в дослідження та розробку альтернативних матеріалів, сприяння переробці та повторному використанню та реалізації більш жорстких норм [2, 17].

Токсичність у конкретних сценаріях

1. Військові заяви

Тунгстен використовувався як заміна свинцю в кулях. Дослідження свідчать про те, що в певних умовах навколишнього середовища (низький рН, низький кисень) вольфрам може розчинятися, потенційно забруднюючи ґрунт та воду [5]. Довгостроковий ризик впливу вбудованого шрапнелю, що містить вольфраму, є причиною занепокоєння [5].

2. Медичні імплантати

Тандстен використовується в медичних пристроях, таких як щити на основі вольфраму під час променевої терапії та котушки для емболізації [1]. Ці пристрої з часом можуть погіршуватися, що призводить до посилення системного впливу вольфраму [1]. Дослідження виявили підвищений рівень вольфраму в сечі та крові пацієнтів із цими імплантатами [1].

3. Вплив наночастинок

Вплив наночастинок карбіду вольфраму на легеневу токсичність є областю, що викликає занепокоєння [12]. Гострий або хронічний контакт наночастинок є первинним ризиком для здоров'я, особливо в професійних умовах. Дослідження показують, що вплив сплаву металу вольфраму, карбіду-кобальту вольфраму або наночастинок триоксиду вольфраму може призвести до запалення легенів, пошкодження ДНК та окислювального стресу [4].

Дослідження та дослідження

1. Дослідження захворювань жорсткого металу легенів

Дослідження захворювань легенів жорсткого металу показали, що хронічна інгаляція частинок карбіду-кобальту вольфраму призводить до інтерстиціальної хвороби легенів, що характеризується гігантською клітинною інтерстиціальною пневмонією та фіброзом [4, 7]. Дослідження колишніх робітників на фабриці жорстких металів виявило, що погано регульовані концентрації пилу спричинили порушення легенів та сильну хворобу [7].

2. Серцево -судинні ефекти

Дослідження пов'язували концентрацію вольфраму сечі з підвищеним ризиком гіпертонії, периферичної артеріальної хвороби та інсульту [1]. Особи з більш високими концентраціями вольфраму в сечі мають подвоїти шанси повідомленого інсульту [5].

3. Ризик раку

Суміші WC-CO класифікуються як ймовірні канцерогени людини через підвищений ризик раку легенів у професійних умовах [1, 4]. Дослідження також пропонували потенційний зв’язок між впливом вольфраму та раку щитовидної залози та педіатричним лейкемією [1].

4. Дослідження на тваринах

Дослідження на тваринах показали, що високі дози вольфрамових сполук можуть спричинити проблеми з диханням та зміни поведінки [16]. Дослідження триває, щоб визначити актуальність цих висновків для людини [5].

Стандарти регуляторних та безпеки

1. Обмеження професійної експозиції

Різні організації встановили обмеження професійної експозиції для вольфраму та вольфрамового карбіду для захисту працівників [3, 15]. Ці межі розроблені для мінімізації ризику несприятливих наслідків для здоров'я, пов'язаного з вдиханням пилу та випарів [3, 15].

2. Рекомендації NIOSH

NIOSH рекомендує інженерний контроль, наприклад, вентиляційні системи та використання індивідуального захисного обладнання (ЗІЗ) для зменшення впливу працівників на вольфрамовий карбід [3]. Вони також підкреслюють важливість гігієни на робочому місці та медичного спостереження [3].

3. Відповідальна допомога та сталий розвиток

Компаніям, які виробляють карбід вольфраму, рекомендується дотримуватися принципів відповідальної допомоги та сталого розвитку, щоб мінімізувати вплив на навколишнє середовище їх діяльності [15]. Це включає в себе заходи щодо зменшення споживання енергії, мінімізації створення відходів та запобігання забрудненню [2, 15].

Роль кобальту

Кобальт часто використовується як в'яжуча в матеріалах карбіду вольфраму, і він відіграє значну роль у токсичності сумішей WC-CO. Кобальт може генерувати реактивні види кисню (ROS), що призводить до окислювального стресу, пошкодження ДНК та запалення в легеневій тканині [4]. Деякі дослідження припускають, що більшість токсичності, пов'язаної з впливом жорсткого металу, пов'язана з впливом кобальту на дихальні тканини [5].

Альтернативні в'яжучі

Дослідження триває, щоб знайти альтернативні сполучні матеріали, менш токсичні, ніж кобальт [2]. Ці альтернативи можуть допомогти зменшити ризики для здоров'я, пов'язані з впливом карбіду вольфраму в професійних умовах.

Переробка та стійкість

Переробка карбіду з переробки вольфраму - важливий спосіб зменшити вплив його виробництва та використання на навколишньому середовищі [11, 17, 20]. Переробка вимагає набагато менше енергії, ніж видобуток та обробка сирого вольфраму, що зберігає ресурси та зменшує вуглецевий слід [20]. Міжнародна асоціація вольфрамових галузей оцінює, що від 30 до 35 відсотків вольфраму переробляється через його високий попит та здатність переробної галузі лікувати більшість металу брухту на основі вольфраму [6].

Процес переробки

Процес переробки передбачає збір та обробку металу з карбіду вольфраму для відновлення вольфраму та інших цінних матеріалів [17]. Це допомагає закрити петлю та сприяти круговій економіці [14].

Висновок

Сам карбід вольфраму не є високотоксичним, але його поєднання з кобальтом або нікелем створює значну небезпеку для здоров'я, особливо для професійних працівників [1, 3, 4]. Хронічна інгаляція пилу WC-CO приводить до сильних легеневих та системних захворювань, в той час як неправильне поводження з ризиком пошкодження шкіри та очей [3, 4, 18]. Пом'якшення потребує надійного інженерного контролю, ЗІЗ та постійного медичного моніторингу [3, 15]. Екологічно стабільність вольфраму обмежує екологічну шкоду, хоча вилуговування кобальту вимагає обережності [2, 6]. Постійні дослідження, суворі регуляторні дотримання та стійкі практики мають важливе значення для мінімізації потенційних ризиків, пов'язаних з карбідом вольфраму [2, 15].

Поширені запитання

1. Чи безпечно носити ювелірні вироби з вольфраму?

Чисті кільця карбіду вольфраму інертні та безпечні [6]. Однак туалет, пов'язаний з нікелем, може викликати алергію у чутливих осіб [3].

2. Чи може вольфрамовий карбід спричинити рак?

Суміші WC-CO класифікуються як * ймовірні канцерогени людини * (група IARC 2A) через ризики раку легенів у професійних умовах [1, 4].

3. Як безпечно обробляти карбід вольфраму?

Використовуйте методи мокрого шліфування, носіть ЗІЗ та забезпечуйте вентиляцію робочої області [3, 15].

4. Які симптоми отруєння вольфраму?

Гострі випадки передбачають нудоту, судоми та ниркову недостатність [5]. Хронічне опромінення може спричинити дихальні або серцево -судинні проблеми [1, 5].

5. Чи є вольфрамовий карбід екологічно чистий?

Так, завдяки його хімічній інертності [6]. Однак WC, що містить кобальт, вимагає ретельного утилізації [2].

Цитати:

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

[2] https://www.lepuseal.com/a-news-the-environmental-impact-of-tugsten-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.similary-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_pulmonary_toxicity_a_systemic_review

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

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

[15] https://hpvchemics.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