Добыча никеля и влияние этого процесса на экологию

Никель является важным питательным элементом, необходимым для нормальной жизнедеятельности человека. Рассмотрим, какую роль он играет в нашей жизни, в каких продуктах содержится и чем может обернуться для здоровья недостаток и переизбыток этого вещества.

Описание и характеристика

Значение этого элемента в природе все еще не изучено в полной мере. Хотя, ученые говорят, что он входит в состав многих растений и отвечает за процесс ферментации. В теле человека этот элемент откладывается в таких органах, как печень, почки, легкие, поджелудочная железа. Важно знать значение и роль микроелементов в организме человека. В целом во взрослом теле содержится от 5 до 14 мл данного вещества. А в легких с возрастом его концентрация растет. Покидает организм микроэлемент в 95% случаев с калом. Некоторые продукты (кофе, чай) способны снизить усвоение никеля, а другие, наоборот, улучшить. Замечено, что у беременных женщин уровень впитывания данного вещества возрастает.

Знаете ли вы? Изобрел никель в 18 столетии ученый из Швеции А. Кронштедт, а по другой версии слово произошло от немецкого выражения «kupiernickel», что переводится как «дьявольская медь».

Действие никеля

Действие макроэлемента на организм человека не донца изучено, но те функции, в которых он принимает участие, важны уже сами по себе:

  • участвует в кроветворении в комплексе с медью, железом и кобальтом;
  • увеличивает продуктивность инсулина;
  • участвует в формировании и работе носителей генной информации ДНК и РНК, белков;
  • является поставщиком кислорода в клетки тканей;
  • при его участии происходит активация ряда ферментов;
  • улучшает работу почек и гипофиза;
  • способствует гормональной регуляции;
  • увеличивает рост мышечной ткани, но лишь в присутствии витамина В12, иначе процесс будет обратным;
  • снижает артериальное давление.

Все эти процессы могут происходить благодаря тому, что элемент накапливается в основных органах тела человека: головном мозге, почках, печени, легких, мышцах, коже, в поджелудочной и щитовидной железах. Самое большое его количество находится в гипофизе и железах, тех, что отвечают за обменные процессы в организме. Именно здесь происходит синтез основных витаминов, гормонов и прочих полезных веществ.

Интересно, что с возрастом может происходить увеличение концентрации элемента в легких.

Из организма элемент выводится в основном с калом и значительно меньше при потоотделении и с желчью.

Свойства и применение никеля

Со свойствами и применением никеля мы сталкиваемся ежедневно, даже если не подозреваем об этом, ведь этот минерал прочно вошёл в различные сферы жизни современного человека.

Этот красивый светло-серебрист ый металл , немного похожий на серебро или платину, отличается пластичностью и ковкостью, невысокой химической активностью – теми качествами, которые делают его привлекательным в различных производствах. Литой никель почти так же прочен, как мягкая сталь. Низкая реакционная способность не даёт ему разрушаться под воздействием воздуха, воды, паров, многих кислот, словом, делает его стойким к коррозии. А пластичность, вязкость этого металла в чистом виде позволяет изготавливать из него тончайшие листы и проволоку. Важна в промышленности и способность его смешиваться с разными металлами в многочисленные сплавы.

В нашем быту мы часто имеем дело с никелированными вещами – посудой, перилами, трубами, кранами, деталями мебели. Также постоянно присутствуют в нашем обиходе предметы, сделанные из сплавов, содержащих никель, и самого никеля: деньги, швейные иголки и фурнитура, очки, украшения, гитарные струны… В медтехнике сплавы никеля применяются для изготовления протезов и брекет-систем. Когда мы видим нержавеющую сталь, мы снова сталкиваемся с никелем, непременно в ней присутствующим. Не обходятся без никеля электротехника и кораблестроение, химическая промышленность и оборонная индустрия, машиностроение, атомная и нефтегазовая промышленность.

Биологическое действие

Никель концентрируется в тех органах и тканях, где происходят интенсивные обменные процессы, биосинтез гормонов, витаминов и других биологически активных соединений. Депонируется никель в поджелудочной и околощитовидной железах, гипофизе.

Биологическая роль никеля выяснена недостаточно.

  • Никель благотворно влияет на процессы кроветворения (в этом он походит на кобальт);
  • Помогает клеточным мембранам и нуклеиновым кислотам сохранять нормальную структуру;
  • Участвует в обмене витамина B12, аскорбиновой кислоты;
  • Поддерживает необходимый уровень кальция;.
  • Усиливает действие инсулина;
  • Оказывает влияние на ферментативные процессы;
  • Способен угнетать действие адреналина и снижать артериальное давление.

Никель, входит в сплавы, используемые в быту (украшения, заклёпки, посуда) – основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы (интенсивность реакции может варьироваться), контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). На никель, поступающий с пищей, так же как и при контакте с никелевыми сплавами, часто возникает аллергия в виде экземы. У больных экземой концентрация в крови Cu, Zn и никель повышена. В Евросоюзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека.

Читайте также:  Диета от прыщей — рецепты на всю неделю

При наличии контактной аллергии на никель, после контакта с металлом аллергическая экзема может выступить на любом участке тела.

Свойства никеля

Плотность и масса

Никель относится к ряду тяжелых металлов. Его плотность в два раза больше, чем у металла титан, но равна по числовому значению плотности меди.

Численное значение удельной плотности никеля составляет 8902 кг/м3. Атомная масса никеля: 58,6934 а. е. м. (г/моль).

Механические характеристики

Никель обладает хорошей ковкостью и тягучестью. Благодаря этим характеристикам он легко подвергается прокату. Из него довольно просто получить тонкие листы и небольшие трубы.

При температуре от 0 до 631 К никель становится ферромагнитным. Происходит этот процесс благодаря особенному строению внешних оболочек атома никеля.

Известны следующие механические характеристики никеля:

  • Повышенная прочность.
  • Предел прочности равный 450 МПа.
  • Высокопластичность материала.
  • Коррозионная стойкость.
  • Высокая температура плавления.
  • Высокая каталитическая способность.

Механические характеристики описываемого металла зависят от наличия примесей. Самыми опасными и вредными считается сера, свинец, висмут, цинк и сурьма. Если никель насытить газами, то его механические свойства станут хуже.

Тепло- и электропроводность

  • Металл никель имеет следующую теплопроводность: 90,1 Вт/(м·К) (при температуре 25°C).
  • Электропроводность никеля равна 11 500 000 Сим/м.

Коррозионная стойкость

Под коррозионной стойкостью понимается способность металла при воздействии на него агрессивной среды противостоять разрушению. Никель относиться к материалам с высокой стойкостью к коррозии.

Никель не покрывается ржавчиной в нижеперечисленных средах:

  • Окружающая атмосфера. Никель обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам. Если никель находится в условиях промышленной атмосферы, то он всегда покрывается тонкой пленкой, которая приводит к потускнению никеля.
  • Щелочи в горячем и холодном виде, а так же их расплавленные состояния.
  • Органические кислоты.
  • Неорганические кислоты.

Кроме этого, ржавчиной никель не покрывается в горячих спиртах и жирных кислотах. Благодаря этому этот металл широко используют в пищевой промышленности.

Химическая промышленность то же широко использует никель. Это происходит благодаря коррозионной стойкости никеля к воздействию высокой температуры и большой концентрации растворов.

Свойства никеля

Повышенной коррозионной стойкостью обладают сплавы из никеля. Особенно соединения этого металла с железом, молибденом, хромом и медью.

Никель подвержен коррозии при следующих окружающих его условиях:

  • Морская вода.
  • Щелочные растворы гипохлоритов.
  • Сера или любая среда, содержащая серу.
  • Растворы окислительных солей.
  • Гидрат аммиака и аммиачная вода.

Токсичность никеля рассмотрена ниже.

Читайте также:  Как повысить кислотность желудка лимонной кислотой

Температуры

Известны следующие термодинамические свойства никеля:

  • Температура плавления никеля: 1726 K или 2647 °F или 1453 °C.
  • Температура кипения никеля: 3005 K или 4949 °F или 2732 °C.
  • Температура литья: 1500-1575 °C.
  • Температура отжига: 750 — 900 °C.

Токсичность и экологичность

В больших количествах никель оказывает токсичное действие на организм. Если речь идет о приеме его с пищей, то повышенное содержание этого элемента обязательно вызовет угрозу для здоровья.

Часто встречающие негативное последствие от переизбытка никеля – это аллергия. Так же при воздействии этого металла (в больших количествах) на организм возникают расстройства желудка и кишечника, обязательно повышается содержание эритроцитов. Никель может вызвать хронический бронхит, почечный стресс и нарушение работы легких. Переизбыток никеля провоцирует рак легкого.

Если вода для питья содержит 250 частиц никеля на миллион частиц воды, то такое содержание может вызвать болезнь крови и проблемы с почками. Однако это довольно редко явление.

Никель содержится в табачном дыме. Вдыхание этого дыма или пыли с содержанием никеля приводит к бронхиту и нарушению функционирования легких. Получить это вещество возможно в условиях вредного производства или в неблагоприятных экологически районах.

Токсичность никеля представляет собой опасность только в случае попадания в организм человека в больших количествах. Если никель используется в промышленности и в строительных делах, то он не опасен.

Другие характеристики

Еще никель имеет следующие характеристики:

  • Удельное электрическое сопротивление никеля равное 68,8 ном·м.
  • В химическом плане никель схож с железом, кобальтом, купрумом и некоторыми благородными металлами.
  • Никель взаимодействует с кислородом при температуре в 500 С.
  • Если никель переходит в мелкодисперсное состояние, то он может самовоспламениться.
  • Никель не реагирует с азотом даже при условии очень высокой температуры.
  • Никель медленнее чем железо растворяется в кислотах.

Влияние добычи никеля на экологическую ситуацию в мире

Разработка месторождений связана с ущербом для природы. В процессе добычи уничтожается окружающая растительность, ареалы обитания животных. Из-за негативного воздействия пыли и отходов производства предприятия обязывают ограничивать их распространение. За соблюдение требований к предприятиям по добыче никеля отвечают специальные комиссии. Они формируются государством и контролируют:

  • технологичность процессов получения металла;
  • захоронение отходов;
  • безопасность добычи.

Экологический вред удалось значительно уменьшить в последние годы. Этому способствуют совершенствование промышленности, применение новых способов обработки и фильтрации и использование нового оборудования.