ВАНАДИЙ

ВАНАДИЙ (Vanadium, V) — хим. элемент V группы периодической системы. Атомный номер — 23, ат. вес (масса) 50,94, валентность 5, реже — 4, 3, 2. В. имеет два устойчивых изотопа. Содержание В. в земной коре составляет 1,5×10^-2 %. Встречается в виде минералов; роскоэлита (ванадиевой слюды), ванадинита и др., в виде примесей в железных рудах, в ряде осадочных и изверженных пород.

Ванадий входит в состав микроорганизмов, животных и растений в качестве микроэлемента (10^-4—10^-5). Некоторые организмы, особенно асцидии, избирательно концентрируют В. (напр., A. aspersa), он входит в состав дыхательного пигмента гемованадина и может быть 3- и 4-валентным. В крови A. aspersa содержание В. доходит до 1,66 мг/мл; он заменяет медь и фосфор и играет ту же роль, что железо в крови высших животных.

Металлический В. можно получить металлотермическим восстановлением пятиокиси ванадия металлическим кальцием при t° 900—950° в вакууме: V₂O₅ + 5Са = 2V + 5CaO.

Чистый В. — светло-серый хрупкий, очень твердый металл, не окисляющийся на воздухе, плотность 6,11 г/см³, t°_пл 1900°, t°_кип 3400°. Растворяется только в кислотах, являющихся сильными окислителями (азотная к-та, царская водка), и расплавленных щелочах. В мелкораздробленном состоянии и при нагревании энергично взаимодействуете кислородом, галогенами и серой. Наиболее устойчивый окисел V₂O₅ образуется при сжигании В. в кислороде; мало растворим в воде (при растворении образуется метаванадиевая к-та — HVO₃), хорошо растворим в щелочах с образованием солей ванадиевой к-ты — ванадатов. Для В. характерно образование солей, содержащих анионы V₂O₇^4-, V₃O₉^3-, V₆O₁₇^4-.

В. легко образует перекисные надкислоты типа H₄V₂O_x (х>7), обычно ярко окрашенные, что используется для колориметрического определения его.

В. применяется гл. обр. в металлургии для получения феррованадия, вводимого в состав высокопрочных сталей. Введение в сталь примерно 0,2% В. увеличивает ее упругость, прочность на истирание и сопротивление разрыву. Соединения В. находят широкое применение в резиновой, стекольной, керамической и хим. промышленности, в хим. анализе. См. также Микроэлементы.

Профессиональные вредности соединений ванадия

Профессиональные отравления встречаются при промышленном получении и применении В. и его соединений, а также при чистке котлов электростанций, работающих на неочищенной нефти или высокосернистых мазутах.

Наиболее токсичны следующие соединения В.: пятиокись ванадия, или ванадиевый ангидрид (V₂O₅), ванадаты (NH₄VO₃, NaVO₃ и др.), хлориды ванадия (VCl₃, VCl₄); менее токсична трехокись ванадия (V₂O₃), или окись ванадия. Металлический В., феррованадий и карбид ванадия малотоксичны.

Общий характер действия на организм. В. и его соединения — яды широкого спектра действия; они поражают систему кровообращения, органы дыхания, нервную систему, а также вызывают воспалительные и аллергические заболевания кожи.

Для соединений В. характерно раздражающее действие на слизистые оболочки (при вдыхании и заглатывании пыли), нарушение белкового обмена и обмена серотонина, дистрофические изменения в паренхиматозных органах, функциональные нарушения нервной и сердечной деятельности.

Органами наибольшего накопления соединений В. являются почки, печень и легкие. Выводится В. преимущественно через почки (приблизительно 1/5 часть выделяющегося В. выводится через кишечник).

Острые отравления подразделяют на легкие, средней тяжести и тяжелые. Ранние симптомы острого отравления иногда появляются через 0,5—1 час после начала работы и выражаются насморком, чиханьем, слезотечением, сухостью в горле, загрудинными болями.

Симптомами легкого отравления являются ринит, фарингит, чиханье, першение и жжение в горле, сухой кашель, общая слабость, недомогание, головная боль, ломота в теле. Иногда отмечается повышение температуры, неоформленный, учащенный стул; возможен конъюнктивит.

При острой интоксикации средней тяжести к уже названным симптомам присоединяется выраженный бронхит, иногда с бронхоспазмами, продолжающимися 1—2 дня после прекращения контакта с пылью. Могут быть рвота, понос, лейкоцитоз, относительный лимфоцитоз, похудание, неврастенические реакции.

При тяжелой форме интоксикации развивается бронхопневмония. Резко выражены: одышка, бронхоспазм, сухой, раздражающий кашель с кровохарканьем (иногда кровотечение, могущее быть даже смертельным), эмфизема легких, повышение температуры тела. В отдельных случаях развивается пневмосклероз.

Острая интоксикация нередко сопровождается аллергическими реакциями (острый ринит и носовые кровотечения, бронхиальная астма, экзема).

Хроническое отравление выражается в развитии хрон, заболеваний органов дыхания — ринофарингита, бронхита, эмфиземы легких, умеренного диффузного пневмосклероза, которые сопровождаются нарушениями со стороны сердечнососудистой и нервной систем, умеренной анемией и лейкопенией. Иногда наблюдаются заболевания почек, расстройство зрения (вплоть до слепоты) вследствие воспаления зрительного нерва и сетчатки; головная боль, головокружения, истерия.

Биохим, изменения крови характеризуются диспротеинемией, гипераминацидемией , гипохолестеринемией, C-витаминной недостаточностью.

При воздействии В. снижается сопротивляемость организма инфекции, что влечет за собой повышение уровня заболеваемости пневмонией, гриппом и др. Среди лиц, работающих с соединениями В., может отмечаться повышение заболеваемости гипертонической болезнью.

Действие на кожу. Имеют место случаи профессиональных заболеваний кожи, в частности появление папулезной сыпи на конечностях и лице, а также экземы аллергического характера.

Лечение отравлений

Прежде всего обеспечивается изоляция пострадавшего от источника отравления. Лечение симптоматическое: противокашлевые средства из группы кодеина, бронходилататоры. При повышенной возбудимости и общей слабости назначают эфедрин в комбинации с барбитуратами. Показано назначение аскорбиновой к-ты, усиливающей выделение В. из организма, а также частично ею связывающей.

Профилактика профессиональных отравлений основывается на обеспечении беспыльных методов работ на производстве (непрерывность технологического процесса, механизация и герметизация транспорта пылящих материалов в цехах, автоматическое управление процессами измельчения и обжига сырья, местная вытяжная вентиляция). Получать и хранить хлорид ванадия необходимо в специальных боксах с вытяжной вентиляцией. Лица, подвергающиеся воздействию пыли соединений В., обеспечиваются респиратором ШБ-1 «Лепесток», при работе с хлоридом ванадия — противогазами марки В с аэрозольным фильтром или противогазом марки БКФ.

При работе в контакте с В. необходимы ежегодные периодические медосмотры комиссией в составе терапевта, оториноларинголога и (через каждые 2 года) рентгенолога; при необходимости привлекаются невропатолог и офтальмолог.

Противопоказаниями для работы с соединениями В. являются предрасположенность к аллергическим заболеваниям, заболевания верхних дыхательных путей, бронхит, бронхиальная астма, эмфизема, пневмо-склероз, туберкулез легких, заболевания печени, почек, крови, глаз и гипертоническая болезнь.

Предельно допустимые концентрации: в воздухе рабочих помещений: для дыма V₂O₅ — 0,1 мг/м³, для пыли V₂O₅ — 0,5 мг/м³, V₂O₃ — 0,5 мг/м³, пыли феррованадия — 1 мг/м³, пыли ванадиевых шлаков — 4 мг/м³.

Определение в воздухе производят путем окисления ванадатов перекисью водорода в кислой среде и колориметрического определения количества образующейся при этом ванадиевой к-ты. Чувствительность — 0,01 мг в пробе. Определение В. в биологических материалах проводят более чувствительным и специфическим методом с салицилгидроксамовой к-той (по образующемуся окрашенному в фиолетовый цвет ванадийсалицилгидроксамовому комплексу). Другие металлы не мешают определению В. Метод приемлем и для определения B. в рабочем помещении.

Библиография: Вредные вещества в промышленности, под ред. Н. В. Лазарева, т. 2, с. 469, Л., 1971; И з р а э л ь с о н 3. И., Могилевская О. Я. и Суворов C. В. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами, с. 131, М., 1973; P е-м и Г. Курс неорганической химии, пер. с нем., T. 1, М., 19 7 2; P о щ и н А. В. Ванадий и его соединения, М., 1968, библиогр.; S job erg S. G. Vanadium p-entoxide dust, Stockholm, 19 50, bibliogr.

А. В. Рощин; P. К. Моторкина (хим.).